DE2517126C2 - Heat exchanger to utilize the heat content of wastewater - Google Patents

Heat exchanger to utilize the heat content of wastewater

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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.The invention relates to a heat exchanger for utilizing the heat content of waste water, in particular of household wastewater, with at least one wastewater storage tank that can be switched into the wastewater flow, the at least partially one inlet and one outlet having a service water room for to encloses warming service water and is in heat exchange with this.

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.In a known heat exchanger of this type (DE-OS 24 47 428), the water room is of formed by a coil running in the sewage. This results in a good heat exchange achieved between wastewater and service water, but there is a risk that in a z. B. by Corrosion caused the pipe coil to leak and the wastewater polluted the service water will.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde.The invention is therefore based on the object.

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.to specify a heat exchanger of the type mentioned, which with reliable separation of wastewater and industrial water makes it possible to use the waste water heat to heat industrial water to a large extent. In addition, the heat exchanger should cope with the respective operating conditions, inexpensively manufacture and be simple in its structural design.

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 istThe solution to this problem is now according to the invention in that the adjoining walls of the wastewater storage tank and the domestic hot water tank trained water room are arranged at a small distance from each other, with the between the waste water and the domestic water storage space formed by at least one heat conduction ■ element is bridged

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.By adding a space between the waste water storage tank and the domestic water room the risk of domestic water pollution is practically completely eliminated, with the heat conducting element A good exchange of heat is allowed, which is largely absorbed by the domestic water storage room can be. Since the two liquids involved in the heat exchange are stored, in thermally triggered, internal circulations in the storage spaces, which promote the exchange of heat.

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.In order to improve the heat exchange, there is an advantageous further development of the subject matter of Invention in that the adjoining areas of the walls of the water heater and of the wastewater storage tank are designed as metal walls.

Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung besteht das Wärmeleitelement aus Wärmeleitpaste, vorzugsweise aus Kupferoder Aluminiumpaste.In another preferred embodiment of the subject matter of the invention, there is the heat-conducting element made of thermal paste, preferably made of copper or aluminum paste.

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.The heat-conducting element can also advantageously be in the form of a rod-shaped element penetrating the intermediate space Metal body be formed. Here, the metal bodies take over the heat transfer and form at the same time a reinforcement of the heat exchanger structure. A particularly good heat transport is then achieved when the metal bodies are designed as heat pipes.

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, derThese heat pipes, known per se, are formed by metal pipes closed at the ends and have a partial filling of a vaporizable liquid. This liquid evaporates during operation in the hot end exposed to the heat of sewage, the

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.so steam flows to the other, cooler end, which is exposed to the process water, and condenses there under heat emission. The condensate runs through a natural slope or through one on the inside Tube wall arranged capillary structure back to the hotter end, so that the circuit is closed.

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-In order to avoid contamination of the service water with absolute certainty, it is particularly advantageous if at least the lower area of the space is sealed off from the environment and a leakage water alarm device is arranged at the lowest point of the space. In this way, every leak in the area of the wall parts is recorded and reported.
Finally, the heat-conducting element can consist of a liquid, the liquid level in the space being monitored automatically by a liquid level monitor or a pressure monitor.
The heat exchanger according to the invention will next-

hend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigtstarting explained with reference to the drawing. It shows

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 undF i g. 1 shows a central vertical section through spaced apart storage spaces from each of a cylindrical shape, with each half being a variant with respect to the heat-conducting element represents and

Fig.2 einen Querschnitt durch den Gegenstand gemäß der Schnittlinie H-II der F i g. 1.2 shows a cross section through the object according to the section line H-II of FIG. 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.1 and 2 is a water heater 3 designed in the form of a straight, upright circular cylinder and of a circular ring cylindrical Waste water storage tank 1 surrounded with a small, approximately constant distance, so that a circular ring-shaped Gap 25 remains free. At the domestic water tank 3 is a supply line 20 for the cold water and below a discharge line 21 for the hot water in the form of connecting pieces is provided above.

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.The sewage is fed into the sewage storage tank 1 from a line 28 to a water-conducting device 13 the horizontal wastewater distribution system comprising the wastewater reservoir 1 in its upper region 9 with a plurality of outlet openings 10 or a single ·! elongated opening to the wastewater storage tank 1. An inflow 22 for the wastewater is connected to this distribution line 9, which the wastewater at low speed through the outlet openings 10 to the wastewater reservoir 1 feeds. In this case, entrained dirt and / or suspended matter can settle in the wastewater distribution line 9 Set aside, as the water velocity in the waste water distribution line 9 has been selected to be low. For removal the settled dirt and / or suspended matter is at the bottom of the sewage distribution line 9 with a Valve closable opening 30 for the withdrawal of this. Fabrics provided. To make this easier, two are the Openings 30 arranged approximately diametrically opposite spray nozzles 31, the outflow direction on the opening 30 is directed. Here, with each flushing nozzle 31, one half of the circumference of the sewage distribution line is created 9 flushed. The wastewater is from the wastewater storage tank 1 via a gooseneck-shaped Drain line 11 led to drain 29, with an ent- and ventilation 23 is provided.

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 abschließendenOn the right half of FIGS. 1 and 2, which show a variant embodiment with regard to the heat conduction element compared to the left half, a heat conduction element 8 consisting of a heat conduction strip is arranged in the intermediate space 25 and is indicated by hatching. This thermal paste serves as an intermediate heat carrier, which bridges the wall 24 of the waste water storage tank 1 with the approximately parallel running wall 4 of the domestic water storage tank 3 for heat exchange.
_ On the left half of the drawings, the heat-conducting element 6 consists of a large number of slab-shaped, good heat-conducting metal bodies ζ. Β. made of copper, which run approximately radially, bridge the gap 25 and end in the storage spaces 1, 3, pins or ribs (not shown) being able to be provided to enlarge the surface of these ends. It is possible, instead of introducing the heat-conducting elements 6, which are designed as metal bodies, into the storage spaces 1, 3, these to the final

ίο Wänden 4, 24 enden zu lassen und mit diesen gut wärmeleitend zu verbinden.ίο walls 4, 24 to end and with these well to connect thermally conductive.

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 erfaßtAt the lower end of the space 25, a leakage water detection device 12 is provided, which Penetration of water and thus leaks in the walls 4, 24 reliably detected

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.Finally, the heat-conducting element 8 can consist of a liquid located in the intermediate space 25 that can be monitored by a liquid level monitor. This liquid level monitor gives a signal if there is a change in the liquid level caused by a leak. During operation, the flow conditions indicated by arrows arise kv wastewater storage tank 1 a. The wastewater enters the wastewater reservoir 1 through the outlet openings 10. Is this Incoming wastewater is colder than that already located there, so the colder wastewater falls in the area of the vertical outer wall 15 of the wastewater storage tank 1 down into the area of the drain line 11. Here it hardly disturbs the internal circulation of the warm wastewater, which promotes the heat transfer. It will rather, it is withdrawn from the waste water storage tank 1 downwards via the drain line 11 and to the drain 29 The drain line 11 is preferably in the lower region of the vertical outer wall 15 connected to at least one point on the wastewater storage tank 1.

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.If the incoming wastewater has the same temperature as that in the wastewater storage tank 1 already wastewater or if it is warmer, it sloshes the outer walls 15 of the wastewater storage tank 1 not down, but is in the inner circulation of the Waste water is lined up and it takes part in the heat transfer to the wall 24 or to the heat conducting element 6 part. If the wastewater in the wastewater storage tank 1 is at rest, the incoming wastewater is stratified in one Altitude that corresponds to its temperature or its specific weight. For the function of this Sewage supply in the sewage tank 1, it is important that the sewage rate with which it Entering via the outlet openings 10 is very low. You should be around the speed range move, with which the internal circulation of the wastewater in the wastewater storage tank 1 takes place.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1. Heat exchanger to utilize the heat content of wastewater, especially household wastewater, with at least one wastewater storage tank that can be switched into the wastewater stream, the at least partially a service water room with an inlet and an outlet for that which is to be heated Encloses service water and is in heat exchange with it, characterized in that that the adjoining walls (4, 24) of the waste water storage tank (1) and the domestic hot water storage tank (3) formed service water room are arranged with a small distance from each other, the intermediate space formed between the waste water (1) and the domestic water storage tank (3) (25) is bridged by at least one heat conducting element (6; 8). 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.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the adjoining Areas of the walls (4, 24) of the water heater (3) and the waste water storage tank (1) are designed as metal walls. 3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitelement (8) aus Wärmeleitpaste, vorzugsweise aus Kupfer- oder Aluminiumpaste, besteht3. Heat exchanger according to one of claims 1 to 2, characterized in that the heat conducting element (8) consists of thermal paste, preferably copper or aluminum paste 4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitelement (6) als den Zwischenraum (25) durchdringender stabförmiger Metallkörper ausgebildet ist.4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 2, characterized in that the heat conducting element (6) is designed as the intermediate space (25) penetrating rod-shaped metal body. 5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper als Wärmerohr ausgebildet ist.5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the metal body is used as a heat pipe is trained. 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.6. Heat exchanger according to one.ii of claims 1 to 5, characterized in that at least the lower area of the gap (25) opposite the environment sealed and that a leakage water detection device (12) at the lowest point of the intermediate space (25) is arranged. 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.7. Heat exchanger according to one of claims 1 to 2, characterized in that the heat conducting element (8) consists of a liquid, the liquid level in the intermediate space (25) by a Liquid level monitor or a pressure monitor is automatically monitored.
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