DE2433849A1

DE2433849A1 - Waermetauscher- und -speichereinrichtung

Info

Publication number: DE2433849A1
Application number: DE2433849A
Authority: DE
Inventors: Walter Schopf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-07-15
Filing date: 1974-07-15
Publication date: 1976-02-05

Description

Wärmetauscher - und-Speichereinrichtung Die Erfindung betrifft Wärmetauscher- und-speichereinrichtungen zur Rückgewinnung von Wärme aus Haushaltsabwässern.
Zveck der Erfindung ist, Wärmeenergie im Haushalt bzw. in Wohnanlagen einzusparen.
Die durch Fallrohre abfließenden Haushaltsabwässer weisen meist gegenüber dem zufließenden frischen Gebrauchswasser ein Wärmegefälle auf. Mit dem abfließenden Abwasser ,qird somit Wärmeenergie ungenutzt an die Umwelt abgegeben.
In der Technik sind Wärmeaustauscher verschiedenster Art bekannt, mit denen von einem Medium auf das andere Wärme übertragen bzw. ausgetauscht werden kann. Solche Einrichtungen sind jedoch für Haushaltsabwässer schlecht geeignet. Vor allem deshalb, weil außer wasser Fakalien, Kleinmüll und ähnliches anfallen, die solche bekannten Wärmetauscher verstopfen oder stark wärmedämmend belegen würden. Auch wären unhvgienische Wartungsarbeiten erforderlich. Solche Anlagen würden auch einen erheblichen Mehrkostenanfall bei Anschaffung und Unterhaltung verursachen.
Ferner ist an der herkömmlichen Frisch- und Abwasserleitungs-Installationsweise nachteilig, daß die Lagerhaltungs-, Transport- tind Befestigungsarbeiten für lie Fallrohr- und Steigrohr quasi doppelt ausgeführt erden müssen, was besonders einen umfangreichen Montageaufwand erfordert. Außerdem wird für jeden Strang ein Einbau- und Arbeitsraum erforderlich.
Aufgabe vorliegenden Erfindungsgedankens ist, eine wirtschaft-Lich günstige und für den Einbau im Haushalt bzN. in Wohnan-Lagen geeignete Ausführung von Wärmeaustauschern zu schaffen zur Rückgewinnung und Speicherung der im Haushaltsabwasser enthaltenen Wärmeenergie.
Die Lösung ist durch gekennzeichnet, daß ) Fallrohre fr die Haushaltsabwässer und Steigrohre für den Frischwasserzulauf zu einer wärmeaustauschenden Einheit zusammengefasst sind, oder bzw. und b) in den Bade- oder Duschwanneneinbau ein Wärmeaustauscher-und -speichergefäß mit einem flüssigen Wärmeträgermedium einbezogen ist, in dem mehrere Wärmetauscherrohre oder Rohrgruppen angeordnet sind, wobei e ein Rohr vom warmen Wannen- oder Duschabwasser und ein andereds vom zufließenden Frischwasser durchströmt wird.
Praktische Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind: Beispiel 1 (Beschreibung Seite 3; Fig. 1 + 2 Seite 4) Gußfallrohre mit eingegossener Frischwasserleitung Beispiel 2 (Beschreibung Seite 5, Fig. 3 + 4, Seite 6) Abwasserrohre mit außen angesetzten Frischwasserrohren Beispiel 3 (Beschreibung Seite 7 + 3, Fig. 5 , Seite 9) Wärmetauscher und -speichereinrichtung für Bade wasser Ausführungsbeispiel 1 - Fig. 1 und 2 Gußfallrohre mit eingegossener Frischwasserleitung Die für die Abwasser bestimmten Fallrohre Pos. (1), in ihren Muffen durch die Dichtung (2) dichtend verbunden, sind zur Einhaltung einer bestimmten Zuordnung mit einer Kerbe (3) und einem im Gegenstück angebrachten Nocken (4) versehen. Der für die Frischwasserführung bestimmte Rohrkörper (5) ist in die Wand des Rohres (1) einbezogen bzw. von dessen Rohrmaterial ummantelt. Pos. (5) weist ein für die Wärmeübertragung und raumlichen Unterbringung günstiges Profil auf, in dem die dem Fallrohr zugewandte Seite konkav und die abgewandte äußere Seite konvex geformt ist. Die Lunge des Fallrohres ist auf übliche Wohngeschoßhöhen abgestimmt. Der zum Fallrohr achsparallele Rohrkörper (5) ist in seiner Länge nicht bis zum Fallrohrende ausgeführt, sondern zur Anbringung von Verbindungs-und Verzgeigungsfittings kiirzer gehalten. Die timmantelung des Rohrkörpers (5) durch die Gußwänd (6) ist zur Erleiterung der Lötarbeiten bei der Installation nicht bis zum Rohrende geführt. Pos. (7) und (8) sind verlotbare Verbindungs- und Verzweigungsfittings. Fitting (7) weist auf der mit (B) verbundenen Seite die Profilform des Rohrkörpers (5) auf, während zu (8) hin er in dessen kreisförmigen Querschnitt ausgeführt ist. jos. . (8) kann mit dem Abgang dadurch in beliebige Richtungen der einen Ebene geschwenkt instaLliert werden.
Aus führunqsbeispiel 2 , Fig. 3 und 4 Abwasserrohre mit außen angefügter Frischwasserleitung Fallrohrverbindung und Zuordnung im wesentlichen wie Ausführungsbeispiel 1. Pos. (9) ist eine an das Fallrohr (1) sngesetzte Frischwasserleitung mit eier, dem äußeren Querschnitt von (1) angepassten Profilform. Rohrkörper (9) weist zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsbasis zwischen (1? und (9) noch weitere, am Rohr (1) anliegende Rippen (lo) auf. FaLlrohr (1 ) und das in der Praxis meist als Steigrohr eingesetzte Frischwasserrohr (5) können sowohl bereits bei der Herstellun. w:irmeleitend z. B. durch Löten oder Kleben verbunden werden oder sie werden erst bei der Installation dieser Rohrkombination verbunden. Um an bereits bei der Fertigung kombinierten Rohren spater bei der InstalLation zur Sc/haffung von ortlich beliebigen Lötverbindungen bzw. -verzweigungen an den Rohren (9) leicht Stücke von Pos.(1) zu trennen, sind die Enden (11? der Rippen (10) nicht mit (1) verbunden oder mit einem Nulst versehen, die bzw.
der als Angriffsbasis zum Abziehen vom Rohr (9) von (1 1, z. B.
mittels eines beißzangenähnlichen @ Werkzeuges dient. (12) bis (15) sind Lötfittings zur Verbindung und Verzweigung der Frischwasserleitung, wobei (12) auf der einen Seite das Profil des Rohrkörpers (9) und auf der anderen Seite Kreisform, vis auch die Fittings (13), (14) und aufweisen. Zum mechanischen Schutz der Rohrkörper (9) , die bevorzugt aus Cu ausgeführt sind, z. B. für Transport und Lagerung, sind nicht allzu weiche bügel-bzw. schalenförmige Körper (16) um ( 9) angeordnet. Diese können über die gesamte Rohrlänge durchgehen oder sich nur auf Stücke erstrecken, wobei dann dazwischen Isoliermaterial (17) in vorgefertigter Paßform angebracht ist. Als Halterung für (16) und (17) oder bei nachträglicher Kombination von (1 1 und (q) am Montageort, auch als Halterung von (9); (16) und (17) dient die Folie (18) , die Rohr (1) ganz oder zum Teil umschließt und klebend oder durch Verschweißen verbunden wird.
Bevorzugt wird aus wirtschaftlichen Gründen t16,), (17) und (18) - bei Anwendung wie im letzten Falle auch (9) - als eine Einheit. hergestellt, gelagert, transportiert und installiert.
Ausführungsbeispiel 3 , Fig. 5 Wärmetauscher- und -speichereinrichtung für Badewasser In Fig. 5 ist Pos (19)eine Einbaubadewanne in vertikaler Ebene im Bereich der Abflußöffnung durchgeschnitten dargestellt, Um die Kanne ist in Hufeisenform der Wärmetauscherund-speicherbehälter (20) angeordnet, in dem sich die Varmetausch- und -speicherflüssigkeit (21) befindet, die bevorzugt aus Nasser besteht Der Länge nach sind. in (20) Wärmetausch-Rohrsysteme angebracht, die Rohrbündel (22) für den Frischwasserdurchlauf, die Rohre (23) für das Badewannenabwasser, welches über die Rohrverbindungen (24) über das Drehschiebefgehäuse (25) mit dem Wannenabfluß (26) und dem Fallrihranschluß (27) verbunden werden. Der Drehschieber ist so gestaltet, daß über seine Stellwelle (28) mittels des Stellhebels (29) auch ein direkter Durchfluß vom Wannenabfluß (26) zum Fallrohranschluß (27) erfolgen kann. In Fig. 5 wird der Stellhebel (29 ) durch Thermosthate (30) ,(31) gesteuert, in dem diese über Verbindungsglieder und Gestänge (32), (33) und (34) auf den auf einer mit dem Drehschiebergehäuse (25) festen Lagerbasis sitzenden Zwischenhebel (35) einwirken.
Die Verdrehverbindung zwischen Hebel (29) und (35) erfolgt durch den Rasterbolzen (36) , der mit seinem Knopf (37) auch in einer nicht dargestellten festen Stellung positioniert werden kann. Der Thermosthat (30) in die Wärmespeicherflüssigkeit (21) tauchend, und der (31) am Badenwannenabfluß angeordnet, sowie die Zwischengestänge (32), (33), (34) und (35) sind so abgestimmt, daß bei.(Jnterschreitung der Temperatur der Wärmeträger- und -tauscherflüssigkeit durch das Badewasser dieses nicht mehr durch den Wärmetauscher- und -speicher, sondern direkt in den Abfluß geleitet wird.
Die Frischwasser-Wärmetauscherrohre (22) werden über die Rohrsammelverbindung (38) mit der Frischwasserleitung der Hausinstallation einerseit8 und dem Rtrmwasserabnehmer, z. B. der Mischbatterie der Kanne oder anderen beliebigen Verbraucherzapfstellen verbunden.
Das Füllen des Wärmetauscher- und - speichergefäßes erfolgt über die mit der Wasserleitung verbundenen Rohrzuführung (39) durch den Hahn (40) mit Knopf (41) über das Rohr (42) Zur subjektiven Erkennung des angestrebten Füllstandes un-l als Überlaufsicherung ist ein Überlauf (43) angebracht. Zum Entleeren les Gefäßes (20) dient ein nicht eingezeichneter Abflußhahn (44), verbunden mit der Abflußleitung (27). Das Rohrende (43 ), Pos. (41) , (37), und (44) sind bevorzugt innerhalb einer nicht dargestellten, in die Wannenverkleidung eingelassenen Armaturen-Platteneinheit zusammengefasst.
Das Gefäß (20) ist zur Wanne (19) und der Wanneneinfassung (45) durch Wärme-isoliermaterial (46) abgeschottet. Die Wanne (19) weist oben einen breiten Rand auf, der einen Teil 3der ganz das Wärmetauscher- und-speichergefäß (20) überdeckt und als Auflage- bzw. Verbindungsbasis für das Einmauern oder Verblenien einen Wulst (47) hat.
Die praktische Funktion besteht darin, daß das Bandeabwasser Wärme über die Ni.rtnetauscherrohre (23) an die Tauscher- und Speicherflüssigkeit (21) abgibt und die Wärmetauscherrohre (22) der Wärmeträgerflüssigkeit (21) Wärme entziehen und an das zufließende frische, durch sie strömende Gebrauchswasser abgibt.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen hauptsächlich darin, daß ein großer Teil der in Haushaltsabwässern enthaltenen Wärme mit dem Ablassen nicht verlorer Seht, sondern z. T. wieder genutzt werden kann. Dadurch kann der Menschheit ein beachtlicher Anteil am gesamten Energiebedarf erhalten bzN.
erspwnt bleiben. Dies ist in Anbetracht dessen, daß mit zunehmenlem Vohnkomfort besinders der Energiebedarfbereitung fiir lie Narmwasseraufbereitung steigt, von Nutzen. Von besonderer Relevanz ist auch bei den zunehmenden Energiekosten die damit ermöglichte Tosteneinsparung. Ferner wird durch die damit erreichbare Verminderung der thermischen Belastung der die Abwirme aufnehmenden Gewässer die allgemeine ökologische Umweltbelastung in positiver Weise beeinflusst.
Die in die Badeeinrichtung einnezogene Lösung eines Gärmetauschers und Speichers ermöglicht eine optimale Wärmerückgewindung bei geringem Platzbedarf.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmetauscher- und speichereinrichtung ist gegenüber anderen in der Technik bereits bekannten zweckentsprechenden Wärmeaustauschern besonders deshalb von Vorteil, da sie ohne besonderen zusätzlichen finanziellen und montagemäßigen Aufwand, besonders die Wärmetauscherkombination Fall- und Steigrohr, installiert werden könren. Ferner sind vorliegende Ausführungen wartungsfrei und funktionssicher.
Bei der Hausinstallation, der Montage ler Fall- und Steigrohre entsteht durch die Kombination von Fall- und Steigrohr ein Verbilligungseffekt durch Verminderung des Lagerhaltungs-, Transport-und Montageumfanges sowie durch Einsparung an aktivem Arbeitsraum besonders bei Mauer- und Deckendurchbrüchen.

Claims

Ansprüche

1. Wärmetauscher- und-speichereinrichtung zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Haushaltsabwässern, dadurch gekennzeichnet, daß a) Fallrohre fr H.aushaltsabwasser und Steigrohr für den Frischwasserzulauf zu einer wärmetauschenden Einheit zusammengefasst sind b) ein Wärmetauscher- und speichergefäß mit einem flüssigen Wärmeträgermedium in den Bade- oder Duschwanneneinbau einbezogen ist, in welchen mindestens zwei Wärmetauscher-Rohreysteme angeordnet sind, wobei je ein solches Rohrsvstem vom warmen Abwasser und dem frischen Gebrauchswasser durchströmt wird.

2.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmetauschende Kombination von Fall- und Steigrohr darin besteht, daß das Frischwassersteigrohr (5) in die Wandung vom Fallrohr (1) einbezogen ist, wobei z. B. das Frischwasserrohr (5) bevorzugt aus Cu im Mantel des Fallrohres (1) bevorzugt aus GG eingegossen ist.

3.)Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn--zeichnet, daß die wärmeleitende Verbindung von Fall- (1) und Steigrohr (9) durch Löten, Kleben, seine wärme leitende Zwischenfüllung oder durch einfache metallische Anlage bewirkt wird.

4.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß aie Profilform des Frischwasserrohres (9) auf ddr dem Fallrohr zugewandten Seite konkav den Fallrohrkonturen angepasst und nach außen hin konvex geformt ist.

5.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (6), (16) und die Rohre (5),(9) nicht bis zu den Enden des Fallrohres (1) reichen und die Mantel (6), (16) bir nicht zu

den Enden der Rohre (1) ausgeführt sind.

6.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallrohre (1) an ihren Enden den stirnseitigen Berührungsstellen Kerben (3) und Nocken (4) aufweisen.

7.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß, die Wärmeübergangszone zwischen Fall- und Steigrohr durch vergrößert rt wird, in dem Frischwasser-Steigrohr (9) mit einem großen Teil seiner Oberflache das Fallrohr (1) umschlingt.

8.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,daß die Profilform vom Frischwassersteigrohr suf einer Seite der Außenkontur vom Fallrohr (1) angepasst ist und zur Vergrößerung der Wärmeübertragungsoberfläche noch Wärmeleitrippen (10) trägt.

9.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsfittings (7) und (12) auf der einen Seite die Profilform des Friscb,asserrohres (5) und (9) aufweisen und auf der anderen Seite einen kreisrunden Querschnitt haben.

lo.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abschnitten oder über die gesamte Länge um die Frischwassersteigleitung (9) bügelförmige,druckfeste Schützschalen (16) angebracht sind.

11.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abschnitten Isoliermaterial in Schalenform (17) oder über die gesamte Länge um die Rohre (1) und (9) gefügt ist.

12.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallrohre (1), die Frischwassersteigleitung (9) , die schalenförmigen Isoliermäntel (17) und Schützschalen (16) als Einheit zusammengefasst und mit einem Folienmantel (18) umgeben sind.

13.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Frischwasserrohr (9) die Schutzschalen (16), den Isoliermantel (17) und der äußere Mantel (18) zu einer montagefertigen Einheit zusammengefasst sind.

14.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, 3 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß solche Einheiten in verschiedenen Größen,enstsprechend gängigen Fallrohrquerschnitten abgestimmt, vormontiert sind.

15.) Wärmetauschereinrichtung nich Anspruch 1, 3, 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Rohr (1) wärmeleitend verbundene Rippe (1o) der Frischwassersteigleitung (9) an ihren Enden vom Rohr (1) abstehende Ränder (11) aufweist.

16.) Wärmetauscher- uni speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch getemlze ichnet, daß das Wärmeaustauscher- und speicherg-efäR mit dem Warmeaustausch-Rohrsystem zum Teil oder ganz die Badewanne oder die Duschwanne umschließt und auf der Innenseite den Konturen der Wannen angepasst ist.

1?.) Wärmetauscher- und speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherrohre (23) für das Badeabwasser im Wärmetauschergefäß (20) unter dem Niveau des Wannenabflusses geführt sind, wobei der Auslauf (24) aus dem Wärmetauscherund-speichergefäß (20) so angeordnet ist, daß auch die innere Oberseite aller Wärmetauscherrohre (23) mit dem Badeabwasser beaufschlagt wird.

18.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 1o dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre ( 22) für das Frischwasser im Wärmetauscher-und -speichergefäß (20) oben angeordnet sind.

19.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohre (22), (23) zu einer Einheit parallel wirkend zusammengefasst sind unl mittels Blechrippen wärmeleitend verbunden sind, wobei auch so oder anders zusammengefaste Einheiten wiederum durch Rippen oder ähnliche Einrichtungen wärmeleitend miteinander verbunden sind.

20.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß herkömmliche Mischbatterien durch einen Zweiwegebahn erweitert werden, mit dem wahlweise die Frischwasserzuführung über den Wärmetauscher oder direkt aus der Frischwasserleitung gewählt werden kann.

21.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß das über den Wärmetauscher zufließende Gebrauchsgasser mit einem Thermosthatmischventil mit dem Heißwasser gemischt wird..

22.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Mehrwegeschieber dn Badeabwasser lurch den Wärmetauscher oder direkt in den Abfluß geleitet wird.

23.) Xsrmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch (1), (16) und (22), dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrwegeschieber im wesentlichen aus einem zvlinlrischen Gehäuse (25) und einem zylinderförmigen Drehschieber besteht, der durch muldenförmige Kanäle den Durchfluß der an das Gehäuse (25) angesetzten Rohrleitungen (24), (25), (27) sperrt oder freiibt.

24.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1, 16 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwasser-Mehrwegebahn durch eine Thermostateinrichtung dermaßen gesteuert wird, das bei Unter@chreiten der Temperatur des Wärmeträgers im Gefäß ( 20) durch die les Abwassers dieses nicht mehr durch den Narmetauscher und -speicher, sondern direkt in den Abfluß geleitet wird.

25.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetauscher- und speichergefäß (20) und der Abrasserzulauf (26) Thermostateinrichtungen (30), (31) zum Steuern des Abwasserlaufes besitzen.

26.) -Varmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1, 16 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab-Wasser-Mehrwegeschieber wahlweise von Hand oder durch Thermostate (30), (31) betätigt werden kann.

27.) Särmetauscher- und -speichereinrichtung nach .Anspruch 1, und 16, dadurch gekehnzeichnet, daß alle Bedienungselemente zum Steuern des Abwassers, der Griff (41) des Füllhahnes (40J sowie der Uberlauf (43) in einer bevorzugt muldenförmigen Frontplatte in der Wannenverkleidung untergebracht sind.

28.) Varmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf des Badewassers zum Wärmetauscher z. B. zwischen dem Schieber (25) und den Wärmetauscherrohren (23) ein Filter angebracht ist, welcher bevorzugt so angeordnet ist, daß sein Wartungs- bzw. Reinigungsver chluß in einer von -außen leicht zugängigen Frontplatte untergebracht ist.

29.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtun nach Anspruch 1, 16, 28, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer bevorzugt muldenförmigen Frontplatte sitzenden Armaturen gegenüber der Wannenverkleidung zurückstehend angebracht sind und mit einer bevorzugt mit der Verkleidung bündigen Klappe oder Tür abgedeckt werden.

30.) Wärmetauscher- und -speichereinrichtung nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, die -'ie Dusch- oler Badewanne ohen mit einem breiten Rand ausgestattet ist, der das darunter im Einbaufall angeordnete Wärmespeicher- und Tauschergefäß (20) zum Teil oder ganz überdeckt und einen Absatz (47) aufweist.

31.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Frischwassersteigrohre wärmeleitend dem Abwasserrohr zugeordnet sind.

32.) Wärmetauschereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Frischwassersteigrohre in Wendelform das Abwasserrohr wärmeleitend umschließen oder in dessen Mantel einbezogen sind.