DE2825729A1

DE2825729A1 - Verfahren und anordnung fuer waermewiedergewinnung aus fluessigkeiten, vorzugsweise abwasser

Info

Publication number: DE2825729A1
Application number: DE19782825729
Authority: DE
Inventors: Lennart Litzberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-15
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1979-04-12
Also published as: DK148332B; DK260978A; DE2825729C2; DK148332C; NO782038L; FI781861A; SE403316B

Description

Verfahren und Anordnung für Wärmewiedergewinnung aus Flüssig-
keiten, vorzugsweise Abwasser.
Das Bedürfnis, Energie zu sparen ist eine immer grösser werdende Forderung, mit dem Hintergrund des abnehmenden Bestandes von u.a.
Ö1- und Wasserkraft der Erde.
Ein sehr grosser Teil des Energieverbrauches wird für ausschliesslich Aufwärmezwecke, in erster Linie um anstndige LebensverhSltnisse für die Menschheit zu schaffen, gebraucht.
Vorliegende Erfindung bezweckt ein Verfahren und eine Anordnung, um im Falle der Aufwärmung die Wärme in Flüssigkeiten, wie z.B.
Abwasser von Wohnhäusern, Krankenhäusern u.ä., wo ein wenigermassen reichlicher und gleichbleibender Fliissigkeitstrom vorliegt.
Der Wärmeenergiebedarf für Bauten wie Wohnhäuser, Krankenhäuser u.s.w. besteht hauptsächlich aus drei von einander unabhängigen Teilbedürfnissen.
1. Wärme für das Warmhalten von Bauten für gewünschte Temperatur 2. Wärme für das Aufwärmen der Ventilationsluft 3. Wärme für das Aufwärmen des Verbrauchswarmwassers.
Von diesen drei Teilbedürfnissen können die Bedürfnisse 1 und 2 in günstiger Richtung beeinflusst werden, d.h. mit vermindertem Verbrauch, durch spezielle Massnahmen.
So wird z.B. jetzt bei Neubauten verfahren, die gemäss neuer festgestellten Bestimmungen gebaut werden, die gleichzeitig erhöhte Forderungen an die Wärmeisolierung der Wände und Dächer stellen, eine Verminde- -rung der zugelassenen Fensterarea, die Anwendung der Dreiglasfenster, wie auch betreffs der Ventilation durch die Wärmewiedergewinnung aus der Abluft.
Nach Anwendung der neuen Bestimmungen und der Möglichkeit eine gewisse neue Technik zu verwenden wird deshalb die Wärme, die für das Verbrauchswarmwasser bestimmt ist, einen erhöhten Anteil des totalen Wärmeverbrauchs ausmachen; in Wohnungshäusern von früher ca 25-30t bis stattdessen 45-50W.
Dieses Verhältnis zeigt wie angelegen es ist den Energieverbrauch auch für das Verbrauchswarmwasser durch das Wiedergewinnen der Wärme des Abwassers zu senken.
Die rein praktischen Schwierigkeiten Abwasser mit dessen unregelmässigem Fluss und dessen hochgradigem Halt von Verunreinigungen haben es bisher fast praktisch unmöglich gemacht diesen Energiezugang auszunützen.
Die vorliegende Erfindung macht dieses möglich, dadurch dass die Erfindung die in den Patent forderungen angegebenen Merkmale erhalten hat.
Die Erfindung wird hier näher beschrieben in Form eines Exempels mit Hinweis auf die Zeichnung, wobei Fig 1 die Anordnung gemäss der Erfindung im Schnitt von der Seite zeigt. Fig 2 zeigt die gleiche Anordnung im Schnitt von oben gesehen, Fig 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Detail der Erfindung.
Durch die Erfindung ist es möglich eine vollautomatische Behandlung des Abwassers mit dessen Schlamminhalt zu erreichen und gleichzeitig eine Automatische Regulierung der Leistung aus dem Wasser zu fördern im Verhältnis zu dem wechselnden Fluss und der Temperatur des Abwassers.
Das Abwasser wird in die erste Kammer geleitet, Schlammkammer 1, durch eine Leitung 2. Auf dem Boden dieser Kammer 1 ist eine Schlammpumpe 3 angeordnet. In der Kammer 1 wird der grösste Teil des Wasserschlammes abgeschieden und der auf dem Boden der Kammer angesammelte Schlamm wird intermittent von der Pumpe fortgepumpt, z.B. wenn die Temperatur des Wassers auf einen passenden Wert gesunken ist. Der fortgepumpte Schlamm kann in den stromabwärts-liegenden Teil des Abwassersystems geleitet werden.
Im Anschluss an die erste Kammer 1 ist eine zweite Kammer 4 angeordnet, die in kommunizierender Verbindung mit der ersten Kammer 1 über die mit Gitter versehenen öffnungen 5,6 steht, deren Gitter grossere, nicht sedimentierte Schlammteile davon hindert, in die Kammer 4 zu gelangen. Wie aus der Fig 2 hervorgeht, sind die öffnungen in gegenseitigem Abstand angeordnet und werden von einer, die Kammer 1 und 4 abtrennenden Wand 7, abgeschieden.
Die Kammer 4 ist zylindrisch gestaltet und mit einem Bodenablauf, der in einen Auslauf 9 mündet, versehen, der tiefer liegt als die Leitungsmündung 2 der Kammer 1.
In der zweiten Kammer 4 sind Wärmewechsler, in Form von doppelwändigen zylindrisch geformten Mänteln 10, konzentrisch so in einander angeordnet, dass ein Abstand a zwischen den Mantelflächen liegt. Dieser Abstand wiederholt sich auch zwischen der Wand 11 der Kammer 4 und dem äussersten Mantel, wie auch zwischen einem Zentralen Kernkörper 12 der Kammer 4 und dem inneren Mantel. Die Wärmewechsler 10 sind mit den Rohrleitungen (die nicht gezeigt sind) für einen passenden Kälte- oder Wärmeträger, der auch durch die Mäntel cirkuliert, an eine Wärmepumpe (nicht gezeigt) einer an sich bekannten Sorte angeschlossen.
Die Mäntel 10 haben glatte Flächen und werden völlig von der wärmeabgebenden Flüssigkeit umgeben, deren Flächenniveau mit 13 bezeichnet wird.
Drehbar durch einen Motor (nicht gezeigt) ist ein Arm 14 angeordnet, der sich des Diameters der Kammer 4 entlang streckt, dessen Rotationszentrum im Zentrum der Kammer 4 liegt. Die Schaufeln 15 sind am Arm befestigt und strecken sich zwischen die Mäntel 10 bzw die Kammerwände und die berührten Mäntel herab. Die Schaufeln 15 sind passend symmetrisch auf jeder Seite des Rotationszentrums angeordnet. Der Motor hat eine steigungslose Umlaufsgeschwindigkeitsregulierung und ist auch reversibel.
Wie aus Fig 2 hervorgeht, liegen die Öffnungen 5,6 auf zwei Tangenten (die man sich denken muss), die in der Kammer 4 und hauptsächlich winkelrecht gegen die Öffnungen liegen. Die Tangenten schneiden sich kurz vor der Kammer 1. Die Gitter in den Öffnungen 5,6 können von passendem Typ und beispielsweise zwei- oder dreidoppelt sein.
Die Wärmeüberführung vom Abwasser zum Wärmeträger geht so vonstatten dass das Abwasser, mit Hilfe der Schaufeln 15, vom Motor angetrieben, in der anderen Kammer 4 zur Rotation (Pfeil A) gebracht wird. Das in Rotation versetzte Wasser wird in Kammer 4 umherströmen und jenachdem das Abwasser in die Leitung 2 hineinströmt, rinnt die gleichwertige Wassermenge durch den Ausfluss 9 ab. Ein Teil des in der Kammer 4 zirkulierenden Wassers wird durch die Placierung der gitterversehenen Öffnungen 5,6 aus der Kammer 4 in die Kammer 1 strömen, siehe Pfeil B. Aus der Kammer 1 strömt folglich ausser m neuzugestossenen Abwasser auch das früher aus der Kammer 4 zugeströmte Wasser aus der Öffnung 5 heraus, siehe Pfeil C. Hieraus geht hervor, dass auch Wärmeenergie im Abwasser oder Schlamm in der Kammer 1 in der Wärmeabgabe zum Wärmewechsler teilnimmt.
Die Wärmeübertragung von dem rotierenden Wasser auf die wärmeempfangenden Flächen der Mäntel 10 steht in direktem Verhältnis zu der Geschwindigkeit des Wassers und dem Turbulenzgrad. Dadurch dass man mit Hilfe des Motors die Geschwindigkeit der Schaufeln 15 steigungslos variieren kann, erhält man momentan wechselnden Effektauszüge aus dem Abwasser im Verhältnis zu der variierenden zugeführten Energie im Wasser, d.h. im Verhältnis zu den Variationen in Menge und Temperatur des Abwassers. Die Rotationsgeschwindigkeit des Arms 14 und damit der Effektauszug des Wassers kann beispielsweise den Einfluss eines temperaturangebenden Organs (ein Termostat) in dem Wasser gesteuert werden.
Wie in der Fig 3 gezeigt wird, kann jede Schaufel am besten die Form eines paddelähnlichen Körpers 16 haben, der sich die ganzen Höhe des Mantels 10 entlang streckt. Die Breite des Paddels 16 ist kleiner als der Abstand a. Die gegen die Mantelflächen gewandten Kanten des Paddels entlang sind die Walzen 17 angeordnet, die mit passenden Borsten 18 versehen sind und die frei rotierbar in 3em Stützlager 19 des Paddels 16 gespeichert sind. Dadurch, dass Sas Paddel zusammen mit den borstenversehenen Walzen 17 völlig den Zwisc c-nraum a ausfüllt, wird die Borsten gegen die wärmeaufnehmenden Fläch - der Mäntel streichen und gleichzeitig sich rollend bewegen.
Dadurch l wird die Turbolenz erhöht, gleichzeitig wie der Belag der Verun?-inigungen auf den Flächen verhindert oder verspätet wird.
Wenn ( 1S Wasser aus der Kammer 1 in die Kammer 4, durch die Offnung 5 und deren Gitter fliesst, werden diese in einem gesteigerten Gr fi eines Verstopfens ausgesetzt. Diese Tendenz kann man dadurch verhindern dass die Rotationsrichtung des Armes 14 umgeworfen rird, wodurch ein völlig entgegengesetztes Strömungsverhältnis entsteht. Das wasser wird nun durch die Öffnung in die Kammer ] fliessen und durch die Öffnung 6 herausfliessen. Das bedeutet,, lass das Wasser nun automatisch die Öffnung 5 reinigen wird.
Die Vers opfungstendenzen der Gitter werden hierdurch auf eine einfache Art verhindert.
Die borstenversehenen Walzen 17 können leicht austauschbar gemacht werden um eine effektive Reinigung der Mantelflächen zu bewirken.
Die Walze können auch zwangsweise von einem Rotor angetrieben werden. D e Innenseiten der Mäntel 10 können auf bekannte Weise mit flächeavergrössernden Flanschen zwecks besserer Wärmeüberführung de- Kälte- und Wärmeträger versehen werden, welche aus Freon R 12 oder R 22 bestehen können. Die Wärmewechsler können auch aus s<:hraubenlinienformigen gewickelten Rohren mit vierkantigem oder eventuell cirkulären Profil ausgeführt werden.
Natürlich ribt es für diese Konstruktion auch in der Industrie und für die Wärmegewinnung aus dem Tagwasser Anwendung.
Bei kleineren Anlagen sowie kleineren Wohnhäusern und Villen kann es angebracht sein, anstatt eines steigerungslosen umlaufgeschwindigkeitsregalierten Motors, einen Motor mit intermittent regulierbarer UmlauEgeschwindigkeit zu verwenden.
Auf Grund de!r starken Variation in der Abwasserströmung,-während beispielswe;'.se der Nacht fliesst kaum Abwasser ab,-kann, um den Wärmeaustauszh zu erhöhen, die Anordnung laut der Erfindung so gemacht werclen, dass das Abwasser, aus welchem die Wärme schon entzogen ist, aus der Kammer 1 und 4 mit Hilfe der Pumpe 3 herausgepumpt wird. Das neuzugeströmte Abwasser braucht deshalb um in den Kammern befindliches kaltes Wasser aufzuwärmen nicht in Anspruch genommen zu Werden.
Leerseite

Claims

PatentansprUche Ein Verfahren für Wärmewiedergewinnung von Fliissigkeiten, vorzugsweise Abwasser, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigkeit in eine erste Kammer geleitet wird, von welcher sie in eine zweite Kammer weitergeleitet wird, in welcher die Flüssigkeit mit einem kälte- oder wärmetraqenden Wechselelement in Kontakt gebracht wird, wonach dann die Flüssigkeit von der deren Klammer abgeleitet wird.
2. Ein Verfahren laut Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die in der ersten Kammer in der Flüssigkeit angereicherten Schlamm und Verunreinigungen intermittent ausgepumpt werden.
3. Ein Verfahren laut Anspruch 1 oder 2, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der hauptsächliche Teil der Flüssigkeit dazu gebracht wird, schnell an den Wechselelementenentlang und um dieselben herum zu fliessen.
4. Ein Verfahren laut Anspruch 3, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigkeit dazu gebracht wird, schnell in verschiedenen Richtungen um die Wechselelemente herum zu fliessen.
5. Ein Verfahren laut Anspruch 4, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigkeit dazu gebracht wird von der ersten in die zweite Kammer durch ein erstes Abtrennungsorgan, gleichzeitig wie die Flüssigkeit die Möglichkeit hat, durch ein zweites Abtrennungsorgan aus der zweiten Kammer, aus der zweiten Kammer erneut in die erste, und bei entgegensetzter Strömungsrichtung in die zweite Kammer, wird die Flüssigkeit dazu gebracht, von der ersten Kammer in die zweite Kammer durch das zweite Abtrennungsorgan zu fliessen, gleichzeitig wie die Flüssigkeit die Möglichkeit hat durch das erste Abtrennungsorgan von der zweiten Kammer wieder in die erste zu fliessen.
6. Ein Verfahren laut Anspruch 5, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Strömungsrichtung der Flüssigkeit in der zweiten Kammer bei einer gegebenen Temperatur oder bei bestimmten Zeitintervallen geändert wird.
7. Ein Verfahren laut einem der Ansprüche 3-6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigkeit dazu gebracht werden kann, in die zweite Kammer, mit verschiedenen Geschwindigkeiten, die von der Temperatur der Flüssigkeit abhängig sind, zu fliessen.
8. Ein Verfahren laut einem der Ansprüche 2-7, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Schlamm und Verunreinigungen bei einer gege-I)non Temperatur der Fliissigkeit hrausqrpumpt werden.
9. Eine Anordnung für die Wärmewiedergewinnung aus der Flüssigkeit, vorzugsweise Abwasser, für die Ausführung des Verfahrens laut Forderung 1, ist durch eine erste Kammer (1) gekennzeichnet und eine mit dieser in Verbindung stehende zweite Kammer (4), wobei sVechselelemente (10) in der zweiten Kammer (4) angeordnet sind.
10. Eine Anordnung laut Anspruch 9, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Kammer (4) hauptsächlich cirkulär ist, und dass die Wechselelemente (10) konzentrisch in der Kammer (4) angeordnet sind.
11. Eine Anordnung laut Anspruch 9 oder 10, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Abtrennungsorgane (in 5,6) zwischen den Kammern (1,4), die Flüssigkeitsverbindungen zwischen den Kammern (1,4) zulassen, angeordnet sind.
12. Eine Anordnung laut Anspruch 11, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei Abtrennungsorgane (5,6) in der Wand (11) der zweiten Kammer (4) auf Abstand von einander in der Umkreisrichtung angeordnet sind.
13. Eine Anordnung laut Anspruch 10,11 oder 12, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wechselelemente (10) aus cylinderformigen Rohrmänteln bestehen, die konzentrisch in einander und mit einem gewissen gegenseitigen radiellen Abstand (a) angeordnet sind und in welchen ein Kühl- oder Wärmeträger dür die Wärmegewinnung aus der Flüssigkeit fliessen kann.
14. Eine Anordnung laut Anspruch 13, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine oder mehrere Schaufeln (15), um an Hand eines Motors zwischen den Wechselelementenversetzt zu werden, angeordnet sind.
15. Eine Anordnung laut Anspruch 14, die dadurch gekennzeichnet st, dass die Schaufeln (15) so angeordnet sind, dass sie auf einem gemeinsamen Arm (14) festgesetzt sind, der drehbar an der einen Cabelseite des von den Rohrmänteln gebildeten Zylinderpaketes festgesetzt ist und der sich zwischen respektive nahe gelegenen rlänteln (10) an der ganzen axiellen Länge der Wand strecken.
1G,. Ein Verfahren laut Anspruch 14 oder 15, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die resp. Schaufel (15) aus einem paddelähnlichen Körper (16) besteht, mit einer Länge, die hauptsächlich c1er Mantellänge gleich ist, welcher Körper (16) an dem einen Ende am Arm (14) festgesetzt ist, und dass borstenähnliche Organe (17,18) an den gegen die Mäntel gewandten Kanten des Körpers (16) entlang angeordnet sind.
I7. Eine Anordnung laut Anspruch 16, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die bürstenähnlichen Organe (17) wie mit Bürsten versehenen Walzen, rotierbar am Körper gelagert, gestaltet sind.
18. Ein Verfahren laut Anspruch 17, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Walzen (17) frei drehbar angeordnet sind.
19. Ein Verfahren laut einem der Ansprüche 15-18, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Arm (14) drehbar von einem reversihlen Motor mit steigungsloser Geschwindigkeitsreoulierung angeordnet ist.
20. Eine Anordnung laut einem der Ansprüche 11-19, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abtrennunvsorqane (in 5,6) hauptsächlich winkelrecht gegen jede seine Tanqente der anderen Kammer (4), welche Tangenten sich in oder in der Nähe der ersten Kammer (1) schneiden, angeordnet ist.
21. Ein Verfahren laut einem der Ansprüche 11-20, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Abtrennungsorgan (in 5,6) in Form von Abtrennungsgittern angeordnet sind.
22. Ein Verfahren laut einem der Ansprüche 15-21, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Arm (14) sich diametral über die gesamte zweite Kammer (4) erstreckt und dass die Schaufeln (15) so angeordnet sind, dass sie sich auf beiden Seiten der Armmitte (14) befinden.
23. Ein Verfahren laut einem der Ansprüche 9-22, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Schlammpumpe (3) in der ersten Kammer angeordnet ist.