SE545040C2 - Återvinningssystem och metod för återvinning av termisk energi från spillvatten - Google Patents

Abstract

Atervinningssystem för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter, vilket system innefattar en värmepump (2) anordnad att uppta termisk energi från en brinevätska som cirkulerar genom värmepumpen och anordnad att avge termisk energi till vatten som strömmar genom värmepumpen, en värmeväxlaranordning (6) som är i kontakt med nämnda spillvatten, samt ett rörledningssystem (8) anordnat mellan värmepumpen (2) och värmeväxlaranordningen (6), och i vilket brinevätska kan cirkulera. Värmeväxlaranordningen (6) är utformad så att brinevätskan passerar genom värmeväxlaranordningen, varvid brinevätskan kan uppta termisk energi från spillvattnet. Vidare innefattar systemet en kollektortank (4), och ett ledningssystem (10; 110, 126; 210, 210a; 210, 210b, 226) för tillförsel av spillvatten till kollektortanken.Värmeväxlaranordningen (6) är anordnad i kollektortanken (4), varvid brinevätskan kan uppta termisk energi från spillvatten (5) i kollektortanken.

Description

ÅTERVINNINGSSYSTEM OCH METOD FÖR ÅTERVINNING AV TERMISK ENERGI FRÅN SPILLVATTEN Uppfinningens tekniska område Uppfinningen avser ett återvinningssystem för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter. Den återvunna termiska energin kan användas för tex tillförsel av termisk energi till ett värmesystem baserat på vattenburen värme, luft, eller för uppvärmning av tappvarmvatten. Ett sådant återvinningssystem innefattar en värmepump med ett rörarrangemang genom vilket vatten kan cirkulera genom värmepumpen, en värmeväxlaranordning som är i kontakt med spillvattnet, och ett rörledningssystem för cirkulering av en brinevätska mellan kollektortanken och värmepumpen. Värmeväxlaranordningen är anordnad så att brinevätskan kan uppta termisk energi från spillvattnet när brinevätskan passerar genom värmeväxlaranordningen. Värmepumpen är anordnad att återvinna termisk energi från brinevätskan som cirkulerar genom värmepumpen och avge termisk energi till vattnet som cirkulerar genom värmepumpen.

Bakgrund En fastighets spillvattensystem innefattar det rörsystem genom vilket allt spillvatten från fastigheten samlas för att sedan kunna rinna ut i ett eller flera avloppssystem utanför fastigheten, till vilket spillvattensystemet är anslutet. Detta avloppssystem kan tex vara ett kommunalt avloppssystem eller så har fastigheten ett eget avloppshanteringssystem. Spillvattnet innehåller dels vatten från avlopp i diskmaskiner, tvättmaskiner, duschar och bad, s.k. gråvatten, och dels vatten från avlopp hos toaletter (vattenklosetter), s.k. svartvatten. Spillvattnet från fastigheter innehåller ofta relativt mycket värme när det spolas ut i avloppssystemet. Detta gäller särskilt gråvattnet från diskmaskiner, tvättmaskiner, manuell diskning och tvätt, handfat, duschar och bad där antingen kallvatten värmts upp i resp. maskin eller tappvarmvatten används. Detta gråvatten blandas sedan med svartvattnet från toaletter, där kallt spolvatten används, men även det blandade spillvattnet innehåller ofta en hel del värme. I Sverige är den uppmätta medeltemperaturen som lämnar fastigheter via avloppsystemen 26°C.

En relativt stor andel av den totala termiska energiförbrukningen i en fastighet utgörs av energi för uppvärmning av vatten i diskmaskiner, tvättmaskiner och tappvarmvatten. Enligt Statens Energimyndighet är denna siffra 20-30% av den totala energiförbrukningen i äldre fastigheter och 40-60% i de fastigheter som byggs idag enligt Boverkets byggregler. Det finns således goda besparingar att göra om åtminstone en del av denna energi skulle kunna återvinnas och därmed resultera i en sänkning av den totala energiförbrukningen.

Det är förut känt olika återvinningssystem för att ta tillvara den termiska energi som finns i spillvatten i from av gråvatten. Många sådana system använder en värmepump. Till exempel är genom GB 2247072 förut känt ett system för uppvärmning, kylning och ventilation i en fastighet där en värmepump används. En s.k. brinevätska cirkulerar i ett slutet rörsystem som går via en värmeväxlare där brinevätskan värms upp av varmt hushållspillvatten och som sedan går genom en förångare i värmepumpen. Denna värmeväxlare anges vara av motflödestyp. I förångaren överförs värmet från den uppvärmda brinevätskan till ett köldmedium som cirkulerar inuti värmepumpen, vilket leder till att köldmediet värms upp några grader och förångas. Via en kondensor överförs sedan värmet från köldmediet till returvattnet i ett vattenvärmeledningssystem som har en slinga som går genom värmepumpen. Med vattenvärmeledningssystem så avses ett vattenledningssystem för vattenburen värme som används för uppvärmning av fastigheten. Det således uppvärmda vattnet samlas sedan i en varmvattentank där det kan värmas upp ytterligare så att det får tillräckligt hög temperatur för att kunna ledas vidare till tappvarmvattensystemet eller vattenvärmeledningssystemet. Den värmeväxlare som används för att överföra värme från spillvattnet till brinevätskan anges vara av motflödestyp, vilket skulle innebära att brinevätska leds så att den flödar åt ett håll medan spillvattnet leds så att det flödar åt motsatt håll. Enligt figur 2 förefaller värmeväxlaren vara någon enkel form av rörvärmeväxlare. En rörvärmeväxlare innefattar vanligen två rörsystem, ett system för brinevätskan och ett system genom vilket spillvattnet leds. D4 visar även en tank för lagring av termisk energi, dvs en form av ackumulatortank. Om inte värmet i brinevätskan tas upp i värmepumpen, tex om pumpen är avstängd, så leds brinevätskan till denna tank som även innehåller en värmeväxlare. Värmet i brinevätskan överförs då via värmeväxlaren till det vatten som finns i tanken och termisk energi kan därigenom lagras i tanken.

En nackdel med det återvinningssystem som beskrivs i GB 2247072 är att det endast kan användas för gråvatten. Det vore önskvärt att även kunna utvinna värme ur spillvatten som innehåller blandat gråvatten och svartvatten. Ett generellt önskemål med värmeväxlare är för övrigt att få så hög verkningsgrad som möjligt.

Från CA 2577224 är det förut känt att återvinna värme från gråvatten genom att leda gråvattnet via en värmeväxlare eller värmepump. Värmeväxlaren/värmepumpen beskrivs som att den har tank för gråvatten utan att närmare beskrivning. Systemet används för att värma upp tappvarmvatten. Även detta system har nackdelen att endast gråvatten används.

Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att erhålla ett förbättrat värmeåtervinningssystem för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter.

Ett annat syfte är att göra det möjligt att använda systemet för spillvatten som även innehåller svartvatten.

Uppfinningen bygger bland annat på insikten att den normala vattenförbrukningen i fastigheter, framförallt bostadsfastigheter, varierar över dygnet. Vanligtvis är vattenförbrukningen cyklisk på det sättet att variationen över dygnet i stor utsträckning är lika oavsett veckodag. Således är vanligtvis behovet av varmvatten som störst på morgonen respektive på kvällen och energirikt spillvatten produceras också framförallt på morgonen respektive kvällen. Generellt så är det också stor skillnad mellan dagtid och nattetid, eftersom flödet av spillvatten är nästan inget nattetid.

Enligt föreliggande uppfinning definieras ett återvinningssystem för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter, vilket system innefattar: - en värmepump anordnad att uppta termisk energi från en brinevätska som cirkulerar genom värmepumpen och anordnad att avge termisk energi till vatten som strömmar genon1vännepumpen, - en värmeväxlaranordning som äri kontakt med nämnda spillvatten, - ett rörledningssystem anordnat mellan värmepumpen och värmeväxlaranordningen och i vilket brinevätska kan cirkulera, varvid värmeväxlaranordningen är utformad så att brinevätska passerar genom värmeväxlaranordningen varvid brinevätskan kan uppta termisk energi från spillvattnet. Systemet innefattar vidare - en kollektortank, och - ett ledningssystem för tillförsel av spillvatten till kollektortanken.

- Värmeväxlaranordningen är anordnad i kollektortanken, varvid brinevätskan kan uppta termisk energi från spillvatten i kollektortanken.

Med brinevätska avses en vätska som inte kan frysa, tex vatten som är uppblandat rnedspnteflergwkd,ochsomlämpar¶gförafitauppvännenärdenpassaargenom värmeväxlarelementet i kollektortanken och avge värme till det köldmedium som cirkulerar i en värmeväxlaranordning som är en del av en förångare i värmepumpen.

Genom att anordna en kollektortank där spillvatten samlas och anordna värmeväxlaranordningen i kollektortanken så uppnås fördelen att det blir möjligt att ha ett arrangemang med en värmeväxlaranordning där spillvattnet i kollektortanken kan cirkulera fritt i tanken. Dvs det behövs inget rörsystem för transport av spillvattnet som i en motflödesvärmeväxlare. Detta gör det också möjligt att inkludera svartvatten i spillvattnet då det inte finns någon risk för att fasta partiklar i svartvattnet ska sätta igen och orsaka stopp i värmeväxlarens rör. Kollektortanken fungerar också som en lagringstank för spillvatten så att spillvatten kan lagras under de tidsintervall när tillströmningen av varmt spillvatten är som störst och man kan därför ta tillvara en större del av värmet i spillvattnet än vad man annars skulle kunna, och spara detta till de tider under dygnet när behovet av termisk energi är störst. Man kan därför få en effektivare energiåtervinning från ett varierande, tex cykliskt varierande, spillvattenflöde. Återvinningssystemet är främst avsett för spillvatten i form av gråvatten och svartvatten. Spillvattnet kommer således framför allt från bostadsfastigheter, kommersiella fastigheter eller liknande fastigheter där spillvattnet framförallt härrör från mänskliga aktiviteter och ej från industriella aktiviteter. Återvinningssystemet innefattar vidare en bufferttank för spillvatten, vilken står i förbindelse med kollektortanken via en kollektortankledning för ledning av spillvatten från bufferttanken till kollektortanken. Med en bufferttank som står i förbindelse med kollektortanken erhålls ytterligare en förbättrad möjlighet att lagra spillvatten under de tidsperioder när tillgången på uppvärmt spillvatten är som störst. Utvinningen av termisk energi ur spillvattnet kan sedan göras efterhand, när behov uppstår eller styras på annat sätt. Bufferttanken och ledningssystemet för tillförsel av spillvatten kan vara anordnade så att spillvattnet först leds till bufferttanken, innan det leds vidare via kollektortanken via kollektortankledningen. Ledningssystemet för tillförsel av spillvatten till kollektortanken innefattar då en tillförselledning för tillförsel av spillvatten till bufferttanken samt innefattar kollektortankledningen för ledning av spillvatten från bufferttanken till kollektortanken. Alternativt kan ledningssystemet vara anordnat så att spillvattnet först leds till kollektortanken. I det sistnämnda fallet innefattar ledningssystemet för tillförsel av spillvatten till kollektortanken en tillförselledning för tillförsel av spillvatten till kollektortanken. Återvinningssystemet innefatta då även en bufferttankledning för ledning av spillvatten från kollektortanken till bufferttanken. Detta gör det möjligt att leda spillvatten från kollektortanken till bufferttanken tex när nivån eller volymen av spillvatten i kollektortanken blir för hög.

Tömning sker som regel när temperaturen på spillvattnet i kollektortanken sjunkit under en viss nivå, vilket tex inträffar när man utvunnit maximalt med termisk energi från spillvattnet i kollektortanken. Såväl kollektortanken som bufferttanken är värmeisolerade tankar för att bevara värmen i spillvattnet så länge som möjligt.

Enligt en utföringsform kan bufferttanken innefatta en pump för att pumpa spillvatten från bufferttanken till kollektortanken via kollektortankledningen. Detta underlättar transporten av spillvatten mellan tankarna.

Enligt en annan utföringsform kan kollektortanken innefatta en pump för pumpning av spillvatten till bufferttanken via bufferttankledningen.

Nämnda pumpar kan med fördel vara av skärande typ för att kunna finfördela grövre partiklar som härrör från svartvatten och därigenom förhindra stopp i pumpar eller rörledningar.

Enligt en ytterligare utföringsform kan ledningssystemet för tillförsel av spillvatten till kollektortanken innefatta en tillförselledning i vilken är anordnad en ventil efter vilken tillförselledningen uppdelas i en första delledning förbunden med kollektortanken och en andra delledning förbunden med bufferttanken, varvid ventilen är anordnad att styra att spillvattnet tillförs kollektortanken via den första delledningen eller via den andra delledningen och från den andra delledningen via bufferttanken och kollektortankledningen till kollektortanken. Med denna utföringsform erhålls fördelen av en valfrihet när det gäller till vilken av de två kollektor- och buffertankarna som spillvattnet ska ledas. Vid tömning av kollektortanken eller när kollektortanken är full så kan tex spillvattnet ledas till bufferttanken.

Enligt en annan utföringsform kan värmeväxlaranordningen innefatta åtminstone ett värmeväxlarelement, genom vilket värmeväxlarelement brinevätskan cirkulerar, varvid värmeväxlarelementet innefattar åtminstone två väsentligen parallellt anordnade plattor, varvid ett inlopp för brinevätska är anordnat hos värmeväxlarelementet och ett utlopp för brinevätska är anordnat hos värmeväxlarelementet, och en inre flödespassage för brinevätska avgränsas mellan de två plattorna och nämnda inlopp och nämnda utlopp. Genom att ha ett värmeväxlarelement av det angivna slaget med två plattor mellan vilka en inre flödespassage för brinevätska avgränsas så erhålls fördelen att den yta som är tillgänglig för kontakt och värmeöverföring mellan spillvattnet och brinevätskan är förhållandevis stor. Detta är gynnsamt för att kunna överföra en större mängd termisk energi. Vidare, genom att ha värmeväxlarelement i plattform som kan sänkas ner i spillvattnet så är det särskilt lämpligt för användning med spillvatten som även innehåller svartvatten, genom att spillvattnet ej behöver ledas genom rör eller trånga utrymmen utan kan finnas fritt i tanken.

Företrädesvis plattor av ett självbärande polymeriskt material.

Enligt en utföringsform kan värmeväxlaranordningen innefatta ett flertal sammankopplade värmeväxlarelement, vilka är parallellkopplade med avseende på brinevätskans flödesriktning. Samma tillförselledning med brinevätska kan således användas så att brinevätskan strömmar in i värmeväxlarelementen samtidigt och från en tillförselledning som är gemensam för värmeväxlarelementen. Motsvarande gäller för borttransporten av brinevätska från värmeväxlarelementen som sker samtidigt och medelst en gemensam ledning.

Enligt en annan utföringsform kan värmeväxlaranordningen innefatta ett eller flera paket av värmeväxlarelement, där varje paket innehåller ett flertal värmeväxlarelement genom vilka brinevätska cirkulerar. Hanteringen förenklas genom att värmeväxlarelementen är ordnade i sammanhängande paket.

Enligt en ytterligare utföringsform kan återvinningssystemet innefatta en ackumulatortank ansluten till värmepumpen, i vilken vatten som upptagit termisk energi i värmepumpen kan lagras, innan det förs vidare till tex ett tappvarmvattensystem eller ett vattenvärmesystem. En fördel med att använda en ackumulatortank är att den kan bidra till att utjämna flöden så att värmepumpen kan arbeta jämnt och inte behöver slås av eller på så snart som värmebehoven när det gäller tappvärmevatten och/eller i vattenvärmesystemet förändras.

Vidare, för det fall att temperaturen i vattnet i ackumulatortanken skulle sjunka under en viss nivå som gör att det behöver återuppvärmas, så kan en returledning för vatten från ackumulatortanken till värmepumpen anordnas.

Enligt en ytterligare utföringsform kan återvinningssystemet innefatta ett vattenledningssystem för det vatten som strömmar genom värmepumpen och till vilket termisk energi avges, vilket vattenledningssystem innefattar en vattentillförselledning för tillförsel av vatten till värmepumpen från en tappkallvattenledning och/eller från en returledning i ett vattenvärmesystem för uppvärmning av en eller flera fastigheter, och en vattenutloppsledning som leder vatten från värmepumpen till ett tappvarmvattensystem och/eller till ett vattenvärmesystem för uppvärmning av en eller flera fastigheter.

Enligt en annan utföringsform kan rörledningssystemet som är anordnat mellan värmepumpen och värmeväxlaranordningen och i vilket brinevätska kan cirkulera, innefatta en värmeväxlarenhet, varvid rörledningssystemet är uppdelat i två delar i form av en första del där brinevätska cirkulerar mellan nämnda värmeväxlarenhet och värmeväxlaranordningen belägen i kollektortanken och en andra del där brinevätska cirkulerar mellan nämnda värmeväxlarenhet och värmepumpen, och varvid värmeväxlarenheten är anordnad mellan den första och andra delen av rörledningssystemet. På detta sätt erhålls en extra skyddsåtgärd för undvikande av att förorenad brinevätska från ett trasigt värmeväxlarelement kommer in direkt i värmepumpens värmeväxlare som då kan tappa sin funktion eller haverera.

Enligt en annan utföringsform kan återvinningssystemet innefatta åtminstone en temperaturgivare för mätning av en temperatur hos spillvattnet i kollektortanken, samt ett styrsystem för styrning av värmepumpen baserat på uppmätt temperatur i spillvattnet i kollektortanken. Är temperaturen i spillvattnet lägre än ett förutbestämt värde så kan tex värmepumpen stängas av. Spillvattnet i kollektortanken kan då spolas ut och nytt spillvatten kan fyllas på. Det är även tänkbart att styra värmepumpen på andra sätt.

Enligt en annan utföringsform kan återvinningssystemet innefatta ett styrsystem för reglering av temperatur och/eller flöden avseende spillvatten i systemet, och/eller brinevätska i systemet, och/eller vatten i systemets värmepump och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, baserat på mätning av ett eller flera av nämnda flöden och/eller mätning av temperaturen på spillvattnet i olika delar av återvinningssystemet, och/eller mätning av temperaturen i vattnet som strömmar genom värmepumpen och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, och/eller mätning av temperaturen på brinevätskan i olika delar av återvinningssystemet. Ett sådant styrsystem innefattar då diverse givare, reglerdon och annan utrustning som kan behövas för styrningen. Det kan även innefatta processorer, datorprogram och liknande. Med hjälp av ett styrsystem så kan återvinningssystemet optimeras med avseende på olika parametrar, tex över olika delar av dygnet.

Det är även tänkbart att ansluta kompletterande anordningar till återvinningssystemet, tex i form av anordningar som kan värma upp spillvattnet i ko||ektortanken eller bufferttanken. Tex skulle det vara tänkbart att använda solfångarenheter eller kondensfångarenheter för att med hjälp av dessa höja temperaturen på spillvattnet i ko||ektortanken eller bufferttanken. Sådana solfångarenheter eller kondensfångarenheter kan då vara anslutna till kompletterande värmeväxlaranordningar anordnade i respektive tank. Dessa värmeväxlaranordningar är företrädesvis av samma typ som används för brinevätskan.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen definieras en metod för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter, innefattande: - ledning av spillvatten in i en kollektortank, medelst direkt ledning eller via en bufferttank, i vilken kollektortank finns en värmeväxlaranordning som äri kontakt med nämnda spillvatten, och i vilken värmeväxlaranordning en brinevätska cirkulerar som kan ta upp termisk energi från spillvattnet, vilken brinevätska även cirkulerar genom en värmepump där brinevätskan kan avge termisk energi och vatten som strömmar genom värmepumpen kan uppta termisk energi, - påfyllning av spillvatten i ko||ektortanken från en bufferttank där spillvatten kan lagras, varvid bufferttanken innefattar en pump för att pumpa nämnda spillvatten från bufferttanken till ko||ektortanken via kollektortankledningen.

Enligt en utföringsform av metoden kan spillvatten ledas till bufferttanken när ko||ektortanken har uppnått en förutbestämd nivå eller volym av spillvatten.

Enligt en annan utföringsform av metoden kan spillvatten ledas till bufferttanken under tömning av ko||ektortanken. I detta fall kan alltså spillvattnet ledas direkt till bufferttanken.

Enligt en utföringsform av metoden kan värmepumpen styras baserat på uppmätt temperatur i spillvattnet i ko||ektortanken.

Enligt en annan utföringsform av metoden kan den innefatta styrning av återvinningssystemet baserat på mätning av temperatur och/eller flöden avseende spillvatten i systemet, och/eller brinevätska i systemet, och/eller vatten i systemets värmepump och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, och att nämnda styrning baseras på mätning av ett eller flera av nämnda flöden och/eller mätning av temperaturen på spillvattnet i olika delar av återvinningssystemet, och/eller mätning av temperaturen i vattnet som strömmar genom värmepumpen och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, och/eller mätning av temperaturen på brinevätskan i olika delar av återvinningssystemet.

Enligt en ytterligare utföringsform av metoden kan det vatten som strömmar genom värmepumpen och till vilket termisk energi avges användas för tappvarmvatten och/eller i en fastighets uppvärmningssystem.

Den angivna metoden har fördelar som motsvarar de fördelar som beskrivits ovan i anslutning till återvinningssystemet.

Sammanfattningsvis så erhålls ett flexibelt och effektivt värmeåtervinningssystem som på olika sätt kan anpassas till olika tillgång på spillvatten, olika behov av uppvärmt vatten och som även kan hantera svartvatten. Återvinningssystemet kan tex monteras inomhus eller utomhus, ovan jord eller underjord.

Ytterligare utföringsformer och fördelar kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen.

Kort beskrivning av figurer Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj, varvid hänvisning kommer att göras till de bifogade schematiska figurerna, vilka illustrerar olika aspekter och utföringsformer av uppfinningen och som endast är avsedda som exempel, och i vilka: Fig. 1 illustrerar schematiskt återvinningssystemet och de olika komponenterna, Fig. 2a-2c illustrerar schematiskt olika utföringsformer av vissa delar av återvinningssystemet, Fig. 3 visar schematiskt ett utföringsexempel av ett värmeväxlarelement, och Fig. 4 visar schematiskt en alternativ utföringsform av en del av återvinningssystemet enligt uppfinningen.

Element som är desamma eller som avser motsvarande eller ekvivalenta element har givits samma hänvisningssiffror i de olika figurerna.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen I Fig. 1 illustreras en utföringsform av ett återvinningssystem för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter. Spillvattnet kan innehålla såväl gråvatten som svartvatten. Systemet innefattar en värmepump 2, en kollektortank 4, en värmeväxlaranordning 6 belägen i kollektortanken 4, och ett rörledningssystem 8 för cirkulering av en brinevätska mellan värmepumpen 2 och värmeväxlaranordningen Värmepumpen 2 kan vara av standardtyp och fungerar på sedvanligt sätt med en förångarsida och en kondensorsida. Värmepumpen 2 är anordnad att uppta termisk energi från brinevätskan som cirkulerar genom värmepumpen på förångarsidan och anordnad att avge termisk energi till vatten som strömmar genom värmepumpen på kondensorsidan. Återvinningssystemet innefattar vidare ett ledningssystem för tillförsel av spillvatten 5 till kollektortanken, innefattande en tillförselledning 10. Detta spillvatten kommer från en eller flera fastigheter i anslutning till vilka återvinningssystemet är installerat och spillvattnet kan innehålla både gråvatten och svartvatten. Spillvattnet 5 samlas i kollektortanken 4. Spillvattnet innehåller vanligtvis ett visst mått av termisk energi, vilken via värmeväxlaranordningen 6, som är belägen i kollektortanken, kan överföras till brinevätskan när denna passerar genom värmeväxlaranordningen. För detta ändamål innefattar värmeväxlaranordningen 6 åtminstone ett värmeväxlarelement 7, genom vilket värmeväxlarelement brinevätskan cirkulerar varvid brinevätskan kan uppta termisk energi från spillvattnet i kollektortanken.

Enligt en utföringsform är rörledningssystemet 8 för brinevätskan utformat som en sluten rörslinga som går genom värmeväxlaranordningen 6 i kollektortanken 4, vidare ut ur kollektortanken och sedan in i värmepumpen 2 och genom värmepumpens förångare, varefter den sedan går ut ur värmepumpen 2 och tillbaka in i kollektortanken Värmepumpen 2 innefattar även ett rörarrangemang på värmepumpens kondensorsida genom vilket vatten kan strömma genom värmepumpen för att därmed värmas upp. Rörarrangemanget i värmepumpen är kopplat till en tillförselledning 12 för tillförsel av vatten av relativt låg temperatur och en utloppsledning 14 för vatten av högre temperatur, eftersom det tillförda vattnet har värmts upp inuti värmepumpen.

Värmepumpen 2 är således anordnad att uppta termisk energi från brinevätskan som cirkulerar genom värmepumpen och att avge termisk energi till vattnet som strömmar genom värmepumpen.

Enligt en utföringsform kan återvinningssystemet innefatta en bufferttank 16 för spillvatten. I denna bufferttank 16 så kan spillvatten lagras. Bufferttanken 16 kan vara arrangerad på åtminstone tre olika sätt i förhållande till kollektortanken, såsom illustreras schematiskt i Fig. 2a, 2b och 2c.

Enligt en första utföringsform A i Fig. 2a, vilken motsvarar vad som visas i Fig. 1, så leds spillvattnet via tillförselledningen 10 direkt in i kollektortanken 4 (K) där spillvattnet samlas. Spillvatten kan sedan vid behov, tex när nivån eller volymen i kollektortanken 4 blir för hög, ledas över till bufferttanken 16 (B) via en bufferttankledning 20. Spillvattnet i bufferttanken kan sedan vid behov ledas tillbaka till kollektortanken via en kollektortankledning 26. Eventuellt kan en och samma rörledning användas både som bufferttankledning och kollektortankledning, dvs spillvattnet kan ledas åt båda håll i en och samma rörledning. Företrädesvis finns även pumpar installerade i form av en kollektortankpump 18 och en bufferttankpump 24 för att kunna pumpa spillvattnet från den ena tanken till den andra.

Enligt en andra utföringsform B som illustreras schematiskt i Fig. 2b, så leds spillvattnet via tillförselledningen 110 direkt in i bufferttanken 16 (B) där spillvattnet samlas. Spillvattnet kan sedan ledas från bufferttanken 16 till kollektortanken 4 (K) via kollektortankledningen 126, när behov finns. Även här kan det finnas en pump i bufferttanken för att pumpa över spillvattnet till kollektortanken.

Enligt den tredje utföringsformen C som illustreras i Fig. 2c, så finns en ventil 27 i tillförselledningen för spillvatten 210 och med denna ventil går det att styra om spillvattnet ska ledas direkt till kollektortanken 4 (K) eller till bufferttanken 16 (B). Tillförselledningen är för detta ändamål uppdelad efter ventilen i en första delledning 210a förbunden med kollektortanken 4 och en andra delledning 210b förbunden med bufferttanken 16. Om tex behov finns för påfyllnad i kollektortanken 4 så leds spillvattnet direkt till kollektortanken. Om tex kollektortanken 4 redan är full så kan spillvattnet ledas till bufferttanken 16 som då fylls på. Spillvattnet kan sedan ledas över från bufferttanken till kollektortanken via kollektortank- ledningen 26, när behov uppstår för påfyllning i kollektortanken. Vid tömning av kollektortanken så kan också spillvatten ledas direkt till bufferttanken för senare överföring till kollektortanken. Även i denna utföringsform kan det finnas en pump i bufferttanken för att pumpa över spillvattnet till kollektortanken.

I Fig. 2b och Fig. 2c finns även utritat en valfri bufferttankledning 120, 220 för att leda spillvatten från kollektortanken till bufferttanken. Den kan tex få användning om man vill leda över spillvatten från kollektortanken till bufferttanken innan kollektortanken ska tömmas. Tömning av spillvatten från kollektortanken ut i avloppssystemet kan ske via kollektortankens avloppsledning 22. Den valfria bufferttankledningen kan även användas om nivån eller volymen hos spillvattnet i kollektortanken blir för hög så att spillvatten behöver ledas till bufferttanken. Eventuellt kan även här en och samma rörledning användas både som bufferttankledning och kollektortankledning, dvs spillvattnet kan ledas åt båda håll i en och samma rörledning. Företrädesvis finns även en eller flera pumpar installerade för att kunna pumpa spillvattnet från den ena tanken till den andra.

I och med att spillvattnet även kan innehålla svartvatten med grövre, relativt fasta beståndsdelar så är nämnda pumpar företrädesvis av skärande typ för att kunna sönderdela dessa grövre beståndsdelar och förhindra igensättning och stopp i pumparna eller någon annanstans i systemet.

Generellt så gäller att för alla utföringsformer så kan kollektortanken ha en pump för pumpning av spillvatten till bufferttanken och bufferttanken kan vara försedd med en pump för pumpning av spillvatten till kollektortanken.

Ytterligare detaljer kommer nu att beskrivas med hänvisning främst till Fig. 1 som illustrerar utföringsformen A, vars princip framgår av Fig. 2a. Det skall dock uppmärksammas att de detaljer som beskrivs även är tillämpliga för de övriga utföringsformerna. Som nämnts kan tex när nivån på spillvatten 5 i kollektortanken 4 blir för hög spillvatten pumpas över från kollektortanken till bufferttanken 16, med hjälp av en pump 18 och via en bufferttankledning 20. Detta kan företrädesvis styras automatiskt, tex via en nivågivare i kollektortanken. Som också nämnts är kollektortanken 4 för övrigt även försedd med en avloppsledning 22 för tömning av kollektortanken. Detta sker vanligen när maximal mängd termisk energi har utvunnits ur det befintliga spillvattnet i kollektortanken. Även när tömning ska ske av kollektortanken kan man pumpa över spillvatten 5 från kollektortanken 4 till bufferttanken 16, om så skulle önskas.För att kunna pumpa tillbaka spillvatten från bufferttanken 16 till kollektortanken 4 så är en pump 24 anordnad i bufferttanken 16, och denna pump 24 kan pumpa tillbaka spillvatten till kollektortanken via kollektortankledningen 26, när så önskas. Även bufferttanken är företrädesvis försedd med en avloppsledning Som nämnts har värmepumpen 2 en tillförselledning 12 för tillförsel av vatten av relativt låg temperatur och en utloppsledning 14 för vatten av högre temperatur, eftersom det tillförda vattnet har värmts upp inuti värmepumpen. Det vatten som tillförs värmepumpen 2 för uppvärmning kan vara kallvatten från en tappkallvattenledning 30 i ett dricksvattenlednings- system och/eller returvatten från en returvattenledning 32 i ett vattenvärmesystem 33 för uppvärmning av den aktuella fastigheten eller eventuellt annan fastighet eller flera fastigheter. Det uppvärmda vatten som avges från värmepumpen 2 kan tillföras ett tappvarmvattensystem 34 och/eller ett vattenvärmesystem 33 för uppvärmning av fastigheten eller eventuell annan fastighet/fastigheter. I det sistnämnda fallet kan det tex återföras via en återföringsledning 35 till fastighetens returvattenvärmeledningssystem 36 där det sedan leds via en värmeväxlare för överföring av termisk energi till uppvärmningsdelen av vattenvärmesystemet.

Enligt en utföringsform kan en ackumulatortank 40 vara anordnad i anslutning till värmepumpens 2 utloppsledning 14. I denna ackumulatortank 40 kan uppvärmt vatten lagras innan det förs vidare till tappvarmvattensystemet 34 eller vattenvärmesystemet 33. För det fall att temperaturen i vattnet i ackumulatortanken 40 skulle sjunka under en viss nivå som gör att det behöver återuppvärmas, så kan en returledning 41 från ackumulatortanken till värmepumpen 2 anordnas. I det fall att ackumulatortanken 40 enbart är ansluten till tappvarmvattensystemet 34 så kan ackumulatortanken vara försedd med en uppvärmningsanordning så att den fungerar som en varmvattenberedare.

Generellt gäller att uppvärmning av tappvarmvattensystem 34 och/eller ett vattenvärmesystem 33 för uppvärmning av fastigheten eller eventuell annan fastighet/fastigheter med det vatten som kommer från värmepumpen eller ackumulatortanken även kan ske via värmeväxlare.

Värmeväxlarelementet 7, varav det finns åtminstone ett i kollektortanken 4, kan vidare ha olika utformningar. Enligt en utföringsform, schematiskt illustrerad i Fig. 3, kan värmeväxlarelementet 7 vara av en typ som innefattar åtminstone två väsentligen parallellt anordnade plattor 71, 72 av ett självbärande polymeriskt material, vilka är anordnade huvudsaligen parallellt med varandra och så att de väsentligen överlappar varandra. Ett inlopp 74 för brinevätska är anordnat vid ena änden av värmeväxlarelementet och att ett utlopp 75 för brinevätska är anordnat vid andra änden av värmeväxlarelementet. Mellan de två plattorna 71, 72 och nämnda inlopp 74 och nämnda utlopp 75 avgränsas en inre flödespassage 76 för brinevätska. Denna inre flödespassage 76 sträcker sig över huvudsakligen hela den yta som de två parallella plattorna representerar och brinevätska kan alltså cirkulera genom helavärmeväxlarelementet i en flödesriktning från inloppet 74 till utloppet 75. Som nämnts kan värmeväxlarelementet utgöras av en värmeväxlare som beskrivs i det svenska patentet SE Värmeväxlaranordningen 6 innefattar företrädesvis ett flertal sammankopplade värmeväxlarelement 7 som är anslutna till rörledningssystemet 8, vilket är anordnat mellan värmepumpen 2 och värmeväxlaranordningen 6 och i vilket brinevätska kan cirkulera. Dessa värmeväxlarelement är företrädesvis parallellkopplade med avseende på brinevätskans flödesriktning, på så sätt att brinevätskan strömmar in i värmeväxlarelementen samtidigt och från en tillförselledning som är gemensam för värmeväxlarelementen. Det är alltså tillförselledningen som framförallt sammankopplar värmeväxlarelementen. När flera värmeväxlarelement är sammankopplade kan de beskrivas som ett paket av värmeväxlarelement. Kollektortanken 4 kan innehålla flera sådana paket med sammankopplade värmeväxlarelement. Återvinningssystemet kan även innefatta åtminstone en temperaturgivare 46 för mätning av en temperatur hos spillvattnet i kollektortanken 4. Vidare kan det innefatta ett styrsystem 48 för styrning av värmepumpen 2 baserat på uppmätt temperatur i spillvattnet i kollektortanken. Värmepumpen kan även styras på andra sätt. Återvinningssystemet kan även innefatta en förberedande enhet 38 där grövre föroreningar avskiljs och vilken är belägen innan spillvatten tillförs i tillförselledningen 10. Den förberedande enheten 38 kan tex innehålla en mekanisk avskiljningsenhet i form av ett galler för att undvika att större föremål som handdukar eller plastpåsar täpper till intaget i pumparna, och denna enhet kan då även innefatta en rensningsanordning som är mekaniskt styrd eller vätskestyrd och som kan hålla gallret rent. Denna förberedande enhet 38 innehåller vid behov en pump, företrädesvis en skärande pump, som pumpar spillvattnet vidare till kollektortank 4 eller bufferttank I Fig. 4 illustreras en alternativ utföringsform av rörledningssystemet 8 som är anordnat mellan värmepumpen och värmeväxlaranordningen och i vilket brinevätska kan cirkulera, Enligt denna utföringsform innefattar rörledningssystemet 8 en värmeväxlarenhet 80, varvid rörledningssystemet är uppdelat i två delar i form av en första del där brinevätska cirkulerar mellan nämnda värmeväxlarenhet 80 och värmeväxlaranordningen 6 belägen i kollektortanken 4 och en andra del där brinevätska cirkulerar mellan nämnda värmeväxlarenhet 80 och värmepumpen 2, och varvid värmeväxlarenheten 80 är anordnad mellan den första och andra delen av rörledningssystemet 8. Utföringsformen i Fig. 4 är alltså ett alternativ till utföringsformen av rörledningssystemet i Fig. 1. Vilken som helst av de två alternativa utföringsformerna av rörledningssystemet 8 för brinevätska kan kombineras med vilken som helst av de tre utföringsformerna med kollektortank och bufferttank som visas i Fig. 2a-2c.Kollektortanken och bufferttanken är företrädesvis termiskt isolerade tankari någon form.

En metod för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter, innefattar följande steg: - ledning av spillvatten in i en kollektortank 4 i vilken finns en värmeväxlaranordning 6 som är i kontakt med nämnda spillvatten 5, och i vilken värmeväxlaranordning 6 en brinevätska cirkulerar som kan ta upp termisk energi från spillvattnet, vilken brinevätska även cirkulerar genom en värmepump 2 där brinevätskan kan avge termisk energi och vatten som strömmar genom värmepumpen kan uppta termisk energi, och - påfyllning av spillvatten i kollektortanken 4 från en bufferttank 16 där spillvatten kan lagras.

Spillvattnet kan ledas direkt till kollektortanken 4 eller via bufferttanken 16. Metoden kan även innefatta att spillvatten leds till bufferttanken 16 när kollektortanken 4 har uppnått en förutbestämd nivå på spillvatten. Spillvatten kan tex också ledas till bufferttanken 16 under tömning av kollektortanken 4. Vidare kan metoden innefatta att värmepumpen 2 styrs baserat på uppmätt temperatur i spillvattnet i kollektortanken. Metoden kan även innefatta att det vatten som strömmar genom värmepumpen och till vilket termisk energi avges används för tappvarmvatten och/eller i en fastighets uppvärmningssystem. Enligt en utföringsform kan metoden även innefatta styrning av återvinningssystemet baserat på mätning av temperatur och/eller flöden avseende spillvatten i systemet, och/eller brinevätska i systemet, och/eller vatten i systemets värmepump och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen. Nämnda styrning kan baseras på mätning av ett eller flera av nämnda flöden och/eller mätning av temperaturen på spillvattnet i olika delar av återvinningssystemet, och/eller mätning av temperaturen i vattnet som strömmar genom värmepumpen och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, och/eller mätning av temperaturen på brinevätskan i olika delar av återvinningssystemet.

Uppfinningen ska ej anses begränsad till de illustrerade utföringsformerna, utan kan modifieras och ändras på många sätt, vilket inses av fackmannen, inom ramen för vad som definieras i de bifogade patentkraven.

Claims (18)

1. Återvinningssystem för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter, vilket system innefattar: - en värmepump (2) anordnad att uppta termisk energi från en brinevåtska som cirkulerar genom vårmepumpen och anordnad att avge termisk energi till vatten som strömmar genom vårmepumpen, - en vårmevåxlaranordning (6) som åri kontakt med nämnda spillvatten, - ett rörledningssystem (8) anordnat mellan vårmepumpen (2) och vårmevåxlaranordningen (6) och i vilket brinevåtska kan cirkulera, varvid vårmevåxlaranordningen (6) år utformad så att brinevåtska passerar genom vårmevåxlaranordningen varvid brinevåtskan kan uppta termisk energi från spillvattnet, - en kollektortank (4), ett ledningssystem (10; 110, 126; 210, 210a; 210, 210b, 226) för tillförsel av spillvatten till kollektortanken, varvid vårmevåxlaranordningen (6) år anordnad i kollektortanken (4), och brinevåtskan kan uppta termisk energi från spillvatten (5) i kollektortanken, kännetecknat av att systemet innefattar en vårmeisolerad bufferttank (16) för lagring av spillvatten, varvid bufferttanken och ledningssystemet år anordnade så att spillvattnet först leds till bufferttanken (16), vilken står i förbindelse med kollektortanken (4) via en kollektortankledning (26; 126; 226) för ledning av spillvatten från bufferttanken till kollektortanken, eller så år ledningssystemet anordnat så att spillvattnet först leds till kollektortanken, varvid systemet vidare innefattar en bufferttankledning (20; 120; 220) för ledning av spillvatten från kollektortanken (4) till bufferttanken (16), varvid bufferttanken (16) innefattar en pump (24) för att pumpa nämnda spillvatten från bufferttanken (16) till kollektortanken (4) via kollektortankledningen (26; 126; 226).

2. Återvinningssystem enligt krav 1, kännetecknat av att kollektortanken (4) innefattar en pump (18) för pumpning av spillvatten till bufferttanken (16) via bufferttankledningen (20; 120; 220).

3. Återvinningssystem enligt något av kraven 1-2, kännetecknat att ledningssystemet för tillförsel av spillvatten till kollektortanken (4) innefattar en tillförselledning (110) för tillförsel av spillvatten till bufferttanken (16) samt innefattar kollektortankledningen (126) för ledning av spillvatten från bufferttanken till kollektortanken.

4. Återvinningssystem enligt något av kraven 1-3, kännetecknat att ledningssystemet för tillförsel av spillvatten till kollektortanken (4) innefattar en tillförselledning (210) i vilken är anordnad en ventil (27) efter vilken tillförselledningen uppdelas i en första delledning (210a) förbunden med kollektortanken (4) och en andra delledning (210b) förbunden med bufferttanken (16), varvid ventilen är anordnad att styra att spillvattnet tillförs kollektortanken (4) via den första delledningen (201a) eller via den andra delledningen (210b) och från den andra delledningen via bufferttanken (16) och kollektortankledningen (226) till kollektortanken (4).

5. Återvinningssystem enligt något av föregående krav, kännetecknat av att värmeväxlaranordningen (6) innefattar åtminstone ett värmeväxlarelement (7), genom vilket värmeväxlarelement brinevätskan cirkulerar, att värmeväxlarelementet (7) innefattar åtminstone två väsentligen parallellt anordnade plattor (71, 72), att ett inlopp (74) för brinevätska är anordnat hos värmeväxlarelementet och att ett utlopp (75) för brinevätska är anordnat hos värmeväxlarelementet, och att en inre flödespassage (76) för brinevätska avgränsas mellan de två plattorna (71, 72) och nämnda inlopp (74) och nämnda utlopp (75).

6. Återvinningssystem enligt krav 5, kännetecknat av att värmeväxlaranordningen (6) innefattar ett flertal sammankopplade värmeväxlarelement (7), vilka är parallellkopplade med avseende på brinevätskans flödesriktning.

7. Återvinningssystem enligt något av kraven 5-6, kännetecknat av att värmeväxlaranordningen (6) innefattar ett eller flera paket av värmeväxlarelement (7), där varje paket innehåller ett flertal värmeväxlarelement genom vilka brinevätska cirkulerar.

8. Återvinningssystem enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det innefattar en ackumulatortank (40) ansluten till värmepumpen (2), i vilken vatten som upptagit termisk energi i värmepumpen kan lagras.

9. Återvinningssystem enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det innefattar ett vattenledningssystem för det vatten som strömmar genom värmepumpen (2) och till vilket termisk energi avges, vilket vattenledningssystem innefattar - en vattentillförselledning (12) för tillförsel av vatten till värmepumpen (2) från en tappkallvattenledning (30) och/eller från en returledning (32) i ett vattenvärmesystem (33) för uppvärmning av en eller flera fastigheter, och - en vattenutloppsledning (14) som leder vatten från värmepumpen (2) till ett tappvarmvattensystem (34) och/eller till ett vattenvärmesystem (33) för uppvärmning av en eller flera fastigheter.

10. Återvinningssystem enligt något av föregående krav, kännetecknat av att rörledningssystemet (8) som är anordnat mellan värmepumpen (2) och värmeväxlaranordningen (6) och i vilket brinevätska kan cirkulera, innefattar en värmeväxlarenhet (80), varvid rörledningssystemet är uppdelat i två delar i form av en första del där brinevätska cirkulerar mellan nämnda värmeväxlarenhet (80) och värmeväxlaranordningen (6) belägen i kollektortanken (4) och en andra del där brinevätska cirkulerar mellan nämnda värmeväxlarenhet (80) och värmepumpen (2), och varvid värmeväxlarenheten (80) är anordnad mellan den första och andra delen av rörledningssystemet (8).

11. Återvinningssystem enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det innefattar åtminstone en temperaturgivare (46) för mätning av en temperatur hos spillvattnet (5) i kollektortanken (4), samt ett styrsystem (48) för styrning av värmepumpen (2) baserat på uppmätt temperatur i spillvattnet i kollektortanken.

12. Återvinningssystem enligt något av föregående krav, kännetecknat av det innefattar ett styrsystem för reglering av temperatur och/eller flöden avseende spillvatten i systemet, och/eller brinevätska i systemet, och/eller vatten i systemets värmepump och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, baserat på mätning av ett eller flera av nämnda flöden och/eller mätning av temperaturen på spillvattnet i olika delar av återvinningssystemet, och/eller mätning av temperaturen i vattnet som strömmar genom värmepumpen och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, och/eller mätning av temperaturen på brinevätskan i olika delar av återvinningssystemet.

13. Metod för återvinning av termisk energi ur spillvatten från fastigheter, innefattande: - ledning av spillvatten in i en kollektortank (4), medelst direkt ledning eller via en buffertank, i vilken kollektortank (4) finns en värmeväxlaranordning (6) som äri kontakt med nämnda spillvatten, och i vilken värmeväxlaranordning en brinevätska cirkulerar som kan ta upp termisk energi från spillvattnet, vilken brinevätska även cirkulerar genom en värmepump (2) där brinevätskan kan avge termisk energi och vatten som strömmar genom värmepumpen kan uppta termisk energi, - påfyllning av spillvatten i kollektortanken (4) från bufferttanken (16) där spillvatten kan lagras, varvid bufferttanken (16) innefattar en pump (24) för att pumpa nämnda spillvatten från bufferttanken (16) till kollektortanken (4) via kollektortankledningen (26; 126;

14. Metod för återvinning av termisk energi ur spillvatten enligt krav 13, kännetecknad av att spillvatten leds till bufferttanken (16) när kollektortanken (4) har uppnått en förutbestämd nivå eller volym av spillvatten.

15. Metod för återvinning av termisk energi ur spillvatten enligt något av kraven 13-4, kännetecknad av att spillvatten leds till bufferttanken (16) under tömning av kollektortanken (4).

16. Metod för återvinning av termisk energi ur spillvatten enligt något av kraven 13-15, kännetecknat av att värmepumpen (2) styrs baserat på uppmätt temperatur i spillvattnet (5) i kollektortanken (4).

17. Metod för återvinning av termisk energi ur spillvatten enligt något av kraven 13-16, kännetecknat av styrning av återvinningssystemet baserat på mätning av temperatur och/eller flöden avseende spillvatten i systemet, och/eller brinevätska i systemet, och/eller vatten i systemets värmepump och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, och att nämnda styrning baseras på mätning av ett eller flera av nämnda flöden och/eller mätning av temperaturen på spillvattnet i olika delar av återvinningssystemet, och/eller mätning av temperaturen i vattnet som strömmar genom värmepumpen och/eller vattnet i en fakultativ ackumulatortank ansluten till värmepumpen, och/eller mätning av temperaturen på brinevätskan i olika delar av återvinningssystemet.

18. Metod för återvinning av termisk energi ur spillvatten enligt något av kraven 13-17, kännetecknad av att det vatten som strömmar genom värmepumpen (2) och till vilket termisk energi avges används för tappvarmvatten och/eller i en fastighets uppvärmningssystem.