DE2447428A1 - Verfahren und vorrichtung zur waermerueckgewinnung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur waermerueckgewinnung

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DE2447428A1 DE19742447428 DE2447428A DE2447428A1 DE 2447428 A1 DE2447428 A1 DE 2447428A1 DE 19742447428 DE19742447428 DE 19742447428 DE 2447428 A DE2447428 A DE 2447428A DE 2447428 A1 DE2447428 A1 DE 2447428A1
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Description

2447428 Maxton · Maxton ■ Langmaack Patentanwälte
Alfred Maxton sr. Alfred Maxton jr. Jürgen Langmaack
Diplom-Ingenieure
5 Köln 51
Pferdmengesstraße 50
Ta9: Γ 3. OKT. 1974
Anmelder : Rune Christenson, Varbacken 1, Nacka,
Schweden ' .
Bezeichnung : Verfahren und Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung '
Unser Zeichen : 820 ρ 741
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung in Wasser-und Abflußleitungssystemen, vorzugsweise in Wohnhäusern.
Die große Vergeudung der Energievorräte der Erde ist inzwischen bekannt und es ist eine vordringliche Aufgabe, diese Vergeudung zu reduzieren. Ein ökonomisches Handhaben der Energievorräte basiert auf einer Rückgewinnung -.und Wiederverwendung der verbrauchten Mittel.
In diesem Zusammenhang' hat die Rückgewinnung von Wärme eine große Bedeutung, da diese Rückgewinnung eine wesentliche Er-
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-Z-
sparnis der Mittel mit sich bringt, die zur Erzeugung von Wärme beispielsweise in Form von OeI, Wasser - oder Kernkraft erforderlich sind. Eine Verringerung des Verbrauchs dieser Energiereserven führt "zu einer Verringerung der Kosten als auch zu einer Verringerung der Umweltverschmutzung, die den Verbrauch von Mitteln zur Energieerzeugung begleitet.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß der Wärmeinhalt von
u/id
Abwasser beispielsweise von Wasch-/ Spülmaschinen verwendet wird, das einschließlich seines großen Wärmeinhalts bisher di-
rekt in das Abwasserleitungssystem geleitet wurde.
Dementsprechend sieht das erfindungsgemäße Verfahren eine Wärmerückgewinnung mit Wasser und Abflußleitungssystemen in der Weise vor, daß eine Zuführleitung zum Zuführen von kaltem Wasser zu einem Wassererhitzer und ein Abflußrohr vorgesehen werden, das mit Abwasser von verschiedenen Verbrauchsstellen gespeist wird, wobei das Abwasser zum Vorwärmen des kalten V/assers verwendet wird, bevor das kalte V/asser zu dem Wassererhitzer geführt wird. Das Vorwärmen wird in einem Wärmetauscher vorgenommen, der sowohl mit Abwasser als auch mit kaltem Wasser von der Speiseleitung gespeist wird, bevor das kalte Wasser zu dem Wassererhitzer geführt wird.
Erfindungsgemäß wird das Verhältnis zwischen der Temperatur des bereits in dem Wärmetauscher vorhandenen Abwassers und der Temperatur des Abwassers bestimmt, das von den Verbraucher-
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stellen ankommt, wobei dieses ankommende Abwasser nur dann dem Wärmetauscher zugeführt wird, wenn die Temperatur des ankommenden Abwassers höher als die Temperatur des bereits, /in dem Wärmetauscher befindlichen Abwassers ist. Anderen-'falls wird das ankommende Abwasser am Wärmetauscher vorbeigeführt .
Das Abwasser, das am Wärmetauscher vorbeigeführt wird, kann direkt in das entgültige Abflußrohr oder zu einem weiteren Wärmetauscher geführt werden, indem die Temperatur des Ab-
wassers in der gleichen Weise mit der Temperatur des bereits in diesem v/eiteren Wärmetauscher vorhandenen Abwassers verglichen und das Abwasser nach dem selben Prinzip wie bei dem ersten Wärmetauscher entweder diesem weiteren Wärmetauscher oder dem Abflußrohr zugeführt wird.
Die Anzahl der Wärmetauscher kann entsprechend dem Bedarf gewählt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Vorwärmen von kaltem Wasser mit Hilfe von Abwasser, bevor das kalte Wasser zu einem Wassererhitzer geführt wird, zur Durchführung des erfindungsgeraäßen Verfahrens.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der beigefügten Abbildung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die in der Abbildung dargestellte Vorrichtung ist für den
Einbau in einem Wohnhaus gedacht, indem Wasser- und Abflußleitungssysteme eine Hauptzuführleitung 2 für kaltes Wasser und eine Abzweigleitung k- zum Zuführen von kaltem Wasser zu einem Wassererhitzer 6 aufweisen. Der Viassererhitzer 6 ist mit einer Speiseleitung 8 für heißes Wasser versehen, die sich zu verschiedenen Verbraucherstellen erstreckt. Ferner besitzt das SjT-stem ein Abflußrohr 10 für Abwasser, durch das Abwasser von verschiedenen Verbraucherstellen das Haus verläßt. In einem konventionellen V/asser- und Abwasserrohrsystem in Wohnhäusern verläßt das Abwasser das Haus durch das Abflußrohr 10 oft mit einer hohen Temperatur, insbesondere wenn das Abwasser aus Geschirrspül- und Waschmaschinen stammt .·
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet die in dem Abwasser enthaltene Wärme und benutzt diese zum Vorwärmen von V/asser, das dem Wassererhitzer zum Aufheizen . in diese zugeführt wird.
Abwasser von den Verbrauchersteilen, wo das Abwasser eine
relativ hohe Temperatur besitzt, beispielsweise bei Geschirrspül-, Waschmaschinen, Badewannen, Küchenabwässer und dergleichen, die in der Abbildung mit den Bezugsziffern 12 und lit- versehen sind, wird einem gemeinsamen Abwasserrohr 16 zugeführt, das sich zu einem Sammelbehälter 18 erstreckt. Der" Behälter 18 ist mit einem Abführrohr 20 verbunden, das sich
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in den Sammelbehälter 18 hinein erstreckt, um darin einen Überlauf zu bilden und einen konstanten Wasserspiegel in dem Behälter aufrecht zu erhalten. Das Rohr 20 erstreckt sich zu einem Dreiv/egeventil 23., von dem das Abwasser entweder in ein Rohr 21+ oder in ein Rohr 26 gespeist werden kann. Das Rohr 22+ führt das Abwasser zu dem. unteren Ende eines Wärmetauschers ' 28. Das Abwasser tritt aua dem Wärmetauscher 28 am oberen Ende hiervon in ein Rohr 30 aus, nachdem es durch den Wärmetauscher zirkuliert ist.
Das Rohr 26 führt das Abwasser zu einem Sammelbehälter 32 der gleichen Art wie der Behälter 18. Der Sammelbehälter 32' besitzt daher ein Abführrohr 3h, das einen Überlauf bildet und sich zu einem, Dreiv/egeventil 36 erstreckt, das das Wasser entweder einem Rohr 38 oder einem Rohr 2+0 zuführt. Das Rohr 38 führt das Abwasser zum unteren Ende eines Wärmetauschers 2+2, der an seinem oberen Ende ein Abführrohr k-k für Abwasser aufweist, das durch den Wärmetauscher zirkuliert ist. Das Rohr kk' führt das Abwasser endgültig zum Abfluß-" rohr 10. Ebenso führt das Rohr 2+0 das Abwasser zu dem Abflußrohr 10.
Kaltes Wasser von der Hauptzuführleitung 2 wird dem Wärmetauscher 2+2 durch die Abzweigleitung 2+ zugeführt. In dem
im
Wärmetauscher nimmt das "kalte Wasser Wärme von dem'Wärmetauscher 2+2 zirkulierenden Abwasser über eine Wärmetauschern
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wendel 2+6 auf. Von der V/ärmetauscherwendel 2+6 wird das Wasser durch ein Rohr 2+8 zu einem Wärmetauscher 28 geführt, wo das V/asser durch eine V/ärmetauscherwendel 50 geführt und weiter durch das in diesem Wärmetauscher vorhandenen Abwasser erwärmt wird.
Von dem Wärmetauscher 28 wird das Wasser durch eine Leitung 52 dem konventionellen Wassererhitzer 6 zugeführt, um dort auf seine endgültige Temperatur erhitzt und zu den Verbraucherstellen durch das Rohr 8 geführt zu werden.
Um den bestmöglichen Wärmeaustausch zu erhalten, wird die Zufuhr des Abwassers zu den Wärmetauschern mit Hilfe einer Detektor einrichtung 5h, die die Temperaturdifferenz des Abwassers in dem Behälter 18 und in dem Wärmetauscher 28 feststellt, und einer Detektoreinrichtung 56 gesteuert, die die Temperaturdifferenz des Abwassers in dem Behälter 32 und in dem Wärmetauscher 2+2 feststellt. In dem Fall, daß das Abwasser, das dem Sammelbehälter 18 von einer der Verbrauchersteilen 12,12(. zugeführt wird, eine höhere Temperatur als das Abwasser in .dem Wärmetauscher 28 auf v/eist, stellt die Detektoreinrichtung 54· das Dreiwegeventil 22 derart ein·, daß das Abwasser dem Wärmebauscher 28 zugeführt wird, um die Temperatur hierin zu vergrößern. Wenn jedoch das dem Behälter 18 von einer der Verbraucherstellen I2,lij. zugeführte Abwasser eine niedrigere Temperatur als das Abwasser in dem Wärmetau-
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— 7 ~
scher 28 aufweist, stellt die Detektoreinrichtung 5k das Dreiwegeventil derart ein, daß das Abwasser dem Rohr 26 zugeführt und an dem Wärmetauscher 28 vorbei dem Sammelbehälter 32 zugeführt wird. .In diesem'Behälter ist eine entsprechende Bestimmung der Differenz zwischen der Temperatur des dem Behälter 32 zugeführten Abwassers und der Temperatur des Abwassers in dem Wärmetauscher ^2'vorgesehen. Wenn daher die Temperatur des dem Behälter 32 zugeführten Abwassers höher als die Temperatur des Abwassers in dem Wärme tauscher )\Z ist/ wird das Abwasser dem Wärmetauscher 2*2 zur Anhebung der Temperatur in diesem zugeführt. Wenn jedoch das dem Behäl-
ter 32 zugeführte Abwasser eine niedrigere Temperatur als die Temperatur des Abwassers in dem Wärmetauscher 1+2 aufweist, wird das Abwasser von dem Behälter 32 dem Rohr IfO und damit dem Abflußrohr 10 zugeführt.
Auf diese Weise arbeitet der Wärmetauscher 28 bei einer höheren Temperatur als der Wärmetauscher Zj.2, wobei das kalte V/asser von der Leitung k Stufe um Stufe in den Wärmetau- · schern erwärmt wird, bevor das Wasser dem Wassererhitzer 6 zugeführt wird. Es ist natürlich möglich, die Anlage mit nur einem oder mit mehreren Wärmetauschern auszurüsten.
Es ist ferner möglich, die in der Abbildung dargestellte Vorrichtung derart zu ändern, daß das Abwasser von dem Ausflußrohr 30 von dem Wärmetauscher 21 dem Wärmetauscher 42 mittels eines Dreiwegeventils und eines weiteren Rohrs und
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unter Vergleichen der Temperatur des Abwassers in dem Rohr 30 mit der Temperatur des Abwassers in dem Wärmetauscher 2*2 zum Bestimmen, ob das Abwasser von dem Rohr 30 dem Wärmetauscher 1+2 zur Erhöhung der Temperatur in diesem zugeführt oder direkt dem Abflußrohr 10 zugeführt werden soll, zugeführt wird. Es ist ferner möglich, das Rohr 30 mit dem Rohr
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26 zum Zuführen des Abwassers'dem Wärmetauscher 22 zum Sammelbehälter 32 zu verbinden, von dem das Abwasser gemäß dem oben dargestellten Prinzip entweder dem Wärmetauscher 2*2 oder dem Abflußrohr 10 über das Rohr 2*0 zugeführt» wird.
Es ist zweckmäßig, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein separates Abflußrohr zu verwenden, das vollkommen außerhalb des Wärmeaustauschsystems angeordnet ist, das für Abwasser von Verbraucherstellen dient, die normalerweise nicht mit Abwasser mit einer hohen Temperatur gespeist werden. In der Abbildung ist dies durch die Leitung 58 dargestellt, die beispielsweise mit den Abflüssen von Toiletten verbunden ist.
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Claims (1)

  1. «ti ι
    t I I t
    t t kit
    β t · i β I I
    Patentansprüche
    C 1 .yVeriahren zur Rückgewinnung von Wärme in Wasser- und Abwasserleitungssystemen, die eine Haupt zufuhr leitung auf 7 weisen, wobei kaltes Wasser zu einem Wassererhitzer geführt wird,, während ein Abwasserrohr mit Abwasser von verschiedenen Verbraucherstellen gespeist wird, dadurch ge-. kennzeichnet, daß ein Wärmetauscher mit kaltem Wasser und Abwasser zum Vorheizen . des kalten Wassers gespeist wird, bevor das kalte V/asser zu dem Wassererhitzer: geführt wird, wobei die Beziehung zwischen der Temperatur des bereits in dem Wärmetauscher vorhandenen Abwassers und die Temperatur des von den Verbrauchersteilen kommenden Abwassers bestimmt und das ankommende Abwasser am.Wärmetauscher vorbeigeführt wird, wenn die Temperatur des ankommenden Ab- · wassers geringer als die Temperatur des in dem Wärmetauscher vorhandenen Abwassers ist, und in den Wärmetauscher eingeführt wird, wenn die Temperatur des ankommenden Abwassers höher als die Temperatur des in dem Wärmetauscher befindlichen Abwassers ist. . ■ ·
    2. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung in Wasser"- und Abwasserleitungssystemeh mit einer Hauptzuführleitung für kaltes V/asser, einem von der Zuführleitung gespeisten Wasserer-
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    hitzer, und mit einem Abflußrohr, das mit Abwasser von verschiedenen Verbrauchersteilen gespeist wird, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (28,lj.2), der mit dem Abwasserrohr· verbunden und zwischen der Zuführleitung (k) für das kalte Wasser und dem Wassererhitzer (6) zum Vorwärmen des kalten Wassers' mittels dea Abwassers angeordnet ist, bevor das kalte Wasser dem Wassererhitzer (6) zugeführt wird, wobei vor dem Wärmetauscher (28,lj.2) ein Verzweigungspunkt (22,36) angeordnet ist, bei dem sich ein erstes Rohr (22*,38) zu dem Wärmetauscher(28,k2) und ein zweites Rohr (2o,i|O) an dem Wärmetauscher vorbei erstreckt, während eine Detektor- und· Steuereinrichtung (5^>5o) zum Bestimmen der Beziehung zwischen der Temperatur des von den Verbraucher st eilen (12,1If) ankommenden Abwassers oberhalb des Verzweigungspunktes (22,36) und der Temperatur des Abwassers in dem Wärmetauscher und zum Leiten des ankommenden Abwassers zum Wärmetauscher, wenn die Temperatur des Abwassers in diesem geringer als die Temperatur des ankommenden Abwassers is^ und im anderen Falle zum Leiten des ankommenden Abwassers am Wärmetauscher vorbei vorgesehen ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Wärmetauscher (^2) derart angeordnet ist, daß er mit dem ankommenden Abwasser, das an dem ersten Wärmetauscher (28) vorbeigeführt wird, gespeist werden kann,
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    < C IfIf I
    - 11 -
    wobei ein weiterer Verzweigungspunkt (3&) und eine weitere Detektor- und Steuereinrichtung (56) zum Zusammenwirken mit dem weiteren Wärmetauscher (42) in der gleichen Weise wie beim ersten Wärmetauscher (28) vorgesehen sind.
    J+. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß sich das gleiche Rohr für kaltes Wasser von der Hauptr speiseleitung durch die beiden Wärmetauscher (28,42) erstreckt .
    5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine getrennte Abwasserleitung (58) für Abwasser ohne wesentlichen Wärmeinhalt vorgesehen ist, die sich an dem oder den Wärmetauschern (28,42) vorbei erstreckt.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch einen Sammelbehälter (18,32) vor Jedem Wärmetauscher (28,42).
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    Leerseite
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