DE3605585A1

DE3605585A1 - Anlage zur waermerueckgewinnung aus abwaessern

Info

Publication number: DE3605585A1
Application number: DE19863605585
Authority: DE
Inventors: Klaus Liepelt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1987-08-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern, mit einem Abwasser-Auffangbehälter mit Ab wasserförderpumpe und mit einem vom Abwasser beaufschlag baren Wärmetauscher eines Wärmepumpenkreises.

Beim Einsatz von Anlagen der vorstehend genannten Art hat sich neben dem Problem der Verschmutzung des Wärmetau schers durch die im allgemein stark schmutzbelasteten Ab wässer die geringe Strömungsgeschwindigkeit der Abwässer entlang der Wärmetauscherplatten als nachteilig herausge stellt. Die Wärmetauscherplatten müssen in einem Sammel becken untergebracht werden, damit sie über ihre volle Höhe Kontakt mit den Abwässern bekommen. Bei Einzelgebäu den, in denen solche Wärmerückgewinnungsanlagen instal liert werden sollen, ist jedoch der Abwasseranfall unre gelmäßig und niemals so stark daß immer eine günstige Strömung des Abwassers entlang der Wärmetauscherplatten gewährleistet ist, insbesondere nicht in den Abwasser sammelbecken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die für einen optimalen Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung erforder liche Intensität der Beaufschlagung der Wärmetauscherplat ten durch das Abwasser gewährleistet ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platten des Wärmetauschers in einer besonderen Abwasserkammer angeordnet sind, deren Begrenzung teilweise durch mindestens eine flexible Wandung gebildet ist, die gleichzeitig eine Begrenzungswandung einer Druckluft-Pump kammer ist, die an einen abwechselnd Überdruck und Unter druck in der Pumpkammer erzeugenden Pulsator angeschlossen ist. Vorteilhafterweise kann die Abwasserkammer an zwei entgegengesetzten Enden oder Seiten jeweils eine Gummimem bran als flexible Wandung aufweisen, wobei die beiden Pumpkammern über den Pulsator abwechselnd mit der Druck seite eines kontinuierlich betreibbaren Ventilators ver bunden werden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Anlage hat den Vorteil, daß mittels der flexiblen Behälterwandungen der in der Abwasserkammer vorhandenen Abwassermenge eine Wechselbe wegung erteilt wird, wodurch die Wärmetauscherplatten intensiven Kontakt mit dem Abwasser bekommen und gleich zeitig bespült werden, so daß sich die Schmutzablagerung auf den Wärmetauscherplatten verringert. Dabei wird der intensive Wärmetauschkontakt mit einem relativ geringen Energieaufwand erreicht, der nur ein Bruchteil des Ener gieaufwandes ist, der erforderlich wäre, um den Abwasser inhalt der Abwasserkammer mittels einer Pumpe umzuwälzen.

Der Pulsator kann beispielsweise eine Pendelklappe als Umschaltventilteil aufweisen, die abwechselnd die Verbin dung der einen und der anderen Pumpkammer mit dem Ventila torausgang unterbricht und gleichzeitig die abgesperrte Pumpkammer entlüftet oder mit der Ansaugseite des Ventila tors verbindet. Zweckmäßig kann die Abwasserkammer mit den Pumpkammern in einem innerhalb eines Gebäudes angeordne ten, im Bereich der Abwasserkammer spülbaren und mit einer ins Freie führenden Entlüftungsleitung versehenen, ge ruchsdicht verschließbaren Behälter ausgebildet sein, der von Zeit zu Zeit zur Reinigung und Überprüfung geöffnet werden kann. Alle Steuerteile können bei einem solchen Behälter von außen durch gasdicht verschließbare Öffnungen eingeführt und zur Überprüfung entfernt werden. Auch läßt sich die Abwasserkammer in bereits früher vorgeschlagener Weise an einen besonderen Reinigungskreislauf anschließen und/oder eine selbsttätige Säuberung der Wärmetauscher platten kann durch ein ebenfalls bereits vorgeschlagenes Vereisen und nachträgliches Absprengen durch Erwärmen der anliegenden Schmutzschicht durchgeführt werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäß ausgebildeten Anlage anhand der beiliegenden Zeich nung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der Anlage zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern;

Fig. 2 eine Einzelseitenansicht einer Abwasserkammer der Anlage, gegenüber Fig. 1 um 180° gedreht;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 2 darge stellte Abwasserkammer;

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf die Pulsa toreinrichtung der Anlage;

Fig. 5 einen Schnitt durch die Pulsatoreinrichtung entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt durch die Pulsatoreinrichtung entlang der Linie VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt durch die Pulsatoreinrichtung entlang der Linie VII-VII in Fig. 4.

Die Zeichnung zeigt eine Anlage, in welcher die Abwasser wärme zum Erwärmen von Brauchwasser rückgewonnen wird. Fig. 1 zeigt einen Warmwasser-Pufferspeicher 10, dem über einen unteren Eingang 11 und eine Anschlußleitung 12, über ein Absperrventil 13 und ein Rückschlagventil 14 Kaltwas ser zugeführt werden kann. Bei dem Pufferspeicher 10 kann es sich beispielsweise um einen mit billigem Nachtstrom elektrisch beheizbaren Warmwasserspeicher handeln. Das Warmwasser wird dem Pufferspeicher 10 über eine durch ein Absperrventil 15 gesteuerte Leitung 16 entnommen. Das im Pufferspeicher 10 enthaltene Wasser kann von einem unteren Speicheranschluß 17 aus mittels einer Pumpe 18 über eine Leitung 19 zu einem Kondensator 20 eines Wärmepumpenkrei ses geleitet und von dort über eine Leitung 21 und einen oberen Anschluß 22 in den Pufferspeicher zurückgefördert werden. Pumpe 18 und Kondensator 20 lassen sich durch eine Bypass-Leitung 23, gesteuert durch ein Motorventil 24, überbrücken.

Der Wärmepumpenkreis der Anlage ist mit gestrichelten Ver bindungsleitungen 25 dargestellt und weist einen Motorver dichter 26, den bereits erwähnten Kondensator 20 und einen Wärmetauscher 27 auf, welch letzterer in einem besonderen, durch einen oberen Deckel 29 dicht verschließbaren Behäl ter 28 untergebracht ist. Dieser Behälter 28 ist in den Fig. 2 und 3 einzeln dargestellt. Er ist gegliedert in eine den Wärmetauscher enthaltende Abwasserkammer 30 mit einem zu einem Auslauf 31 führenden schrägen Boden 32, und in zwei auf entgegengesetzten Seiten der Abwasserkammer 30 angeordnete Druckluft-Pumpkammern 33 und 34. Gemäß Fig. 3 sind die einzelnen, vertikal angeordneten Platten 27.1 des Wärmetauschers mit gegenseitigem Abstand voneinander in der durch zwei Zwischenwandungen 35 und 36 teilweise unterteilten Abwasserkammer 30 angeordnet. Die eine Druck luft-Pumpkammer 34 befindet sich im Bereich des Zulaufs 37 und die andere Druckluft-Pumpkammer 33 im Bereich des Aus laufes 31 der Abwasserkammer 30. Beide Druckluft-Pumpkam mern 33 und 34 sind von der angrenzenden Abwasserkammer 30 durch eine Pumpmembran 38 und 39 getrennt, und beide Druckluft-Pumpkammern sind mit einem Luftanschlußstutzen 41 und 42 versehen und über Leitungen 43 und 44 mit einem in Fig. 1 und einzeln in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Pulsator 40 verbunden. Der Behälter 28 weist im Bereich der Abwasserkammer 30 noch einen Überlauf 45 und einen An schluß für eine Entlüftungsleitung 46 auf. Im Deckel 29 des Behälters 28 sind noch ein in die Abwasserkammer 30 ragender Niveauschalter 47 und zum Wärmetauscher 27 füh rende Leitungen 25 des Wärmepumpenkreises verankert.

Fig. 1 zeigt die Verbindung des Zulaufes 37 des Behälters 28 über eine Förderleitung 48 mit einer Abwasserförder pumpe 49, die in einem außerhalb eines Gebäudes angeordne ten Abwasser-Auffangschacht 50 untergebracht ist, der in die Abwassersammelleitung 51 eines Gebäudes gelegt ist. In die Abwassersammelleitung 51 mündet hinter dem mit einem Kontrollzugang 52 versehenen Abwasser-Auffangschacht 50 eine zweite Abwasserleitung 53, in welche das aus dem Aus lauf 31 des Behälters 28 durch ein Ventil 54 gesteuert ablaßbare Abwasser abströmen kann.

Zur Steuereinrichtung der Anlage gehören zwei im Abwasser- Auffangschacht in unterschiedlicher Höhe angeordnete Niveauschalter 55 und 56, ein im Abwasser des Auffang schachtes 50 angeordneter Temperaturfühler 57, zwei Ther mostate 58 und 59 im Pufferspeicher 10 und ein Temperatur fühler 60 in der Abwasserkammer 30.

Gemäß den Fig. 4 bis 7 ist der Pulsator 40 in einem Gehäu se 65 untergebracht, das eine mit einem Ventilator 66 ver sehene Kammer 67 aufweist. Der Pulsator selbst besteht aus einer Umschaltklappe 68, die in einer Verteilerkammer 69 angeordnet ist, in welche der druckseitige Ausgang des Ventilators 66 mündet. Die Umschaltklappe wird mittels eines nur schematisch angedeuteten Elektromotors 70 ab wechselnd zwischen der in Fig. 4 mit einer ausgezogenen Linie dargestellten Stellung in die mit einer gestrichel ten Linie dargestellte Stellung verstellt, so daß die vom Ventilator gelieferte Druckluft abwechselnd in eine erste Druckluftkammer 71, an welche die Verbindungsleitung 43 angeschlossen ist, und eine zweite Druckluftkammer 72, an welche die Verbindungsleitung 44 angeschlossen ist, gelei tet wird. (Umschaltung von Druckkammer 71 und Saugkammer 72 auf Saugkammer 71 und Druckkammer 72.)

Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Unterschreitet der im Pufferspeicher 10 angeordnete Ther mostat 58 seinen Temperaturwert und zeigt der Temperatur fühler 29 im Pufferspeicher eine Temperatur, die höher liegt als eine fest eingestellte Mindesttemperatur, wird der Motorverdichter 26 des Wärmepumpenkreises in Betrieb gesetzt. Liegt hierbei am Temperaturfühler 60 der Abwas serkammer 30 die Temperatur zu niedrig, und besteht eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen den Anzeigen der Temperaturfühler 60 in der Abwassersammelkammer 30 und 57 im Abwasser-Auffangschacht 50, wird die Abwasserförder pumpe 49 eingeschaltet und Abwasser in die Abwasserkammer 30 gefördert, nachdem das alte und darin abgekühlte Abwas ser über den Auslaß 31 in den Abwasserkanal 43 abgelassen worden ist. Mit dem Motorverdichter 26 wird auch der Pul sator 40 in Betrieb gesetzt, so daß die beiden Pumpmem brane 38 und 39 ihre hin-und hergehende Pumpbewegung aus führen und das in der Abwasserkammer 30 befindliche Abwas ser an den Wärmetauscherplatten 27.1 mit wechselnder Rich tung vorbeibewegen. Dadurch wird der angestrebte maximale Wärmeübergang im Wärmetauscher 27 erreicht.

Wenn im Abwasser-Auffangschacht das Niveau des Niveau schalters 55 überstiegen wird und eine ausreichend große Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperaturfühlern 60 und 57 angezeigt wird, können der Motorverdichter 26 und die Abwasserförderpumpe 49 auch bei noch nicht anspre chendem Thermostat 58 in Betrieb gesetzt werden, doch wird dann durch den Thermostat 59 die Betriebsdauer überwacht.

Wenn die Wärmetauscherplatten 27.1 verschmutzen, kann dies durch den Abfall des Verdampfungsdrucks festge stellt werden und einen selbsttätigen Reinigungsprozeß auslösen. Hierbei öffnet das motorisch betriebene Ventil 54 den Ablauf 31 der Abwasserkammer 30. Der Motorverdich ter 26 wird in Betrieb gesetzt und so lange in Betrieb gehalten, bis sich auf den in der leeren Abwasserkammer 30 befindlichen Wärmetauscherplatten 27.1 eine Eisschicht bildet, in welche der abgelagerte Schmutz eingeschlossen ist. Anschließend wird der Wärmepumpenkreis umgeschaltet, und durch die Wärmetauscherplatten 27.1 durchströmendes Heißgas wird die Eisschicht mit dem Schmutz abgesprengt. Anschließend wird das Ablaufventil 54 wieder geschlossen, die Abwasserförderpumpe 49 in Betrieb gesetzt und die Abwasserkammer 30 wieder gefüllt, bis der Nieveauschalter 47 die Abwasserförderpumpe 49 abschaltet. Der Pulsator 40 wird in Betrieb gesetzt und bewirkt über die Membran 38 und 39 ein Abspülen von eventuell noch an den Wärmetau scherplatten 27.1 anhängenden Schmutzteilen.

Claims

1. Anlage zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern, mit einem Abwasser-Auffangbehälter mit Abwasserförderpumpe und mit einem vom Abwasser beaufschlagbaren Wärmetauscher eines Wärmepumpenkreises, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (27.1) des Wärmetauschers (27) in einer be sonderen Abwasserkammer (30) angeordnet sind, deren Be grenzung teilweise durch mindestens eine flexible Wan dung (38, 39) gebildet ist, die gleichzeitig eine Begrenzungswandung einer Druckluft-Pumpkammer (33, 34) ist, die an einen abwechselnd Überdruck oder Unterdruck in der Pumpkammer (33, 34) erzeugenden Pulsator (40) angeschlossen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserkammer (30) an zwei entgegengesetzten Enden oder Seiten jeweils eine Gummimembran (38, 39) als fle xible Wandung aufweist und die beiden Pumpkammern (33, 34) über den Pulsator (40) abwechselnd mit der Druck seite eines kontinuierlich betreibbaren Ventilators (66) verbunden sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserkammer (30) einen unteren Auslauf (31) und einen oberen, mit einer zum Abwasser-Auffangbehäl ter (50) führenden Abwasser-Förderleitung (48) verbun denen Zulauf (37) aufweist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsator (40) eine Pendelklappe (68) als Umschaltventilteil aufweist, die abwechselnd die Verbindung der einen und der anderen Pumpkammer (33, 34) mit der Druckseite des Ventilators (66) unter bricht.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserkammer (30) und die Pumpkammern (33, 34) in einem innerhalb eines Gebäudes angeordneten, im Bereich der Abwasserkammer (30) spül baren und mit einer ins Freie führenden Entlüftungslei tung (46) versehenen, geruchsdicht verschließbaren Behälter (28) ausgebildet sind.