DE2550320A1 - Anlage zur waermerueckgewinnung - Google Patents

Anlage zur waermerueckgewinnung

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DE2550320A1 DE19752550320 DE2550320A DE2550320A1 DE 2550320 A1 DE2550320 A1 DE 2550320A1 DE 19752550320 DE19752550320 DE 19752550320 DE 2550320 A DE2550320 A DE 2550320A DE 2550320 A1 DE2550320 A1 DE 2550320A1
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Description

R- 29 63
11.9.1975 Wd/Ht
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH3 7 STUTTGART Anlage zur Wärmerückgewinnung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Wärmerückgewinnung aus warmen Abwasser mittels eines Wärmetauschers, der aus einer vom Abwasser durchströmten Kammer besteht, in der eine das zu erwärmende Frischwasser führende Rohrleitung angeordnet ist.
709820/0086
? ό 3
Bei einer bekannten Wärmerückgewinnungsanlage mit Wärmetauscher-Rohrschlange in einem Abwasserspeicher mit nur einer Kammer ist der Wirkungsgrad relativ gering, insbesondere dann, wenn das Gleichstromprinzip angewendet wird. Im sogenannten Einkammersystem tritt häufig der Fall ein, daß warmes oder nur teilabgekühltes Mischwasser abläuft, da von oben wieder neues Abwasser zufließt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Anlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einen guten Wirkungsgrad aufweist, vielseitig anwendbar ist und mit einer Wasser -Recycling-Anlage gekoppelt werden kann.
Eine solche Anlage hat den Vorteil, daß sich ein etwa doppelt so hoher Wirkungsgrad bei der Wärmerückgewinnung ergibt, da statt des Gleichstrom - das (angenäherte) Gegenstromprinzip zur Anwendung kommt und weiterhin Mischungsverluste vermieden werden. Es ist gewährleistet, daß nur optimal abgekühltes, kaltes Abwasser abfließt.
Gegenübei"· einer Wärnierückgewinnungsanlage mittels separatem Gegenstromtauscher und Wasserspeicher besteht der Vorteil geringerer Verschmutzungsgefahr und einer besseren Platzausnutzung. Ein Frischwasserspeicher ist nicht notwendig, so daß die Anlage auch in Verbindung mit Durchlauferhitzern, Warmwasser-Druckspeichergeräten oder öl- gas- bzw. kohlebefeuerten Heizungskesssein betrieben werden kann.
Besonders vorteilhaft ist die Kombination der Abwasser-Wärmerückgewinnung mit dem Brauchwasser-Recycling, da für beide Konzepte sowohl eine getrennte Toiletten-Abwasserführung als auch ein Abwasserspeicher erforderlich sind, wodurch sich diese Haupt-Investitionskosten der Anlage sowohl durch Energie- als auch" durch Wassereinsparungen amortisieren.
- 3 709820/0086
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Unteransprüchen und der Zeichnung, welche eine schematisch dargestellte Abwasser-Wärmerückgewinnungsanlage und eine Wasser-Recycling-Anlage zeigt.
Die Abwasser-Wärmerückgewinnungsanlage besitzt einen wärmeisolierten Warmwasserspeicher 10, der von oben nach unten durch eine größere Anzahl von wärmeisolierenden, parallel zueinander verlaufende .Zwischenböden 11 unterteilt ist. In jedem Zwischenboden ist eine öffnung 12 vorgesehen, welche öffnungen bei je zwei untereinanderliegenden Böden in größtmöglichem Abstand voneinander angeordnet sind. Am oberen Teil des Warmwasserspeichers befindet sich eine Einlauföffnung 13, an xtfelche eine Leitung 14 angeschlossen ist, welche die Abwasserleitung (ohne Toilette) eines Gebäudes bildet. Am unteren Teil des Warmwasserspeichers 10 befindet sich ein Auslauf 15, an welche eine Ablaufleitung 16 angeschlossen ist.
Durch den Warmwasserspeicher 10 verläuft eine Rohrschlange
17, d.h. dieselbe erstreckt sich in die einzelnen Kammern
18, 19j welche durch die Zwischenboden 11 gebildet sind. Der untere Teil der Rohrschlange ist an eine Frischwa.sser-Zulaufleitung 20 angeschlossen. Der obere Teil der Rohrschlange ist an eine Leitung 21 angeschlossen, welche zu einem üblichen thermostatisch geregelten Warmwasserbereiter (Heizungskessel oder Boiler) führt, der an das Warmwassernetz 23 des Gebäudes angeschlossen ist.
Jede Kammer 18, 19 usw. des WarmwasserSpeichers besitzt eine seitliche untere Öffnung 24, welche zum Reinigen der Kammer dient. Außerdem ist an jeder Kammer eine obere Öffnung 25 vorgesehen, an welche eine Entlüftungsleitung 26 angeschlossen ist.
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2 -? ■', 2
In der Abwasserleitung 14 ist ein Steuerventil 28 angeordnet, das durch einen Elektromagnet 29 betätigt wird, der Steuersignale aus einem Steuergerät 30 erhält, das !wiederum durch einen Temperaturfühler 31 beeinflußt ist, der in der Abwasserleitung 14 angeordnet ist. In der Ablaufleitung 16 befindet sich ein Steuerventil 32, das ebenfalls durch einen Elektromagnet 33 betätigt wird, welcher seine Steuersignale von einem elektrischen Steuergerät 34 erhält. Das elektrische Steuergerät erhält Schaltsignale von zwei Niveaumeldern 35, 36, welche z. B. in der zweit-.und drittobersten Kammer des Warmwasserspeichers 10 angeordnet sind. In der Abwasserleitung 14 ist noch ein Filter 40 angeordnet. Von einer Stelle oberhalb des Filters 40 verläuft eine Umgehungsleitung zum dem Warmwasserspeicher 10 und mündet unterhalb des Steuerventils 32 in die Ablaufleitung 16.
Die Wasser-Recycling-Anlage 42 besitzt eine Leitung 43, welche die Toiletten-Abwasserleitung bildet, und eine Toilettenspülwasserleitung 44. Die Toiletten-Spülwasserleitu.ng ist über ein Rückschlagventil 45 und eine Druckerhöhungsanlage 46 sowie eine von dieser ausgehenden Leitung 47 an die -Ablaufleitung l6 oberhalb des Steuerventils 32 angeschlossen. An die Druckerhöhungsanlage 46 ist ein Steuergerät 48 angeschlossen, welches den Elektromagneten 33 des Steuerventils 32 steuert.
In der untersten Kammer 50 des Warmwasserspeichers 10 ist ein sogenannter Wassermangelgeber 51 angeordnet, der ein Signal zu einem Steuergerät 52 gibt, welches über einen Elektromagneten 53 ein Steuerventil 54 steuert. Dieses ist in einer Leitung 55 angeordnet ist, die von der Toiletten-Spülwasserleitung 44 zu einer Kaltwasserleitung 56 führt, welche an die Frischwasserleitung 20 angeschlossen ist.
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Sämtliche Abwasser eines Gebäudes mit Ausnahme des Toilettenabwassers gelangen über die Abwasserleitung 14, das Filter 40 und das geöffnete Steuerventil 28 in die oberste Kammer 18 des Warmwasserspeichers und dann über die Öffnungen 12 fortlaufend bis zur untersten Kammer 50> von wo sie über die Ablaufleitung 16 in die Kanalisation fließen. In umgekehrter Richtung durchströmt den Warmwasserspeicher Frischwasser aus der Zulaufleitung 20 von unten nach oben, d,h. in entgegengesetzter Richtung wie das Abwasser. Dabei wird das Frischwasser erwärmt und gelangt über die Rohrschlange 17 und die Leitung 21 in den Warmwasserbereiter 22. Das Abwasser besitzt in der obersten Kammer 18 die höchste Temperatur, in der untersten Kammer 50 die niedrigste. Umgekehrt ist das Frischwasser im obersten Teil der Rohrschlange 17 am wärmsten.
Bei Inbetriebnahme der Anlage ist zunächst das Steuerventil 32 am Auslau-f des Warmwasserspeichers 10 geschlossen. Über das geöffnete Steuerventil 28 läuft warmes Abwasser in den Warmwasserspeicher. Dann füllen sich die Kammern von unten her auf. Steigt der Wasserspiegel bis zum Niveaumelder 36j so gibt dieser dem elektrischen Steuergerät 3^ ein Signal j worauf das Steuerventil 32 auf z.B. 25 % der vollen Durchflußleistung geöffnet wird. Steigt der Wasserspiegel weiter bis zum Niveaumelder 35, so gibt das elektrische Steuergerät wiederum ein Signal, worauf das Steuerventil 32 vollständig geöffnet wird.
Sinkt der Wasserspiegel unter die Höhe der Niveaumelder 35, 36, so werden die vorherigen Ventilzustände über die genannte Dreipunktregelung wieder hergestellt. Der Wasserspiegel im Warmwasserspeicher wird so im Normalfall zwischen Niveaumelder 35 und 36 liegen.
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23 3 3
Wenn das in der Abwasserleitung 14 zufließende Abwassereine Mindesttemperatur von z.B. 25 Grad erreicht hat, gibt der Temperaturfühler 31 ein Signal an das Steuergerät 3O3 worauf das Steuerventil 28 geöffnet wird, so daß warmes Abwasser in den Warmwasserspeicher strömen kann. Ist das ankommende Abwasser kälter, so gibt der Temperaturfühler 31 ein Signal zum Schließen des Ventils 28, worauf das kalte Abwasser direkt über die Umgehungsleitung 4l zur Ablaufleitung 16 gelangen kann, oder wahlweise über ein Rohr 57 in die unterste Kammer 50 des Warmwasserspeichers. Die Überlaufieitung 4l ist a,uch aus Sicherheitsgründen (Verstopfung oder zu starker Abwasseranfall) erforderlich.
Das Abwasser aus der Toilette gelangt über die Toilettenabwasserleitung 43 unmittelbar in die Ablaufleitung 16. Durch die Recycling-Anlage 42 ist es möglich, das übrige Haushaltswasser zur Toilettenspülung zu benutzen. Dieses Spülwasser wird am Auslaß des Warmwasserspeichers über die Leitung 47 entnommen und gelangt über die Druckerhöhungsanlage 46 und das Rückschlagventil 45 in die Toilettenspülwasserleitung. Steht nicht genügend Abwasser zur Verfügung, so wird durch den Wassermangelgeber 51 dem Steuergerät 52 ein Signal gegeben, worauf das Steuerventil 54 betätigt wird, so daß Toilettenspülwasser aus der Kaltwasserleitung 55 entnommen werden kann.
Die Abwasser-Wärmerückgewinnungsanlage kann auch in Verbindung mit einer Wärmepumpe (z.B. zur Brauchwassererhitzung) eingesetzt werden. Die Rohrschlange 17 wirkt dann als Verdampfer des Wärmepumpen-Kühlmittels, wobei wieder im Gegenstrom gearbeitet wird. In der beschriebenen Anlage ist gewährleistet, daß nur optimal abgekühltes, kaltes Abwasser abfließt. Die Voraussetzung hierzu ist, daß die Verweilzeit des Abwassers im Warmwasserspeicher so groß ist, daß während dieser Zeit ein genügend großer Frischwasserbedarf besteht, durch den die anfallende Wärmemenge auch abtransportiert werden kann. Maßnahmen zur Optimierung der Ver-
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weilzeit sind gegeben durch die Wahl des Speichervolumens und die beschriebene abwasserseitige Niveauregelung.
Bei Verwendung des Warmwasserspeicher-Tauschers in Verbindung mit einer Wärmepumpe ergeben sich folgende Vorteile: Gegenüber einer Lösung, in der sich der Verdampfer Wärmetauscher im Einkammer-Speicher befindet, werden im Mehrkammer-Speicher Mischungsverluste vermieden, und man kommt mit niedrigeren Wärmepumpenleistungen bei kontinuierlichen Betrieb aus. Gegenüber dem Diskretspeicher und Gegenstromtauscher mit Wärmepumpe ergibt sich der Vorteil geringerer Verschmutzungsgefahr.
Der Warmwasserspeicher muß nicht notwendigerweise auf der Abwasserseite angeschlossen sein. Ebenso denkbar ist eine vertauschte Wasserführung. Abwasser fließt durch die Rohrschlange nach unten, Frischwasser durch die Leitung 14 von unten nach oben.
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Claims (1)

  1. 20 8
    Ansprüche
    j 1. Anlage zur Wärmerückgewinnung aus warmen Abwassern mittels eines Wärmetauschers, der aus einer vom Abwasser durchströmten Kammer besteht, in der eine das zu erwärmende Frischwasser führende Rohrschlange angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet j daß die Kammer (10) in mehrere übereinanderliegende wärmeisolierte und miteinander verbundene Zwischenkammern (18, 19) unterteilt ist und in jeder derselben eine mit der vorhergehenden verbundene Rohrschlange (17) angeordnet ist und daß sich das erwärmte Abwasser und das Frischwasser im Gegenstrom bewegen.
    2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei benachbarten, obenliegenden Kammern jeweils ein Niveaumelder (35, 36) für den Abwasserstand angeordnet ist, welche über ein Steuergerät (3*0 ein am Auslaß aus dem Wärmetauscher (10) angeordnetes Auslaßventil (32) steuern, das den Durchfluß des Abwassers durch den Wärmetauscher beeinflußt.
    3· Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte, am oberen Ende des Wärmetauschers (10) austretende Frischwasser einem Warmwasserbereiter (22) zugeführt wird.
    709820/0086 OflffilM .nspected
    2053
    k. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Zufluß des warmen Abwassers zum Wärmetauscher durch ein Einlaßventil (28) überwacht wird, das durch einen Temperaturfühler (31) gesteuert wird, welcher in der Zuleitung (14) des Abwassers angeordnet ist, und daß das. Ventil (28) den Zustrom von Abwasser zum Wärmetauscher unterbricht, wenn dieses einen unteren Temperaturwert erreicht hat.
    5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Weg des Abwassers durch den Wärmetauscher eine umgehungsleitung (1M) vorgesehen ist, durch welche Abwasser von zu geringer Temperatur oder überschüssiges Abwasser unmittelbar ins Abwassernetz hinter dem Wärmetauscher abgeleitet wird.
    6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5a dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen (17) in den die einzelnen Kammern im Wärmetauscher voneinander trennenden Böden (11) angeordnet sind.
    7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kammern (18, 19) verbindenden Öffnungen (12) in den Böden (11) des Wärmetauschers zwischen je zwei untereinanderliegenden Böden möglichst weit zueinander versetzt sind.
    - 10 -
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    233 3
    8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Stelle zwischen dem Auslaßventil (32) und dem Wärmetauscher eine Leitung (47) abzweigt, die zur Versorgung einer Brauchwasser-Recycling-Einrichtung (42) dient, mit welcher das aus dem Wärmetauscher (10) austretende Abwasser beispielsweise zur Toilettenspülung benutzt wird, wobei die Einrichtung aus einer Druckerhöhungsanlage (46), einem Steuergerät (48) für das Auslaßventil, einem Rückschlagventil (45) und einer mit Frischwasser betriebenen Notversorgung mit einem Ventil (54), einem Wassermangelgeber (51) und einer Steuereinrichtung (52) besteht.
    9· Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (10) Teil einer Wärmepumpe ist, wobei die Rohrschlange (17) als Verdampfer des Wärmepumpen-Kältemittels dient.
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DE19752550320 1975-11-08 1975-11-08 Anlage zur waermerueckgewinnung Withdrawn DE2550320A1 (de)

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