NL2004455C2 - Warmtewisselaar en werkwijze voor de vervaardiging daarvan. - Google Patents

Description

Warmtewisselaar en werkwijze voor de vervaardiging daarvan

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar.

5 De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een warmtewisselaar.

De afgelopen jaren heeft een scherpe toename getoond van de noodzaak op een bewuste manier om te gaan met het milieu. Een van de aspecten die daar een grote rol in 10 speelt is het zorgzaam omgaan met energieconsumptie. Een manier om zuiniger om te springen met energie is bijvoorbeeld het "hergebruiken" van energie. Hiervan wordt gebruik gemaakt in warmteterugwininstallaties. Een voorbeeld van een warmteterugwininstallatie is een 15 douchewarmtewisselaar waarin de warmte van het afvoerwater aan een warmtewisselaar toegevoerd wordt om warmte van het afvoerwater over te dragen aan de koude aanvoerleiding van de douche.

Een nadeel van de bekende douchewarmtewisselaars 20 is dat de waterafvoerleiding van de douche en de (koude) wateraanvoerleiding meestal weggewerkt zijn in de muur en/of de vloer, waardoor de douchewarmtewisselaar in bestaande installaties alleen aangebracht kan worden met het nodige hak- en/of breekwerk.

25 Doel van de onderhavige uitvinding is een douchewarmtewisselaar te verschaffen die met een relatief geringere hoeveelheid hak- en/of breekwerk te installeren is.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door 30 een warmtewisselaar omvattende: een wateropvangorgaan, aan ten minste een zijde voorzien van een opening om water te ontvangen, verder voorzien van een afvoeropening voor het afvoeren van opgevangen water en een koppelmiddel om een 2 afvoerleiding te verbinden met de warmtewisselaar, zodat het in het wateropvangorgaan opgevangen water via de afvoeropening en de afvoerleiding af te voeren is; de warmtewisselaar verder omvattende: een waterleiding met een 5 aanvoerzijde en een afvoerzijde, waarbij de waterleiding een thermisch goed geleidend materiaal omvat en in thermisch contact staat met het wateropvangorgaan. Door de warmtewisselaar te integreren met de wateropvangmiddelen, wordt gebruik gemaakt van het feit dat reeds een gat in de 10 vloer nodig is voor de wateropvangmiddelen. Bovendien heeft het afvoerwater in de wateropvangmiddelen nog een hogere temperatuur in vergelijking met stroomafwaartse lokaties, omdat het afvoerwater nog niet de kans heeft gehad zijn warmte af te staan aan de omgeving van de afvoerleiding.

15 Water wordt opgevangen in het wateropvangorgaan.

Het wateropvangorgaan, of ten minste een hoofdzaak daarvan, is vervaardigd van een thermisch goed geleidend materiaal, net als de waterleiding voor het aanvoeren van nagenoeg onverwarmd tapwater. Het wateropvangorgaan en de 20 waterleiding staan verder in thermisch contact, zodat water dat door het wateropvangorgaan wordt opgevangen zijn warmte kan afstaan aan het wateropvangorgaan, welke warmte vervolgens naar de waterleiding kan vloeien, om aldaar het onverwarmde tapwater op te warmen.

25 In een verdere uitvoeringsvorm verschaft de uitvinding een warmtewisselaar, die ingericht is als een wateropvanginrichting voor gebruik in een douche. Hiertoe is in een specifieke uitvoeringsvorm de opening van het wateropvangorgaan dat dient voor het ontvangen van het 30 water, voorzien van een rooster om te voorkomen dat voorwerpen of lichaamsdelen in het wateropvangorgaan komen, alwaar zij verstrikt of bekneld zouden kunnen raken, of waar 3 zij een obstructie zouden kunnen vormen die het wegvloeien van het afvoerwater verhinderen.

In een specifieke uitvoeringsvorm verschaft de uitvinding een warmtewisselaar, waarbij de 5 wateropvanginrichting een afvoerput is voor een douche. In een specifieke uitvoeringsvorm heeft de warmtewisselaar een langgerekte vorm, waardoor het water over een lengte van meer dan bijvoorbeeld 50 cm opgevangen wordt. Deze uitvoeringsvorm heeft als voordeel dat het afvoerwater over 10 een relatief lange afstand door de warmtewisselaar loopt, zodat een voldoende lange verblijftijd van het water verkregen wordt om warmte over te dragen, alsmede voldoende contactoppervlak ter beschikking staat voor het afvoerwater om warmte af te staan aan het wateropvangorgaan.

15 In een verdere uitvoeringsvorm wordt een warmtewisselaar verschaft, waarbij de warmtewisselaar uit een enkel stuk warmtegeleidend materiaal gegoten is en waarbij de waterleiding een holle geleider omvat, welke holle geleider is meegegoten in het enkele stuk 20 warmtegeleidend materiaal. Deze uitvoeringsvorm is voordelig, omdat de hele warmtewisselaar vervaardigd kan worden met een enkele productiestap, namelijk een (spuit)gietproces. Hierdoor worden de productiekosten laag gehouden. Deze uitvoeringsvorm heeft als additioneel 25 voordeel dat er een extra scheiding aanwezig is tussen het afvalwater dat in het wateropvangorgaan wordt opgevangen, en het schone water dat in de waterleiding wordt verwarmd, zodat het gevaar van contaminatie van het schone water aanzienlijk verminderd wordt door de aanwezigheid van twee 30 lagen tussen het afvalwater en het schone water, namelijk het de holle geleider en het gietstuk. Daarbij wordt er zo goed als geen afbreuk gedaan aan het de 4 warmteoverdrachtscapaciteit van de warmtewisselaar en blijft de warmtewisselaar eenvoudig en goedkoop te produceren.

In weer een verdere uitvoeringsvorm wordt een warmtewisselaar verschaft, waarbij zich tussen de 5 afvoeropening en het koppelmiddel een afvoerleiding uitstrekt, welke afvoerleiding in thermisch contact staat met de waterleiding. De afvoerleiding fungeert als verlenging van het wateropvangorgaan, zodat het afvoerwater een langere verblijftijd heeft in de warmtewisselaar met een 10 groter contactoppervlak, zodat een grotere hoeveelheid warmte door het afvoerwater afgestaan wordt.

In wederom een verdere uitvoeringsvorm, wordt een warmtewisselaar verschaft, waarbij de afvoerleiding een holle geleider omvat, welke holle geleider meegegoten is in 15 het enkele stuk warmtegeleidend materiaal. Zowel de waterleiding voor het tapwater, als de afvoerleiding tussen het wateropvangorgaan en het koppelmiddel zijn ingegoten. Hierdoor wordt een goed thermisch contact verkregen tussen de afvoerleiding en de waterleiding. Door het geringe aantal 20 productiestappen voor de vervaardiging van de warmtewisselaar, worden de kosten voor de vervaardiging laag gehouden.

In een voordelige uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt een warmtewisselaar verschaft, waarbij de 25 waterleiding en/of de afvoerleiding een meanderende vorm heeft. De meanderende vorm van de leiding verhoogt wederom de verblijftijd van het water, waardoor een grotere warmteoverdracht verkregen wordt, en het verhoogt ook het contactoppervlak. Overigens dient rekening gehouden te 30 worden met het feit dat de afvoerleiding in het afvoerwater meegenomen vervuiling dient af te voeren. Om obstructie van de afvoerleiding te voorkomen, dient terughoudendheid in 5 acht genomen te worden bij het implementeren van een meanderende afvoerleiding.

In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt een warmtewisselaar verschaft, waarbij de waterleiding en/of de 5 afvoerleiding een in hoofdzaak helixvormige vorm heeft. De helixvorm is een alternatief voor een leiding met een meanderende vorm. Het effect van de helixvorm is het vergroten van het contactoppervlak en het verhogen van de verblijftijd van het water binnen geringe afmetingen voor de 10 warmtewisselaar.

Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor de vervaardiging van een warmtewisselaar omvattende: het verschaffen van een matrijs voor het vormen van een wateropvangorgaan, waarbij de 15 matrijs voorzien is van een doorvoer voor een aanvoerzijde van een waterleiding en een doorvoer voor een afvoerzijde van een waterleiding; het in de matrijs aanbrengen van een waterleiding, waarbij de aanvoerzijde en afvoerzijde in de respectievelijke doorvoeren van de matrijs aangebracht 20 worden; het gieten van een fluïdum in de matrijs; het laten ondergaan van een uithardingsproces door het fluïdum; en het verwijderen van de matrijs; waarbij het fluïdum ten minste na het uithardingsproces een thermisch goed geleidend materiaal omvat.

25 Verdere voordelen en uitvoeringsvormen worden onderstaand besproken aan de hand van de bijgevoegde figuren, waarin:

Figuur 1 een perspectivisch aanzicht toont van een warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding; 30 Figuur 2 een perspectivisch aanzicht toont van de warmtewisselaar van figuur 1, vanuit een gezichtspunt lager dan de warmtewisselaar; en 6

Figuur 3 een perspectivisch aanzicht toont van de warmtewisselaar van figuur 2 uit een zelfde gezichtspunt, maar waarbij een gedeelte van de onderzijde weggesneden is.

De warmtewisselaar 10 (figuur 1) is uitgevoerd als 5 een afvoerput voor een douche en omvat een opvangbak 12 voor het opvangen van water. Het opgevangen afvoerwater wordt afgevoerd via een koppelstuk 14, waarop bijvoorbeeld een knelkoppeling aangesloten kan worden. In de bodem 11 van de afvoerput 10 is een waterleiding ingegoten, waarvan de 10 uiteinden 16 en 18 uit de zijkant steken. Door middel van bijvoorbeeld knelkoppelingen kan een wateraanvoer op een eerste uiteinde 16 aangesloten worden en een verdere leiding die naar de douchekraan of douchekop loopt, wordt aan het uiteinde 18 bevestigd, bijvoorbeeld door middel van een 15 knelkoppeling. Alternatief worden geen knelkoppelingen gebruikt, maar is het koppelstuk 14 en/of de uiteinden 16 en 18 voorzien van schroefdraad, zodat een schroefverbinding gebruikt kan worden.

Het afvoerwater loopt nu in de opvangbak 12. De 20 hele warmtewisselaar 10 is uit een enkel stuk metaal gegoten, waardoor het warme afvoerwater het metaal van de warmtewisselaar opwarmt. De koudwateraanvoerleiding van de douche loopt via de warmtewisselaar 10 om het koude water voor te verwarmen alvorens het met warm water gemengd wordt. 25 Daartoe wordt het koude water aangevoerd via uiteinde 16, en loopt door de waterleiding die in de warmtewisselaar 10 ingegoten is, om de warmtewisselaar weer via uiteinde 18 te verlaten. De door het afvoerwater opgewarmde warmtewisselaar 10 verwarmt nu het koude water dat door de waterleiding in 30 de warmtewisselaar loopt.

Een los rooster 22 is plaatsbaar op de open bovenzijde van de afvoerput, om te voorkomen dat voorwerpen 7 of lichaamsdelen in de opvangbak of zelfs in de afvoerleiding terecht komen.

Figuur 2 toont de warmtewisselaar vanaf de onderzijde. De bodem 11 is zichtbaar waarin de waterleiding 5 ingegoten is. Figuur 3 toont de warmtewisselaar vanuit hetzelfde gezichtspunt. Nu is echter de bodem 11 gedeeltelijk weggesneden, zodat de ingegoten waterleiding 17 zichtbaar is. De waterleiding 17 is zodanig gebogen dat deze een meanderend pad volgt, zodat de verblijftijd in de 10 warmtewisselaar vergroot wordt en het effectieve contactoppervlak voor warmteuitwisseling vergroot wordt, om zodoende de warmteuitwisseling te vergroten.

Omdat de warmtewisselaar 10 uit een enkel stuk metaal gegoten is, waarin de waterleiding ingegoten is, is 15 het relatief eenvoudig om deze warmtewisselaar te vervaardigen. Daartoe wordt een matrijs verstrekt, waarin openingen voorzien zijn voor de uiteinden 16, 18 van de waterleiding 17. De waterleiding 17 wordt vervolgens in de mal aangebracht met de uiteinden 16, 18 in de daarvoor 20 voorziene openingen. Vervolgens wordt met behulp van een spuitgietproces de warmtewisselaar 10 gevormd, waarbij de waterleiding 17 aldus ingegoten wordt. Daartoe wordt voor het spuitgieten een materiaal genomen met uitstekende warmtegeleidende eigenschappen. In een uitvoeringsvorm wordt 25 de warmtewisselaar 10 uit aluminium gegoten.

De in dezen getoonde en beschreven uitvoeringsvormen zijn slechts opgenomen als voorbeelduitvoeringsvormen en zijn geenszins op te vatten als beperkend voor de uitvinding. Het is de vakman duidelijk 30 dat velerlei aanpassingen en modificaties van de voorbeelduitvoeringsvormen mogelijk zijn binnen de uitvinding. Zo is het zonder meer mogelijk om kenmerken van 8 verschillende uitvoeringsvormen te combineren om zo verdere uitvoeringsvormen volgens de uitvinding te verkrijgen. De gevraagde bescherming wordt dan ook alleen beperkt door de navolgende conclusies.

Claims (6)

1. warmtewisselaar omvattende: een wateropvangorgaan, aan ten minste een zijde 5 voorzien van een opening om water te ontvangen, verder voorzien van een afvoeropening voor het afvoeren van opgevangen water en een koppelmiddel om een afvoerleiding te verbinden met de warmtewisselaar, zodat het in het wateropvangorgaan opgevangen water via de afvoeropening en 10 de afvoerleiding af te voeren is; de warmtewisselaar verder omvattende: een waterleiding met een aanvoerzijde en een afvoerzijde, waarbij de waterleiding een thermisch goed geleidend materiaal omvat en in thermisch contact staat met 15 het wateropvangorgaan, waarbij: de warmtewisselaar ingericht is als een wateropvanginrichting voor gebruik in een douche; de wateropvanginrichting een afvoerput is voor een 20 douche; en de afvoerleiding een holle geleider omvat, welke holle geleider meegegoten is in het enkele stuk warmtegeleidend materiaal.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, waarbij de warmtewisselaar uit een enkel stuk warmtegeleidend materiaal gegoten is en waarbij de waterleiding een holle geleider omvat, welke holle geleider is meegegoten in het enkele stuk warmtegeleidend materiaal.

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, waarbij zich tussen de afvoeropening en het koppelmiddel een 30 afvoerleiding uitstrekt, welke afvoerleiding in thermisch contact staat met de waterleiding.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 , 2 of 3, 5 waarbij de waterleiding en/of de afvoerleiding een meanderende vorm heeft.

5. Warmtewisselaar volgens een van de conclusies 1-4, waarbij de waterleiding en/of de afvoerleiding een in 10 hoofdzaak helixvormige vorm heeft.

6. Werkwijze voor de vervaardiging van een warmtewisselaar in een afvoerput van een douche omvattende: het verschaffen van een matrijs voor het vormen van 15 een wateropvangorgaan, waarbij de matrijs voorzien is van een doorvoer voor een aanvoerzijde van een waterleiding en een doorvoer voor een afvoerzijde van een waterleiding; het in de matrijs aanbrengen van een waterleiding, waarbij de aanvoerzijde en afvoerzijde in de 20 respectievelijke doorvoeren van de matrijs aangebracht worden; het gieten van een fluïdum in de matrijs; het laten ondergaan van een uithardingsproces door het fluïdum; en 25 het verwijderen van de matrijs; waarbij het fluïdum ten minste na het uithardingsproces een thermisch goed geleidend materiaal omvat.