DE2517126C2

DE2517126C2 - Wärmetauscher zum Ausnutzen des Wärmeinhalts von Abwässern

Info

Publication number: DE2517126C2
Application number: DE2517126A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Wolfurt Gehrer; Helmut 6840 Lampertheim Schöffel; Günther Dipl.-Ing. 6830 Schwetzingen Wagner
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1975-04-18
Filing date: 1975-04-18
Publication date: 1983-07-28
Also published as: CH598556A5; ATA275776A; DE2517126A1; AT354678B; FR2308063A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Ausnutzen des Wärmeinhalts von Abwässern, insbesondere von Haushaltsabwässern, mit wenigstens einem in den Abwasserstrom einschaltbaren Abwasserspeicher, der wenigstens teilweise einen eine Zu- und eine Ableitung aufweisenden Brauchwasserraum für zu erwärmendes Brauchwasser umschließt und mit diesem im Wärmetausch steht.

Bei einem bekannten Wärmetauscher dieser Art (DE-OS 24 47 428) wird der Brauchwasserraum von einer im Abwasser verlaufenden Rohrschlange gebildet. Hierdurch wird zwar ein guter Wärmeaustausch zwischen Abwasser und Brauchwasser erzielt, es ist jedoch die Gefahr vorhanden, daß bei einer z. B. durch Korrosion verursachten Undichtheit der Rohrschlange, das Brauchwasser durch das Abwasser verschmutzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde.

einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art anzugeben, der bei sicherer Trennung von Abwasser und Brauchwasser es ermöglicht, die Abwasserwärme zur Erwärmung von Brauchwasser weitgehend auszunutzen. Darüber hinaus soll der Wärmetauscher den jeweiligen Betriebsbedingungen gewachsen, preiswert herzustellen und in seinem konstruktiven Aufbau einfach sein.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nun erfindungsgemaß darin, daß die aneinandergrenzenden Wände des Abwasserspeichers und des als Brauchwasserspeicher ausgebildeten Brauchwasserraumes mit geringem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der zwischen dem Abwasser- und dem Brauchwasserspeicher gebildete Zwischenraum von mindestens einem Wärmeleit-■element überbrückt ist

Durch die Einschaltung eines Zwischenraumes zwischen dem Abwasserspeicher und dem Brauchwasserraum ist die Gefahr von Brauchwasserverschmutzung praktisch völlig gebannt, wobei das Wärmeleitelement einen guten Austausch von Wärme gestattet, die vom Brauchwasserspeicherraüiri weitgehend aufgenommen werden kann. Da die beiden im Wärmetausch stehenden Flüssigkeiten gespeichert sind, stellen sich in den Speicherräumen thermisch ausgelöste, innere Zirkulationen ein, welche den Wärmetausch fördern.

Zur Verbesserung des Wärmetausches ergibt sich eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung dadurch, daß die aneinander grenzenden Bereiche der Wände des Brauchwasserspeichers und des Abwasserspeichers als Metallwände ausgebildet sind.

Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung besteht das Wärmeleitelement aus Wärmeleitpaste, vorzugsweise aus Kupferoder Aluminiumpaste.

Auch kann in vorteilhafter Weise das Wärmeleitelement als den Zwischenraum durchdringender stabförmiger Metallkörper ausgebildet sein. Hierbei übernehmen die Metallkörper den Wärmetruasport und bilden gleichzeitig eine Verstärkung des Wärmetauscheraufbaus. Ein besonders guter Wärmeiransport wird dann erzielt, wenn die Metallkörper als Wärmerohre ausgebildet sind.

Diese an sich bekannten Wärmerohre sind von an den Enden verschlossenen Metallrohren gebildet und weisen eine Teilfüllung einer verdampfbaren Flüssigkeit auf. Während des Betriebs verdampft diese Flüssigkeit im heißen, der Abwasserwärme ausgesetzten Ende, der

so Dampf strömt zum anderen, vom Brauchwasser beaufschlagten kühleren Ende und kondensiert dort unter Wärmeabgabe. Das Kondensat läuft durch nr türliches Gefälle oder durch eine auf der inneren Rohrwand angeordnete Kapillarstruktur zum heißeren Ende zurück, so daß der Kreislauf geschlossen ist.

Um eine Verschmutzung des Brauchwassers mit absoluter Sicherheit zu vermeiden, ist es besonders günstig, wenn zumindest der untere Bereich des Zwischenraumes gegenüber der Umgebung abgedichtet und eine Leckwasser-Meldevorrichtung an der untersten Stelle des Zwischenraumes angeordnet ist. Auf diese Weise wird jede Undichtheit im Bereich der Wandteile erfaßt und gemeldet.
Schließlich kann das Wärmeleitelement aus einer Flüssigkeit bestehen, wobei der Flüssigkeitsstand im Zwischenraum durch einen Flüssigkeitsstandwächter oder einen Druckwächter selbsttätig überwacht ist.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher wird nächste-

hend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen zentralen Vertikalschnitt durch mit Abstand zueinander angeordnete Speicherräume von jeweils zylindrischer Form, wobei jede Hälfte eine Ausführungsvariante bezüglich des Wärmeleitelements darstellt und

Fig.2 einen Querschnitt durch den Gegenstand gemäß der Schnittlinie H-II der F i g. 1.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Brauchwasserspeicher 3 in Form eines geraden, stehenden Kreiszylinders ausgebildet und von einem kreisringzylindrischen Abwasserspeicher 1 mit geringem, etwa gleichbleibendem Abstand umgeben, so daß ein kreisringförmiger Zwischenraum 25 frei bleibt. Am Brauchwasserspeicher 3 ist unten eine Zuleitung 20 für das Kaltwasser und oben eine Ableitung 21 für das Warmwasser in Form von Anschlußstutzen vorgesehen.

Die Zufuhr des Abwassers in den Abwasserspeicher 1 erfolgt aus einer Leitung 28 zu einer Wasserleiteinrichtung 13 die aus einer den Abwasserspeicher 1 in seinem oberen Bereich umfassenden horizontalen AbwasserverteiHeitung 9 mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen 10 oder einer einzige·! langgestreckten Öffnung zum Abwasserspeicher 1 hin besteht. Ein Zufluß 22 für das Abwasser ist an diese Verteilleitung 9 angeschlossen, die das Abwasser mit geringer Geschwindigkeit durch die Austrittsöffnungen 10 dem Abwasserspeicher 1 zuführt. Hierbei können sich mitgeführte Scnmutz- und/oder Schwebstoffe in der Abwasserverteilleitung 9 absetzen, da die Wassergeschwindigkeit in der Abwasserverteilleitung 9 gering gewählt ist Für das Entfernen der abgesetzten Schmutz- und/oder Schwebstoffe ist am Boden der Abwasserverteilleitung 9 eine mit einem Ventil verschließbare Öffnung 30 für den Abzug dieser. Stoffe vorgesehen. Um dies zu erleichtern, sind zwei der Öffnungen 30 etwa diametral gegenüberliegende Spjldüsen 31 angeordnet, deren Ausströmrichtung auf die Öffnung 30 gerichtet ist. Hierbei wird mit jeder Spüldüse 31 je eine Umfangshälfte der Abwasserverteilleitung 9 durchspült. Das Abwasser wird aus dem AbwasserspeicHer 1 über eine schwanenhalsförmige Abflußleitung 11 zum Abfluß 29 geführt, wobei eine Ent- und Belüftung 23 vorgesehen ist.

Auf der rechten Hälfte der Fig. 1 und 2, die gegenüber der linken Hälfte eine Ausführungsvariante bezüglich des Wärmeleitelements zeigen, ist im Zwischenraum 25 ein aus Wärmeleitp.iste bestehendes Wärmeleitelement 8 angeordnet und durch Schraffierung angedeutet. Diese Wärmeleitpaste dient als Wärmezwischenträger, der die Wand 24 des Abwasserspeichers 1 mit der etwa parallel verlaufenden Wand 4 des Brauchwasserspeichers 3 zum Wärmetausch überbrückt.
_ Auf der linken Hälfte der Zeichnungen besteht das Wärmeleitelement 6 aus einer Vielzahl von slabförmigen gut wärmeleitenden Metallkörpern ζ. Β. aus Kupfer, welche etwa radial verlaufen, den Zwischenraum 25 überbrücken und in den Speicherräumen 1, 3 enden, wobei zur Vergrößerung der Oberfläche dieser Enden nicht dargestellte Stifte oder Rippen vorgesehen sein können. Es ist möglich, anstelle einer Einführung der als Metallkörper ausgebildeten Wärmeleitelemente 6 in die Speicherräume 1, 3 diese an den abschließenden

ίο Wänden 4, 24 enden zu lassen und mit diesen gut wärmeleitend zu verbinden.

Am unteren Ende des Zwischenraums 25 ist eine Leckwasser-Meldevorrichtung 12 vorgesehen, die das Eindringen von Wasser und somit Undichtheiten der Wände 4,24 sicher erfaßt

Schließlich kann das Wärmeleitelement 8 aus einer sich im Zwischenraum 25 befindenden Flüssigkeit bestehen, die durch einen Flüssigkeitsstandwächter überwacht werden kann. Dieser Flüssigkeitsstandwächter gibt bei einer Veränderung des Flüssigkeitsstandes, die durch eine Undichtheit ausgelöst ist, ein Signal. Während des Betriebes stellen sich kv Abwasserspeicher 1 die durch Pfeile angedeuteten Strömjngsverhältnisse ein. Das Abwasser tritt durch die Austrittsöffnungen 10 in den Abwasserspeicher 1 ein. Ist das eintretende Abwasser kälter als das sich bereits dort befindentlA so fällt das kältere Abwasser im Bereich der vertikalen Außenwand 15 des Abwasserspeichers 1 nach unten in den Bereich der Abflußleitung 11. Hierbei stört es die innere Zirkulation des warmen Abwassers, welche die Wärmeübertragung fördert, kaum. Es wird vielmehr über die Abflußleitung 11 nach unten vom Abwasserspeicher 1 abgezogen und zu dem Abfluß 29 geleitet Die Abflußleitung 11 ist vorzugsweise im unteren Bereich der vertikalen Außenwand 15 an wenigstens einer Stelle am Abwasserspeicher 1 angeschlossen.

Hat das eintretende Abwasser die gleiche Temperatur wie das im Abwasserspeicher 1 sich bereits befindende Abwasser oder ist es wärmer, so lallt es an den Außenwänden 15 des Abwasserspeichers 1 nicht nach unten, sondern wird in die innere Zirkulation des Abwassers eingereiht und es nimmt an der Wärmeübertragung an die Wand 24 bzw. an das Wärmeleitelement 6 teil. Ist das Abwasser im Abwasserspeicher 1 in Ruhe, so schichtet sich das eintretende Abwasser in einer Höhenlage, die seiner Temperatur bzw. seinem spezifischen Gewicht entspricht. Für die Funktion dieser Abwasserzufuhr in den Abwasserspeicher 1 ist es wichtig, daß die Abwassergeschwindigkeit, mit der es über die Austrittsöffnungen 10 eintritt, sehr gering ist. Sie soll sich etwa in Bereich der Geschwindigkeit bewegen, mit der sich die innere Zirkulation des Abwassers im Abwasserspeicher 1 vollzieht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher zum Ausnutzen des Wärmeinhalts von Abwässern, insbesondere von Haushaltsabwässern, mit wenigstens einem in den Abwasserstrom einschaltbaren Abwasserspeicher, der wenigstens teilweise einen eine Zu- und eine Ableitung aufweisenden Brauchwasserraum für zu erwärmendes Brauchwasser umschließt und mit diesem im Wärmetausch steht, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander grenzenden Wände (4,24) des Abwasserspeichers (1) und des als Brauchwasserspeicher (3) ausgebildeten Brauchwasserraumes mit geringem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der zwischen dem Abwasser- (1) und dem Brauchwasserspeicher (3) gebildete Zwischenraum (25) von mindestens einem Wärmeleitelement (6; 8) überbrückt ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander grenzenden Bereiche $er Wände (4, 24) des Brauchwasserspeichers (3) und des Abwasserspeichers (1) ais Metallwände ausgebildet sind.

3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitelement (8) aus Wärmeleitpaste, vorzugsweise aus Kupfer- oder Aluminiumpaste, besteht

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitelement (6) als den Zwischenraum (25) durchdringender stabförmiger Metallkörper ausgebildet ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper als Wärmerohr ausgebildet ist.

6. Wärmetauscher nach eine.ii der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der untere Bereich des Zwischenraumes (25) gegenüber der Umgebung abgedichtet und daß eine Leckwasser-Meldevorrichtung (12) an der untersten Stelle des Zwischenraumes (25) angeordnet ist.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitelement (8) aus einer Flüssigkeit besteht, wobei der Flüssigkeitsstand im Zwischenraum (25) durch einen Flüssigkeitsstandwächter oder einen Druckwächter selbsttätig überwacht ist.