RU134549U1

RU134549U1 - WASTE WATER DISPOSAL CONSIDERATIONS FOR RESIDENTIAL HOUSES

Info

Publication number: RU134549U1
Application number: RU2013104222/13U
Authority: RU
Inventors: Григорий Петрович Васильев; Игорь Михайлович Абуев; Виктор Федорович Горнов; Игорь Андреевич Юрченко; Евгений Викторович Феоктистов
Original assignee: Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ"
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2013-11-20

Abstract

Предлагаемое устройство относится к области энергосбережения, в частности к утилизации теплоты бытовых сточных вод жилых зданий.The proposed device relates to the field of energy conservation, in particular to the utilization of the heat of domestic wastewater of residential buildings.

Устройство состоит из перекачивающей сточные воды установки, содержащей фекальный насос 2 и небольшой резервуар 3, обеспечивающий бесперебойную подачу сточных вод к насосу, и теплообменника-утилизатора 4. Перекачивающая установка 1 (аналог установки, выпускаемой фирмой Grundfos под торговой маркой «Multilift») размещается под стояком 5 системы канализации здания в месте перехода последнего в выпуск 6 и связана напорным трубопроводом 7 с теплообменником-утилизатором 4, который, в свою очередь, связан сбросным трубопроводом 8 с выпуском 6.The device consists of a sewage pumping unit containing a fecal pump 2 and a small tank 3, which ensures uninterrupted supply of sewage to the pump, and a heat exchanger-utilizer 4. The pumping unit 1 (an analogue of the plant manufactured by Grundfos under the brand name "Multilift") is located under the riser 5 of the sewage system of the building at the point of transition of the latter to the outlet 6 and is connected by a pressure pipe 7 to a heat exchanger-utilizer 4, which, in turn, is connected by a waste pipe 8 to the outlet 6.

Устройство работает следующим образом. При поступлении сточных вод по стояку 5 в резервуар 3 установки 1 и заполнения его до определенного уровня, автоматически включается насос 2 и подает сточные воды в теплообменник-утилизатор 4, где их теплота передается холодной водопроводной воде или промежуточному теплоносителю, (например, теплонасосной установки), после чего сточные воды из теплообменника-утилизатора сливаются в выпуск 6 и далее в самотечную канализацию. The device operates as follows. When wastewater enters the riser 5 into the tank 3 of the installation 1 and is filled to a certain level, the pump 2 is automatically turned on and supplies the wastewater to the heat exchanger-utilizer 4, where their heat is transferred to cold tap water or an intermediate heat transfer medium (for example, a heat pump installation) , after which the wastewater from the heat exchanger-utilizer is discharged into outlet 6 and further into the gravity sewer.

Description

Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) является на сегодня актуальной задачей в теплоснабжении зданий и сооружений, создаваемых по концепции «зеленого строительства».The use of secondary energy resources (WER) is today an urgent task in the heat supply of buildings and structures created according to the concept of "green construction".

Одним из существенных ресурсов ВЭР в жилых зданиях является теплота сточных вод.One of the significant resources of VER in residential buildings is waste water heat.

Наиболее рационально использовать этот ресурс для подогрева холодной воды, направляемой на водоснабжение. Температура холодной водопроводной воды в течение года изменяется от +5°C зимой до +20°C летом.It is most rational to use this resource for heating cold water directed to water supply. The temperature of cold tap water during the year varies from + 5 ° C in winter to + 20 ° C in summer.

Температурный потенциал сточных вод составляет от +30 до +40°C, а тепловой ресурс при подогреве холодной воды в многоэтажном жилом доме превышает 5 МВтч в сутки.The temperature potential of wastewater ranges from +30 to + 40 ° C, and the heat resource for heating cold water in a multi-storey residential building exceeds 5 MWh per day.

Известны технические решения, предусматривающие утилизацию теплоты сточных вод (Например, GB Патент № GB 2440151 «Устройство для утилизации тепловой энергии из сточных вод», CN Патент № CN 200962004 «Теплообменное устройство для утилизации тепловой энергии сточных вод ванной»). Эти устройства имеют накопительные емкости для сточных вод и предназначены для индивидуальных домов. В многоэтажном жилом доме затруднительно поместить емкость большого объема и обеспечить ее санитарную безопасность (отсутствие вредных испарений и неприятных запахов).Known technical solutions for the recovery of heat from wastewater (For example, GB Patent No. GB 2440151 "Device for the recovery of heat from wastewater", CN Patent No. CN 200962004 "Heat exchanger for the recovery of heat from wastewater from a bath"). These devices have storage tanks for wastewater and are designed for individual houses. In a multi-storey residential building, it is difficult to place a large capacity tank and ensure its sanitary safety (absence of harmful fumes and unpleasant odors).

Известно устройство канадской фирмы «Ватерлоо», представляющее собой теплообменник-утилизатор, состоящий из медной трубы - канала-стояка сточных вод и канала для нагреваемой сточными водами среды (например, водопроводной воды), выполненного в виде многозаходной спирали из медных трубок, навитой вокруг медной трубы и припаянной к ней.A device of the Canadian company Waterloo is known, which is a heat exchanger-utilizer consisting of a copper pipe — a sewage riser channel and a channel for a medium heated by sewage (for example, tap water), made in the form of a multi-helix made of copper tubes wound around a copper pipes and soldered to it.

Эта конструкция не требует создания накопительной емкости, имеет достаточно высокие теплотехнические показатели, а применение медных сплавов, обладающих бактерицидными свойствами, препятствует появлению биопленки на теплообменных поверхностях, ухудшающей теплотехнические характеристики. Однако эта конструкция имеет следующие недостатки:This design does not require the creation of a storage tank, has a sufficiently high thermal performance, and the use of copper alloys with bactericidal properties prevents the appearance of biofilms on heat-exchange surfaces, which deteriorates the thermal characteristics. However, this design has the following disadvantages:

- эффективность теплоотдачи от потока сточных вод к стенке мала из-за низких скоростей потока и неполного заполнения сечения трубы-стояка в периоды неполного водоразбора (и, соответственно, слива), что ограничивает теплотехнические показатели;- the efficiency of heat transfer from the wastewater stream to the wall is low due to low flow rates and incomplete filling of the riser pipe section during periods of incomplete water extraction (and, accordingly, discharge), which limits the thermal performance;

- высокая стоимость устройства из-за применения дорогостоящих медных сплавов.- the high cost of the device due to the use of expensive copper alloys.

Предлагаемое устройство состоит из перекачивающей сточные воды установки 1 (см. рис.1), содержащей фекальный насос 2 и резервуар 3, обеспечивающий бесперебойную подачу сточных вод к насосу, и теплообменника-утилизатора 4 с каналами для протекания сточных вод и нагреваемой среды. Перекачивающая установка 1 (аналог установки, выпускаемой фирмой Grundfos под торговой маркой «Multilift») размещается под стояком 5 системы канализации здания в месте перехода последнего в выпуск 6 и связана напорным трубопроводом 7 с теплообменником-утилизатором 4, который, в свою очередь, связан сбросным трубопроводом 8 с выпуском 6.The proposed device consists of a wastewater pumping unit 1 (see Fig. 1) containing a fecal pump 2 and a tank 3, which ensures uninterrupted supply of wastewater to the pump, and a heat exchanger-utilizer 4 with channels for the flow of wastewater and a heated medium. The pumping unit 1 (an analogue of the installation manufactured by Grundfos under the brand name "Multilift") is located under the riser 5 of the sewage system of the building at the place of transition of the latter to outlet 6 and is connected by a pressure pipe 7 to a heat exchanger-utilizer 4, which, in turn, is connected by a waste pipeline 8 with release 6.

Устройство работает следующим образом. При поступлении сточных вод по стояку 5 в резервуар 3 установки 1 и заполнения его до определенного уровня автоматически включается насос 2 и подает сточные воды в канал для сточных вод теплообменника-утилизатора 4, где их теплота передается нагреваемой среде (холодной водопроводной воде или промежуточному теплоносителю, например, теплонасосной установки), протекающей в соответствующем канале теплообменника-утилизатора 4, после чего сточные воды из теплообменника-утилизатора сливаются в выпуск 6 и далее в самотечную канализацию. После опорожнения резервуара 3 насос 2 автоматически выключается до последующего наполнения резервуара 3.The device operates as follows. When wastewater enters the riser 5 into the tank 3 of the installation 1 and is filled to a certain level, the pump 2 is automatically turned on and supplies the wastewater to the wastewater channel of the heat exchanger-utilizer 4, where their heat is transferred to the heated medium (cold tap water or an intermediate heat carrier, for example, a heat pump installation) flowing in the corresponding channel of the heat exchanger-utilizer 4, after which the wastewater from the heat exchanger-utilizer is discharged into outlet 6 and then into the gravity drain. After emptying the tank 3, the pump 2 is automatically turned off until the tank 3 is refilled.

Для более полного использования теплового ресурса сточных вод в период, когда насос 2 выключен, устройство на выходе может быть снабжено гидрозатвором 9, препятствующим самопроизвольному опорожнению канала сточных вод теплообменника-утилизатора 4, как показано на рисунке 2. При этом при выключенной установке 1 канал остается заполненными сточными водами, отдающими свое тепло нагреваемой среде. В итоге теплопередача от сточных вод к нагреваемой среде не прекращается и при выключении установки, перекачивающей сточные воды.For a more complete use of the heat source of the wastewater during the period when the pump 2 is turned off, the device at the outlet can be equipped with a water trap 9, which prevents spontaneous emptying of the wastewater channel of the heat exchanger-utilizer 4, as shown in Figure 2. In this case, when the unit 1 is turned off filled with wastewater giving up its heat to the heated medium. As a result, heat transfer from wastewater to the heated medium does not stop even when the unit that pumps wastewater is turned off.

Устройство может быть выполнено с объемом резервуара 3, аккумулирующего сточные воды, равным или большем суммарного объема канала теплообменника-утилизатора 4 для протекания сточных вод, В этом случае при периодическом включении перекачивающей установки 1 происходит полное заполнение сточными водами соответствующего канала теплообменника-утилизатора 4, что обеспечивает использование всей теплообменной поверхности и максимальный температурный напор между сточными водами и нагреваемой средой в течение всего периода эксплуатации устройства.The device can be made with the volume of the reservoir 3 accumulating wastewater equal to or greater than the total volume of the channel of the heat exchanger-utilizer 4 for the flow of wastewater. In this case, when the pumping unit 1 is periodically turned on, the corresponding channel of the heat exchanger-utilizer 4 is completely filled with wastewater, which ensures the use of the entire heat exchange surface and the maximum temperature head between the wastewater and the heated medium during the entire period of operation of the device oystva.

На рис.3 приведен общий вид устройства.Figure 3 shows a general view of the device.

Устройство позволяет существенно повысить тепловую эффективность теплообменных процессов за счет интенсификации потока в теплообменнике-утилизаторе путем увеличения скорости до значений, обеспечивающих устойчивый турбулентный режим течения. Кроме того, при определенных скоростях (см. свидетельство на полезную модель №20575) обеспечивается самоочищение теплообменных поверхностей за счет содержащихся в неочищенных сточных водах взвесей, что позволяет применить в конструкции теплообменника-утилизатора обычные конструкционные стали, значительно уступающие в цене медным сплавам.The device allows to significantly increase the thermal efficiency of heat exchange processes due to the intensification of the flow in the heat exchanger-heat exchanger by increasing the speed to values that ensure a stable turbulent flow regime. In addition, at certain speeds (see Utility Model Certificate No. 20575), self-cleaning of the heat-exchange surfaces is ensured by the suspensions contained in untreated wastewater, which makes it possible to use conventional structural steels in the design of the heat exchanger-utilizer, which are significantly inferior in price to copper alloys.

Предлагаемое устройство адаптировано к применяемым в настоящее время внутридомовым системам канализации сточных вод и не требует их существенной переделки.The proposed device is adapted to the currently used intra-house sewage systems and does not require significant alteration.

Claims

1. A waste heat recovery device for a residential building, comprising a heat exchanger-utilizer with channels for the flow of wastewater and channels for the flow of a heated medium, characterized in that the device is equipped with a pumping unit containing a fecal pump and a reservoir connected to the heat exchanger-utilizer.

2. The device according to claim 1, characterized in that the device is additionally equipped with a “reverse water seal” installed at the outlet of the wastewater from the heat exchanger and preventing spontaneous emptying of the wastewater channel.

3. The device according to claim 1, characterized in that the volume of the reservoir accumulating wastewater is equal to the total volume of channels for the flow of wastewater.