DE3318021C2 - Anlage zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern - Google Patents

Abstract

Die Anlage zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern weist eine Reinigungseinrichtung auf, mit welcher vom Abwasser durchflossene Anlagenteile, wie ein Wärmetauscher (34) und ein Verdampfer (42) eines Wärmepumpenkreises, automatisch mittels einer durch eine Reinigungspumpe (67) in Umlauf gesetzte Reinigungsflüssigkeit vom Schmutz befreit werden können. Die Steuereinrichtung der Wärmerückgewinnungsanlage kann zweckmäßig so ausgelegt sein, daß der Reinigungsprozeß in der betriebsarmen Nachtzeit durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Wärmerückge winnung aus Abwässern, mit einer von einem Abwasser-Auffangbehälter ausgehenden Abwasser-Durchlaufstrecke, in welcher nacheinander eine Abwasserförderpumpe, ein andererseits von zu erwärmendem Brauchwasser durchflossener Wärmetauscher und/oder ein Verdampfer eines Wärmepumpenkreises angeordnet sind (DE-OS 23 37 746).

Der Einsatz von Anlagen zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern, die in jedem Haushalt anfallen, wird durch den Umstand gehemmt, daß das Wärme abgebende Medium schmutzbelastet ist. Bei den bisher vorgeschlagenen Anlagen zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern müssen der Wärmetauscher und/oder der Verdampfer eines eingesetzten Wärmepumpenkreises in relativ kurzen Zeitabständen unter Abschalten der Anlage geöffnet und mechanisch und von Hand gereinigt werden. Dadurch ergeben sich beachtliche Betriebskosten, die den Einsatz solcher Wärmerückgewinnungsanlagen unattraktiv machen. Außerdem ist man zu einem einfachen Aufbau von Wärmetauscher und Verdampfer gezwungen, um sie manuell leicht reinigbar zu halten, was aber wiederum den Wirkungsgrad dieser Anlagenteile mindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile eine Wärmerückgewinnungsanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie eine selbsttätige Reinigung der vom verschmutzten Abwasser durchflossenen Anlagenteile erlaubt, ohne daß dazu diese Anlagentcile ausgebaut oder geöffnet werden müssen.

Ausgehend von einer Anlage mit den eingangs genannten Merkmalen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anlage mit einer Reinigungseinrichtung für die vom Abwasser durchflossenen ίο Anlagenteile versehen ist, die einen teilweise über die zu reinigenden Anlagenteile führenden Reinigungsmittel-Umlaufkreis mit einem eine Reinigungsmittel-Dosierstation und eine Reinigungspumpe aufweisenden Umlaufkreisabschnitt, der einerseits in Abwasser-Durchiaufrichtung vor dem Wärmetauscher und andererseits hinter dem Verdampfer an die vor bzw. hinter den Anschlußstellen durch gesteuerte Ventile absperrbare Abwasser-Durchlaufstrecke angeschlossen ist, versehen ist. Vorteilhafterweise kann die Anlage mit einer Steuerungseinrichtung versehen sein, die den Einsatz der Reinigungspumpe zeitabhängig und so steuert, daß die Reinigungspumpe und die Sperrventile in der Abwasser-Durchlaufstrecke nur bei abgeschalteter Abwasserförderpumpe betätigbar sind.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Wärmerückgewinnungsanlage wird also eine automatische Reinigung der vom Abwasser durchflossener¹. Anlagenteile durch Ausspulen des abgelagerten Schmutzes erreicht. Hierbei kann zweckmäßig zwischen dem Verdampfer und der hinteren Anschlußstelle des Reinigungsmittel-Umlaufkreises in die Abwasser-Durchlaufstrecke ein Schlammabsatzgefäß eingefügt sein, das einen zusätzlichen, mit einem gesteuerten Ventil versehenen Spülausgang aufweist und in welchen sich bereiis während der Wärmerückgewinnungsphasen im Abwasser enthaltener Schlamm absetzen kann, der dann nach Beendigung des Spülkreislaufes der Reinigungseinrichtung mittels der Spülflüssigkeit über den Spülausgarig automatisch entleert werden kann.

Durch die zeitabhängige Steuerung der Reinigungspumpe kann die automatische Reinigung der Abwasserwärmerückgewinnungsanlage auf die Nachtstunden verlegt werden, in welchen die Entnahme von warmem Brauchwasser ohnehin unterbleibt oder stark reduziert ist. so daß durch die selbsttätige Reinigung der Anlage ihre Betriebsbereitschaft praktisch ungeschmälert bleibt. Ein Spülvorgang der AnlagenteiU: kann je nach Verschmutzungsgrad des eingesetzten Abwassers in jeder Nacht, oder auch nur. wenn mangelnder Wärmeso übergang an der Tauscherfläche des Verdampfers ein Abfallen des Verdampferdruckes bewirkt, durchgeführt werden, jedenfalls aber in kürzeren Abständen als bei bisher bekannten und eingangs erwähnten derartigen Anlagen. Damit wird verhindert, daß sich in den AnIagenteilen dickere und bei einem Spülvorgang nicht mehr vollständig entfernbare Schmutzschichten bilden können. Vielmehr bleiben die Anlagenteile sauber, was bedeutet, daß die Wärmeübertragungsflächen von Wärmetauscher und Verdampfer immer voll wirkungsvoll bleiben und ein einheitlich guter Wirkungsgrad der Anlagenteile gewährleistet ist, abgesehen davon, daß durch den Wegfall einer mechanischen Reinigung der Anlagenteile diese einen wirkungsgradgünstigeren Aufbau als Anlagenteile haben können, bei denen auf eine freie Zugänglichkeit der Wärmeübertragungsflächen für Bürsten o. dgl. geachtet werden muß.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage zur Wärmmick-

gewinnung aus Abwässern anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert

Die Zeichnung zeigt von einer üblichen Einrichtung für warmes Brauchwasser zwei isolierte Warmwasser-Pufferspeicher 10 und ti, bei denen es sich beispielsweise um mit billigem Nachtstrom elektrisch beheizbare Warmwasserspeicher handeln kann. Dem Eingang 12 des ersten Pufferspeichers 10 kann über eine Leitung 13, über ein Absperrventil 14 und ein Rückschlagventil 15 Kaltwasser zugeführt werden. Die beiden Pufferspeicher 10 und 11 sind in Reihe geschaltet Der Ausgang 16 des ersten Speichers 10 ist also über eine Leitung 17 mit dem Eingang 18 des zweiten Pufferspeichers 11 direkt verbunden, dessen Ausgang 19 seinerseits über eine Leitung 20 zu nicht dargestellten Brauchwasser-Zapfstellen führt An diese Brauchwasser-Durchlaufstrecke ist die Wärmerückgewinnungsanlage an Abzweigstellen 21 und 22 angekoppelt

Bei der dargestellten Wärmerückgewinnungsanlage handelt es sich um eine zweistufige Anlage, in welcher die Abwasserwärme dem Brauchwasser sowohl direkt als auch über einen Wärmepumpenkreis zugeführt wird. Das anfallende, selektierte oder grob mechan^ch vorgereinigte Abwasser wird über eine Zulaufleiturg 23 in einen Sammelbehälter 22 mit Oberlaufanschluß 24 geleitet Im Sammelbehälter 22 ist ein Wärmefühler 25 angeordnet Außerdem sind Fühler 26 für eine Abwasserniveausteuerung angebracht Mittels einer ebenfalls im Auffangbehälter 22 angeordneten Abwasserförderpumpe 27 wird das Abwasser über eine Leitung 28 über ein Rückschlagventil 29, ein Absperrventil 30, ein Durchflußregulierventil 31, einen Durchflußmesser 32, ein gesteuertes Abzweigventil 33 zu einem Eingang 35 eines beispielsweise als Plattentauscher ausgebildeten Wärmetauschers 34 geführt. Aus dem Wärmetauscher 34 gelangt das Abwasser von einem Auslaß 36 über eine Leitung 39, in welcher ein Wärmefühler 40 der Steuereinrichtung angebracht ist, zum Einlaß 41 eines Verdampfers 42 des Wärmepumpenkreises. Vom Ausgang 43 des Verdampfers 42 wird das Abwasser über ein Schlammabsatzgefäß 44 und ein gesteuertes Absperrventil 45 in eine Abflußleitung 46 weitergeleitet, die in einen nicht dargestellten Abwasserkanal mündet. Die Abwasserförderpumpe 27 wird gesteuert betrieben. In der beschriebenen Abwasser-Durchlaufstrecke ist eine Bypass-Leitung 47 vorgesehen, mit welcher Abwasser vom Abzweigventil 33 zu einer Anschlußstelle 48 in der Leitung 39 der Abwasser-Durchlaufstrecke am Wärmetauscher 34 vorbeigeleitet werden kann. Das Schiammabsatzgefäß 44 in der Abwasser-Durchlaufstrecke ist mit einem gesonderten Spülausgang 49 versehen, von welchem eine Leitung 50 über ein gesteuertes Absperrventil 51 in den nicht dargestellten Abwasserkanal führt.

Der hier nicht näher interessierende Wärmepumpenkreis ist mit einer punktierten Linie angedeutet. Er führt vom Verdampfer 42 über einen Verdichter 52 zu einem Verflüssiger 53. An der Sauggasleitung des Verdichters 52 ist ein Pressostat 74 eingebaut, der bei Unterschreiten seines Einstellwertes den Reinigungsvjrgang in der darauffolgenden Nacht einleitet.

Das Brauchwasser wird aus dem ersten Pufferspeicher IO über die Anschlußstelle 21 in einer Leitung 54 zum Anschluß 37 des Wärmetauschers 34 geführt und gelangt vom Wärmetauscher 34 über dessen Auslaßanschluß 38 über eine Leitung 55 zu einem Umschaltventil 58 und von dort aus über eine Leitung 57, in welche der Verflüssiger 53 und eine den Durchfluß des Brauchwassers bewirkende Brauchwasserpumpe 58 gelegt sind, über ein Absperrventil 59 zur Anschlußsteile 22 der Brauchwasserleitung 20. Zwischen der Brauchwasserpumpe 58 und dem Absperrventil 59 ist eine Abzweigstelle 60 vorgesehen, von welcher eine Verbindungsleitung 61 zum gesteuerten Umschaltventil 56 führt

Die Wärmerückgewinnungsanlage ist mit einer Reinigungseinrichtung versehen, mit welcher der Wärmetauscher 34 und der Verdampfer 42 sowie angrenzende, in der Abwasser-Durchlaufstrecke liegende Anlagenteile

ίο regelmäßig und automatisch gereinigt werden können. Der Reinigungsmittel-Umlaufkreis weist einen Leitungsabschnitt 62 auf, der an einer Stelle 63 zwischen dem Absperrventil 30 und dem Durchflußregulierventil 31 und an einer zweiten Stelle 64 zwischen dem Schlammabsatzgefäß 44 und dem gesteuerten Absperrventil 45 an die Abwasser-Durchlaufstrecke angeschlossen ist und in welchen zwischen Absperrventilen 65, 66 und einem gesteuerten Ventil 75 eine F.einigungspumpe 67 und die Anschlußstelle 68 einer Reinigungsmittel-Dosierstation 69 gelegt sind. Mittels der Reinigungspumpe kann mit Reinigungsmittel verv iienes Abwasser aus dem Umiaufkreisabschniii 62 über die Anschlußstelle 63 durch die Anlagenteile 31,32,33,34,39,42,44 und über die Anschlußstelle 64 zurück zur Reinigungspumpe in einem zur Reinigung des Wärmetauschers 34 und des Verdampfers 42 ausreichenden Zeitraum geführt werden.

Die Wirkungsweise der weitgehend automatisch arbeitenden Anlage wird nachfolgend näher erläutert.

Von der den automatischen Betriebsablauf bewirkenden Steuereinrichtung sind u. a. noch ein an der Brauchwasser-Abzweigstelle angeordneter Wärmefühler 70 und zwei in den Pufferspeichern 10 und 11 angeordnete Wärmefühler 71 und 72 und ein Wärmefühler 73 eingezeichnet. Wird über die Leitung 20 warmes Brauchwasser aus dem Pufferspeicher 11 entnommen, fließt über den vorgeschalteten Pufferspeicher 10 Wasser nach und gelangt Kaltwasser aus der Leitung 13 über den Anschluß 12 in den unteren Teil des Pufferspeicher? 10.

Dieser Kaltwasserzulauf wird vom Temperaturfühler 71 festgestellt. Wird durch das aus dem Pufferspeicher 10 nach;rießende Wasser im Pufferspeicher U durch den Wärmefühler 72 die Unterschreitung eines Wärmesol!- wertes festgestellt, wird die Wärmerückgewiimungsanlage in Betrieb gesetzt. Dazu wird die Abwasserförderpumpe 27 im Auffangbehälter 22 eingeschaltet, gleichzeitig auch die Brauchwasserpumpe 58 sowie der Verdichter 52 des Wärmepumpenkreises. Das Abwasser wird auf der vorstehend beschriebenen Abwasser-Durchlaufstrecke über den Wärmetauscher 34 und den Verdampfer 42 zur Abflußleitung 46 geleitet. Im Wärmetauscher 34 ist eine Abwasserwärmeentnahme bis zu einem am Fühler 73 überwachten bestimmten Temperaturver.', beispielsweise +16° C vorgesehen. Erfolgt im Wärmetauscher 34 eine stärkere Abkühlung des Abwassers, wird am Umschaltventil 33 ein Abwi'.sserteilstrom über die Bypass-Leitung 47 am Wärmetauscher 34 vorbei direkt zum Verdampfer 42 geleitet, um an dessen Eingang die am Wärmefühler 40 überwachte Mindesteingangstemperatur, hier +16°C beizubehalten, Im Verdampfer 42 wird dem Abwasser ein weiterer Teil seiner Wärme entzogen, und dabei das Abwasser beispielsweise auf +8°C abgekühlt, bevor es über die Leitung 46 in die Kanalisation abgeleitet wird. In dieser Betriebsphase der Wärmerückgewinnungsanlage sind das gesteuerte Ventil 45 geöffnet und die gesteuerten Ventile 51 und 75 geschlossen.

Durch die eingeschaltete Brauchwasserpumpe 58

wird Brauchwasser über die Anschlußstelle 12 aus dem Wärmespeicher 10 über die Anschlußstelle 21 in die Leitung 54 angesaugt und durch den Wärmetauscher 34 hindurchgefördert. Das dort vorgewärmte Brauchwasser erhält im Wärmetauscher 34 eine von der Abwassertemperatur abhängige Aufwärmung auf Werte zwischen beispielsweise +16°C und +30⁰C. Da am Verflüssiger 53 des Wärniepumpenkreises, in welchen das von der Brauchwasserpumpe 58 geförderte Brauchwasser anschließend gelangt, eine relativ hohe Mindesttemperatur herrschen soll, um eine gewünschte Brauchwasser-Endtemperatur von beispielsweise -t-45°C zu erhalten, kann am als Regelventil ausgebildeten Umsteuerventil 56 über die Leitung 61 dem aus dem Wärmetauscher 34 kommenden Brauchwasser ein Teilstrom von vorher bereits im Verflüssiger 53 auf die gewünschte Endtemperatur erwärmtem Brauchwasser zugemischt werden. Das Brauchwasser gelangt schließlich über die Leitung 57 in den Pufferspeicher 11.

Sollte die Abwassertemperatur unter einen Mindestwert, beispielsweise + I4"C absinken, wird die gesamte Wärmerückgewinnungsanlage durch die Steuereinrichtung abgeschaltet und erst wieder zugeschaltet, wenn der Temperaturfühler 25 im Auffangbehälter 22 ein Überschreiten der Mindestabwassertemperatur anzeigt.

Im Wärmetauscher 34 und im Verdampfer 42 setzt sich aus dem verschmutzten Abwasser zwangsläufig eine Schmutzschicht auf dem Wärmeübertragungsflächen ab, was noch durch die erfolgende Abkühlung des Ab- jo wassers begünstig ι wird. Dadurch fällt der Verdampfungsdruck ab. Diese Schmutzschicht wird zweckmäßig regelmäßig und vorzugsweise während der Nachtstunden durch von der Dosiereinrichtung 69 geliefertes Reinigungsmittel beseitigt. Hierzu sperrt die Steuereinrichtung bei abgeschalteter Abwasserförderpumpe 27 in der Abwasser-Durchlaufstrecke das Ventil 45, öffnet das Ventil 75 im Umiaufkreisabscnnitt 62 der Reinigungseinrichtung und setzt die Reinigungspumpe 67 in Betrieb. Der Wärmepumpenkreis bleibt abgeschaltet, wie auch die Brauchwasserpumpe 58. Die Spülflüssigkeit wird durch die Reinigungspumpe 67 über die Anschlußstelle 63 in die Abwasser-Durchlaufstrecke gepreßt und über eine ausreichend lange Zeit im Kreislauf durch die im in den Spülkreislauf einbezogenen Teil der Abwasser-Durchlaufstrecken befindlichen Anlagenteile hindurchbewegt, insbesondere durch die in erster Linie verschmutzten Wärmetauscher 34 und den Verdampfer 42 Der abgelöste Schmutz und Schlamm wird weitgehend im Schlammabsatzgefäß 44 zurückgehalten und nicht dauernd im Spülkreis umgewält. Nach Ablauf des Reinigungsprogrammes werden die Reinigungspumpe 67 abgeschaltet und das Ventil 51 in der SpülauslaCIeitung 50 des Schlammabsatzgefäßes 44 geöffnet und das Ventil 75 im Umlaufkreisabschnitt 62 geschlossen. Anschließend wird die Abwasserförderpumpe kurzzeitig in Betrieb gesetzt, die das mit Reinigungsmittel und Schmutz versehene Abwasser aus der gespülten Durchlaufstrecke über das Schlammabsatzgefäß 44 und die Leitung 50 in den Abwasserkanal befördert. Anschließend werden die Abwasserförderpumpe 27 wieder abgeschaltet, das Ventil 51 geschlossen und das Sperrventil 45 geöffnet, so daß die Wärmerückgewinnungsanlage wieder betriebsbereit ist.

65 Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anlage zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern, mit einer von einem Abwasser-Auffangbehälter ausgehenden Abwasser-Durchlaufstrecke, in welcher nacheinander eine Abwasserförderpumpe, ein anderseits von zu erwärmenden Brauchwasser durchPiOssener Wärmetauscher und/oder ein Verdampfer eines Wärmepumpenkreises angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Reinigungseinrichtung für die vom Abwasser durchflossenen Anlagenteile (34,42) versehen ist, die einen teilweise über die zu reinigenden Anlagenteile führenden Reinigungsmittel-Umlaufkreis mit einem eine Reinigungsmittel-Dosierstation (69) und eine Reinigungspumpe (67) aufweisenden Umlaufkreisabschnitt (62) aufweist, der einerseits in Abwasser-Druchlaufrichtung vor dem Wärmetauscher (34) und anderseits hinter dem Verdampfer (42) an die vor bzw. hinteren Anschlußteilen (63,64) durch gesteuerte Ventile (30, 45) absperrbare Abwasser-Durcnlaufstrecke angeschlossen ist.

2. Anlage nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdampfer (42) und der hinteren Anschlußstelle (64) des Reinigungs-Umlaufkreisabschnittes (62) in die Abwasser-Durchlaufstrecke ein Schlammabsatzgefäß (44) eingefügt ist, das einen zusätzlichen, mit einem gesteuerten Ventil (51) versehenen Spülausgang (49), mit einer Leitung (50) aufweist.

3. Anlage r.x-h Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz der Reinigungspumpe (67) zeitabhängig gesteuert ist und die Steuerungseinrichtung so ausgeixt ist, daß die Reinigungspumpe (67) und die Ventile (30, 45) in der Abwasser-Durchlaufstrecke nur bei abgeschalteter Abwasserförderpumpe (27) betätigbar sind.