DE3202804A1 - Method and device for recovery of heat from waste water - Google Patents

Method and device for recovery of heat from waste water

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DE3202804A1 DE19823202804 DE3202804A DE3202804A1 DE 3202804 A1 DE3202804 A1 DE 3202804A1 DE 19823202804 DE19823202804 DE 19823202804 DE 3202804 A DE3202804 A DE 3202804A DE 3202804 A1 DE3202804 A1 DE 3202804A1
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Abstract

In a method and a device for recovery of heat from the waste water of a building, the waste water is pumped from a container (2) in the waste water system through a heat exchanger (3) to a valve device (5), the valve adjustment of which is controlled depending upon the waste water level in the container. At a predetermined level in the container, the valve adjustment is brought into such a position that the waste water is returned into the container, and, at a predetermined upper waste water level in the container, the water is brought into the outlet (1b) for removal. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abwasser eines Gebäudes, wobei die Wärme in dem Abwasser zum Aufheizen von in das Gebäude eintretendem frischem Wasser oder zum Aufheizen des Heizsystems des Gebäudes verwendet wird.The invention relates to a method for recovering heat from the wastewater of a building, wherein the Heat in the wastewater to heat fresh water entering the building or to heat the heating system of the building is used.

Es ist bekannt, Wärme aus Abwasser dadurch rückzugewinnen, daß man das Abwasser direkt durch einen Wärmeaustauscher leitet. Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind beispielsweise in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 79OO722-5 beschrieben. Dabei wird das Abwasser derart geführt, daß es entlang der Rohrwände in einem vertikal angeordneten Wärmeaustauscher strömt. Diese Art eines Wärmeaustauschers erfordert einen verhältnismäßig großen Raum in vertikaler Richtung, benötigt jedoch keine Abwasserpumpe.It is known to recover heat from wastewater by passing the wastewater directly through a heat exchanger directs. Such a method and an apparatus for performing the method are for example in Swedish patent application no. 79OO722-5. The wastewater is guided in such a way that it is along the Pipe walls in a vertically arranged heat exchanger flows. This type of heat exchanger requires one relatively large space in the vertical direction, but does not require a sewage pump.

Wenn ein Wärmeaustauscher aus Gründen der Installationstechnik jedoch im wesentlichen noch horizontal angeordnet werden soll, besteht die Gefahr einer Verstopfung bzw. Verklumpung im Wärmeaustauscher. Es ist dann erforderlich, ein Abwasserrohr mit großem Durchmesser vorzusehen und die Strömungsrate muß hoch sein, was nur mittels einer Abwasserpumpe erreicht werden kann. Es kann jedoch häufig auftreten, daß die Pumpenströmung höher ist als die Strömung des eintretenden Abwassers und daher kann die Pumpe gezwungen sein, intermittierend zu arbeiten.However, if a heat exchanger is still arranged essentially horizontally for reasons of installation technology there is a risk of clogging or clumping in the heat exchanger. It is then necessary to provide a large diameter sewer pipe and the flow rate must be high, which is only by means of a sewage pump can be achieved. However, it can often happen that the pump flow is higher than the flow of incoming sewage and therefore the pump may be forced to work intermittently.

Es ist jedoch ein wesentlicher Vorteil, eine kontinuierliche Strömung durch einen Wärmeaustauscher zu haben, da hierbei ein kontinuierlicher Wärmeaustausch stattfinden kann. Dies kann man dadurch erreichen, daß ein Pufferraum im Abwassersystem eingesetzt wird, aus welchem das Abwasser durch den Wärmeaustauscher herausgepumpt und danach in den Raum zurückgeführt wird. Es ist möglich, teilweise den Pufferraum in einen warmen Teil und einen kalten TeilHowever, there is a significant advantage in having a continuous flow through a heat exchanger because a continuous heat exchange can take place here. This can be achieved by having a buffer space is used in the sewage system, from which the sewage is pumped out through the heat exchanger and then is returned to the room. It is possible to partially divide the buffer space into a warm part and a cold part

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für das Abwasser zu unterteilen bzw. abzuschirmen, wobei der letztere Teil für das bereits durch den Wärmeaustauscher hindurchgegangene Wasser bestimmt ist. Damit eine Verklumpung bzw. Verstopfung dieses Pufferraums verhindert wird, ist es erforderlich, eine zweite Pumpe vorzusehen, welche durch den Pegel bzw. den Wasserstand in dem Raum gesteuert wird und das kalte Abwasser mit seinem Schlamm und seinen Festkörperpartikeln in einen Auslaß pumpt.for the wastewater to be subdivided or shielded, the latter part for the already passed through the heat exchanger water that has passed through is determined. This leads to clumping or clogging of this buffer space is prevented, it is necessary to provide a second pump, which by the water level or the water level is controlled in the room and the cold wastewater with its sludge and its solid particles in one Outlet pumps.

Eine zweite Pumpe und damit auch das Erfordernis eines großen Pufferraumes werden durch die Erfindung beseitigt.A second pump and thus also the requirement for a large buffer space are eliminated by the invention.

Gemäß der Erfindung wird, wie bereits bekannt, ein mit dem Abwasserrohr verbundener Raum verwendet, der nachstehend als Behälter bezeichnet wird. Das Abwasser wird vor dem Ausstoß durch einen Auslaß dem Behälter zugeführt und durch einen Kreis für den Wärmeaustausch mit frischem Wasser oder einem Wärmeübertragungsmedium gepumpt. Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Abwasser nach dem Wärmeaustausch zur Rückströmung zum Behälter und/oder zum Ausstoß durch den Auslaß geführt wird. Solange dabei die eintretende Strömung geringer ist als die Pumpenströmung durch den Wärmeaustauscher, wird das Abwasser in den Behälter zurückgeführt, so daß eine kontinuierliche und hohe Strömung des Abwassers durch den Wärmeaustauscher sichergestellt wird.According to the invention, as already known, a space connected to the sewer pipe is used, as follows is referred to as a container. The waste water is fed to the container through an outlet prior to discharge and pumped through a circuit for heat exchange with fresh water or a heat transfer medium. That The method according to the invention is characterized in that the waste water after the heat exchange to the return flow to the container and / or to the discharge through the outlet. As long as the incoming flow is lower is than the pump flow through the heat exchanger, the waste water is returned to the tank, so that a continuous and high flow of waste water is ensured through the heat exchanger.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben mehrere Vorteile. Das gesamte Abwasser tritt durch den Wärmeaustauscher hindurch und die hohe Pumpenströraung bewirkt, daß Schlamm und Festkörperpartikel ebenfalls durch den Wärmeaustauscher hindurchtreten, so daß sie früher oder später an den Auslaß geleitet werden. Es- ist ein verhältnismäßig geringes VolumenThe method according to the invention and the device for carrying out the method result in several advantages. That all wastewater passes through the heat exchanger and the high pump flow causes sludge and solid particles also pass through the heat exchanger, so that sooner or later they will reach the outlet be directed. It is a relatively small volume

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für den Abwasserbehälter erforderlich. Ferner ist nur eine Pumpe notwendig und diese Pumpe kann kontinuierlich arbeiten, so daß sich in dem Wärmeaustauscher eine kontinuierliche Wärmeübertragung ergibt.required for the waste water tank. Further is only a pump is necessary and this pump can work continuously, so that there is a continuous flow in the heat exchanger Heat transfer results.

Die Erfindung wird im folgenden.beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine bevorzugte Vorrichtung gemäß der Erfindung.The invention is hereinafter described, for example, by reference explained in more detail on the drawing; the single figure of the drawing shows schematically a preferred one Device according to the invention.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist ein Behälter 2 als Aufrechterhaltungs- bzw. Ausgleichs- und Temperaturausgleichsraum in einem Rohrsystem 1a, 1b für Abwasser angeordnet. Dieser Behälter kann in den Boden eingesenkt sein oder kann ein freistehendes Gefäß sein. Das Abwasser wird aus diesem Behälter durch eine Pumpe 4 zu einem Wärmetauscher 3 gepumpt. Die Pumpe 4 kann vorzugsweise im Behälter angeordnet sein und sollte von derjenigen Art sein, die Festkörperpartikel enthaltendes Abwasser pumpen kann. Die Kapazität der Pumpe sollte so hoch sein, daß sie eine zu erwartende Maximalströmung des eintretenden Abwassers transportieren kann. Eine hohe Pumpenströmung ist auch hinsichtlich des Wärmeaustauschs ein Vorteil. Es werden dadurch Verklumpungen im Wärmeaustauscher beseitigt und die Wärmeübertragung erhöht.As shown in the drawing, a container 2 is used as a maintenance or equalization and temperature equalization space arranged in a pipe system 1a, 1b for waste water. This container can be sunk into the ground or can be a free-standing vessel. The wastewater is from this container by a pump 4 to a heat exchanger 3 pumped. The pump 4 can preferably be arranged in the container and should be of the type that Can pump waste water containing solid particles. The capacity of the pump should be so high that it can be used expected maximum flow of the incoming wastewater can transport. A high pump flow is also an advantage in terms of heat exchange. It will this eliminates clumping in the heat exchanger and increases the heat transfer.

Der Wärmeaustauscher 3 kann von herkömmlicher Art sein. Bei der Wärmeübertragung auf Frischwasser sollte der Wärmeaustauscher vorzugsweise das Frischwasser für das Gebäude direkt aufheizen. Das Frischwasser wird bei A dem Wärmeaustauscher zugeführt und bei B abgezogen. Wenn es die Bedingungen erfordern, kann die Hitze in dem Wärmeaustauscher zuerst auf ein geeignetes Zwischenmedium übertragen werden und danach erst auf das Frischwasser. Die Wärmeübertragung kann auch auf das Heizsystem des Gebäudes erfolgen.The heat exchanger 3 can be of conventional type. When transferring heat to fresh water, the heat exchanger should preferably use the fresh water for the Heat up the building directly. The fresh water is fed to the heat exchanger at A and drawn off at B. If the conditions so require, the heat in the heat exchanger can first be transferred to a suitable intermediate medium are transferred and only then to the fresh water. The heat transfer can also be carried out on the heating system of the Building.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Abwasser nach dem Wärmeaustauscher 3 an ein Dreiwegventil 5 transportiert, das derart angeordnet ist, daß das Abwasser entweder in den Behälter 2 (Pfeil C) zurückgeführt wird oder zum Auslaß 1b (Pfeil D) ausgestoßen wird, oder, falls geeignet teilweise in den Behälter zurückgeführt und teilweise zum Auslaß geleitet. Diese Ventilfunktion kann natürlich auch durch Zweiwegventile oder eine andere Vorrichtung mit ähnlicher Funktion erzielt werden. Ein oberer und ein unterer vorbestimmter Pegel in dem Behälter kann durch Pegelfühler 6,7 die Ventilpostion des Ventils 5 steuern bzw. bestimmen. Am unteren Pegel, d.h. am Pegelsensor 6, soll die Ventilposition derart eingestellt sein, daß das Abwasser in den Behälter 2 zurückgeführt wird. Der Behälter empfängt Abwasser, das durch den Wärmeaustauscher geleitet wurde, sowie neu eintreffendes Abwasser. Dadurch wird der Behälter verhältnismäßig rasch aufgefüllt. Wenn der Abwasserpegel den Pegelsensor 7 erreicht hat, wird die Ventilposition automatisch derart eingestellt, daß das Abwasser von dem Wärmeaustauscher zum Auslaß 1b ausgestoßen wird. Der Pegel sinkt dann in dem Behälter. Aus Sicherheitsgründen, beispielsweise beim Stillstand der Pumpe, ist es vorteilhaft, wie dargestellt, eine Auslaßverbindung 8 zwischen dem Behälter 2 und dem Auslaß 1b vorzusehen. Diese Verbindung sollte mit dem Behälter an einem Pegel über dem oberen Abwasserpegel verbunden sein.In the embodiment shown, the wastewater is transported after the heat exchanger 3 to a three-way valve 5, which is arranged in such a way that the waste water is either returned to the container 2 (arrow C) or to outlet 1b (arrow D), or, if appropriate, partially returned and partially returned to the container directed to the outlet. This valve function can of course also be achieved by means of two-way valves or another device can be achieved with a similar function. An upper and a lower predetermined level in the container can Control or determine the valve position of valve 5 by means of level sensors 6, 7. At the lower level, i.e. at the level sensor 6, the valve position should be set in such a way that the waste water is returned to the container 2. Of the Tank receives wastewater that has passed through the heat exchanger as well as newly arriving wastewater. Through this the container is filled up relatively quickly. When the sewage level has reached the level sensor 7, will the valve position is automatically adjusted so that the waste water is discharged from the heat exchanger to the outlet 1b will. The level then drops in the container. For safety reasons, for example when the Pump, it is advantageous, as shown, to have an outlet connection 8 between the container 2 and the outlet 1b to be provided. This connection should be connected to the container at a level above the upper sewage level.

überdies kann es bei gewissen Anwendungen vorteilhaft sein, eine direkte Verbindung zwischen dem Einlaß 1a und dem Auslaß 1b vorzusehen. Diese Verbindung wird mittels eines Temperaturfühlers während solcher Zeitspannen eingeschaltet, in denen die Temperatur des eintretenden Abwassers erheblich niedriger ist, als die Temperatur des Abwassers in dem Behälter.moreover, it can be advantageous in certain applications be to provide a direct connection between the inlet 1a and the outlet 1b. This connection is made using a temperature sensor switched on during such periods of time in which the temperature of the entering Waste water is significantly lower than the temperature of the waste water in the container.

Als Pegelfühler können Schwimmkörper verwendet werden, die mechanisch oder in anderer Weise die Ventilposition des Ventils 5 betätigen. Bei der dargestellten Ausführungsform und als Alternative sind elektrische Pegelfühler 6, 7 dargestellt, welche über einen Verstärker 9 an eine Stellvorrichtung 10 für das Dreiwegventil Impulse abgeben.Floats can be used as level sensors, which mechanically or otherwise adjust the valve position of valve 5. In the illustrated embodiment and as an alternative, there are electrical level sensors 6, 7 shown, which via an amplifier 9 to an adjusting device 10 for the three-way valve Give impulses.

Die Ein/Aus-Steuerung wie vorstehend beschrieben, kann durch eine kontinuierliche Pegelsteuerung ergänzt oder durch diese ersetzt werden. Ein Pegelfühler kann die Ventilstellung derart steuern, daß in dem Behälter ein im wesentlichen konstanter Pegel erzielt wird.The on / off control as described above can be supplemented or by a continuous level control be replaced by this. A level sensor can control the valve position so that an im in the container substantially constant level is achieved.

Auch andere Abwandlungen sind zur Realisierung des Erfindungsgedankens möglich, um es dem Abwasser zu ermöglichen, nach dem. Wärmeaustausch in kontrollierter Weise in den Behälter zurückzuströmen und/oder zum Auslaß ausgestoßen zu werden.Other modifications are also necessary for realizing the idea of the invention possible to allow the wastewater after. Heat exchange in a controlled manner to flow back into the container and / or to be expelled to the outlet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, mit verhältnismäßig einfachen Mitteln und mit geringen Eingriffen in ein bereits vorhandenes Abwasserrohrsystem, geeignete Bedingungen zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abwasser zu erzielen. Die Verwendung des Behälters zur Rückführung von Abwasser bei geringer Belastung im Abwasser-Rohrsystem, sowie die verhältnismäßig hohe Pumpenkapazität führen zu diesen vorteilhaften Bedingungen.A device according to the invention makes it possible with relatively simple means and with little intervention in an existing sewage pipe system, suitable To achieve conditions for the recovery of heat from the wastewater. The use of the container for Recirculation of wastewater with low pollution in the wastewater pipe system, as well as the relatively high pump capacity lead to these advantageous conditions.

Claims (9)

URI & STRASSER Patentanwälte Axel Johnson Engineering AB Box 1004 S-149 01 Nynäshamn Schweden München, den 2 8. Jan. 1982 J 1 - U/m Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abwasser PatentansprücheURI & STRASSER Patentanwälte Axel Johnson Engineering AB Box 1004 S-149 01 Nynäshamn Sweden Munich, January 2, 1982 J 1 - U / m Process and device for the recovery of heat from wastewater Patent claims 1.) Verfahren zur Rückgewinnung von Wärme aus Abwasser, das vor seinem Ausstoß durch einen Auslaß in einen Behälter geleitet wird, wobei das Abwasser in dom Behälter durch einen Kreis zum Wärmeaustausch mil frischem Wasser oder mit einem Wärmeübertragungsmedium gepumpt wird, dadurch g e k e η η - . zeichnet, daß das Abwasser nach dem Wärmeaustausch zur Rückströmung in den Behälter und/oder zum Ablassen zum Auslaß geführt wird.1.) Process for the recovery of heat from wastewater, which is passed through an outlet into a container before it is ejected, the waste water in dom Container through a circle for heat exchange mil fresh water or with a heat transfer medium is pumped, thereby g e k e η η -. draws that the waste water after the heat exchange to flow back into the container and / or is led to the outlet for draining. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Führung der Abwasserströmung in Abhängigkeit vom Abwasserpegel in dem Behälter erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the guidance of the waste water flow takes place depending on the waste water level in the container. ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT URI te STRASSER, INNERE WIENER STR. 8, 8 MÜNCHEN 80, TEL. (089) 4 -IR JOAPPROVED REPRESENTATIVES AT THE EUROPEAN PATENT OFFICE URI te STRASSER, INNERE WIENER STR. 8, 8 MUNICH 80, TEL. (089) 4 -IR JO REPRESENTATIVES SEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICX STADTSPARKASSE MÜNCHF.N, KONTO-NUMMER S3 U 23 16 (UIZ 701 500 00)REPRESENTATIVE SEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICX STADTSPARKASSE MÜNNCHF.N, ACCOUNT NUMBER S3 U 23 16 (UIZ 701 500 00) MANDATAIRES AGREES PRES LOFFICE BUROPtIN DBS BMVBTS POSTSCHECKKONTO MÖNCHEN 24 Il - MO (BLZ 700 100 80) MANDATAIRES AGREES PRES LOFFICE OFFICE DBS BMVBTS POST CHECK ACCOUNT MÖNCHEN 24 Il - MO (BLZ 700 100 80) 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß vorbestimmte untere und obere Pegel in dem Behälter die Führung der Strömung zum Behälter bzw. zum Auslaß bestimmen.3. The method according to claim 2, characterized in that predetermined lower and upper The level in the container determines the direction of the flow to the container or to the outlet. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein vorbestimmter Pegel die Führung der Strömung zum Behälter bzw. zum Auslaß bestimmt.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that a predetermined Level determines the guidance of the flow to the container or to the outlet. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Abwasser in Zeitspannen, in denen die Abwassertemperatur vor dem Behälter um einen bestimmten Betrag unterhalb der Abwassertemperatur im Behälter liegt, am Behälter vorbeigeleitet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the wastewater in periods of time in which the wastewater temperature in front of the container by a certain amount is below the waste water temperature in the container, is bypassed on the container. 6. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abwasser, das in einem Abwasserrohr zu einem Auslaß strömt, mit einem vor dem Auslaß (1b) in dem Abwasserrohr angeordneten Behälter (2), mit einem mit dem Behälter verbundenen Rohr, das mit einer Pumpe (4) zum Hindurchpumpen des Abwassers durch das Rohr ausgestattet ist, und mit einem Wäremaustauscher6. device for recovering heat from wastewater, which flows in a sewer pipe to an outlet, with one in front of the outlet (1b) in the sewer pipe arranged container (2), with a pipe connected to the container, which is connected to a pump (4) for pumping the sewage through the pipe, and with a heat exchanger (3) der in wärmeaustauschender Beziehung zum Rohr angeordnet ist, um Wärme an Frischwasser oder ein Wärmeübertragungsmedium abzugeben, dadurch gekennzeichnet , daß eine Ventileinrichtung (5) in dem Rohr nach dem Wärmeaustauscher (3) zur Verbindung des Rohrs mit dem Behälter (2) und/ oder dem Auslaß (1b) angeordnet ist, und daß der Behälter (2) mit Abwasserpegel-Fühleinrichtungen (6,7) versehen ist, um die Ventilposition der Ventileinrichtung (5) zu steuern.(3) which is arranged in heat-exchanging relationship with the pipe to transfer heat to fresh water or a To deliver heat transfer medium, characterized in that a valve device (5) in the tube after the heat exchanger (3) for connecting the tube to the container (2) and / or the outlet (1b) is arranged, and that the container (2) with waste water level sensing devices (6,7) is provided to control the valve position of the valve device (5). 7. Vorrichtung nach Anspurch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Pegel-Fühleinrichtungen (6,7) derart angeordnet sind, daß sie vorbestimmte obere und untere Abwasserpegel abtasten. r 7. Device according to claim 6, characterized in that the level sensing devices (6,7) are arranged such that they sense predetermined upper and lower waste water levels. r 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Pegel-Fühleinrichtungen derart angeordnet sind, daß sie einen vorbestimmten Abwasserpegel abtasten.8. Apparatus according to claim 6, characterized in that the level-sensing devices are arranged to sense a predetermined sewage level. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine direkte Rohrverbindung (8) für das Abwasser zwischen dem Behälter9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that a direct pipe connection (8) for the waste water between the container (2) und dem Auslaß (1b) angeordnet ist, und daß die Rohrverbindung (8) mit dem Behälter (2) oberhalb des oberen Abwasserpegels oder dem einen Abwasserpegel verbunden ist.(2) and the outlet (1b) is arranged, and that the pipe connection (8) with the container (2) above the upper wastewater level or the one wastewater level is connected.
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