DE8512297U1

DE8512297U1 - Device for heat recovery from waste water, in particular for households

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Publication number: DE8512297U1
Application number: DE19858512297
Authority: DE
Original assignee: GRABBE MANFRED 3387 VIENENBURG DE
Current assignee: GRABBE MANFRED 3387 VIENENBURG DE
Priority date: 1985-04-25
Filing date: 1985-04-25
Publication date: 1985-06-13

Description

DRYING. R< DÖRING 3. DIPL₄-PHYS. DR. J. FRICKEDRYING. R <DÖRING 3rd DIPL ₄ -PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHENBRAUNSCHWEIG MUNICH

Manfred GRABBE, 3387 VaenenburgManfred GRABBE, 3387 Vaenenburg

Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern, insb. für Häushalte.Device for heat recovery from waste water, especially for households.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 *The invention relates to a device with the features of the preamble of claim 1 *

Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern bekannt. Zu diesem Zweck werden die Brauchwasser durch einen Wärmetauscher geleitet, über den die Wärme der Abwasser an einen,einen Wärmeträger aufweisenden Behälter abgegeben wird. Der Wärmeträger kann ein Fluid sein, das im Kreislauf durch die die ■ Wärme aufnehmende Seite einer Wärmepumpe geführt wird, um so die aus den Abwässern rückgewonnene Wärme auf höhere Temperaturen hochzuspannen.There are already numerous devices for heat recovery known from sewage. For this purpose, the domestic water is passed through a heat exchanger the heat of the wastewater to one, a heat transfer medium having container is dispensed. The heat transfer medium can be a fluid that circulates through the ■ Heat-absorbing side of a heat pump is performed, so that the heat recovered from the wastewater on to raise higher temperatures.

Bei Abwässern aus Industriebetrieben ist die Wärmerückgewinnung insoweit nicht problematisch, als die Zulauftemperatur der Abwasser sich nur in relativ engen Grenzen ändert,In the case of wastewater from industrial plants, the heat recovery is not problematic insofar as the inlet temperature the wastewater changes only within relatively narrow limits,

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Es ist jedoch häufig erwünscht, auch die in Haushaltungen oder kleineren Betrieben die mit dem Abwasser abfallenden Wärmemengen wieder nützbar zu machen. In diesen Fällen ist es ferner wünschenswert, Vorrichtungen zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern so auszubilden, daß sie jederzeit auch nachträglich in das Abwassersystem eingebaut werden können, z.B. als vorgefertigte Einheit. Hier treten jedoch die Schwierigkeiten auf, daß die Temperatur der anfallenden Abwasser in großem Umfang schwankt und zwar innerhalb relativ kurzer Zeiten, Diss führt zu dem Nachteil, daß im Bereich des Wärmetauschers, über den die Wärme aus dem Abwasser auf das Brauchwasser übergehen soll, der Wärmeübergang in beiden Richtungen erfolgen kann und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Temperatur des zulaufenden Abwassers höher oder niedriger als die Temperatur des Brauchwassers ist. Um dabei die Vorrichtung klein genug halten zu können, ist es wünschenswert, daß die Abwasser im Bereich des Wärmetauschers eine ausreichende Verweilzeit haben, Um für einen ausreichenden Wärmeübergang auch bei nicht zu groß bemessenem Wärmetauscher zu sorgen.However, it is often desirable, including those in households or smaller ones Operate the heat that falls off with the wastewater to make it usable again do. In these cases it is also desirable to have devices for To train heat recovery from waste water in such a way that it can also be used subsequently can be built into the sewage system, e.g. as a prefabricated unit. Here, however, the problem arises that the temperature the resulting wastewater fluctuates to a large extent and within relatively short times, Diss leads to the disadvantage that in the area of the heat exchanger, via which the heat from the wastewater is to be transferred to the service water, the heat transfer can take place in both directions, depending on whether the temperature of the incoming wastewater is higher or lower than the temperature of the service water. To do this the device To be able to keep it small enough, it is desirable to have sewage in the area of the heat exchanger have a sufficient residence time, in order to ensure sufficient heat transfer even if the heat exchanger is not too large to care.

Der Wärmetauscher sollte aus Rohren mit großem Durchmesser hergestellt werden können, so daß dieser einen möglichst großen Inhalt von temperaturangepaßter Wärmemenge aufweist.The heat exchanger should be made of large diameter pipes can, so that this has the largest possible content of temperature-adjusted amount of heat.

Es ist Aufgabe der ERfindung eine Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß die aufgezeigten Probleme vermieden werden und die in den Abwässern enthaltene Wärme bei massigem Aufwand in optimaler Weise für die Erwärmung von Brauchwasser ausgenutzt werden kann und die als vorgefertigte Baueinheit auch nachträglich eingebaut werden kann, z.B. für Einfamilienhäuser oder Gaststätten oder dgl.It is the object of the invention to provide a device as described in more detail at the outset Kind of further training in such a way that the problems identified are avoided and the heat contained in the waste water is optimally achieved with moderate effort Way can be used for the heating of domestic water and which can also be installed as a prefabricated structural unit, e.g. for Single-family houses or restaurants or the like.

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the measures of claim 1.

Aufgrund dieser Ausbildung wird in dem Behälter eine ausreichend länge Verweilzeit der Abwasser gewährleistet^ um einen guten übergang der im Abwasser enthaltenen Wärme auf das Brauchwasser zu gewährleisten, ohne daß übermässig große Wärmetauscher ν erwendet werden müssen. Da die Abwässer nicht direkt in den Behälter geführt werden, sondern in den gegenüber dem Behälter klein bemessenen Vorlaufbehälter eingeleitet werden, können die einlaufenden Abwasser ihrer Temperatur nach "sortiert" werden, indem nur solche Abwasseran.teilmengen, deren Temperatur über der Temperatur im oberen Bereich der Abwasserfüllung im Behälter liegt, in dem Vorlaufbehälter gesammelt und bei ausreichenden Mengen in den Behälter durch Überlauf überführt werden. Diejenigen Abwassermengen, die eine unter der Temperatur im Behälter liegende Temperatur aufweisen, werden durch Öffnen des Bodenventils direkt in den Ablauf abgeleitet, ohne daß diese Abwasser in den Behälter überführt werden und ohne daß sie mit dem im Vorlaufbehälter angeordneten Wärmetauscherabschnitt in Kontakt geraten. Die beiden Wärmetauscherabschnitte im Behälter und im Vorlaufbehälter werden von dem Brauchwasser so durchströmt, daß das Brauchwasser zunächst in dem Behälter vorgewärmt wird und in dem Vorlaufbehälter dann, wenn in diesem warme Abwasser gesammelt werden, nachgeheizt wird. Die Nachheizung entfällt, wenn das zulaufende Abwasser eine Nachheizung nicht bewirken kann.Due to this configuration, one becomes sufficient in the container long residence time of the wastewater ensures a good to ensure the transfer of the heat contained in the wastewater to the service water without using excessively large heat exchangers ν Need to become. Since the wastewater is not fed directly into the container, but into the opposite of the container small sized supply tanks are introduced, the incoming wastewater can be "sorted" according to their temperature by only such partial quantities of wastewater whose temperature is above the temperature in the upper range of the waste water filling in the container, collected in the feed tank and when sufficient Quantities are transferred into the container through overflow. Those wastewater volumes that one below the temperature temperature in the container are discharged directly into the drain by opening the bottom valve, without that this wastewater is transferred into the container and without it being connected to the heat exchanger section arranged in the supply container get in contact. The two heat exchanger sections in the tank and in the feed tank are used by the service water flows through so that the service water is first preheated in the container and then in the feed tank when in this warm waste water is collected, is reheated. The post-heating not applicable if the incoming wastewater cannot provide additional heating.

Bei der größeren. Füllmenge des Behälters wird die Schichtung der in dem Behälter im wesentlichen ruhenden AbwasserflüssigkeitWith the larger one. The filling amount of the container is the stratification the waste water liquid essentially resting in the container

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ausgenutzt, indem das frische Brauchwasser dem am Beden liegen-· den Ende des Wärmetauschers des Behälters zugeführt wird, während die Verbindungsstelle zwischen dem Wärmetauscher im Behälter und dem Wärmetauscherabschnitt im Vorlaüfbehälter in Hohe der obersten Flüssigkeitsschicht im Behälter liegt.exploited by the fresh service water that is important to the is fed to the end of the heat exchanger of the container while the connection point between the heat exchanger in the tank and the heat exchanger section in the feed tank in Height of the uppermost liquid layer in the container.

Die Anordnung ist außerordentlich einfach. Sie bedarf nur eines geringen Einbauraumes und läßt sich als vormontierte Einheit leicht zwischen Zulauf Und Ablauf des Abwassers einschalten und zwar auch nachträglich. Sie ist besonders für Haushalte und kleinere Betriebe geeignet*The arrangement is extremely simple. You just need little installation space and can be easily switched as a pre-assembled unit between the inlet and outlet of the wastewater even afterwards. It is particularly suitable for households and small businesses *

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of an exemplary embodiment.

Es zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung gemäßShow it:
Fig. 1 is a vertical section through the device according to

der Erfindung.the invention.

• Fig. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch den Vorlaufbehälter \ der Anordnung nach Fig.1 und• Fig. 2 shows a vertical longitudinal section through the flow tank \ of the arrangement according to Fig.1 and

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt durch Behälter und Vorlaufbehälter. 3 shows a horizontal section through the container and feed container.

Der Behälter 1 kann langgestreckt sein und weist zweckmäßiger-The container 1 can be elongated and has expedient-

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weise eine ausreichende Höhe auf, so daß in dem Behälter eine %· Wärmeschichtung der einlaufenden Abwasser stattfinden kann. Der Behälter weist ein Steigrohr 12 auf, das am unteren Ende, > nahe dem Boden des Behälters, offen ist und das nahe der Behältardecke mit einem Ablaufstutzen 4 verbunden ist. Dadurch können die kalten Bodenschichten nach dem Überlaufprinzip in den Abwasserablauf abfließen. In dem Behälter 1 ist ein Wärmetauscher angeordnet. Im dargeslellten Beispiel ist ein Rohrschlangenwärmetauscher 15 vorgesehen. Es können aber auch andere Wärmetauscher bekannter Bauart vorgesehen sein. Der Wärmetauscher füllt weitgehend die Abmessungen des Behälters aus . Der Zulauf zu dem Wärmetauscher 15 erfolgt von oben, wie bei 16 angedeutet ist, wobei der Frischwasserzulauf an das nahe dem Boden des Behälters 1 liegende Ende des Wärmetauschers angeschlossen ist. Das Frischwasser durchläuft den Wärmetauscher aufsteigend bis zu einem nahe dem oberen Flüssigkeitsstand in dem Behälter 1 liegenden Übergangsabschnitt 13, der in einen an dem Behälter 1 befestigten Vorlaufbehälter 2 übergeht. Der Vorlaufbehälter 2 ist wesentlich kleiner als der Behälter 1 und ist zweckmäßigerweise im oberen Bereich des Behälters 1 an diesem .!befestigt. Er steht mit dem Inneren des Behälters 1 über einen "überlauf 5 in Verbindung, so daß bei vollaufendem Vorlaufbehälter die Abwässer in den Behälter 1 überfließen können., über den überlauf 5 ist auch die Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 15 Und einem in dem Vorlauf-have a sufficient height so that a % heat stratification of the incoming wastewater can take place in the container. The container has a riser pipe 12 which is open at the lower end,> near the bottom of the container, and which is connected to a drain connection 4 near the container ceiling. This allows the cold soil layers to flow into the waste water drain using the overflow principle. A heat exchanger is arranged in the container 1. In the example shown, a coil heat exchanger 15 is provided. However, other known types of heat exchanger can also be provided. The heat exchanger largely fills the dimensions of the container. The inlet to the heat exchanger 15 takes place from above, as indicated at 16, the fresh water inlet being connected to the end of the heat exchanger located near the bottom of the container 1. The fresh water runs through the heat exchanger in an ascending manner up to a transition section 13 which is close to the upper liquid level in the container 1 and which merges into a feed container 2 attached to the container 1. The feed tank 2 is considerably smaller than the tank 1 and is expediently attached to the tank 1 in the upper region of the tank 1. It is connected to the interior of the container 1 via an "overflow 5, so that when the supply container is full, the waste water can overflow into the container 1. Via the overflow 5 there is also the connection between the heat exchanger 15 and one in the flow-

behälter angeordneten Wärmetauscherabschnitt 19 angeordnet,container arranged heat exchanger section 19 arranged,

Der Wärmetauscher 19 liegt in Reiheumit dem Wärmetauscher 15 _# Jf!The heat exchanger 19 is in series with the heat exchanger 15 _# Jf!

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Das erwärmte Frischwasser tritt bei 17 an der Decke des Vorlauf=· behälters 2 aus.The heated fresh water enters at 17 on the ceiling of the flow = container 2 from.

Die Abwässer werden dem Vorlaufbehäiter über einen Stutzen 3 zugeführt. In dem Vorlaufbehälter ist unmittelbar gegenüber dem Zulaufstutzen 3 ein Umlenkblech angeordnet, das eine enge Iulaufkammer für die Abwässer begrenzt und dieses zwingt, nach unten zum Boden des Vorlaufbehälters zu fließen, wo zwischen dem Boden und dem Umlenkblech 6 eine Bodendurchtrittsöffnung für die Abwässer vorgesehen ist. Die Abwässer können direkt über die Länge des Bodens des Vorlaufbehälters zu einem Ablauf fließen, aus dem sie unmittelbar austreten können, wenn das dem Ablauf 8 zugeordnete Ventil geöffnet ist. Der Ablauf 8 kann mit dem Ablauf 4 des Behälters 1 zusammengeführt oder direkt in den Abwasserablauf des Haushalts eingeleitet sein. Das Ventil 9 wird durch eine im dargestellten Beispiel unter dem Boden des Vorlaufbehälters befestigte Betätigungseinrichtung beliebiger Art 10 zwischen Schließstellung und Offenstellung betätigt. Man erkennt aus Fig. 2 daß dann, wenn das Ventil 9 offen ist, die Abwässer vom Stutzen 3 zum Ablauf 8 durch den Vorlaufbehälter 2 fließen, ohne in Kontakt mit dem Wärmetauscherabschnitt 19 zu gelangen. Ist dagegen das Ventil 9 geschlossen, können die zufließenden Abwässer zunehmend den Vorlaufbehälter füllen und gelangen zunehmend in Wärmekontakt mit dem Wärmetauscherabschnitt 19, Wird der überlauf 5 erreicht, fließt das Abwasser aus dem Vorlaufbehälter in den Behälter ein. Im Maße des Zulaufs wird über das Steigrohr 12The waste water is fed to the flow tank via a nozzle 3. In the feed tank is immediately opposite the Inlet nozzle 3 arranged a baffle that has a narrow Iulaufkammer limited for the waste water and this forces it to flow down to the bottom of the holding tank, where between the bottom and the baffle 6 is provided a bottom passage opening for the waste water. The wastewater can directly Flow over the length of the bottom of the flow tank to a drain from which they can exit immediately if the dem The valve assigned to sequence 8 is open. The drain 8 can be merged with the drain 4 of the container 1 or directly be introduced into the household waste water drain. The valve 9 is by one in the example shown under the Actuating device of any type 10 attached to the bottom of the supply tank between the closed position and the open position actuated. It can be seen from Fig. 2 that when the valve 9 is open, the waste water from the nozzle 3 to the drain 8 through the Flow tank 2 flow without coming into contact with the heat exchanger section 19 to arrive. If, however, the valve 9 is closed, the inflowing wastewater can increasingly the Fill the feed tank and increasingly come into thermal contact with the heat exchanger section 19. If the overflow 5 is reached, the wastewater flows from the feed tank into the Container. To the extent of the inflow, the riser pipe 12

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ein entsprechender Teil der in dem Behälter 1 vorgesehenen Flüssigkeit und zwar aus den kälteren Schichtbereichen nach außen über den Ablaufstutzen 4 verdrängt. Der Behälter 1 ist also stets bis in Höhe des Überlaufs 5 gefüllt. Die Höhenlage des Überlaufs 5 und des Überlaufs am oberen Ende des Steigrohres 12 sind unabhängig von der Darstellung in der Figur auf die gewünschten Verhältnisse eingestellt»a corresponding part of the liquid provided in the container 1 from the colder layer areas displaced outside over the drainage nozzle 4. The container 1 is therefore always filled to the level of the overflow 5. The altitude the overflow 5 and the overflow at the upper end of the riser pipe 12 are independent of the representation in the figure adjusted to the desired conditions »

In der durch das Umlenkblech 6 abgegrenzten engen Zulaufkammer ist ein Temperaturdifferenzfühlelement 21 angeordnet.. Unmittelbar daneben in Höhe des Bodens des Vorlaufbehälters, ist auch im Behälter 1 ein Temperaturdifferenzfühlelement 20 befestigt. Die Elemente sind ro angeordnet, daß sie der Temperatur des durch den Stutzen 3 zugeführten Abwassers und der wärmsten Schicht des Abwassers im Behälter 1 ausgesetzt sind. Lie beiden Temperaturdifferenzfühler sind '.der Betätigungseinrichtung 10 zugeordnet. Diese wird in Abhängigkeit davon, ob die Temperatur am Element 21 höher als die am Element 20 ist, so betätigt, daß das Ventil 9 geschlossen ist, wenn das zulaufende Abwasser das in dem Wärmetauscherabschnitt 19 befindliche Frischwasser zusätzlich nachheizen kann, das Ventil 9 geöffnet ist, wenn das zulaufende Abwasser eine Nachheizung nicht bewirken kann, sondern eher eine Abkühlung verursachen würde.A temperature difference sensor element 21 is arranged in the narrow inlet chamber delimited by the baffle 6. Immediately next to it at the level of the bottom of the supply tank is also A temperature difference sensing element 20 is attached in the container 1. The elements are arranged so that they correspond to the temperature of the through the nozzle 3 supplied wastewater and the warmest Layer of wastewater in container 1 are exposed. There are two temperature difference sensors of the actuating device 10 assigned. This is operated depending on whether the temperature on element 21 is higher than that on element 20, so that the valve 9 is closed when the inflowing wastewater is in addition to the fresh water in the heat exchanger section 19 can reheat, the valve 9 is open when the incoming wastewater cannot cause reheating, but would rather cause cooling.

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Claims

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DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKEDR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MUNICH

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Expectations

1. Device for heat recovery from wastewater, especially for households, with one between inlet and Drain built-in closed container for receiving a predetermined amount of wastewater, in which a heat exchanger that can be connected to the service water line is installed, thereby g-ek. indicates that on the container (1) a Vorlaufoehälters (2) is attached, which has a connecting piece (3) for the sewage inlet, an overflow connection (5) to the container (1), one with the Heat exchanger (15) of the container (1) connected to the heat exchanger part (19) and one that can be connected to the drain Floor drain socket (8) with controllable floor drain valve (9).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in deir, flow container: (2) opposite cerr. Inlet nozzle (3) a baffle plate (6) is provided that with the bottom of the reservoir (2) has a passage opening for the waste water limited.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e η η ι records that each in the container (1) and in

f the supply tank (2) a temperature difference sensor element

(20,21) an actuating device (10) for the floor drain valve (9) are attached.

A. Device according to claim 3, characterized in that: e k e η η -> -

I shows that the temperature difference sensing element (21)

I in the feed tank (2) adjacent to the feed tank

|: floor in the compartment divided by the deflector plate (6)

I cut the feed tank (2) is attached.

. 5. Device according to one of claims 2 to A, characterized

; characterized that the temperature difference

sensing element (20) in the container (1) next to that through the baffle (6) divided section of the supply tank (2) at the level of the bottom of the Vorlaufbehäl.ters (2) is attached.

6. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the drainage nozzle (A) with one in the container (1) arranged riser pipe (12) is connected, which is directly above the bottom of the container (1; open.