NL2032890B1

NL2032890B1 - Warmte-terugwin-inrichting voor toepassing in een rioleringssysteem en overgangsinrichting

Info

Publication number: NL2032890B1
Application number: NL2032890A
Authority: NL
Inventors: Theodorus Henricus Hoogervorst Robert
Original assignee: Gw Leidingtechniek B V
Priority date: 2022-08-29
Filing date: 2022-08-29
Publication date: 2024-03-15
Also published as: EP4332488A1

Abstract

Een warmte-terugwin-inrichting voor toepassing in een rioleringssysteem, in het bijzonder een persriool, omvat een eerste leiding (20) met daarin een longitudinale holte (15) voor aansluiting op een riool en een warmtewisselaarinrichting die een warmte-uitwisselend contact verzorgt tussen een primair warmte voerend medium in de longitudinale holte, in het bijzonder een afvalwaterstroom, en een secundair warmte voerend medium. De leiding (20) is co-axiaal omringd door een tweede leiding (30), waarbij de eerste leiding en de tweede leiding onderling rondom een spouw (25) bewaren voor het voeren van het secundaire warmte voerende medium. Een wand (21) van de eerste leiding (20) tussen de longitudinale holte (15) en de spouw (25) verzorgt een warmteoverdracht van het primaire warmte voerende medium in de longitudinale holte (15) naar het secundaire warmte voerende medium in de spouw (25).

Description

Warmte-terugwin-inrichting voor toepassing in een rioleringssysteem en overgangsinrichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een warmte-terugwin-inrichting voor toepassing in een rioleringssysteem, in het bijzonder een persriool, omvattende een leiding met daarin een longitudinale holte voor aansluiting op een riool en omvattende een warmtewisselaarinrichting die een warmte-uitwisselend contact verzorgt tussen een primair warmte voerend medium in de longitudinale holte, in het bijzonder een afvalwaterstroom, en een secundair warmte voerend medium.De uitvinding heeft tevens betrekking op een overgangsinrichting voor aansluiting van de warmte-terugwin- inrichting in een rioleringssysteem.

Een relatief jonge wijze om warmte op een duurzame wijze te winnen is aguathermie.

Aguathermie is een verzamelnaam voor het winnen van de thermische energie uit oppervlaktewater (TEO), afvalwater (TEA) en/of drinkwater (TED). TEA wordt in de volksmond ook wel riothermie genoemd, omdat de warmte uit het riool gehaald wordt.

De eerste toepassing van aquathermie dateert van omstreeks 1938 uit Zwitserland. In dat jaar werd het raadhuis in het Zwitserse Zürich aangesloten op een aquathermie systeem dat warmte aan de rivier Limmat onttrok. In navolging van het Zwitserse voorbeeld waren er in Nederland in 1946 plannen om, als onderdeel van de wederopbouw na de Tweede Wereldoorlog, te onderzoeken of delen van Amsterdam verwarmd konden worden met de warmte uit de grachten. Dit onderzoek is nooit uitgevoerd omdat in 1959 een enorme aardgasbel bij Slochteren werd ontdekt, waardoor Nederland voor huiselijke verwarming en andere toepassingen volledig is overgegaan op gas.

Op basis van de in het Klimaatakkoord van Parijs gestelde klimaatdoelen wil de

Nederlandse overheid dat er in 2030 ten opzichte van 1995 minimaal 55% minder CO2 wordt uitgestoten en in 2050 zelfs 95% minder. Door deze klimaatdoelen wordt aquathermie een veelbelovende techniek om CO2 neutraal warmte terug te winnen. In het Klimaatakkoord wordt de verwachte warmtevraag voor de bebouwde omgeving geschat op 333 Peta Joule (PJ) in 2030. CE Delft stelt in een analyse voor Stichting

Toegepast Onderzoek Waterbeheer (Stowa) dat het economisch potentieel van TEO uitkomt op 150 PJ, dat van TEA op 56 PJ en dat van TED op 4 tot 6 PJ per jaar.

Aguathermie kan daarmee voorzien in meer dan de helft van de landelijke warmtevraag.

TEO en TEA zijn daarmee veelbelovende manieren om warmte duurzaam toe te passen.

In Nederland is veel oppervlaktewater voorhanden in onder andere sloten, meren en rivieren om warmte uit te halen. Ook is er een ruime hoeveelheid afvalwater met restwarmte voorhanden in rioleringsystemen, bijvoorbeeld in riolen, met name in rioolpersleidingen, bij rioolgemalen en in rioolwater-zuiveringsinstallaties (RWZI's), waaraan warmte kan worden onttrokken.

Een bekende warmte-terugwin-inrichting voor het winnen van warmte uit afvalwater is beschreven in Europese octrooiaanvrage EP 2.703.572. Bij deze bekende warmte- terugwin-inrichting wordt een warmtewisselaar inrichting ingebracht in de longitudinale holte van een riool om in warmte uitwisselend contact te treden met de afvalwaterstroom die door het riool wordt geleid. Door middel van een aan- en afvoerleiding, die aan de warmtewisselaar zijn gekoppeld, wordt het secundaire warmte voerend medium door de warmtewisselaar geleid om daarmee restwarmte aan de afwaterstroom te onttrekken.

Een bezwaar van deze bekende warmte-terugwin-inrichting is dat de werkzame doorsnede van de longitudinale holte in het riool daardoor wordt beperkt. Niet alleen gaat dit ten koste van de afvoercapaciteit van het riool; belangrijker nog vormt het aldus geïntroduceerde obstakel een vergroot risico op afvalophoping en uiteindelijk een verstopping van het riool.

Met de onderhavige uitvinding wordt dan ook onder meer beoogd te voorzien in een warmte-terugwin-inrichting die bijvoorbeeld in een bestaand rioleringssysteem kan worden ingepast zonder nadelige gevolgen voor het riool als zodanig.

Om het beoogde doel te bereiken heeft een warmte-terugwin-inrichting van de in de aanhef beschreven soort volgens de uitvinding als kenmerk dat de leiding co-axiaal is omringd door een tweede leiding, dat de eerste leiding en de tweede leiding onderling rondom een spouw bewaren voor het voeren van het secundaire warmte voerende medium, en dat een wand van de eerste leiding tussen de longitudinale holte en de spouw een warmteoverdracht verzorgt van het primaire warmte voerende medium in de longitudinale holte naar het secundaire warmte voerende medium in de spouw.

Aldus verzorgt de wand van de longitudinale holte ter plaatse van de warmte-terugwin- inrichting een thermodynamisch warmtetransport tussen het primaire warmte voerende medium in de longitudinale holte en het secundaire warmte voerende medium dat door de spouw en daarmee aan een overstaande zijde in contact met de wand wordt geleid. De werkzame doorsnede van de longitudinale holte wordt daardoor in het geheel niet aangetast en blijft volledig vrij voor het primaire warmte voerende medium.

Aldus leent de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding zich met name voor toepassing in een al of niet bestaand rioleringssysteem. In het bijzonder en bij voorkeur wordt daarbij de toevlucht gezocht tot een persriool, waarin de werkzame doorsnede zo niet volledig dan toch grotendeels voor een afvalwaterstroom wordt benut. Anders dan de bekende warmte-terugwin-inrichting staat de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding toe over de volledige omtrek van de longitudinale holte warmte aan de primaire afvalwaterstroom te onttrekken. Het nuttig rendement van de warmte- terugwin-inrichting volgens de uitvinding ligt daarmee op een ongekend niveau.

Teneinde de aan het primaire warmte voerende medium onttrokken warmte nuttig te kunnen gebruiken of opslaan, heeft een bijzondere uitvoeringsvorm van de warmte- terugwin-inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de tweede leiding een aanvoer en een afvoer voor het secundaire medium omvat, die axiaal op afstand van elkaar zijn gelegen, en dat de spouw via de aanvoer en de afvoer voor warmte uitwisselend contact van het secundaire warmte voerende medium is gekoppeld met

A- een verdere warmtewisselaarinrichting, in het bijzonder een warmtepomp. De verdere warmtewisselaar maakt in het bijzonder deel uit van een warmteverzorging-installatie, zoals een warmtepomp, waarvoor de energie aldus althans ten dele door de warmte- terugwin-inrichting wordt geleverd.

Voor wat betreft diens constructie, heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de wand van de eerste leiding tussen de longitudinale holte en de spouw uit een materiaal van een relatief hoge warmtegeleidingscoéfficiént is gevormd, in het bijzonder uit staal, en dat een wand van de tweede leiding die de spouw begrenst, althans ten dele uit een materiaal is gevormd dat een relatief lage warmtegeleidingscoëfficiënt heeft, in het bijzonder uit een kunststof, meer in het bijzonder uit een (glas)vezel-versterkte kunststof. De relatief lage warmtegeleidingscoéfficiént van de wand tussen de longitudinale holte en de spouw zorgt voor een lage thermische weerstand en daarmee een goed thermisch contact tussen het primaire warmte voerende medium en het secundaire warmte voerende medium, hetgeen in belangrijke mate bijdraagt aan het operationele rendement van de inrichting. De relatief hoge warmtegeleidingscoéfficiént van de (buiten)wand van de spouw zorgt daarbij voor een verbeterde thermische isolatie en beperkt daarmee thermische verliezen.

Ten behoeve van een praktische onderlinge uitrichting en fixatie heeft een bijzondere uitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat in de spouw tussen de eerste leiding en de tweede leiding een aantal afstandhouders is voorzien die rondom een althans nagenoeg constante spouwbreedte aan de spouw opleggen. In dat geval kan de tweede leiding bijvoorbeeld eenvoudigweg over de eerste leiding worden geschoven en zorgen de afstandhouders voor een correcte spatiering.

Daarbij heeft een verdere uitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de afstandhouders uitgaan van een buitenwand van de eerste leiding. De afstandhouders kunnen daarbij vast met de buitenwand van de eerste leiding zijn verbonden, bijvoorbeeld daaraan zijn verlijmd of gelast, maar ook deel uitmaken van afzonderlijke banden of ringen die over de eerste leiding worden geschoven of anderszins daarop zijn geplaatst.

Voor een gelijkmatige verdeling van het tweede medium over de tussen beide leidingen gevormde spouw, heeft een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de warmte- terugwin-inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de eerste leiding en de tweede leiding in dwarsdoorsnede althans in hoofdzaak gelijkvormig zijn. In het bijzonder zijn beide leidingen daarbij in dwarsdoorsnede cirkelvormig. Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting heeft dan ook volgens de uitvinding als kenmerk dat de eerste leiding en de tweede leiding respectievelijk een eerste buis en een tweede buis omvatten, waarbij de tweede buis de eerste buis co- axiaal omringt. Niet alleen levert deze uitvoeringsvorm vanuit praktisch oogpunt voordelen op doordat de buizen goed aansluiten op leidingen in bestaande rioleringssystemen. Tevens zijn buisdelen in uiteenlopende maten en materialen commercieel goed verkrijgbaar en in het werk tot een langere buis van voldoende lengte samen te stellen.

Een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat de eerste buis een stelsel van onderling verbonden stalen buisdelen omvat met aan een kops uiteinde een mof die over een spie-einde van een aangrenzend buisdeel sluit, waarbij ter plaatse van de mof tussen de buisdelen een thermische las is voorzien en waarbij de spie-einde ter plaatse van de las dubbelwandig is en een luchtkamer omvat. De buisdelen zijn bij voorkeur inwendig van een dunne coating of liner voorzien met een hoge warmtegeleiding die het staal beschermt tegen corrosie en slib-vorming op de binnenwand tegengaat, waardoor anders fouling zou kunnen optreden. Door ter plaatse van de las een luchtkamer te voorzien, wordt een thermische barrière opgeworpen tussen de las en een dergelijke coating, die de coating tegen de gewoonlijk hoge temperatuur van het lassen beschermt.

Evenals de eerste leiding kan ook de tweede leiding in het werk uit opeenvolgende buisdelen worden samengesteld. Een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting heeft daartoe volgens de uitvinding als kenmerk dat de tweede buis een stelsel van onderling verbonden kunststof buisdelen omvat die onderling lekdicht zijn gekoppeld en de eerste buis omringen. Voor de onderlinge lekdichte koppeling van de buisdelen kan hierbij worden uitgegaan van een afdichtende overschuifmof-spie verbinding met afdichtingsring of verlijming dan wel van een lekdichte manchet die ter plaatse van een raakvlak van de opeenvolgende buisdelen wordt aangebracht.

De warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding leent zich niet slechts voor nieuw op te richten rioleringsstelsels, maar is juist ook goed inpasbaar in een bestaande situatie. Daartoe wordt een deel van een reeds aanwezige rioleringsleiding weggenomen en de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding daarvoor in de plaats aangebracht. Ten behoeve van een functionele koppeling van de uiteinden van de warmte-terugwin-inrichting met de nu geopende uiteinden van een bestaande riolering heeft een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de warmte-terugwin- inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de eerste leiding door tussenkomst van respectievelijk een eerste overgangsinrichting en een tweede overgangsinrichting aan overstaande uiteinden aansluitbaar is op het rioleringssysteem, dat de overgangsinrichting een aan weerszijden open holte omvat die een open communicatie verzorgt tussen het riool en de longitudinale holte in de eerste leiding, dat elk van de overgangsinrichtingen een aansluiting omvat voor koppeling van de tweede leiding, en dat elk van de overgangsinrichtingen de spouw afsluit.

De overgangsinrichting zorgt daarbij enerzijds voor een lekdichte verbinding tussen de longitudinale holte van de warmte-terugwin-inrichting en die van het aangrenzende uiteinde van de riolering. Anderzijds voorziet de overgangsinrichting in een montage van de tweede leiding rondom de eerste leiding zodat de spouw wordt gevormd die aldus tevens in de overgangsinrichting eindigt. In dat opzicht heeft een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding als ys kenmerk dat een eerste overgangsinrichting een buisdeel omvat dat een aansluiting verschaft tussen de eerste leiding en een uiteinde van het rioleringssysteem, waarbij van het buisdeel rondom een kraag uitgaat waartegen een vrij uiteinde van de tweede leiding lekdicht bevestigbaar is onder afsluiting van de spouw.

Een verdere bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat de tweede leiding een stelsel van onderling verbonden buisdelen omvat, en dat ten minste één van de overgangsinrichtingen een afsluiterinrichting omvat die in een eerste toestand axiaal gangbaar is over de eerste leiding en die handmatig in een tweede toestand brengbaar is waarin de afsluiterinrichting op de eerste leiding lekdicht afsluit.

De axiale verstelbaarheid van de afsluiterinrichting staat hierbij toe om een buisdeel van de tweede leiding over een overeenkomstige afstand van een voorgaand buisdeel verwijderd te houden. Ter plaatse van de aldus gecreëerde onderlinge scheiding kan dan bijvoorbeeld een las worden gerealiseerd die opeenvolgende buisdelen van de eerste leiding onderling verbindt. De aangrenzende uiteinden van de kunststof buisdelen kunnen aldus op voldoende afstand worden geplaatst om niet door de hitte van het lassen te worden beschadigd. Naderhand worden de kunststof buisdelen bijeen gebracht om onderling lekdicht te worden gekoppeld. De afsluiterinrichting is hierbij meegevoerd en kan in de tweede toestand worden gebracht om ook de spouw lekdicht af te sluiten.

Met het oog op een volledige opsluiting van de aldus binnen een riolering ingepaste warmte-terugwin-inrichting heeft een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de ten minste ene overgangsinrichting ten opzichte van het riool fixeerbaar is.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een dergelijke overgangsinrichting als hiervoor omschreven en zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont:

Figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding;

Figuur 2 een binnenbuisdeel zoals toegepast in de warmte-terugwin-inrichting van figuur 1;

Figuur 3 een dwarsdoorsnede van een onderlinge koppeling van een eerste en een tweede binnenbuisdeel zoals toegepast in de warmte-terugwin- inrichting van figuur 1;

Figuur 3A een uitvergroot detail van de koppeling getoond in figuur 3;

Figuur 4 een dwarsdoorsnede van een onderlinge koppeling van een eerste en een tweede buitenbuisdeel zoals toegepast in de warmte-terugwin- inrichting van figuur 1;

Figuur 5 een eerste overgangsinrichting zoals toegepast in de warmte-terugwin- inrichting van figuur 1;

Figuur 6 een tweede overgangsinrichting zoals toegepast in de warmte-terugwin- inrichting van figuur 1;

Figuur 7 een uitvergroot detail van de eerste overgangsrichting van figuur 5; en

Figuur 8 een uitvergroot detail van de tweede overgangsrichting van figuur 6.

Overigens zij daarbij opgemerkt dat de figuren zuiver schematisch en niet steeds op (eenzelfde) schaal zijn getekend. Met name kunnen terwille van de duidelijkheid sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergegeven.

Overeenkomstige delen zijn in de figuren met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.

Figuur 1 toont een opzet van een uitvoeringsvorm van een warmte-terugwin-inrichting volgens de uitvinding. De warmte-terugwin-inrichting laat zich met name inpassen in een bestaand of nieuw op te richten rioleringsstelsel, waarvan in de figuur de uiteinden 1,2 zijn weergegeven. In essentie omvat de warmte-terugwin-inrichting een eerste leiding als voortzetting van het riool 1,2 en een tweede leiding die de eerste leiding omringt onder vorming van een tussenliggende spouw waardoorheen een secundair warmte voerend medium kan worden geleid.

De warmte-terugwin-inrichting is samengesteld uit segmenten met elk een lengte van circa 6 meter. Hiermee kan elke gewenste lengte warmte-terugwin-inrichting gemaakt worden. De warmte-terugwin-inrichting omvat een zogeheten double-tube warmtewisselaar. Deze bestaat uit een binnenbuis met daaromheen een buitenbuis waartussen een annulaire spouw wordt gecreéerd. Hierdoor ontstaan twee separate ruimten waar vloeistoffen kunnen stromen zonder direct met elkaar in contact te komen. Een dergelijke double-tube warmtewisselaar blijkt een ideale warmtewisselaar voor riothermie. Het afvalwater blijft namelijk strikt gescheiden van het te verwarmen secundaire medium.

De binnenbuis is in dit voorbeeld uitgevoerd in koolstof staal. Koolstof staal heeft als eigenschap dat het erg sterk is en ook een relatief hoge warmtegeleidingscoéfficiént heeft, Koolstof staal kan daardoor de druk in de persleiding weerstaan én de warmte uit het afvalwater makkelijk overdragen aan het te verwarmen medium. Hierdoor is het een ideaal materiaal om toe te passen als binnenbuis voor de hier beschreven riothermische warmte-terugwin-inrichting. Het is wenselijk dat de gewonnen warmte in het secundaire medium blijft, totdat de warmte aan bijvoorbeeld een warmtepomp wordt overgedragen. Hiertoe is het wenselijk dat niet of nauwelijks warmte aan de omgeving wordt afgestaan. Om deze reden wordt gekozen om de buitenbuis uit te voeren in een glasvezel versterkte kunststof (GVK). Dit materiaal is eveneens sterk en mechanisch zwaar belastbaar, maar heeft in tegenstelling tot koolstof staal juist een erg lage warmtegeleidingscoéfficiént. Hierdoor heeft GVK een goede thermisch isolerende werking. In de onderstaande tabel zijn de belangrijkste materiaaleigenschappen van de hier toegepaste materialen weergeven:

Staal GVK

Wandruwheid 0,046 0,01-0,016

Drukklasse 10 PN (Bar)

Stijfheidsklasse 5000 SN (N/mm?)

Warmtegeleiding 50 0,25 W/mK

De warmte-terugwin-inrichting kan in twee modi worden bedreven; een parallel-flow modus en een counter-flow (tegenstroom) modus. De configuratie heeft een belangrijke invloed op de uiteindelijke warmteoverdracht. Het temperatuurverschil tussen beide mediums is daarbij één van de meest belangrijkste parameters als het aankomt op warmteoverdracht. Het is wenselijk dat dit temperatuurverschil zo hoog mogelijk blijft over het verloop van de warmtewisselaar. Om deze reden is ervoor gekozen om de warmtewisselaar aan te sluiten in een counter-flow (tegenstroom) configuratie.

Voor een optimale warmteoverdracht wordt het beschikbare contactoppervlak tussen de eerste leiding en de spouw bij voorkeur volledig benut. Daarom wordt de-warmte- terugwin-inrichting bij voorkeur aangesloten in een persriool waarin een persleiding ten alle tijden volledig gevuld zal-zijn. Met voordeel wordt de-warmte-terugwin-inrichting dan ook aansluitend aan een persgemaal gemonteerd dat voor de drukopbouw in het riool zorgt. De warmte-terugwin-inrichting heeft bij voorkeur een lengte van ten minste 30 meter om een voldoende rendabel riothermisch rendement te behalen. in dit voorbeeld worden de eerste en tweede leiding gevormd door een stelsel van onderlinge gekoppelde dubbelwandige buissegmenten 10 met een longitudinaal daarin doorlopende holte 15 voor het onbelemmerd (door)voeren van een afvalwaterstroom van het rioleringsstelsel, hierna ook aan te duiden als het primaire warmte voerende medium. Deze voortzetting van de werkzame doorsnede van het oorspronkelijke riool wordt in de figuur gerepresenteerd door de daarin aangegeven hartlijn.

De buissegmenten 10 hebben typisch een diameter van de orde van enkele tientallen centimeter tot enkele meter. In dit voorbeeld is uitgegaan van een diameter van de orde van 80 centimeter die is afgestemd op de overeenkomstige maat van beide uiteinden 1,2 van het bestaande riool. Elk van de buissegmenten 10 omvat een binnenbuis 20 die co-axiaal en concentrisch wordt omringd door een buitenbuis 30. De binnenbuis 20 en de buitenbuis 30 bewaren onderling een spouw 25 voor het voeren van een secundair warmte voerend medium dat extern over een verdere warmtewisselaar 40 wordt geleid, in het bijzonder een warmtepomp. Hiertoe omvat de warmte-terugwin-inrichting een aanvoer 31 en een afvoer 32 die in open communicatie met de spouw 25 verkeren. Door middel van een niet nader getoonde pompinrichting wordt het secundaire medium in tegenstroom ten opzichte van de afvalwaterstroom door de riolering in circulatie gehouden. Door tussenkomst van een eerste overgangsinrichting 50 en een tweede overgangsinrichting 60 kan de warmte-terugwin- inrichting betrouwbaar en lekdicht met de riolering 1,2 worden gekoppeld. Beide overgangsinrichtingen zijn in figuur 6 en 7 uitvergroot weergegeven en zullen hierna nog nader worden toegelicht.

De binnenbuis 20 van de warmte-terugwin-inrichting omvat een stelsel van aaneen gekoppelde stalen binnenbuisdelen waarvan een exemplaar in figuur 2 is weergegeven. inwendig omvat elk binnenbuisdeel 20 een voortzetting van de longitudinale holte 15 en daarmee een voortzetting van de doorgang en werkzame doorsnede in de riolering 1,2 waarmee de binnenbuis 20 in open communicatie verkeert. Uitwendig is een aantal afstandhouders 22 op de stalen wand 21 van elk binnenbuisdeel 20 gelast die uiteindelijk een spouwbreedte bepalen tussen de binnenbuis 20 en een daaroverheen te plaatsen buitenbuis 30. De binnenbuisdelen 20 zijn zowel uitwendig als inwendig van een polymere coating 24 voorzien die de stalen wand 21 tegen corrosie beschermt en een aanzetting van slib of dergelijk daarop tegengaat, zie ook figuur 3A.

Voor relatief zure milieus met een zuurgraad tussen pH=1 en pH=8 wordt daarbij gekozen voor een zogenaamde green series coating met een dikte van de orde van 180 micron. Deze heeft een warmtegeleidingscoéfficiént van 0,35 W/mK en is bestand tegen temperaturen van -20 °C tot 180 °C. Voor meer basische milieus met een zuurgraad tussen pH=4 en pH=13 wordt daarentegen bij voorkeur uitgegaan van een zogenaamde red series coating met een dikte van de orde van 200 micron. Deze heeft een warmtegeleidingscoéfficiént van 0,51 W/mK en is bestand tegen temperaturen van -120 °C tot 180 °C.

Ten behoeve van een onderlinge koppeling omvat ieder binnenbuisdeel 20 aan een voerend uiteinde 26 een aangelast mof 27 die over een spie-einde 28 van een aangrenzend buisdeel valt, zie figuur 3 en figuur 3A. Een elastomere afdichtingsring 29 tussen beide binnenbuisdelen 26,28 zorgt voor een betrouwbare afdichting een aansluiting. Ten behoeve van een onwrikbare verbinding is de aangelaste mof 27 van het voerende uiteinde van het ene binnenbuisdeel op de spie-einde 28 van het opvolgende binnenbuisdeel gelast. Deze las 23 wordt in het werk handmatig aangebracht en dit proces wordt herhaald om een volledige lengte tussen beide uiteinden 1,2 van een aanwezige riolering te overbruggen.

Om tegen te gaan dat de inwendige polymere coating 24 van de binnenbuis 20 ter plaatse van de las 23 ten gevolge van de onvermijdelijke verhitting bij het lassen zal worden aangetast, is de spie-einde 28 van het opvolgende buisdeel lokaal dubbelwandig uitgevoerd. Hiertoe is de wand 21 van het opvolgende binnenbuisdeel 20 in de spie-einde 28 daarvan inwendig voorzien van een thermische barrière in de vorm van een stalen manchet 70 die een luchtspleet 75 naar de wand 21 van het buisdeel 20 onderhoudt. De manchet 70 is in het spie-eindedeel 28 gelast en de polymere coating 24 loopt daarover heen. De luchtspleet 75 biedt voldoende thermische isolatie om de coating 24 in het werk tegen de aan te brengen las 23 te beschermer.

Zodra een eerste binnenbuisdeel 20{1) en een tweede binnenbuisdeel 20{2} op de hiervoor aangegeven wijze aan elkaar zijn gelast, kan een opvolgend buitenbuisdeel 30(2) over de aangelaste mof 23,27 heen worden geschoven, zie figuur 4. Voor de buitenbuisdelen is uitgegaan van een dikwandige slagvaste kunststof, bij voorkeur een glasvezel versterkte kunststof zoals in dit voorbeeld. De afstandhouders 22 centreren elk buitenbuisdeel 30(2) vanzelf ten opzichte van een binnenbuisdeel 20{2}). Elk volgende buitenbuisdeel 30(2) wordt althans nagenoeg tegen het voorgaande buitenbuisdeel 30{1) geduwd, waarna ter plaatse van het raakvlak uitwendig om beide buitenbuisdelen 30(1,2) een verbindende manchet wordt aangebracht die tevens een betrouwbare vloeistofkering vormt. Van belang is dat de spouw 25 tussen de binnenbuis 20 en de buitenbuis 30 doorloopt ter plaatse van de koppelingen van de binnenbuisdelen en de verbindingen van de buitenbuisdelen en niet wordt onderbroken. De lokale vernauwing die door de aangepaste mof 27 wordt veroorzaakt, blijkt in de praktijk geen afbreuk te doen aan de doorstroming van de spouw 25.

De overgangsinrichting 50 aan een inlaat van de warmte-terugwin-inrichting, zie figuur 1 en figuur 5, omvat een stalen binnenbuisdeel 55 met aan een vrij uiteinde een stalen flens 51 voor lekvrije verbinding met een overeenkomstige flens 11 die aan het uiteinde 1 van het riool is voorzien, Aan een overstaand uiteinde omvat de overgangsinrichting een kraag 52 die rondom op het binnenbuisdeel 55 is gelast. Deze kraag 52 biedt enerzijds een bevestigingsbasis voor de buitenbuis 30 en anderzijds een lekdicht uiteinde en afsluiting aan de spouw 25 tussen de binnenbuis 10 en de buitenbuis 30, zie ook figuur 6. Het eerste buitenbuisdeel 30 is hiertoe aan het uiteinde van een flens 31 voorzien die door middel van een serie bouten en moeren rondom lekdicht aan de kraag 52 wordt bevestigd.

Aan diens uitlaat omvat de warmte-terugwin-inrichting de in figuur 2 en figuur 8 getoonde tweede overgangsinrichting 60, zie ook figuur 1. Evenals de eerste overgangsinrichting 50 omvat deze overgangsinrichting een stalen buisdeel 65 dat deel uitmaakt van de eerste leiding als onbelemmerde voortzetting van de longitudinale holte 15. Het buisdeel 65 omvat aan een vrij uiteinde een stalen flens 61 voor lekvrije verbinding met een overeenkomstige flens 12 die aan het uiteinde 2 van het riool is voorzien, Ook is een stalen kraag 62 voorzien die een bevestigingsbasis biedt voor de buitenbuis 30, zie ook figuur 7. Het laatste buitenbuisdeel 30 is hiertoe aan het uiteinde van een flens 32 voorzien die door middel van een serie bouten en moeren rondom lekdicht aan de kraag 62 wordt bevestigd. in tegenstelling tot de eerste overgangsinrichting is de kraag 61 van de tweede overgangsinrichting niet op de wand 21 van het buisdeel 65 gelast maar aanvankelijk daarover nog vrij gangbaar. Het laatste buitenbuisdeel 30 is aldus tezamen met de kraag 61 axiaal verplaatsbaar over de binnenbuis 65. Deze verplaatsing wordt begrensd door een tweede kraag 62 in de overgangsinrichting 60, die anders dan de eerste kraag

61, hecht met het buisdeel 65 is verbonden. Hiertoe wordt voor de tweede kraag 62 uitgegaan van een stalen krans of flens die rondom op de wand van het stalenbuisdeel 65 is gelast. in een uiterste positie waarbij de beide 61,62 kragen elkaar raken, biedt dit voldoende werkruimte om de laatste las tussen het laatste en voorlaatste binnenbuisdeel 10 van de warmte-terugwin-inrichting te realiseren. In de in figuur 8 getoonde tegenovergestelde uiterste positie schuift het laatste buitenbuisdeel 30 over de las en raken het laatste en voorlaatste buitenbuisdeel 30 elkaar om op de hiervoor beschreven wijze te worden verbonden.

Teneinde de spouw 25 lekdicht af te sluiten voorziet de tweede overgangsinrichting 60 in een afsluiterinrichting die in een eerste toestand axiaal gangbaar is over het buisdeel 65 om de hiervoor beschreven axiale verplaatsing toe te staan. De afsluiterinrichting omvat een stalen klemring 63 aangrenzend aan de kraag 61 die ten opzichte van de kraag 61 een zich verjongende holte 64 definieert. Door middel van een stel bouten en moeren 67 kan de klemring 63 ten opzichte van de kraag 61 worden aangehaald. In de holte 64 ligt een elastomere afdichtingsring 66 opgesloten die bij het aanhalen van de klemring 63 uit de holte 64 wordt gedreven en uiteindelijk afdichtend lekdicht op de buitenwand van het buisdeel 65 wordt gedrukt. Hiermee wordt de spouw 25 afgesloten.

De kraag 61 en kleminrichting 63,66 zijn door de klemming van de afdichtingsring 66 op het buisdeel 65 nu niet langer handmatig axiaal verplaatsbaar ten opzichte van het buisdeel 65. Niettemin wordt de kraag 61 ook mechanisch gefixeerd door middel van een stel bouten of draadeinden 68 en moeren 69 die de kraag en afsluiterinrichting met de tweede kraag 62 verbinden en aldus permanent fixeren.

Op de hiervoor aangegeven wijze is de warmte-terugwin-inrichting naadloos inpasbaar in zowel bestaande als nieuw op te richten rioleringsstelsels. Eenmaal geïnstalleerd wordt een warmte voerend medium door de spouw 25 gepompt tegen de stromingsrichting in van de afvalwaterstroom in het riool. De stalen wand van de binnenbuis 10 biedt dankzij de hoge warmtegeleidingscoëfficiënt van dit materiaal een uitmuntende warmteoverdracht van de afvalwaterstroom naar het secundaire medium dat over een externe verbruiker of verdere warmtewisselaar 40 wordt gecirculeerd om daaraan de aldus opgenomen warmte af te staan. De dikwandige kunststof mantel van de GVK buitenhuis biedt vanwege de relatief lage warmtegeleidingscoéfficiént van dit materiaal een uitmuntende thermische isolatie en scheiding van de omgeving (bodem), zodat niet of nauwelijks van deze warmte verloren gaat.

Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter enkele uitvoeringsvoorbeelden nader werd toegelicht, moge het duidelijk zijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt. Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk. Zo kunnen in plaats van stalen afstandhouders ook kunststof afstandhouders tussen de eerste en tweede leiding worden toegepast, waarbij de afstandhouders bijvoorbeeld uitgaan van ringen of kransen die over de binnenbuis worden geschoven. Ook zijn de toegepaste materialen slechts bij wijze van voorbeeld gegeven, maar kunnen met name voor de buitenbuis ook andere kunststoffen worden toegepast. Ook lenen andere verbindingstechnieken zich voor onderlinge verbinding van opeenvolgende buisdelen zonder afbreuk te doen aan de praktische toepasbaarheid en de voordelen van de warmte-terugwin-inrichting.

Claims

Conclusies:

1. Warmte-terugwin-inrichting voor toepassing in een rioleringssysteem, in het bijzonder een persriool, omvattende een leiding met daarin een longitudinale holte voor aansluiting op een riool en omvattende een warmtewisselaarinrichting die een warmte- uitwisselend contact verzorgt tussen een primair warmte voerend medium in de longitudinale holte, in het bijzonder een afvalwaterstroom, en een secundair warmte voerend medium, met het kenmerk dat de leiding co-axiaal is omringd door een tweede leiding, dat eerste leiding en de tweede leiding onderling rondom een spouw bewaren voor het voeren van het secundaire warmte voerende medium, en dat een wand van de eerste leiding tussen de longitudinale holte en de spouw een warmteoverdracht verzorgt van het primaire warmte voerende medium in de longitudinale holte naar het secundaire warmte voerende medium in de spouw.

2. Warmte-terugwin-inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de tweede leiding een aanvoer en een afvoer voor het secundaire medium omvat, die axiaal op afstand van elkaar zijn gelegen, en dat de spouw via de aanvoer en de afvoer voor warmte uitwisselend contact van het secundaire warmte voerende medium is gekoppeld met een verdere warmtewisselaarinrichting, in het bijzonder een warmtepomp.

3. Warme-terugwin-inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de wand van de eerste leiding tussen de longitudinale holte en de spouw uit een materiaal van een relatief hoge warmtegeleidingscoéfficiént is gevormd, in het bijzonder uit staal, en dat een wand van de tweede leiding die de spouw begrenst althans ten dele uit een materiaal is gevormd dat een relatief lage warmtegeleidingscoéfficiént heeft, in het bijzonder uit een kunststof, meer in het bijzonder uit een (glas)vezel-versterkte kunststof.

4. Warmte-terugwin-inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk dat in de spouw tussen de eerste leiding en de tweede leiding een aantal afstandhouders is voorzien die rondom een althans nagenoeg constante spouwbreedte aan de spouw opleggen.

5. Warmte-terugwin-inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de afstandhouders uitgaan van een buitenwand van de eerste leiding.

6. Warmte-terugwin-inrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de eerste leiding en de tweede leiding in dwarsdoorsnede althans in hoofdzaak gelijkvormig zijn.

7. Warmte-terugwin-inrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de eerste leiding en de tweede leiding respectievelijk een eerste buis en een tweede buis omvatten, waarbij de tweede buis de eerste buis co-axiaal omringt.

8. Warmte-terugwin-inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de eerste buis een stelsel van onderling verbonden stalen buisdelen omvat met aan een kops uiteinde een mof die over een spie-einde van een aangrenzend buisdeel sluit, waarbij ter plaatse van de kraag tussen de buisdelen een thermische las is voorzien en waarbij de spie-einde ter plaatse van de las dubbelwandig is en een luchtkamer omvat.

9. Warmte-terugwin-inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk dat de tweede buis een stelsel van onderling verbonden kunststof buisdelen omvat die onderling lekdicht zijn gekoppeld en de eerste buis omringen.

10. Warmte-terugwin-inrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat eerste leiding door tussenkomst van respectievelijk een eerste overgangsinrichting en een tweede overgangsinrichting aan overstaande uiteinden aansluitbaar is op het rioleringssysteem, dat de overgangsinrichting een aan weerszijden open holte omvat die een open communicatie verzorgt tussen het riool en de longitudinale holte in de eerste leiding, dat elk van de overgangsinrichtingen een aansluiting omvat voor koppeling van de tweede leiding, en dat elk van de overgangsinrichtingen de spouw afsluit.

11. Warmte-terugwin-inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk dat een eerste overgangsinrichting een buisdeel omvat dat een aansluiting verschaft tussen de eerste leiding en een uiteinde van het rioleringssysteem, waarbij van het buisdeel rondom een kraag uitgaat waartegen een vrij uiteinde van de tweede leiding lekdicht bevestigbaar is onder afsluiting van de spouw.

12. Warmte-terugwin-inrichting volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk dat de tweede leiding een stelsel van onderling verbonden buisdelen omvat, en dat ten minste één van de overgangsinrichtingen een afsluiterinrichting omvat die in een eerste toestand axiaal gangbaar is over de eerste leiding en die handmatig in een tweede toestand brengbaar is waarin de afsluiterinrichting op de eerste leiding lekdicht afsluit.

13. Warmte-terugwin-inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk dat de ten minste ene overgangsinrichting ten opzichte van het riool fixeerbaar is.

14. Overgangsinrichting zoals toegepast in de warmte-terugwin-inrichting volgens één of meer der conclusies 10 tot en met 13.