DE202011106449U1

DE202011106449U1 - Apparatus for recovering thermal energy from wastewater flowing in sewers as well as in waste water pressure pipes

Info

Publication number: DE202011106449U1
Application number: DE202011106449U
Authority: DE
Original assignee: E QUA SERVICES GmbH; Equa Services GmbH
Current assignee: E QUA SERVICES GmbH; Equa Services GmbH
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-02-20
Anticipated expiration: 2021-09-29

Abstract

Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus sowohl in einem Abwasserkanal als auch in einer Abwasserdruckleitung fließenden Abwässern, mittels mindestens eines vorgesehenen Wärmetauschers (9), dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung von Wärmeenergie aus in einem Abwasserkanal (1) oder in einer Abwasserdruckleitung (17) fließendem Abwasser im Abwasserkanal (1) oder in der Abwasserdruckleitung (17) an einer Entnahmestelle von Abwasser eine Strömungsleiteinrichtung (3) und zwischen der Strömungsleiteinrichtung (3) und der Kanalsole (2) ein Sammelraum (9) mit einem definiertem Abstand (4) zur Kanalsole (2) vorgesehen ist.Device for obtaining thermal energy from waste water flowing in both a sewer and a waste water pressure line, by means of at least one provided heat exchanger (9), characterized in that for obtaining thermal energy from flowing in a waste water channel (1) or in a waste water pressure line (17) Waste water in the sewer (1) or in the waste water pressure line (17) at a point of withdrawal of waste water, a flow control device (3) and between the flow control device (3) and the sewer brine (2) a collecting space (9) with a defined distance (4) to the sewer brine (2) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Gewinnung von Wärme aus häuslichen und gewerblichen Abwässern als Wärmequelle zur Senkung des Primärenergiebedarfs.The invention relates to a device for recovering heat from domestic and commercial wastewater as a heat source for reducing the primary energy demand.

Es werden gegenwärtig verschiedene Arten von Wärmeübertragung zur Nutzung von Abwasserwärme zum Einsatz gebracht, die sich in ihrer konstruktiven Gestaltung nach der Art der Wärmequelle richten.There are currently various types of heat transfer for the use of wastewater heat used, which are based in their structural design on the type of heat source.

Es ist Stand der Technik, Wärmetauscher in Abwasserkanälen oder Gerinnen einzubauen, um Wärme zwischen dem Abwasser und einer durch den Wärmetauscher strömenden Flüssigkeit zu übertragen. In dem Kanal oder Gerinne strömt das Abwasser an der Außenfläche des Wärmetauschers vorbei. Hierzu sind in den Abwasserkanälen Berohrungen vorgesehen, die eine Baueinheit mit dem Kanalsystem bilden.It is state of the art to install heat exchangers in sewers or channels to transfer heat between the waste water and a liquid flowing through the heat exchanger. In the channel or channel, the wastewater flows past the outer surface of the heat exchanger. For this purpose, in the sewers Berohrungen are provided which form a unit with the channel system.

Allerdings ist die Strömungsgeschwindigkeit abhängig vom Abwasserdurchfluss durch den Kanal oder durch das Gerinne sowie vom Füllstand darin. Weder der Durchfluss noch der Füllstand sind konstant, so dass keine definierte Strömung vorliegt. Normalerweise ist die Strömungsgeschwindigkeit eine laminare. Nur dann, wenn der Durchfluss, beispielsweise nach einem Regenereignis, stark erhöht ist, herrschen turbulente Strömungsverhältnisse. Wegen des normalerweise geringen Alpha-Wertes an der Außenfläche der Wärmetauscher müssen diese eine große Oberfläche haben. Sie sind verschmutzungsanfällig, insbesondere dann, wenn sie in Rohrabwasserkanälen eingebaut werden.However, the flow rate is dependent on the waste water flow through the channel or through the channel and the level in it. Neither the flow rate nor the level is constant, so that there is no defined flow. Normally, the flow rate is a laminar. Only when the flow is greatly increased, for example after a rain event, turbulent flow conditions prevail. Because of the normally low alpha value on the outer surface of the heat exchangers, they must have a large surface area. They are susceptible to contamination, especially if they are installed in pipe sewers.

Aus der DE 101 56 253 A1 ist bekannt, einen Wärmetauscher in einen Brauchwassertank zu integrieren, um die im Brauchwasser vorhandene thermische Energie an anderer Stelle weiter nutzen zu können. Das Brauchwasser muss hierfür in dem Tank zwischengespeichert werden, wobei es vorzugsweise durch Einblasen von Luft umgewälzt wird. Durch diese Umwälzung strömt das Brauchwasser an der Außenfläche eines Wärmetauschers vorbei, wodurch der Wärmeaustausch verbessert und gleichzeitig Verschmutzungen von der Außenfläche des Wärmetauschers abgespült werden sollen.From the DE 101 56 253 A1 It is known to integrate a heat exchanger in a hot water tank in order to continue to use existing in the service water thermal energy elsewhere. The process water must be cached in the tank for this purpose, wherein it is preferably circulated by blowing air. By this circulation, the service water flows past the outer surface of a heat exchanger, whereby the heat exchange is improved and at the same time dirt is to be rinsed from the outer surface of the heat exchanger.

Auch aus der DE 36 05 585 A1 ist ein in einem Abwasserbehälter eingebauter Wärmetauscher bekannt, an dessen Außenfläche eine konvektive Strömung erzeugt wird. In diesem Fall wird die Strömung durch Bewegen von flexiblen Wandungen des Abwasserbehälters erzeugt.Also from the DE 36 05 585 A1 is a built-in a sewage tank heat exchanger known, on the outer surface of a convective flow is generated. In this case, the flow is generated by moving flexible walls of the waste water tank.

Insbesondere in stark verschmutzten Abwässern neigt die Wärmetauscheroberfläche jedoch zu einer schnellen Verschmutzung durch Belagbildung, die den Wärmeübergang zwischen Abwasser und Wärmeträger und somit auch den Wirkungsgrad des Wärmetauschers negativ beeinflusst. Speziell bei biologisch belasteten Abwässern wird dieses Phänomen durch verschiedenste biologische Ablagerungen, so genannte Biofilme, zusätzlich verstärkt. Um Ablagerungen von der Oberfläche eines Wärmetauschers zu entfernen, schlägt die EP 0 174 554 A1 vor, die Tauscherflächen regelmäßig mit Hilfe rotierender Bürsten zu reinigen. Zwar kann sich eine definierte Turbulenz positiv auf den genannten Wärmeübergang auswirken. Durch die Rotation kann es jedoch auch zu unkontrollierten Verwirbelungen innerhalb des Abwassers kommen, die diesen Effekt wieder egalisieren.However, especially in heavily polluted waste water, the heat exchanger surface tends to rapid contamination by deposit formation, which adversely affects the heat transfer between wastewater and heat transfer and thus also the efficiency of the heat exchanger. Especially with biologically contaminated wastewater, this phenomenon is additionally intensified by various biological deposits, so-called biofilms. To remove deposits from the surface of a heat exchanger, the EP 0 174 554 A1 cleaning the exchanger surfaces regularly with the help of rotating brushes. Although a defined turbulence can have a positive effect on the mentioned heat transfer. However, the rotation can also lead to uncontrolled turbulence within the wastewater, which equalize this effect again.

Auch sind die in der EP 0 174 554 A1 gezeigten Reinigungsbürsten nur für flächige Wärmetauscher geeignet, da nur hier ein sicherer Kontakt zwischen Wärmetauscherfläche und den jeweiligen Borsten der Bürsten gewährleistet ist. Derartige Wärmetauscher weisen jedoch im Verhältnis zu ihrem Volumen eine relativ geringe Wärmetauscheroberfläche auf.Also, those are in the EP 0 174 554 A1 cleaning brushes shown suitable only for areal heat exchangers, since only here safe contact between the heat exchanger surface and the respective bristles of the brush is guaranteed. However, such heat exchangers have a relatively small heat exchanger surface area in relation to their volume.

So beschreibt die DE 20 2004 005 768 U1 ein Bauteil bzw. Bauwerk in Art und Form eines Freispiegelrohres oder Kanals, das zur konventionellen Leitung von Wasser bzw. Abwasser bestimmt ist und zusätzlich im Gerinne mit einer Wärmetauschereinrichtung zur Wärmerückgewinnung ausgestattet ist. Das Bauteil bzw. Bauwerk weist nach seiner Herstellung zumindest eine zum Wasser bzw. Abwasser hin offene Montageaussparung in der Wandung des Gerinnes zur Aufnahme einer Wärmtauschereinrichtung auf. Nach dem Einsetzen der Wärmetauschereinrichtung wird diese Montageaussparung verfüllt, so dass die Wärmetauschereinrichtung schließlich innerhalb der Wandung des Kanals angeordnet ist und somit keinen direkten Kontakt mit dem Wasser bzw. Abwasser besitzt. Zwar wird hierdurch eine Verschmutzung der Wärmetauscheroberfläche verhindert, nachteilig hierdurch ist jedoch, dass der Wärmeaustausch zwischen Abwasser und Wärmetauschereinrichtung durch die dazwischen liegende Füllschicht negativ beeinträchtigt wird.That's how it describes DE 20 2004 005 768 U1 a component or construction in the form of a free-standing pipe or channel, which is intended for the conventional management of water or wastewater and is additionally equipped in the channel with a heat exchanger device for heat recovery. After its manufacture, the component or construction has at least one mounting recess in the wall of the channel for receiving a heat exchanger device, which is open toward the water or wastewater. After insertion of the heat exchanger device this mounting recess is filled, so that the heat exchanger device is finally disposed within the wall of the channel and thus has no direct contact with the water or wastewater. Although this prevents contamination of the heat exchanger surface, this disadvantageous, however, is that the heat exchange between the waste water and heat exchanger device is adversely affected by the intermediate filling layer.

Durch die DE 32 46 586 A1 wird ein alternatives Verfahren zur Rückgewinnung der in häuslichen Abwässern enthaltenen Wärme beschrieben. Hierbei wird die Temperatur des Abwassers innerhalb eines Abwasserrohres ständig überwacht. Sobald die gemessene Temperatur einen einstellbaren Temperaturwert überschreitet, wird das Abwasser über einen Bypass umgeleitet, in welchem dem Abwasser mit Hilfe eines Wärmetauschers Wärme entzogen wird. Das abgekühlte Abwasser wird anschließend in das Abwasserrohr weitergeleitet. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass im Falle der Bypassöffnung das gesamte Abwasser durch diese hindurch und somit auch durch den Wärmetauscher strömen muss. Um eine Verschmutzung des Wärmetauschers zu minimieren, öffnet der Bypass daher erst ab einer bestimmten Temperatur des Abwassers. Hierdurch soll ausgeschlossen werden, dass stark verschmutztes Abwasser, beispielsweise aus einer Toilette, welches in der Regel eine geringere Temperatur als sauberes Abwasser beispielsweise aus einer Dusche aufweist, nicht in den Wärmetauscher gelangt. Eine solche Anordnung ist jedoch für den Einbau in einen Abwasserkanal nicht geeignet, da hier die Wassertemperatur durch die Vermischung zahlreicher Abwässer aus unterschiedlichsten Abwasserquellen relativ konstant und auch die Verschmutzung gleichbleibend hoch ist.By the DE 32 46 586 A1 An alternative method of recovering the heat contained in domestic effluents is described. Here, the temperature of the wastewater within a sewer pipe is constantly monitored. As soon as the measured temperature exceeds an adjustable temperature value, the waste water is diverted via a bypass, in which heat is extracted from the waste water with the aid of a heat exchanger. The cooled wastewater is then forwarded to the sewage pipe. The disadvantage here, however, is that in the case of the bypass opening the Whole wastewater must flow through it and thus also through the heat exchanger. Therefore, to minimize contamination of the heat exchanger, the bypass opens only from a certain temperature of the wastewater. This is to be ruled out that heavily polluted wastewater, for example, from a toilet, which usually has a lower temperature than clean wastewater, for example from a shower, does not get into the heat exchanger. However, such an arrangement is not suitable for installation in a sewer, since the water temperature is relatively constant by the mixing of numerous wastewater from a variety of waste water sources and the pollution is consistently high.

Weiterhin sind offene Abwasserkanbäle in verschiedenen Bauformen aus unterschiedlichen Materialien bekannt. Vom runden Querschnitt, eiförmigen Profilen bis zum Recheckkanal aus den verschiedensten Materialien gibt es viele Varianten. In diesen Rohren werden speziell gefertigte, schalenförmige, doppel-wandige Wärmeübertragungselemente aus Edelstahl eingebracht. Sie werden im Bodenbereich des Abwasserkanales montiert und hydraulisch mit einer Wärmepumpenanlage verbunden. Über diese Halbschalen strömt das Abwasser, in den Halbschalen strömt das Wärmeübertragungsmedium (in der Regel Kaltwasser) zu den Wärmepumpen.Furthermore, open sewer systems in different types of different materials are known. From the round cross-section, egg-shaped profiles to the rectangle channel made of various materials, there are many variants. These pipes are made of specially manufactured, shell-shaped, double-walled heat transfer elements made of stainless steel. They are mounted in the floor area of the sewer and hydraulically connected to a heat pump system. The waste water flows through these half shells, in the half shells the heat transfer medium (usually cold water) flows to the heat pumps.

Nach der DE 10 2007 013 296 A1 ist eine Anordnung und Verfahren zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Abwässern bekannt. In dieser Anmeldung wird vorgeschlagen, dass die Anordnung zur Rückgewinnung von Wärmeenergie neben dem Wärmetauscher und dem Zwischenspeicher eine Pumpvorrichtung aufweist, die dem Zwischenspeicher zugeordnet ist und der Förderung von Abwasser in Richtung des Wärmetauschers dient.After DE 10 2007 013 296 A1 An arrangement and method for recovering heat energy from wastewater is known. In this application, it is proposed that the arrangement for the recovery of heat energy in addition to the heat exchanger and the buffer has a pump device which is associated with the buffer and the promotion of waste water in the direction of the heat exchanger is used.

Der Zwischenspeicher ist dabei derart angeordnet, dass das durch den Abwasserkanal strömende Abwasser zumindest teilweise durch den Zulauf in den Zwischenspeicher gelangt. Hierfür liegt der Boden des Zwischenspeichers zweckmäßigerweise tiefer als der Boden des Abwasserkanals, so dass Abwasser auch bei niedrigem Wasserstand innerhalb des Abwasserkanals in den Zwischenspeicher gelangt. Der Zwischenspeicher kann sich dabei im Inneren des Abwasserkanals, beispielsweise durch die Anordnung von entsprechenden Wandungen, oder in einer Nische in der Wand des Abwasserkanals befinden. Letztgenannte Variante hat den Vorteil, dass der Querschnitt des Abwasserkanals nicht durch Einbauten verringert wird. Jedoch ist hierdurch im Vergleich zur ersten Variante ein nachträglicher Einbau in einen bestehenden Abwasserkanal erschwert. Mit Hilfe der Pumpvorrichtung wird schließlich vom Zwischenspeicher warmes Abwasser dem Wärmetauscher zugeführt, der auf übliche Weise mit einem weiteren Sekundärkreislauf verbunden ist, dessen Medium, in der Regel Wasser, erwärmt werden soll.The buffer is arranged such that the wastewater flowing through the sewer at least partially passes through the inlet into the buffer. For this purpose, the bottom of the buffer is expediently deeper than the bottom of the sewer, so that sewage enters the buffer even at low water level within the sewer. The buffer can be located inside the sewer, for example by the arrangement of corresponding walls, or in a niche in the wall of the sewer. The latter variant has the advantage that the cross section of the sewer is not reduced by internals. However, this makes it difficult to retrofit into an existing sewer compared to the first variant. With the help of the pumping device warm wastewater is finally fed from the buffer to the heat exchanger, which is connected in a conventional manner with another secondary circuit whose medium, usually water, to be heated.

Nach Passieren des Wärmetauschers fließt das abgekühlte Abwasser über den Ablauf wieder zurück in den Abwasserkanal. Durch die Pumpvorrichtung wird erreicht, dass sich der Wärmetauscher an einer beliebigen Stelle befinden kann. So ist eine Anordnung des Wärmetauschers innerhalb des Zwischenspeichers, aber genauso gut auch oberirdisch, beispielsweise innerhalb eines Gebäudes möglich, wodurch eine besonders einfache Wartung desselben gewährleistet ist.After passing through the heat exchanger, the cooled wastewater flows back into the sewer via the drain. By the pumping device is achieved that the heat exchanger can be located anywhere. Thus, an arrangement of the heat exchanger within the buffer, but just as well above ground, for example, within a building possible, whereby a particularly simple maintenance of the same is ensured.

Nach eienm Ausführungsbeispiel ist eine Filtervorrichtung hierbei als Filterkorb mit einem Siebmantel ausgebildet. Der Zulauf, dem ebenfalls ein Absperrschieber zugeordnet sein kann, ist nach unten hin abgewinkelt, damit der Filterkorb innerhalb des Zwischenspeichers möglichst tief angeordnet werden kann. In dem Filterkorb selbst befindet sich eine über einen Antrieb angetriebene Transportschnecke durch die vom Siebmantel zurückgehaltene Verunreinigungen über ein Verbindungsstück in Richtung des Ablaufs gefördert werden.After eienm embodiment, a filter device is formed here as a filter basket with a screen jacket. The inlet, which may also be associated with a gate valve, is angled downwards, so that the filter basket can be arranged as low as possible within the buffer. In the filter basket itself, a transport screw driven by a drive is conveyed through the contaminants retained by the screen jacket via a connecting piece in the direction of the outlet.

Diese Projekte, die nach dieser DE ausgeführt werden, sind bauseits und kostenintensiv sehr aufwendig. Die aus dem Abwasser ausgefilterten Feststoffe müssen abgesondert werden und wieder in den Abwasserstrom zurück geführt werden. Diese Lösung ist auch nur für Abwasserkanäle und nicht für Abwasserdruckleitungen einsetzbar. Außerdem versagt die Lösung nach dieser DE 10 2007 013 296 A1 bei einem geringen Trocken wetterabfluss. Sofern ein zugeringes Abwasseraufkommen vorliegt, kann eine Anlage, die diese Lösung realisiert, nicht mehr betrieben werden, da die Gefahr eines Trockenlaufes besteht und die im Abwasser mitgeführten Feststoffe sich absetzen, wenn zusätzlich Abwasser entnommen wird, das dem Wärmetauscher der Anlage zugeführt werden muss.These projects, which are carried out according to this DE, are very expensive on site and costly. The solids filtered out from the wastewater must be separated and returned to the wastewater stream. This solution can only be used for sewers and not for sewage pressure pipes. In addition, the solution fails after this DE 10 2007 013 296 A1 with a low dry weather runoff. If an excess of waste water is present, a plant that realizes this solution can no longer be operated, since there is a risk of dry running and the entrained in the wastewater solids settle when additional wastewater is removed, which must be supplied to the heat exchanger of the system.

Allen bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus strömenden Abwässern in Abwasserdruckleitungen haftet der Nachteil an, dass diese Einrichtungen bauaufwendig und nur für bestimmte Kanalausführungen einsatzfähig sind. Außerdem haftet den bekannten Lösungen der Mangel der Uneffektivität an. Die Wärmerückgewinnung von Wärmeenergie aus in Abwasserdruckleitungen fließenmdem Abwasser bestehen derzeit ausschließlich aus Doppelmantelwärmeübertragern, die die Abwasserdruckleitungen umschließen. Die technischen Maßnahmen hierzu sind sehr aufwending und immer mit teueren Nebenleistungen verbunden.All known methods and devices for the recovery of heat energy from flowing wastewater in sewage pressure lines has the disadvantage that these facilities are bulky and only for certain channel designs operational. Besides, the known solutions are adhered to the lack of inefficiency. The heat recovery of heat energy flowing into waste water pressure lines wastewater currently consist exclusively of Doppelmantelwärmeübertragern, which surround the waste water pressure lines. The technical measures are very aufwending and always associated with expensive fringe benefits.

Ziel der Erfindung ist es zu vermeiden, dass eine Vielzahl von auf das jeweilige Kanalprofil abgestimmten Bauelementen zur Wärmeübertragung vorgehalten oder kostenaufwendig gefertigt werden müssen um gleichzeitig den Wirkungsgrad einer Einrichtung zur Gewinnung von Wärme aus Abwasser zu erhöhen.The aim of the invention is to avoid that a plurality of on the respective channel profile tuned components must be kept for heat transfer or expensive to manufacture to simultaneously increase the efficiency of a device for recovering heat from wastewater.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Gewinnung von Wärme durch Energieentzug der in einer Abwasserströmung enthaltenen Abwärme und dazu eine Einrichtung zu entwickeln mit der eine Entnahme von einer belastungsfreien, d. h. von die Wärmeübertragung durch die in der Abwasser-Strömung mitgeführten, aufgeschwemmten Feststoffen freie Abwasserrate, die einem Wärmetauscher zur Wärmerückgewinnung zugeführt wird, möglich ist.The invention has for its object to provide a method and apparatus for recovering heat by energy extraction of the waste heat contained in a wastewater flow and to develop a device with a removal of a load-free, d. H. from the heat transfer through the entrained in the sewage flow, suspended solids free wastewater rate, which is fed to a heat exchanger for heat recovery, is possible.

Diese Aufgabe wurde durch die in den unabhängigen Ansprüchen genannten technischen Mittel gelöst.This object has been achieved by the technical means mentioned in the independent claims.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispielnäher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show:

1 einen Abwasserkanal mit einer Strömungsleiteinrichtung mit einer dieser zugeordneten Pumpeneinheit und mit einem Wärmetauscher zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Abwasser in einer Schittdarstellung, 1 a sewer with a flow guide with a pump unit associated with this and with a heat exchanger for recovering heat energy from wastewater in a Schittdarstellung,

2 einen Abwasserkanal mit zwei in einem Abstand angeordneten Strömungsleiteinrichtungen und mit jeder diesen zugeordneten Pumpeneinheiten und mit einem Wärmetauscher zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Abwasser in einer Schittdarstellung, 2 a sewer with two spaced-apart Strömungsleiteinrichtungen and with each associated pump units and with a heat exchanger for recovering heat energy from wastewater in a Schittdarstellung,

3 einen Abwasserkanal in einer Schnittdarstellung mit einer eingebauten Strömungsleiteinrichtung und mit einer hydaulisch zugeordneten Pumpeneinheit, 3 a sewer in a sectional view with a built-in flow and with a hydaulically associated pump unit,

4 eine der Trennung des Abwasserstromes dienenden Strömungsleiteinrichtung in perspektivischer Darstellung, 4 one of the separation of the waste stream serving flow guide in perspective view,

5 einen Längsschnitt durch die Strömungsleiteinrichtung nach 4, 5 a longitudinal section through the flow guide after 4 .

6 eine erfindungsgemäß ausgebidete Einrichtung zur Wärmeenergiegewinnung aus Abwasser in einer Zuordnung zu einer Abwasserdruckleitung (ADL), 6 a device designed according to the invention for recovering heat energy from waste water in an assignment to a waste water pressure line (ADL),

7 einen Abwasserkanal mit zwei in einem Abstand angeordneten Strömungsleiteinrichtungen nach 7 a sewer with two spaced Strömungsleiteinrichtungen after

2 mit einer zusätzlichen Einrichtung zur Realisierung eines Spülvorgenages an den Strömungsleiteinrichtungen. 2 with an additional device for the realization of a Spülvorgenages to the flow guides.

In einer in 1 dargestellten erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus in einem Abwasserkanal 1 mit einer üblichen Strömungsgeschwindigkeit von ca. 0,5 m/s fließendem Abwasser ist auf der Kanalsole 2 eine Strömungsleiteinrichtung 3 mit einem definierten Abstand 4 zur Kanalsole 2 vorgesehen. Die Strömungsleiteinrichtung 3 weist in Strömungsrichtung keilförmig, im Winkel von ca. 30° angestellte, die Strömungsrichtung bestimmende und aus der Strömungsleiteinrichtung 3 herausgebogene Zungen 5 auf, wobei sich der Anstellwinkel der Zungen 8 nach der Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers im Abwasserkanal 1 richtet. Unterhalb dieser Zungen 5 befinden sich Durchströmöffnungen 6, wobei jede in der Ausbildung die geometrische Form der Zungen 5 aufweist. Durch die Zungen 5 wird das mit aufgeschwemmten Feststoffen belastete Abwasser in seiner Strömungsrichtung beeinflußt und es bildet sich hinter jeder ausgestellten Zunge 5 ein geringer Unterdruck nach dem Injektorprinzip aus. Dieser Unterdruck wird durch eine Pumpeinrichtung 7 oder 8 in einem Sammelraum 9, der mit dem Abstand 4 zur Kanalsole 3 vorgesehen ist, erzeugte Senkströmung überwunden. Hierdurch fließt von aufgeschwemmten Feststoffen befreites Abwasser nahezu drucklos durch die Durchströmöffnungen 6 mit einer Fließgeschwindigkeit von ca. 0,05 m/s in den Sammelraum 9, aus dem es durch wahlweise in Funk-tion gesetzte Pumpeinrichtunmgen 7, 8 abgesaugt und dann einem extern angeordneten Wärmetauscher 10 zugeführt wird, wobei den Pumpeneinrichtungen 7 und 8 zugeordnete Umschaltarmaturen 11 in den Pumpeinrichtungen 7, 8 vorgesehen sind. Nach dem Durchströmen des Wärmetauscher 10 wird das abgekühlte Abwasser wieder in den Abwasserkanal 1 eingespeist.In an in 1 illustrated inventive device for recovering heat energy from in a sewer 1 with a usual flow rate of about 0.5 m / s flowing wastewater is on the channel brine 2 a flow guide 3 with a defined distance 4 to the channel brine 2 intended. The flow guide 3 has wedge-shaped in the flow direction, employed at an angle of about 30 °, determining the direction of flow and from the flow guide 3 bent out tongues 5 on, with the angle of attack of the tongues 8th according to the flow rate of the waste water in the sewer 1 directed. Below these tongues 5 there are flow openings 6 , each in the training the geometric shape of the tongues 5 having. Through the tongues 5 the flow of water contaminated with suspended solids is influenced in its direction of flow and it forms behind each flared tongue 5 a slight negative pressure according to the injector principle. This negative pressure is by a pumping device 7 or 8th in a collection room 9 that with the distance 4 to the channel brine 3 is provided, generated sinking flow overcome. As a result, wastewater freed from suspended solids flows through the throughflow openings almost without pressure 6 at a flow rate of approx. 0.05 m / s into the collecting space 9 from which it is pumped by optional pumping means 7 . 8th sucked off and then an externally arranged heat exchanger 10 is supplied, wherein the pump means 7 and 8th assigned changeover valves 11 in the pumping devices 7 . 8th are provided. After flowing through the heat exchanger 10 The cooled wastewater is returned to the sewer 1 fed.

Die Strömungsleiteinrichtung 3 ist als erfolgsverbürgendes Mittel für die Absonderung von von aufgeschwemmten Feststoffen befreitem Abwasser aus dem mit Feststoffen belasteten Abwasser schalenförmig ausgebildet und verfügt über eine auf die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung zur Gewinnung von Wärme aus Abwasser über eine definierte Länge 12 mit einer definierte Anzahl von Zungen 5 und weist eine der Anzahl von Zungen 5 entsprechenden Anzahl, der Durchströmung einer Rate von von aufgeschwemmten Feststoffen befreitem Abwasser dienenden Durchströmöffnungen 6 auf. Die Zungen 5 sind unregelmäßig in der Strömungsleiteinrichtung 3 angeordnet. Die Strömungsleiteinrichtung 3 ist an einer Unterseite 13 mit Abstandsböcken 14 versehen und liegt dadurch mit einem Abstand 4 auf der Kanalsole 2 auf. Mit nicht dargestellten Abkantungen ist die Strömungsleiteinrichtung 3 gegenüber der inneren Oberfläche der Kanalsole 2 abgedichtet und mit bekannten technischen Mitteln dort gehaltert. Über die Durchströmöffnungen 6 der Strömungsleiteinrichtung 3 können bei einer vorgesehenen Gesamtgröße von 0,79 m² 141 m³/h durchströmen. Diese Durchströmleistung bestimmt die Baugröße der erfindungegemäß ausgebildeten Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Abwasser.The flow guide 3 is designed to be a success-proofing agent for the separation of suspended solids from the wastewater loaded with solids from the solids-laden waste water and has a on the performance of inventively designed means for recovering heat from wastewater over a defined length 12 with a defined number of tongues 5 and indicates one of the number of tongues 5 corresponding number, the flow through a rate of suspended solids floating wastewater flow openings 6 on. The tongues 5 are irregular in the flow guide 3 arranged. The flow guide 3 is at a bottom 13 with spacers 14 provided and is thus at a distance 4 on the channel brine 2 on. With not shown bends is the flow guide 3 opposite the inner surface of the channel brine 2 sealed and held there by known technical means. About the flow openings 6 the flow guide 3 can flow through 141 m ³ / h with a total planned size of 0.79 m ² . This flow rate determines the size of erfindungegemäß trained device for recovering heat energy from wastewater.

Nach einer in 2 dargestellten Ausführungsform der erfinderischen Lösung befinden sich in einem frei wählbaren Abstand im Abwasserkanal 1 zwei gleichartig ausgebildete Strömungsleiteinrichtungen 3. Diese Variante der erfinderischen Lösung ermöglicht es, einen Trockenlauf des Abwasserkanals 1 bei einem geringen Abwasseraufkommen durch Entnahme einer Abwasserrate zwecks Zuführung zu dem Wärmetauscher 10 zur Gewinnung von Wärmeenergie zu verhindern, indem sowohl über die erste in Strömungsrichtung liegende Strömungsleiteinrichtung 3 als auch über die zweite in Strömungsrichtung liegende Strömungsleiteinrichtung 3 eine Abwasserrate entnommen werden kann. Im ersten Fall erfolgt die Rückspeisung der entnommenen abgkühlten Abwasserrate in Strömungsrichtung nach der Entnahme einer Abwasserrate. Im zweiten Fall erfolgt die Rückspeisung der entnommenen abgekühlten Abwasserrate in Strömungsrichtung vor der Entnahme der Abwasserrate.After a in 2 illustrated embodiment of the inventive solution are located in a freely selectable distance in the sewer 1 two identically designed flow guides 3 , This variant of the inventive solution makes it possible to dry run the sewer 1 with a small amount of waste water by removal of a wastewater rate for the purpose of supply to the heat exchanger 10 to prevent the recovery of heat energy by both the first flow direction lying in the flow direction 3 as well as via the second flow direction in the flow direction 3 a wastewater rate can be taken. In the first case, the recirculation of the withdrawn cooled wastewater rate takes place in the flow direction after the removal of a wastewater rate. In the second case, the recirculation of the removed cooled wastewater rate takes place in the flow direction before the removal of the wastewater rate.

Zur Rückeinspeisung ist in dieser Ausführungsvariante nach 2 eine weitere Pumpeneinrichtung 8 vorgesehen, die gleichfalls eine Senkströmung erzeugt. Der Wahl der Entnahme folgt jeweils eine Stillsetzung einer Pumpeneinrichtung 7 oder 8, wobei die Strömungsrichtung durch den Pumpeneinrichtung 7, 8 zugeordnete Umkehrarmaturen 11 gesteuert wird. Hierdurch wird dem Rückspeisestrom nach Wärmeentzug unabhängig davon, ob die Rückeinspeisung vor oder nach der Entnahme einer Abwasserrate aus dem Abwasser erfolgt, eine definierte Flussrichtung aufgezwungen.For Rückeinspeisung is in this embodiment according to 2 another pump device 8th provided, which also generates a lowering flow. The choice of removal follows in each case a shutdown of a pump device 7 or 8th , wherein the flow direction through the pump means 7 . 8th assigned reversing valves 11 is controlled. As a result, regardless of whether the feedback feed takes place before or after the removal of a wastewater rate from the waste water, the recovery current after heat extraction, a defined flow direction imposed.

Zur Reinigung der Strömungsleiteinrichtungen 3 ist, wie in 7 dargestellt, eine der Reinigungsspülung dienende Spülpumpe 15 vorgesehen, der ein Spülwasserbehälter 16 zugeordnet ist, aus dessen Spülwasservorrat die Strömungsleiteinrichtungen 3 beaufschlagt werden.For cleaning the flow guides 3 is how in 7 shown, one of the cleaning purge serving rinse pump 15 provided, which is a rinse water tank 16 is associated, from the rinse water supply the flow guides 3 be charged.

Nach einer in 6 dargestellten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Lösung in stets mit Abwasser voll gefüllten Abwasserdruckleitungen 17 eingesetzt. In dieser Ausführungsvariante sind die Strömungsleiteinrichtungen 3 ringförmig ausgebildet und liegen unter Verwendung von Abstandsböcken 14 mit einem Abstand 4 an einer gesamten Innenfläche 18 der Abwasserdruckleitung 17 an. Die Lagefixierung der ringförmig ausgebildeten Strömungsleiteinrichtung 3 erfolgt in der Abwasserdruckleitung 17 beispielsweise durch nicht dargestellte Spannringe, mit denen eine Spreizwirkung erzielt wird und so über die Strömungsleiteinrichtungen 3 eine Druckkraft auf die Innenfläche 18 der Abwasserdruckleitung 17 besteht. Die Strömungsleiteinrichtungen 3 entsprechen in der Ausbildung betreffend der Anordnung der Zungen 5 und der nicht dargestellten Abkantungen zur Erzielung einer Abdichtung der Strömungsleiteinrichtung 3 gegenüber de Innenfläche 18 der Abwasserdruckleitung 17 der Ausführung nach 1 und 2. Der weitere Aufbau der Einrichtung zur Gewinnung von Wärem aus Abwasser entspricht auch dem Aufbau der Einrichtung nach 2.After a in 6 In the embodiment shown, the solution according to the invention is always filled with waste water pressure pipes 17 used. In this embodiment, the flow guides 3 ring-shaped and lie using spacers 14 with a distance 4 on an entire inner surface 18 the waste water pressure line 17 at. The position fixation of the annular flow-guiding device 3 takes place in the waste water pressure line 17 For example, by clamping rings, not shown, with which a spreading effect is achieved and so on the flow guides 3 a compressive force on the inner surface 18 the waste water pressure line 17 consists. The flow guides 3 correspond in training regarding the arrangement of the tongues 5 and the bends, not shown, to achieve a seal of the flow guide 3 opposite the inner surface 18 the waste water pressure line 17 according to the execution 1 and 2 , The further construction of the device for recovering heat from wastewater also corresponds to the structure of the device 2 ,

Die erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Abwasser läßt es zu, dass die Strömungsleiteinrichtungen 3 in vorhandene Abwasserkanäle 1 nachträglich mit geringem Bauaufwand eingebaut werden können. Bei dem Einsatz erfindungsgemäß ausgebildeter Einrichtungen zur Gewinnung von Wärmeenergie in einer Abwasserdruckleitung 17 ist es erforderlich, einen Rohrabschnitt der Abwasserdruckleitung 17 gegen ein vorgefertigtes Rohrstück auszutauschen und dieses über nicht dargestellte Flanschverbindungen in die Abwasserdruckleitung 17 einzubinden.The inventively designed means for recovering heat energy from waste water allows it, that the flow guides 3 in existing sewers 1 can be retrofitted with low construction costs. In the use of inventively designed devices for the production of heat energy in a waste water pressure line 17 It is necessary to have a pipe section of the waste water pressure line 17 to replace it against a prefabricated piece of pipe and this via flange connections, not shown in the waste water pressure line 17 integrate.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Abwasser bestehen darin, dass höchst mögliche Wärmeleistungen realisiert werden können, die mit Anlagen nach dem Stand der Technik nicht erreichbar sind. Außerdem erfordert die erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung einen geringen Materialeinsatz.Further advantages of the inventively designed device for recovering heat energy from wastewater are that the highest possible heat outputs can be realized, which are not achievable with systems of the prior art. In addition, the inventively designed device requires a low material usage.

Die verwirklichten Ausführungsvarianten einer Einrichtung zur Gewinnung von Wärme aus Abwasser realisieren das vorgeschlagene Verfahren zur Gewinnung von Wärmeenergie aus Abwasser mittels eines Wärmetauschers 10, indem über eine Pumpenanordnung 7 bzw. 8 unterhalb von einer im Abwasserkanal 1 angeordneten Strömungsleiteinrichtung 3 eine Senkströmung erzeugt wird und dadurch von aufgeschemmten Feststoffen befreites Abwasser aus einem Abwasserkanal 1 über wenigstens einen Zulauf entnommen wird, das dem vorgesehenen Wärmetauscher 10 zugeführt und anschließend das abgekühlte Abwasser nach Durchfließen des Wärmetauschers 10 wieder in den Abwasserkanal 1 eingespeist wird.The realized embodiments of a device for recovering heat from wastewater realize the proposed method for obtaining heat energy from wastewater by means of a heat exchanger 10 by passing over a pump assembly 7 respectively. 8th below one in the sewer 1 arranged flow guide 3 a sinking flow is generated and thereby freed of suspended solids sewage from a sewer 1 is removed via at least one inlet that the intended heat exchanger 10 and then the cooled wastewater after flowing through the heat exchanger 10 back in the sewer 1 is fed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Abwasserkanalsewer
22: Kanalsolechannel Sole
33: Strömungsleiteinrichtungflow guide
44: Abstanddistance
5 5: Zungentongues
66: Durchströmöffnungflow-through
77: Pumpeinrichtungpumping device
88th: Pumpeinrichtungpumping device
99: Sammelraumplenum
1010: Wärmetauscherheat exchangers
1111: Umkehrarmaturreversing valve
1212: Längelength
1313: Unterseitebottom
1414: Abstandsbockdistance Bock
1515: Spülpumpeirrigation pump
1616: SpülwasserbehälterRinseTank
1717: AbwasserdruckleitungPressure sewer
1818: Innenflächepalm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10156253 A1 [0005]
DE 3605585 A1 [0006]
EP 0174554 A1 [0007, 0008]
DE 202004005768 U1 [0009]
DE 3246586 A1 [0010]
DE 102007013296 A1 [0012, 0016]

Claims

Device for recovering heat energy from waste water flowing both in a sewer and in a waste water pressure line, by means of at least one intended heat exchanger ( 9 ), characterized in that for the recovery of heat energy from in a sewer ( 1 ) or in a waste water pressure line ( 17 ) running sewage in the sewer ( 1 ) or in the waste water pressure line ( 17 ) at a discharge point of waste water a flow guide ( 3 ) and between the flow guide ( 3 ) and the channel brine ( 2 ) a collection room ( 9 ) with a defined distance ( 4 ) to the channel brine ( 2 ) is provided.

Device for recovering heat energy from waste water flowing both in a sewer and in a waste water pressure line, by means of at least one intended heat exchanger ( 9 ), characterized in that for the recovery of heat energy from in a sewer ( 1 ) running sewage in the sewer ( 1 ) at a discharge point of wastewater and for the return feed of cooled wastewater as well as at withdrawal with a return feed of cooled waste water in the countercurrent principle in the sewer ( 1 ) each a flow guide ( 3 ) and between each flow guide ( 3 ) and channel brine ( 2 ) a collection room ( 9 ) with a defined distance ( 4 ) to the channel brine ( 2 ) is provided.

Device according to claim 1 and 2, characterized in that for the recovery of heat energy from in a sewer ( 1 ) or in a waste water pressure line ( 17 ) running sewage in the sewer ( 1 ) or in the waste water pressure line ( 14 ) each at a take-off point of wastewater as well as in the return feed of cooled wastewater each a flow guide ( 3 ) and between each flow guide ( 3 ) a collection room ( 9 ) with a defined distance ( 4 ) to the channel brine ( 2 ) is provided.

Device according to claim 1 to 3, characterized in that the below the flow guide ( 3 ) collecting space arranged on the suction side ( 9 ) for generating a lowering flow with a, a sewage suction pump having pumping device ( 7 ) and this pumping device ( 7 ) with a heat exchanger ( 10 ), wherein a further downstream pump device ( 8th ) is at a standstill.

Device according to claim 5 to 4, characterized in that both the suction side below the flow guide ( 3 ) arranged collecting space ( 9 ) for generating a lowering flow with a pump device having a sewage suction pump ( 8th ) and this with a heat exchanger ( 10 ), wherein the upstream pump device ( 7 ) is at standstill and for the return of the from the sewer ( 1 ) discharged waste water via one of the pump device ( 7 ) associated flow guide ( 3 ) with collecting space ( 9 ) is provided.

Device according to claim 6 to 5, characterized in that each one the cleaning rinse causing rinsing pump () for a flow guide ( 3 ), wherein the rinsing pump ( 15 ) a rinse water reservoir ( 16 ) assigned.

Device according to claim 6 to 6, characterized in that the pump directions ( 7 . 8th ) with reversing valves ( 11 ) are equipped.

Device according to claim 6 to 7, characterized in that the switching valves ( 11 ) of the pumping devices ( 7 . 8th ) consist of 3-way valves.

Device according to claim 6 to 8, characterized in that the heat exchanger ( 10 ) is equipped with a known cleaning device for the removal of an emerging, caused by bacteria, biofilm.

Device according to claim 6 to 9, characterized in that the flow guiding device ( 3 ) for placement in the sewer ( 1 ) is coaxially arranged and in the geometric shape in the form of a dish in the form of the channel brine ( 2 ) and opposite this in the sewer ( 1 ) by distance blocks ( 14 ) to a defined distance ( 4 ) forming a collection room ( 8th ), wherein the coaxial expansion of the flow guide ( 3 ) depending on the performance and with a coverage of the channel brine ( 2 ) is trained.

Device according to claim 6 to 10, characterized in that the flow guiding device ( 3 ) with in the flow direction wedge-shaped bent, at an angle of about 30 ° salaried, the flow direction determining tongues ( 5 ) is provided.

Device according to claim 6 to 11, characterized in that the tongues ( 5 ) in the geometric dimensions on the flow rate of the waste water in the sewer ( 1 ) and on the in the waste water pressure line ( 17 ) are designed coordinated.

Device according to claim 6 to 12, characterized in that the flow-guiding device ( 3 ) below the tongues ( 5 ) Flow openings ( 6 ) for the flow of effluent suspended solids suspended in the geometrical dimensions of the shape of the tongues ( 5 ) correspond.

Device according to claim 6 to 13, characterized in that in the waste water pressure line ( 17 ) arranged flow guiding devices ( 3 ) are formed as a hollow cylinder with a defined axial extent and provided by distance blocks ( 12 ) against an inner surface ( 18 ) of the waste water pressure line ( 17 ) are coaxially fixed.

Device according to claim 6 to 16, characterized in that for the recovery of heat energy from in a waste water pressure line ( 17 ) flowing wastewater the waste water pressure line ( 17 ) has a flanged pipe section in which the flow guides ( 3 ) are provided.