DE2731207A1

DE2731207A1 - Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von abwaerme aus gebaeuden

Info

Publication number: DE2731207A1
Application number: DE19772731207
Authority: DE
Inventors: Klaus Iwan
Original assignee: BERO EN BERATUNG und ORGANISAT
Current assignee: BERO EN BERATUNG und ORGANISAT
Priority date: 1977-07-11
Filing date: 1977-07-11
Publication date: 1979-02-01
Also published as: BE858415A; FR2397602B3; FI782178A; NO782382L; NL7708868A; SE7807684L; JPS5419237A; FR2397602A1

Description

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Beratungs- und Organisationsgese^;lschafl ΚιΑΛηΜιύ & Co KG ^, Grabenstraße 3,4000 Düsseldorf !,Telefon 02Ϊ1/3283 29 uncT328197 A

„Deutsche Patentamt
Postfach

Bodo München

Datum 8. Juli 1977

Betreff: Patentanmeldung "Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Abwärme aus Gebäuden."

Anmelder: BERO-Beratungs- und Organiaationsges. für Althaussanierung mbH & Co. KG in Uooa Düsseldorf,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Rückgewinnung von Abwärme von Gebäuden. Es ist bekannt, Wärme aus Grundwasser zurückzugewinnen. Der besondere Nachteil dieser Rückgewinnung ist, daß das Trägermedium in Farm des Grundwassers nur mit einer geringen Temperatur von ca. 5 Grad Celsius vorliegt. Insofern ist die Rückgnwinnung von LJärme aus Grundwasser von vornherein begrenzt, zudem ist diesen System nicht überall wegen der die hten Qebauung anwendbar.

Dei Gebäuden jedlicher Art geht ein großer Teil der eingesetzten Wärmeenergie, entweder ungenutzt oder zum Teil genutzt verloren. So konnte in Versuchen festgestellt werden, daß in Wohngebäuden und anderen Gebäuden anfallende Abwasser, Spülwässer von Produktionsprozessen und Laugen z.T. eine hohe Uärmeen ergie enthalten ist. Es wurde weiter festgestellt, daß zur Erwärmung dieser Wässer, Heizungskessel eingesetzt sind, die Abwärme in.Form von Abgasen ungenutzt ins Freie abführen. Es fallen also von Gebäuden Abwärmeenergiemengen an in Farm von temperierten Abwässern und in Form von temperierten Abgasen. Das beispielsweise in Wohngebäuden anfallende Abwasser ist beispielsweise temperiert, wenn man davon ausgeht, daß der Gebrauch von Wasser im Haushalt in der Regel nach durchgeführter Erwärmung erfolgt. Die beispielsweise bei Zentralheizungen anfallenden Abgase, sei es von einer Erdgasheizung oder einer Ölheizung sind in der Regel zwischen 28o und Grad heiß.

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Bank: Dresdner Bank Düsseldorf-Altstadt, Konto Nr. 44085610 · Amtsgericht HRB Düsseldorf 1795 Die Summe dieser Abwärmewerte, die sich addieren aus den AbuSssern uie

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den Abgasen läßt es sinnvoll erscheinen diese Abwärme durch ein besonderes Verfahren zurückzugewinnen und dem Gebäude bzw. Arbeitsprozess wieder zuzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, welche die Rückgewinnung der Wärme in wirtschaftlicher üleise ermöglichen.

Diese Aufgabe ist nach vorliegender Erfindung im wesentlichen dadurch geläst worden, daß die Abwässer in einem Sammelbehälter aufgefangen werden, daß die gesammelten Abwässer nachträglich durch eine Nachschaltheizflüche, die durch ein Abgaswärmetauscher beheizt wird, aufgeheizt werden, daß den gesammelten Abwässern mit Hilfe eines Hältemittelverdampfers Wärme entzogen wird und daß dieses Medium (Kältemittel) dann einer Wärmepumpe zugeführt wird und dort der Temperaturaustausch auf Heizungswasser erfolgt, dort eine Temperaturerhöhung durch den bekannten physikalischen Vorgang des Verflüssigens eintritt, von dort aus das erwärmte Wasser zu Heizzwecken oder anderen Zwecken der Heizungsanlage oder dem Arbeitsprozess wieder zugeführt wird.

Auf diese Verfahrensweise läßt sich aus den Abwärmemengen des Abwassers und den Abwärmemengen der Abgase, auch trüben, dickflüssigen Abwässern wie Abgase sowohl von Erdgasheizung als auch leichten und schweren Heizölen oder feste Brennstoffe Wärme zurückzugewinnen, in einem Sammelbehölter zusammenzuführen und an eine Flüssigkeit abzugeben, dort zu speichern und nach Dedarf über einen Platten-Wärmetauscher zu entnehmen und der Wohngebäudeheizung oder dem Arbeitsprozess wieder zuzuführen. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß aufgrund der besonderen Konstruktion auch die Möglichkeit der Heranziehung trüber und stark verschmutzter Abwässer zur Wärmerückgewinnung zur Verfügung steht.

Die Abwässer werden entsprechend ihrem Zulauf in den SammelbehBlter über einen Überlauf aus dem Sammelbehälter zur Kanalisation gebracht, wobei die Anordnung des Überlaufes so vorgenommen ist, daß dieser erst nach Entzug der Wärmemenge erfolgen kann. Das für Heizungszwecke oder Produktionazwecke vorgesehene, jedoch im Augenblick nicht benötigte blasser kannin Wärmespeichern, z.Q. Warmwasserspeichern über längere Zeiträume gespeichert werden. Für die Speicherung kürzerer Zeiträume steht der Sammelbehälter, der allseitig isoliert ist und die gesammtelte Abwasaermenge Ober einen gewisaen Zeitraum bei konstanter Temperatur hält.

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Das im Warmwasserspeicher gespeicherte Wasser kann zusätzlich direkt beheizt werden, wobei entweder eine Temperajur-Erhöhung herbeigeführt wird oder bei Spitzen-Wärmebedarf zusätzliche Heizenergie zugeführt wird um ausreichende Mengen Warmwasser gleicher Temperatur bereitzustellen. Es kann eine Indirektbeheizung dieses Warmwasserspeichers vorgenommen werden, damit bei Außerbetriebsetzung der Direktbeheizung und zur Verfügungstellung von rückgewonnener Abwärme diese wirtschaftlich genutzt werden kann.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung besteht aus einem Abwasser-Sammelbehälter, einem in diesem angeordneten Rührwerk, eines Kältemittel-Verdampfers in Form eines Platten-Wärmetauschers, eines Platten-Wärmetauschers als Heiz- · aggregat für die nachträgliche Aufheizung des Abwassers, eines weiteren Platten-Wärmetauschers, der ebenfalls zur zusätzlichen Aufheizung des Abwassers installiert ist.

Das im Behälter angeordnete Rührwerk setzt die Abwasser-Mengen in Bewegung und führt hierbei zu einer Turbulenz und besseren und rascheren Wärmeübergang zwischen Abwasser und in den Platten-Wärmetauschern befindlichen Medien. Zur Temperatur-Erhöhung des Abwassers ist eine Nachschaltheizfläche in Form eines Platten-Tauschers vorgesehen. Durch diese wird heißes Wasser gepumpt, daQ in einem Abgas-Wärmetauscher erhitzt wird. Durch diesen Abgas-Wärmetauscher werden die Abgase des Heizungskessels und die Abgase des direkt beheizten Warmwasserspeichers geführt. Eine weitere Aufheizung des Abwassers geschieht durch eine IMachschaltheizflache, die mit dem Heizungsrücklauf der Heizungsanlage gespeist wird. DaQ dadurch zusätzlich abgekühlte Heizungsrücklaufwasser wird bewußt herabgekühlt und erst dann in die Wärmepumpe geleitet. Die Zeichnung veranschaulicht schematisch die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der beschriebenen Erfindung. Mit 1) ist der Sammelbehälter für die Abwässer bezeichnet, welche über die Zulaufleitung 1*» in den Behälter gelangen. In dem Sammelbehälter ist ein Rührwerk 2) vorgesehen, welches die Behälterflüssigkeit in stetiger Bewegung hält. Es ist weiter eine IMachschaltheizfläche 3) vorgesehen, die das tuBataliehe Abwasser aufheizt mit heißem Heizungswasser, das in einem Abgas-Wärmetauscher 0) erhitzt wird und durch Pumpe 12) in stetigem Umlauf gehalten wird. Ein Platten-Wärmetauscher für Kältemittel k) ist ebenfalls im Sammelbehälter vorgesehen, der Kältemittel verdampfen läßt und dieses zur Wärmepumpe 7) befördert um dort die Wärmeabgabe an Heizungswasser vorzunehmen. Ein weiterer Wärmetauscher 5) zur ueiteren Aufheizung des erwärmten Abwassers ist verbunden mit der Rücklaufleitung, die von der Heizungsanlage 11) kommt, hier vollzieht_öslch.elQß-ueitere Aufheizung und das abge-

kühlte Heizungsrücklaufwasser wird dann zur Wärmepumpe 7) geleitet. Die Wärmepumpe 7) ist bekannter Bauart und Wirkungsweise, also das sich eine nähere Beschreibung dieses Gerätes hier erübrigt. In der Uärmapumpe 7) wird das Heizungswasser dann erwärmt und gelangt über die Rohrleitung zur Pumpe 13), von da aus zur Heizungsanlage 11). Sollte nicht die Wärmepumpe, sondern der Kessel 6) in Betrieb sein, so gelangt ebenfalls durch die Pumpe 13) Heizungswasser in die Anlage 11). Das Rücklaufwasser fließt durch die NachschaltheizflMche 5) und nimmt somit eine Erwärmung der Abwässer vor. Das dann abgekühltere Rücklaufwasser gelangt in die Wärmepumpe 7) und wird durch den bekannten Vorgang des Wärmetauschers erwärmt und der Anlage wieder zugeführt. Zur Erwärmung dieses Wassers steht die Wärme aus dem Verdichterprcizess dnr verdampften Flüssigkeit aus Plattentauscher Ό zur Verfügung. Die Verdampfung in Plattentauscher Ό ist intensiver dadurch, daß durch "iaclischaltheizfläche 5) die Abwasser-Wärmemengen zusätzlich aufgewärmt wurden. Gleichfalls multipliziert sich die abgegebene Wärmemenge des Plattentauschers 5) an die Abwässer mit der Leistungsziffer der Wärmepumpe 7) dadurch, daß durch r.iJltßmittcl-Tüuschsr h) der VerdampfungsprazRsr; vorgenommen wird und anschließende Verflüssigung in Wärmepumpe 7).

Liine .Ti'Tiützliche Aufheizung der Abwässer geschieht durch Wärmetauscher 3), -Jnr rr.it hciOem Uasser beschickt wird durch Abgastauscher G). Disser iut in ,jr?trieb, sofern Heizungskessel G) in Betrieb ist und / oder der direkt beheizte üärmepeicher 9). Durch dis Abgasleitung 17) werden die Abgase durch rinn Abgastauschnr 0) geleitet und über Leitung 16) nach erfalgter Abkühlung abgnführt.

"in besonderes Merkmal der Erfindung ist, daß der Entzug, der in den Abwäcscrn enthaltenen Wärme direkt im Behälter selbst erfolgt und daß die iTi Gainr.ielbehältnr befindliche Abwässer nachträglich aufgeheizt werden künnen d_rch ftachschalthEizflächcn, die ihrerseits mit Abwärme aus dem betrieben werden.

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Leerseite

Claims

Beratungs- und Ogan^:saiionsue^ ellschaft für Althaussanierung mbH & Co KG Grabenstraße 3,4000 Düsseldorf I₁ Telefon 0211/328329 und 328197

!}aui,nche3 Patentamt
Postfach

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Iw/Sp Datum 3.7. 1977

Betreff:DEiIQ- Oeratungs- und Organisationsges. für Althaussanierung mbH ΰ Co. KG PATE TJ TA N SPRÜCHE

Verfshren und Vorrichtung zur Rückgewinnung υυπ Abwärme aus Gebäuden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer in einem Sammelbehälter 1) aufgefangen werden, daß den gesammelten Abwässern mit Hilfe von Tlachschalthaizflächen 3) und k) zusätzlich Wärme aus der Abgaswärme und lleizuiigsrücklaufwärme zugeführt wird, daß durch ein Rührwerk 2) die Abwässer in ständiger [Bewegung gehalben werden, daß durch einem Kältemittel, Wärmetauscher U) den Abwässern Wärme entzogen wird und eine Wärmepumpe 7) zugeführt wird, daß Uärmepumpe 7) einen Wärmeaustausch in bekannter Weise vornimmt und erwärmtes Heizungswasser über Pumpe 13) an Heizungsanlage 11) abgibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Wärmepumpe 7) stammende bzw. durch die Wärmepumpe 7) in der Temperatur erhöhte Wasser als Kühlwasser durch den Kühler einer Wärmepumpe antreibene Brennkraftmaschine geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB die [Brennkraftmaschine mit Erdgas betrieben wird.

U. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwässer

entsprechend ihrem Zulaufsammelbehälter 1) von diesem zum AbfluB gebracht

werden. 5. Verfahren nach den Anspüchen 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daB das ansich für Heizungszuecke vorgesehene, jedoch nicht benQtigte, erwärmte

Wasser in einem Warmwasserspeicher gespeichert wird.

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Bank: Dresdner Bank Düsseldorf-Altstadt, Konto Nr. 44085610 · AmttfBricht HRB Düsseldorf 1795

INSPECTED

G. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, claQ das durch die Wärmerückgewinnungsvorrichtung erwärmte Wasser ganz oder teilweise

einem Speicher zugeführt wird, wenn kein heißes LJasser oder nur ein Teil dieses Uassers benütigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch G, dadurch gekennzeichnet, daD das Uasser im Speicher zusätzlich direkt ader indirekt beheizt wird.

G. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da:3 din Direktba-

heizung mit Hilfe vc-n Erdgas über Brenner innbesundera bei Gpitzanbedarf vorgenommen wird.

9. Verfahren noch Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daD die Indirektbe-

* heizung vun Wärmerückgewinnung aus Abwässern geuunnener und höherer *auf

Temperatur gebrachte Uärme über einen Warmwassererhitzer erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bin 9, dadurch gekennzeichnet, da3 der Warmwasserspeicher zur Spitzenbedarfsdeckung sn Heißwasser verwandt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche

1 - 1G, gekennzeichnet durch einen Abuasserbehälter 1, einem in diesem angeordneten Wärmetauscher U, in dem Kältemittel zur Verdampfung gelangt, einem darin angeordneten Wärmetauscher 3 in dem eine Nachaufheizung erfolgt durch Oeheizung dieses Tauschers mit durch Abgase erwärmtes Wasser, einem Wärmeplottentauscher 5, der beheizt wird durch rücklaufendes Heizungswasser, einem Rührwerk 2, das die erforderliche Qewegung in die Abwassermenge des Uehälters einbringt, das durch die Anordnung der verschiedenen fJachschaltheizflüchen eine zusätzliche Temperatur-Erhöhung des Abwassers erfolgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daO für den Antrieb der Wärmepumpe 7 eine Brennkraftmaschine 10 in Form eines Erdgasmotors vorgesehen werden kann.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe 7 mit dem Austritt des aus seiner Temperatur erhöhten Wassers an den Zin-IaQ des Kühlers der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

11». Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Uacseraus-IaD des Kühlers der Erdgasmaschine an einem Abgaswärmetauscher Q im Abgasstrom 16 angeschlossen ist.

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15. 'j'n!richtung noch Anspruch 1 bis 1^, dadurch gekennzeichnet, ria.3 der

Uu¹T^uhiung Gin UnrutJCüoPrBpGicher zugeordnet ist.

1üj. .'orric.'itjng nnch Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, ϋζ2 für den

üJaiüiLia^cprap^ichnr 9 eino CedarrsuüiGC anctnllbare Beheizung mit MilTe vjn Gas, inabncandurr: Erdgas vurgenammsn ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, rindu;:ch gekennzeichnet, daQ der LJarrn-

(!!aGG^rapGichnr 3 nit eirinm '.JarrTiiiinsnErhcizmar.tel ausgerüstGt isL, der van ΐΐοίζΜππ35Γ QL3 dnr uarrichtuiig gespeist unrdsn kann.

1-J. -'crrichtuiig nncii Anspruch 15, dadurch gGknnnzGiciiriGt, da3 für die Ab-

oaaii Jcr jGinizuiig l'^g 'Jnrir:i-jii:ijr;rEpGir.iir:rs eine Lüitung 17 in den Ab-

V.,rriclitung nncii cin^rn der Anspr'jciin 11 bis 16, dndurcii gr?kt?nn;:r:ichnst, -Ί2 ::tiit;c!ij;-i drri ϊ',":ι1πΐ lJci' Erdgan.TiaschinG und der Uür;T:^purnpc 7 in der ^iiLoprGchnnd"?!! Lnitung ^inc Umijälzpji.Tpa vargG3Slit?;i ist.

V^r! nhrr:n r.-uli πίππίπ der Anspr'JciiR 1 bin 1D, dadurch gekennzeichnet, UnZ ύζτ CnLiug in dnn Abiojssnrn cnthali-Rnc LJärmG bereits im Sammelboiiültcr cGlbat erfaigt.

Vi.TZrMiTV. H^cIi hinein dsr rniEpruch- ' hi^ 7Z, dadurch gekennzeichnet, •Ja."3 i-Lii., jriiültcr NrciTECiialtiinizflüchnn zuyeardnnt sind, die mit rückgeiiui.ni;n:.^!r lJ3r;:ie aus Abgaci br.tri'jbsn hicrden.

Vert"niirnr; nricli rJr?n nnsprüciicn 1 hie [?1, dadurch gekennzeichnet, da3 dem !Dn..i.ii"lLir?häll2i' ^aciiachLltiiGizriüclinn 5 vorgesehen nind, die eine zusätz- Ii^;.ι AuFiir?iiunij Jcί Auucjscers dadurch hcibnifüiiren, ria.1 durch diese fJacha-liQlthcizriüc'iGii 5 runüchüt dan rJücklnuTuiasser der Anlage 11 geführt wird.

Vcir'i'ahrrn nt;ch den Anprüchür: 1 bi^ Ί?., dadurch QGlcennzeichnet, da3 das .ίϋ::ί:Ι-:υΓΐϋ-ϊ:,3 2ΐ· di~ Anlage 11 drr üldrinepunpn 7 er^t dann zugeführt uiird, i.^„.ιϋ2ΐ;) ea durch eine rjaciiachalthcizflache 5 im Sammelbehälter Idärme an dir- AljuLisnsr abgegeben hat.

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