SE508803C2 - Anordning för värmeåtervinning ur avloppsvatten och luft - Google Patents

Description

508 803 I föreliggande uppfinning samlas avloppsvatten, ventilations- luft och annat lufttillskott,exempelvis från luftsolfångare i en installationsenhet för att bereda frånluftsvårmepumpen en större luftvolym och således större energimängder.

Denna värmeåtervinning tar tillvara husets enda överskottsvärme, den som kommer från företrädesvis BDT-vattnet (bad-, dusch- och tvättvatten) och frånluft och gör således huset energisnàlare.Ett system med således frånluftsvärmepump, frånluftsventilation eventuellt med förstärkt tilluft, god isolering samt täthet, lågtemperatursystem, ackumulatortank samt eventuellt tillskottsvärme för energitopparna vintertid i form av en liten vedeldad panna (eventuellt vattenmantlad för vattenradiatorer/golvvärme)gör effekt- och energibehovet lågt.

Värmepumpen behöver då ej heller bli för stor och energikrävande,eftersom den är anpassad till ett energi- snålt lågtemperatursystem.

En anordning enligt föreliggande uppfinning vid hus för att återvinna värme ur avloppsvatten och luft för att genom ökade volymer varm luft höja en frånluftsvärmepumps verk ningsgrad, kännetecknas i huvudsak av att i samma apparatkon- struktion ligger alla enheter för att återvinna värme ur vat- ten och luft, varvid ett värmeväxlarrör,som innehåller smält- värmesalt i den yttre manteln och som tillåter vattengenom- strömning i ett inre rör är anordnat att mottaga luft kallare än 20 grader(dvs.saltets fasomvandlingstemperatur), så att värmen frigörs ur saltet och tillföres en frànluftsvärmepumps förångare och att ett lufttillskott med varm luft, från annan luftkälla än den kontinuerliga luften från en frånluftskanal, ledes genom saltlagret för evakuering via uppsamlingsrör, vilken enhet är anordnad att genomströmmas av luft kallare än smältvärmesaltets fasomvandlingstemperatur, så att värmen frigörs ur saltet och tillföres frånluftsvärmepumpens förång- are vilken frånluftskanal är anordnad att sträcka sig genom sagda saltlager.

I och med denna värmeåtervinning ur avlopps- vatten/BDT-vatten kan med lätthet husets avfall fraktioneras, 508 805 så att urin separeras till en speciell tank (kyls med värme- pumpens avluft), BDT-vatten till värmeåtervinningen samt WC- avfall till kompostering och hygienisering.

Värmen från dessa värmekällor värmeväxlas,momen tanlagras i sk smältvärmesalt och förmedlas till en värme- pumps förángare, för att vidare ingà i ett system för uppvärm- ning av hus i företrädesvis ett lågtemperatursystem.

BDT-vattnet har de största volymerna, är renast samt följaktligen har det största energiinnehållet av det vatten som går ut från huset. Dess temperaturer - värmeväxlat till luft, ligger i fas med frånluftens, dvs. 20-25 grader Celsius.

Föreliggande uppfinning är kompakt till utf;:~ ningen med frånluftskanal, frånluftsfläkt, VVX-enhet för vatten-luft och värmepump samt är genom sin utformning lä°' att installera i källare, installationsgrund eller annat rymme. Anordningen kan med lätthet integreras med energiy' från luftsolfángares lägre temperaturer vid diffus solins' ning året runt eller uttag från annan luftkälla samt inte greras med exempelvis anordning för kompostering av faeces matavfall i samma installationsutrymme. Vid installation med dessa enheter blir service, övervakning, drift och rör- och luftkanalsdragningar korta och enkla.

Uppfinningen beskrives nedan såsom olika utfö- ringsexempel,varvid hänvisas till bifogade ritningar, på vilka Fig 1 visar en schematisk tvärsnittsvy av en anordningsenhet enligt ett första utföringsexempel, Fig 2 visar ett andra utföringsexempel av en enhet, och Fig 3 visar detaljer ingående i sagda enhet.

Beskrivning av teknik: Anordningen är konstruerad så att alla enheter för att åter- vinna värme ur exempelvis BDT-vatten, frånluft och annan luft- värmekälla, exempelvis luftsolfångare ligger i samma apparat- 508 803 konstruktion: dvs. VVX-rör 20 för exempelvis BDT-vatten, salt kassetter 29 för exempelvis luftsolfàngarvärme, frànluftsvärme pumpens föràngardel 36 samt vattenrör, luftkanaler, luft- spridare, spjäll, givare och ev. fläktar.

Värmeätervinning ur BDT-vatten: Värmeåtervinningen sker i två etapper: I den första lagras avloppsvärmen i ett sk. smältvärmesalt, som ingär i ett VVX-rör 20 och där den inre delen rymmer vattnet 21 och den yttre manteln 22 saltet. Exem- pelvis glaubersalt har den egenskapen att det tar upp värme i intervallet 20-35 grader Celsius, då det smälter samt avger värme när det stelnar,exempelvis när luft kallare än 20 grader tillförs saltet. Avloppsvatten/BDT- vatten ligger ofta i detta temperaturintervall så att energin effektivt tages upp av saltets smältfas.

Systemet är anpassat till en fránluftsvärme- pump, som får sin verkningsgrad höjd med ett kontinuerligt energitillskott i samma temperaturintervaller som frånluft (se nedan). Ett traditionellt värmeväxlarsystem har dålig verk- ningsgrad för så låga temperaturer, på grund av små temperatur skillnader mellan de värmeväxlande medierna, exempelvis vid 15 gradigt vatten mot 24 gradigt avloppsvatten eller 22 gradig luft mot 24 gradigt avloppsvatten. Saltet tar upp en hög andel av den totala energin i avloppsvattnet utan energiförluster (strålning, konvektion mm.) samt avger hela energimängden utan förluster.

I den andra etappen får alltså frånluftsvärme- pumpen ett energitillskott ur BDT- vattnet i och med att kallare luft än 20 grader får passera saltrören 20 och därmed frigöra saltvärmen till föràngaren. Ofta sänks temperaturen och luftflödena kvällstid i hus med frànluft (F-system), Från- och Tilluftssystem (FT-system) och Från och Tilluftssystem med Värmepump etc, (FTX-system) , så att kallare luft kan tas från 508 803 frånluftskanalen till att kyla saltrören 20. Alternativt tas luft fràn annat kallt utrymme i huset _ Dock fås de minsta energiförlusterna om den värmeväxlande luften ligger så nära 20 grader som möjligt.

Vidare leds vattnet via ett spridarrör 19 till en VVX-kassett 12, vilken består av en rad dubbelmantlade rör 20 med ett inre rör 21 för vattengenomströmning och en yttre mantel 22 för det värmeupptagande/värmeavgivande saltet.

I vattenröret finns en spiral av stål eller plast för att öka kontakttiden mellan vattnet och saltet.

VVX- rören 20 består exempelvis av plastmaterial och där saltet kan bytas ur genom att ta bort lucka 28 och avlägsna ovansidans perforerade plåt 23, vilka spänner fast rören till» sammans med undersidans plåt; Ãven luftkanalen är bortkopp- lingsbar.

Vattnet rinner med självtryck ned över en perforerad plåt och fördelas över VVX-rören. Via en sluttande bottenplàt ;«. avleds vattnet sedan till en uppsamlingskanal 24b för bor: transport till exv infiltration.

Som nämnts tidigare, leds luft kallare än 2: grader in över saltkassetten via en luftspridare 25a, så att värmen frigörs ur saltet. Denna återvunna "varmluft" passerar genom ett öppnat spjäll 27 till förångaren 36.

Föràngarens till- och returledningar 38 dras ovanför förångaren i ett utrymme med isolering mellan led- ningarna. Avluften från förángaren leds via uppsamlingsrör 37 till uteluften eller kylning av urintank/matkällare. Uppsam- lingsrören har ett stopp på ena sidan, så att luften leds ut åt ett håll, där den samlas upp i ett grenrör.

Vid laddning av saltrören är spjäll 27 stängt och vid urladdning av värmen är det öppet. Dessa funktioner styrs via en reglercentral.

Frånluftsvärmefläkten läggs antingen före föràngaren 4la eller efter 4lb. Läggs den före, àtervinns fläktvärmen i förångaren. 508 803 Värmeåtervinning ur frånluften genom frånlufts- kanal och frånluftsvärmepump Fránluftskanalen 34 utgörs av en spalt över hela saltlagrets bredd, mellan de två avdelade saltkassetterna 29/13a. Frànluften går via en luftspridare 35 till föràngaren 36. Under dagtid är spjället 32 mellan saltlagren och föràng- aren stängd och luften får gá igenom föràngaren 36 till uppsamlingsrör 37 för att evakueras. Frànluftsvärmefläkten gàr dygnet runt, eventuellt med nattstyrning, så att energi bunden i luften hela tiden förmedlas till värmepumpens förångare.

Värmeåtervinning ur annan luftkälla, exempelvis luftsolfàngare i temperaturintervallet: 20-35 grader Under dagtid och vid befintlig värme i rätta temperaturintervaller leds luft från exempelvis luftsolfàngare via ett grenrör till två luftspridare 30 och två saltlager 29. saltlagren kan tas ut för byte genom en sidolucka. De är tätade mot ovansida, undersida och fránluftskanal med gummi- tätningar. Saltkassetterna föregås av en perforerad plåt, vilken fördelar luften över saltlagren.

När saltlagren laddas är spjällen 32 stängda och den kylda luften evakueras genom uppsamlingsrören 3l.Dessa rör kan sammankopplas med grenrör 39. Det i saltet lagrade energin frigörs kvällstid genom att kallare luft än 20 grader får passera saltkassetterna. Spjällen 32 är då öppna och förångaren tar upp energin i den extra volymen av luft.

Fördelen med att lagra värmen under dagtid är att lägre temperaturer(20-35 grader)effektivt tas upp av saltet utan större energiförluster och att värmen kan frigöras kvällstid simultant med tillskottsvärmen från värmeåtervinningen ur avloppsvatten, så att detta energitillskott kompenserar och ökar på den energi som förloras vid lägre temperaturer natte- tid och lägre frånluftsflöden Vid luftvärme fràn luftsolfàngare kan denna förses med ett fördelningssystem av luftvärme i olika temp. 508 803 intervaller:exempelvis 1. 20-35 grader 2. 36-45 grader 3. 46-80 grader, för att energin ur solfángaren effektivt skall utnyttjas och där de lägsta temperaturena leds till värmelag- ing och värmetillskott för värmepumpen. Vid salt med andra fasomvandlingstemperaturer kan naturligtvis all solfångarvärme ledas genom saltlager och föràngare. Med rätt sorts salt kan således förångaren få ett anpassat värmetillskott vad avser temperatur- och energiinnehåll.

När temperaturgivare 33a har samma temperatur som givare 33b, stannar fläkten och spjällen 32 stängs. Då är saltlagret urladdat. Fläkten kan även dagtid fås att stanna om temperaturen är densamma vid båda givarna. Då är saltlagret fulladdat Alternativt, dagtid, fortsätter fläkten att gà om temperaturen vid givare 33b är tillräckligt hög, då fås ytter- ligare energi till föràngaren. Alla dessa funktioner styrs via en reglercentral.

Teknikdetaljer: 12. VVX-kassett :avloppsvattenåtervinning. l3a.Saltvärmelager (exempelvis luftsolfångare). l3b.Värmepumpsföràngare. 19. Spridarrör, BDT-vaten. 20. VVX-rör (vatten-salt). 21. Vattenrör med stål- eller plastspiral eller stålull. 22. Saltrör. 23. Perforerad rostfri plåt. 24a.Avrinning från VVX-rör,(vatten). 24b.Uppsamlings- och avrinningsrör för BDT- vatten etc. 25a.Luftspridare. 25b.Fläkt för luft till VVX (salt-luft). 26. Utloppskanal för värmeväxlad luft till förångare. 27. Spjäll, luft. 28. Lucka för salt-vatten kassett. 29. Saltkassett för exempelvis solfångare. Se även 13a. 508 803 30. Luftspridare för saltlager, solfångare. 31. Uppsamlingskanal för luft efter saltlager. 32. Spjäll för luft mellan saltvärmelager och föràngare. 33a.Givare för lufttemperatur före saltlager. 33b.Givare för lufttemperatur efter saltlager. 34. Frånluftskanal mellan två saltkassetter. 35. Luftspridare för fránluftskanal. 36. Föràngarslinga (även 13b). 37. Uppsamlingsrör efter föràngare. 38. Till- och returledningar för förångaren. 39. Grenrör från ena änden av tvâ uppsamlingsrör, 37. 40. Ventilationsrör för förångarens avluft. 41a Frànluftsfläkt före förångaren. 41b.Frånluftsfläkt efter förångaren. l. Anordning vid hus för att återvinna värme ur avloppsvatten och frånluft med en värmeväxlare (12) och en värmepump med luftberörd förångare (36), kännetecknad därav, att värmeväxlaren (12) innehåller värmeväxlarrör (20) med smältvärmesalt i en yttre mantel (22) och avloppsvattengenom- strömning i ett inre rör (21), varvid rörens yttre mantel är anordnad att omspolas av luft kallare än tjugo grader så att värme frigörs ur saltet och kan tillföras förångaren (36),samt att ett värmelager (29) innehåller saltkassetter och en kanal (34) som leder frånluft genom värmelagret (29) till förångaren (36) hos den sagda värmepumpen som är en frånluftsvärmepump och att ett lufttillskott, med varm luft från annan luftkälla än den kontinuerliga luften från fränluftskanalen (34), är anordnat att ledas genom värmelagret (29) för evakuering via ett uppsamlingsrör (31). 2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad därav, att tillskottsvärme, tex. från en luftsolfángare eller annan värmekälla ledes via en luftspridare (30) till värme- lagret (29) som innehåller s.k. smältvärmesalt, exv. glaubersalt.

Claims (8)

1. 508 803

2. Patentkrav:

3. Anordning enligt patentkrav 2, kännetecknad därav, att ett spjäll (32) är anordnat vid sagda värmelager (29) så att vid stängt spjäll (32) saltet laddas med värme och kall luft evakueras genom uppsamlingsröret (31), respektive vid öppet spjäll (32) kallare luft än cza 20 grader ledes via luftspridaren (30) genom värmelagret (29) för att frigöra värmen och leda den till förångaren (36).

4. Anordning enligt patentkrav 3, kännetecknad därav, att medelst en frånluftsfläkt (4la eller 4lb) tillföres luft till förångaren (36) via frånluftskanalen (34).

5. Anordning enligt patentkrav 4, kännetecknad därav, att medelst en temperaturgivare (33a, 33b) påverkas fläkten och spjället (32) så att de stänges vid urladdat saltlager respektive vid fulladdat saltlager.

6. Anordning enligt något av patentkraven 2-5, kännetecknad därav, att sagda saltlager är bildat av två avdelade saltkassetter (29, l3a) mellan vilka fránluftskanalen i form av en spalt (34) är bildad, vilken kanal sträcker sig till förångaren via en luftspridare (35).

7. Anordning enligt något av patentkraven 2-6, kännetecknad därav, att funktionen av anordningen är sådan att extra luftenergi är anordnad att under en del av dygnet passera spridaren (30) och saltkassetterna (29) för lagring för att sedan under annan tid på dygnet frigöras genom att kallare luft leds genom saltlagret och den frigjorda värmen kan komma fram till förångaren (36).

8. Anordning enligt något av ovan angivna patent- krav, kännetecknad därav, att luft kallare än tjugo grader, som ledes in över värmeväxlaren (12) via en luftspridare (25a) så att värmen frigörs ur saltet, är anordnad att passera uppvärmd genom ett öppnat spjäll (27) till förångaren (36), varvid vid laddning av värmeväxlaren (12) sagda spjäll (27) är anordnat att hållas stängt, och vid urladdning av värmen sagda spjäll (27) är anordnat att hållas öppet, varvid sagda funktioner av stängande och öppnande av spjället (27) är anordnade att styras via en reglercentral.