DE2916839A1 - Waste water heat storage process - passes fluids through series of latent heat units operated by different temperature levels - Google Patents
Waste water heat storage process - passes fluids through series of latent heat units operated by different temperature levelsInfo
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Abstract
Description
Stefan Gey, Tulpenhof'straße 25 6o5o Offenbach/Main Verfahren zum Speichern von Wärmeenergie sowie eine Vorrichtung zu dessen Anwendung.Stefan Gey, Tulpenhof'strasse 25 6o5o Offenbach / Main Method for storing thermal energy and a device for its use.
Diese Erfindung hat ein Verfahren zum Speichern von Wärmeenergie in Latent-Wärmespeichern zu Gegenstand, nachdem mittels mehrerer hintereinander geschalteter Latent-Wärmespeicher, deren Speichermedien temperaturmäßig abgestufte Umwandlungstemperaturen aufweisen, der Wärmeinhalt periodisch strömender, warmer Flüssigkeiten aufgenommen und danach mit hohem Wirkungsgrad wieder auf periodisch oder gleichförmig strömende Flüssigkeiten niederen Temperaturpotentials übertragen wird.Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist eine Latent-Wärmespeichervorriehtung, nach welcher sich das Speichermedium in Rohren oder Ringräumen befindet, die von gut wärmeleitenden Einbauten iriikur ζ en Abständen durchsetzt sind.This invention has a method for storing thermal energy in latent heat storage, after by means of several latent heat accumulators connected in series, their storage media have temperature-graded transition temperatures, the heat content of periodically flowing, warm liquids absorbed and then reduced again with high efficiency to periodically or uniformly flowing liquids Temperature potential is transferred. Another object of this invention is a latent heat storage device, according to which storage medium is located in pipes or annular spaces, which are interspersed with highly thermally conductive internals at very short distances.
Mit den Abwässern aus Wohnhaushalten, Küchen, Wäschereien, Badeanstalten und anderen, warmes Wasser verwendenden Einrichtungen gehen große Mengen Wärmeenrgie ungenutzt, die Umwelt be- ^ lastend, verloren. Da die Gewinnung von Energie immer kostspieliger wird und der Verbrauch stark zunimmt, muß die vorhanden· Energie optimal genutzt werden.With the wastewater from households, kitchens, laundries, Bathing establishments and other establishments that use warm water go unused large amounts of heat energy and harm the environment burdensome, lost. Since the generation of energy is becoming more and more expensive and the consumption is increasing sharply, the Energy can be used optimally.
Im Gegensatz zur Industrie fallen in den Wohnhaushalten und handwerklichen Berieben an vielen Orten verstreut periodisch relativ kleine Mengen an warmen Abwässern an» Dieser Umstand erschwert die wirtschaftliche Gewinnung der Wärmeenergie und '-verhindert den Einsatz der ih der Industrie üblichen Gegenstrom- Wärmetauscher.In contrast to industry, relatively small amounts of warm wastewater periodically accumulate in many places in households and craft businesses. "This circumstance makes it difficult to obtain heat energy economically and " - prevents the use of the countercurrent heat exchangers that are common in industry.
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Ein weiteres Problem der Nutzung der Abwärme aus Wohnhaushalten und Handwerksbetrieben besteht darin, daß dort die Abwärme zu unterschiedlichen Zeiten in unterschiedliehen Mengen, anfällt und" Hutzwärme zu anderen--Zeiten in anderen Mengen: benötigt- Another problem with the use of waste heat from residential households and handicraft businesses consists in the fact that the waste heat accumulates there at different times in different amounts and "warmth at other times - times in other amounts: required-
In solchen Fällen werden an Stelle v-on Durchlauf-Wärmetauschern sogenannte- Wärmespeicher--verwendete Wärmespeicher sind Vorrichtungen, die die Wärmeenergie zu unters chi edii ehren Zeiten aufzunehmen und abzugeben gestatten.. Diese Speicher enthalten flüssige oder feste Substanzen, die über eine große Wärmekapazität verfügen» DIes-e Speichersubstanzen nehmen, zunächst die zugeführte Wärmeenergie unter Erwärmen auf und ge~ ben diese später unter Abkühlen wieder ab. Dieser Speieherprozess kann beliebig oft wiederholt werden*In such cases, so-called heat accumulators are used instead of flow heat exchangers Devices that allow the thermal energy to be absorbed and released at different times. These storage media contain liquid or solid substances that have a large Have heat capacity »Take these storage substances, first of all the supplied thermal energy with heating on and ge ~ Ben these off again later while cooling. This storage process can be repeated any number of times *
Eine besondere Art von Wärme spei ehern sind die Latertt-Wärmespeicher. Diese gestatten das Speichern von Wärmeenrgie bei konstanter Temperatur. In diesem Fall wird die zugeführte Wärmeenergie.zum Schmelzen fester Stoffe verwendet, die Entnahme von Wärmeenergie aus dem. Speicher führt zum ErstarrBn der Speichersubstanz. Die Änderung des Aggregatzus tan.de s der Speichersubstanz läuft unter Abgabe oder Aufnahme großer Mengen an Umwandlungswärme, sogenannter latenter Wärme, ab. Außer der Änderung des Aggregatzustandes werden auch andere Umwandlungsprozesse wie Modifikationswechsel, Kristallisation von Salzen oder organischen Substanzen aus deren Lösungen oder Hydraten zum Speichern von Wärmeenergie bei konstanter Temperatur benutzt.Latertt heat accumulators are a special type of heat storage. These allow the storage of thermal energy at a constant temperature. In this case, the supplied Thermal energy, used for melting solid substances, the extraction of thermal energy from the. Storage leads to solidification the storage substance. The change in the aggregate tan.de s Storage substance runs off by releasing or absorbing large amounts of conversion heat, so-called latent heat. In addition to the change in the state of aggregation, there are also other transformation processes such as change in modification, crystallization of salts or organic substances from their solutions or hydrates to store thermal energy at constant Temperature used.
Es sind eine Eeihe von Latent-Wärmespeiehern beschrieben worden, insbesondere solche von großer Kapazität und großem Volumen, die bevorzugt Sonnenwärme bei Temperaturen zwischen 60 0C und 3o 0G über längere Zeit speichern.There have been described a Eeihe of latent Wärmespeiehern, save in particular those of large capacity and large volume, the preferred solar heat at temperatures between 60 0 C and 3o 0 G over time.
Die DT OS 25 17 92o beschreibt eine Vorrichtung zum Speichern von Sonnenwärme bei Temperaturen von etwa 2o 0C, wobei vorteilhaft eutektische Salzmischungen verwendet werden. Ferner wer-The DT OS 25 17 92o describes a device for storing solar heat at temperatures of about 0 C 2o, wherein advantageously eutectic salt mixtures are used. Furthermore,
den technische Details von Latent-Wärmespeichern und deren Anwendung in einer Reihe von Schriften beschrieben. Die DT OS 25 52 698 und die DT OS 25 23 234- befassen sich mit Maßnahmen zuf Verbesserung des Wirkungsgrades von Latent-Wärmespeichern,the technical details of latent heat storage and their application described in a number of scriptures. DT OS 25 52 698 and DT OS 25 23 234 deal with measures to improve the efficiency of latent heat storage,
Die DT OS 24. 25 589 hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gegenstand, mit deren Hilfe ein Behälter abwechselnd erwärmt und gekühlt wird, indem abwechselnd warmes undkaltes Wasser durch den Behälter transportiert wird. Beide Portionen von Fässer werden getrennt aufbewahrt und beim folgenden Arbeitsgang erneut zum Erwärmen bzw. zum Kühlen des Behälters ver« wendet.The DT OS 24. 25 589 has a method and an apparatus for Object with the help of which a container is alternately heated and cooled by alternating hot and cold water is transported through the container. Both portions of barrels are kept separately and in the following operation used again for heating or cooling the container.
Die Latent-Wärmespeieher speichern Wärmeenergie bei einer durch die..Wahl des Speichermediums festgelegten Temperatur. Dem Speichermedium kann nur die Wärmeenergie zugeführt werden, deren Temperatur oberhalb der Umwandlungstemperatur des Speichermediums liegt. Andererseits kann dem. Speicher die Wärmeenrgie nur bei einer Temperatur entnommen werden, die unterhalb der Umwandlungstemperatur des Speichermediums liegt. Hieraus folgt, daß die Latent-Wärmespeieher bekannter Bauart die Wärmeenergie nur auf einem niedrigen Temperaturniveau nutzen können. Der Speichervorgang erhöht die Entropie des Systems derart, daß der ökonomische Nutzen dieser bekannten Verfahren gering ist.The latent heat accumulators store thermal energy at a temperature determined by the choice of storage medium. The storage medium can only be supplied with thermal energy whose temperature is above the transformation temperature of the storage medium. On the other hand, it can. Store the Thermal energy can only be extracted at a temperature that is below the conversion temperature of the storage medium. It follows from this that the latent heat accumulators of the known type only absorb the heat energy at a low temperature level to be able to use. The storage process increases the entropy of the System in such a way that the economic benefit of these known methods is low.
So ist es wenig sinnvoll, die im Abwasser eines Waschautomaten enthaltene Wärmeenergie, die auf einem Temperaturniveau von 95 0G anfällt, auf einem Temperaturniveau von 4-o 0C zu speicern und erneut zu nutzen. Wärmeenergie auf diesem Temperaturniveau ist minderwertig und wird von der Sonne tagsüber in unbegrenzten Mengen geliefert. Die bislang bekannt gewordenen Latent-Wärmespeieher sind für die Anwendung im Wohnhaushalt und der Kleinindustrie ungeeignet, weil die Wärmeenergie nur auf niederem Temperaturniveau nutzbar ist. Um auf niederem Temperaturniveau gespeicherte Wärmeenergie auf ein höheres, wertvolleres Temperaturniveau zu bringen, sind zusätzliche Einrichtungen wie Wärmepumpen erforderlich.So it makes little sense, the thermal energy contained in the waste water of a washing machine, which arises at a temperature level of 95 0 G to speicern at a temperature level of 4-o 0 C and use again. Thermal energy at this temperature level is inferior and is supplied by the sun in unlimited quantities during the day. The latent heat accumulators that have become known so far are unsuitable for use in residential households and small-scale industry because the thermal energy can only be used at a low temperature level. In order to bring thermal energy stored at a lower temperature level to a higher, more valuable temperature level, additional equipment such as heat pumps are required.
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Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu finden, welches es gestattet, Wärmeenergie auf möglichst hohem Temperaturniveau zu speichern und mit hohem Wirkungsgrad wieder auf kalte Flüssigkeiten zu übertragen. Der Zeitpunkt der Auf nähme:, der Wärmeenergie in den Speicher und der Abgabe aus dem Speicher können beliebig weit auseinander liegen. Darüberhinaus gehört zur Aufgabe dieser Erfindung die Konstruktion eines Latent-Wärmetauschers bzw. eines Elementes, das die Anwendung dieses Verfahrens für kleine Wärmemengen mit guter Energieausbeute gestattet.The object of this invention is to find a method which allows thermal energy to be as high as possible To save temperature level and with high efficiency again to transfer to cold liquids. The point in time at which the thermal energy in the storage unit and the delivery would take off the memory can be as far apart as desired. A further object of this invention is construction a latent heat exchanger or an element that the application this process is permitted for small amounts of heat with good energy yield.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Latent-Wärmespeicher, die auf mehreren, kaskadenartig abgestuften Temperaturniveaus speichern, hintereinander geschaltet werden und sowohl von der Wärme abgebenden als auch von der Wärme aufnehmenden Flüssigkeit nacheinander im Gegenstrom in jeweils entgegengesetzter Richtung durchströmt werden. Die einzelnen Wärmespeicher-Elemente sind so gebaut, daß die Flüssigkeiten während des Durchströmens optimal Wärmeenergie abgeben und aus dem Speicher aufnehmen.This object is achieved according to the invention in that several latent heat accumulators, which are graded on several, cascade-like Store temperature levels, be connected in series and from the heat emitting as well as from the Heat absorbing liquid are flowed through one after the other in countercurrent in opposite directions. the individual heat storage elements are built in such a way that the fluids optimally heat energy while flowing through them and take it from the memory.
Die für diesen Zweck verwendbaren Latent-Wärmespeicher können als Speichermedium Salze, eutektische Salzmischungen Salzlösungen, Salzhydrate, Metall-Legierungen,Kohlenwasserstoffe und andere organische Substanzen, die sich durch große Umwandlungsenergien auszeichnen, enthalten. Die Wärmekapazität der einzelnen Speicherstufen wird derart aufeinder abgestimmt, daß entsprechend dem Wärmeangebot und des Wärmebedarfs optimale Energieausbeute sichergestellt ist.The latent heat accumulators that can be used for this purpose can use salts, eutectic salt mixtures, salt solutions, Salt hydrates, metal alloys, hydrocarbons and other organic substances that are produced by large transformation energies distinguish, included. The heat capacity of the individual storage stages is matched to one another in such a way that optimal energy yield is ensured according to the heat supply and the heat demand.
Die Speichermedien der einzelnen Speieherstufen werden so ausgewählt, daß deren Umwandlungstemperaturen möglichst gleichen Abstand voneinander haben, damit die Stufen etwa gleiche Wärmekapazität erhalten. Da jedoch nicht für jede beliebige Temperatur ein geeignetes Speichermedium zur Verfügung steht, kann es notwendig.werden, die Umwandlungstemperaturen von Speichersubstanzen zu korrigieren. Dies geschieht durch Zugabe von löslichen Fremdstoffen zu den in Aussicht genommenenThe storage media of the individual storage levels are selected so that that their transition temperatures have the same distance from one another as possible, so that the stages have approximately the same heat capacity obtain. However, since a suitable storage medium is not available for every temperature, it may be necessary to reduce the transition temperatures from Correct storage substances. It does this by adding soluble foreign matter to the envisaged
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substanzen in einer vorher ermittelten Konzentration.substances in a previously determined concentration.
Derartige Speicherkaskaden können auch mehrere Wärme liefernde und Wärme aufnehmende Flüssigkeitsströme integrieren, deren Teiaperaturpotentiale auch unterschiedlich sein können. In die«- ses Fallewerden die einzelnen Speicherstufen mit zusätzlichen Wärme zuführenden und Wärme entnehmenden Rohrleitungen ausgestattet. Die Wärmekapazitäten dieser zusätzlichen Systeme werden in den entsprechenden Speieherstufen berücksichtigt.Such storage cascades can also deliver several heat and integrate heat-absorbing liquid streams, their Teiaperaturpotentials can also be different. In the"- In this case, the individual storage levels are equipped with additional heat supply and heat removal pipes. The heat capacities of these additional systems are taken into account in the corresponding storage levels.
Falls die einzelnen in das System einbezogenen Flüssigkeitsströme nicht miteinander vermischt werden dürfen, weil diese unterschiedlich zusammengesetzt sind oder unter verschiedenen Drücken stehen, werden die Flüssigkeiten in verschiedenen, von einander getrennten Rohrleitungen transportiert.If the individual liquid flows included in the system must not be mixed with one another, because they are composed differently or are under different pressures, the liquids are in different, of separate pipelines transported.
Manche Speiehersubstanzen haben im festen Zustand ein geringes Wärmeleitvermögen, sodaß der Abtransport der Wärme von der Rohrwandung in das Innere des Speichers oder in umgekehrter Richtung relativ langsam erfolgt. Diese Erscheinung setzt den Wirkungsgrad herab und verringert die Wärmekapazität des Speichers. Der Nachteil wird dadurch ausgeschaltet, daß die Speichersubstanz in Rohren oder Ringräumen zwischen zwei Rohren untergebracht wird , in denen sich zusätzlich schraubenförmig gewiekelte Wellrippen aus gut Wärme leitenden Metallen oder* Metall-Legierungen, die wiederum Wärme leitend mit den Rohren verbunden sind, befinden. Diese Rippen sind in kurzen Abständen radial angeordnet. Dadurch werden die Wege für den Transport der Wärme innerhalb des Speichermediums verkürzt, sodaß die Wärme trotz schlechten Leitvermögens des Speichermediums schnell an- und abfließt. . *Some spit substances have a small amount in the solid state Thermal conductivity, so that the heat is transported away from the pipe wall into the interior of the storage tank or vice versa Direction takes place relatively slowly. This phenomenon lowers the efficiency and reduces the heat capacity of the storage unit. The disadvantage is eliminated that the storage substance in pipes or annular spaces between two pipes is housed, in which additional helically angled corrugated fins made of good heat-conducting metals or * Metal alloys, which in turn are connected to the tubes in a thermally conductive manner. These ribs are at short intervals arranged radially. This shortens the ways for the transport of heat within the storage medium, so that the heat flows in and out quickly despite the poor conductivity of the storage medium. . *
An Hand der Abbildung 1 wird der Aufbau eines Latent-Wärme- . Speichers näher beschrieben. . . - -On the basis of Figure 1, the structure of a latent heat. Memory described in more detail. . . - -
Auf einem Kernrohr 1 , das aus Kupfer besteht, ist ein schraubenförmiges Kupferband 2 wellenartig aufgewickelt und Wärme leitend mit diesem verlötet. Die in achsialer Richtung hintereinander liegenden Wellen sind gegeneinander versetz.t. DieOn a core tube 1, which is made of copper, is a helical one Copper tape 2 wound up in a wave-like manner and soldered to it in a heat-conducting manner. The one behind the other in the axial direction lying waves are offset against each other. the
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Wellen weisen zueinander geringe, gleichmäßige Abstände auf. Über diese Wellen ist ein Mantelrohr 3 gezogen, das wiederum Wärme leitend mit den Wellenkämmen verbunden ist. In dem Raum zwischen dem Kernrohr 1 und dem Mantelrohr 3 befindet sielt das Speichermeclium.Waves have small, even distances from one another. A jacket tube 3 is drawn over these waves, which in turn is connected to the wave crests in a heat-conducting manner. By doing Space between the core tube 1 and the jacket tube 3 is located sails the storage meclium.
Da die Umwandlung des Aggregatzustandes stets mit Volumenänderung abläuft, darf der Raum, in dem sich das Speichermedium befindet, nicht vollständig mit Speichersubstanz gefüllt sein, um zu vermeiden, daß der Speicherbehälter infolge einer Volumenvergrößerung der Spei che-r sub stanz gedehnt wird.Since the transformation of the physical state always occurs with a change in volume expires, the space in which the storage medium is located must not be completely filled with storage substance be in order to avoid that the storage container as a result of an increase in volume of the Spei che-r substance stretched will.
Die Wärme abgebende Flüssigkeit fließt durch den Innenraum des Kernrphres 1 . Zu einer anderen Zeit strömt die Wärme aufnehmende Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung durch das gleiche Rohr. Der Innenraum des Kernrohres 1 ist zur Verbesserung des Wärmeübergangs von der Flüssigkeit auf das Speichermedium und umgekehrt mit einem Sternprofil 4 aus gut Wärme leitenden Material oder auch anderen, den Wärmetransport begünstigenden und turbulente Strömung erzeugenden Einbauten ausgestattet.The heat-emitting liquid flows through the interior of the core tube 1. At another time the heat flows receiving liquid in the opposite direction through the same tube. The interior of the core tube 1 is for Improvement of the heat transfer from the liquid to the storage medium and vice versa with a star profile 4 from good Heat-conducting material or other internals that promote heat transport and generate turbulent flow fitted.
Für den Fall, daß die Wärme abgebende und Wärme aufnehmende Flüssigkeit gleichzeitig strömen oder sich nicht miteinander vermischen dürfen, wird der Innenraum des Kernrohres 1 durch eine flüssigkeitsdichte Trennwand oder ein weiteres konzentrisch angeordnetes Rohr in zwei Räume unterteilt, wobei in jedem eine Flüssigkeit strömt. Um das Mantelrohr 3 kann aber auch ein weiters Außenrohr 5 in geringem Abstand angebracht werden, durch welches eine der beiden Flüssigkeiten geleitet wird. Dieses Rohr besteht vorteilhaft aus gering Wärme letenden Kunststoff.In the event that the heat-emitting and heat-absorbing liquid flow at the same time or do not interact with one another allowed to mix, the interior of the core tube 1 is concentric by a liquid-tight partition or another arranged tube divided into two spaces, in each of which a liquid flows. To the jacket pipe 3 but can a further outer tube 5 can also be attached at a short distance, through which one of the two liquids is passed will. This tube is advantageously made of low heat release plastic.
Sind mehr als zwei Flüssigkeiten, die nicht miteinander vermischt werden dürfen am Wärmetausch beteiligt, werden in das Kernrohr 1 mehrere dünne, die Wärme gut leitende Rohre eingebaut und die Zwischenräume zwischen diesen Rohren und dem Kernrohr 1 mit gut Wärme leitenden Substanzen wie Metallen, Metall-Legierungen oder Warmezement ausgefüllt.If more than two liquids that must not be mixed are involved in the heat exchange, the Core tube 1 built in several thin tubes that conduct heat well and the spaces between these tubes and the Core tube 1 filled with good heat conducting substances such as metals, metal alloys or hot cement.
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Die Latent-Wärmespeicher sind, nach außen extrem gut wärmeisoliert, damit auch über längere Zeiten keine nennenswerten Wärmeverluste eintretet. · Die hintereinander geschalteten Speicherelemente sind gegeneinander wärmeisoliert. Zu diesem Zweck sind die sind die Flüssigkeiten führenden Metallrohre zwischen den Speicherstufen gegeneinander mit Schlauchmuffen aus schlecht Wärme leitendem Kunststoff verbunden.The latent heat accumulators are extremely well insulated from the outside, so that no significant heat losses occur even over long periods of time. · The one behind the other Storage elements are thermally insulated from one another. For this purpose they are the metal pipes that carry liquids between the storage levels against each other with hose sleeves made of poorly thermally conductive plastic.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern von Wärmeenergie ermöglicht die mehrmalige Nutzung vorhandener Wärmeenergie bei abfallendem Temperaturniveau. Die Anwendung dieses Ver*·' fahrens senkt den Verbrauch an Trägern von Primärsnergie, wie Kohle, Erdöl, Erdgas und Kernbrennstoffen. Es wurden Energiekosten gespart und die Umwelt weniger mit Schadstoffen, die bei der Umwandlung von Primarenergie in elektrische Energie anfallen, belastet.The inventive method for storing thermal energy enables the multiple use of existing thermal energy when the temperature level drops. The application of this ver * · ' fahrens reduces the consumption of primary energy sources such as coal, crude oil, natural gas and nuclear fuel. There were energy costs saved and the environment less with pollutants that in the conversion of primary energy into electrical energy incurred, burdened.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Anwendung des der Erfindung zu Grunde liegenden Verfahrens in Fällen geringen Wärmeenergieumsatzes, wie in Wohnhaushalten und handwerklichen Kleinbetrieben»The device according to the invention enables the application of the method on which the invention is based in cases of low thermal energy conversion, such as in residential households and small craft businesses »
Die Latent-Wärmespeicher arbeiten wartungsfrei, geräuschlos und ungefährlich, beanspruchen wenig Platz und sind leicht zu transportieren und zu installieren» Bei Anwendung des Baukastenprinzips lassen sich durch Hintereinander- und Heben«=· einanderschalten große Speicherkapazitäten individuell installieren« The latent heat accumulators work maintenance-free, noiseless and harmless, take up little space and are easy to transport and install »when using the modular principle large storage capacities can be individually installed by stacking and lifting «= · one after the other«
Der Aufbau und die Funktionsweise sowie die Anwendung einer Wärmespeicherkaskade wird an Hand des folgenden Beispiels naher beschrieben.The structure and functionality as well as the use of a heat storage cascade is illustrated using the following example described in more detail.
Ein Wohnhaushalt verfügt über einen elektrisch beheizten Waschautomaten und einen elektrisch betriebenen Geschirrspüler» Den von diesen Geräten erzeugten Abwässern wird mittels einer Latent-Wärmespeicherkaskade die Wärmeenergie entnommen und zum Aufwärmen des zulaufenden Frischwassers genutzteA household has an electrically heated washing machine and an electrically operated dishwasher » The waste water generated by these devices is converted into thermal energy by means of a latent heat storage cascade taken and used to warm up the incoming fresh water
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-■sr -- ■ sr -
Der Waschautomat erzeugt pro Heißwaschvorgang zweimal nach-.einander je 15 1 Waschlauge mit einer Temperatur von 95 0Cj der Geschirrspüler erzeugt pro Spülprozess zweimal 1o 1 Abwaschwasser von 6o 0C. Beide Geräte werden mit Frischwasser von 8 0C versorgt»The washing machine produced per hot washing operation after-.einander per 15 1 of wash liquor produced twice with a temperature of 95 0 C j, the dishwasher per rinsing twice 1o 1 dishwater of 6o 0 C. Both devices are supplied with fresh water at 8 0 C "
Zur Rückgewinnug der in den Abwässern beider Geräte enthaltenen Wärmeenergie wird ein sechsstufiger Latent-Wärmespei» eher eingesetzt» bei dem jede Stufe eine Kapazität von 1 5oo kJ aufweist» Die Gesamtkapazität beträgt 9 ooo kJ» Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen^ sollen die Temperaturniveaus der einzelnen Stufen untereinander und zu den Eintrittstemperaturen von Abwasser und Frischwasser gleiche Abstände auf= weisen« In diesem Falle betragen die Abstände der einzelnen Speicherstufen: (95 - 8) s 7 = 12,4 oC.A six-stage latent heat storage system is used to recover the heat energy contained in the wastewater from both devices. rather used »where each stage has a capacity of 1,500 kJ» the total capacity is 9,000 kJ »around one To achieve high efficiency ^ the temperature levels of the individual stages among each other and at the inlet temperatures equal distances between sewage and fresh water. In this case, the distances between the individual Storage levels: (95 - 8) s 7 = 12.4 oC.
Der sechsstufige Latent-Wärmespeicher erhält folgenden Aufbau σThe six-stage latent heat accumulator has the following structure σ
Stufe Theor. Prakt. Speichersubstanz Dichte Umwandlungs-Temp. Temp. energieLevel theor. Practical Storage substance density Conversion temp. Temp. Energy
Die Speichersubstanzen sind preiswert, ungefährlich und nicht korrosiv gegenüber Kupfer und dessen Legierungen.The storage substances are inexpensive, safe and non-corrosive to copper and its alloys.
Diese sechsstufige Latent-Wärmespeieherkaskade zeigt beim Anschluß des Waschautomaten und des Geschirrspülers folgendes Temperatürverhalten:This six-stage latent heat storage cascade shows the following temperature behavior when the washing machine and dishwasher are connected:
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'AO'AO
Die Temperatur.des Frischwassers» das dem Waschautomaten zufließt wird von 8 0C auf 79,5 0C erhöht? das bedeutet, daß vom Wärmeinhalt des Abwassers 82 % zurückgewonnen werden. Auf diese Weise werden je Heißwasehprozess 8966 kJ oder 2,5 kWh elektrische Energie erhalten.The Temperatur.des fresh water "that the washing machine is increased flows of 8 0 C to 79, 5 0 C? this means that 82% of the heat content of the wastewater is recovered. In this way, 8966 kJ or 2.5 kWh of electrical energy are obtained per hot washing process.
Das Frischwasser des Geschirrspülers wird auf 53,7 0C aufgewärmt«, Somit werden pro SpülVorgang 382o kJ Wärmeenergie oder 1,1 kWh elektrischer Energie demProzess erhalten. Der Wärme'ibedarf für das Aufheizen der mit dem Warmwasser in Berührung kommenden Maschinenteile ist bei dieser Betrachtung nicht berücksichtigt worden.The fresh water of the dishwasher is "warmed up to 53.7 0 C, thus obtained per flush 382o kJ of heat energy or 1.1 kWh of electrical energy demProzess. The heat requirement for heating up the machine parts that come into contact with the hot water has not been taken into account in this analysis.
In diese Wärmespeichersysteme lassen sich andere, Wärme abgebende oder Wärme verbrauchende Geräte einbeziehen. Der Kondensator eines Kompressor-Kühlaggregates gibt Wärmeenergie mit einer Temperatur von 5o 0C ab und wird zwischen der dritten und vierten Stufe in den Latent-Wärmespeicher eingeführt. Die Rohrleitung, in der das Kühlmittel verflüssigt wurde, tritt hinter der sechsten Stufe wieder aus und führt in den Verdampfer des Kühlsystems zurück. Bei Anwendung die>ser Arbeitsweise unterbleibt das besonders in der warmen Jahreszeit lästige Aufwärmen der Wohnräume durch die Abwärme der Kühl- und Gefriereinrichtungen.Other devices that emit or consume heat can be included in these heat storage systems. The capacitor of a compressor cooling aggregate is heat energy at a temperature of 0 5o C., and is inserted between the third and fourth stages in the latent-heat storage. The pipeline in which the coolant was liquefied emerges after the sixth stage and leads back into the evaporator of the cooling system. When using this mode of operation, the annoying warming up of the living space by the waste heat from the cooling and freezing equipment, especially in the warm season, does not occur.
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Da die Kühlaggregate dem Latentwärmespeicher nur Wärmeenergie zuführen.ohne äquivalente Wärmemengen zu entnehmen, soll eine weitere Rohrleitung parallel zu der Rohrleitung der Kälteanlage installiert werden, über die Wärmeenergie mit einer Temperatur von etwa U5 0C dem Latent-Wäimespeicher entnommen werden kann. Diese Wärme wird zur Versorgung eines Handwaschbeckens genutzt.Since the cooling units only supply thermal energy to the latent heat accumulator without extracting equivalent amounts of heat, another pipeline should be installed parallel to the pipeline of the refrigeration system, via which heat energy with a temperature of around U5 0 C can be taken from the latent heat accumulator. This heat is used to supply a hand wash basin.
Die elektrischen Heizungen der in das Wärmetauschsystem einbezogenen Haushaltgeräte werden noch dazu genutzt» die Temperaturdifferenz zwischen der Frisctnjassereintritts- und der Betriebstemperatur des Gerätes zu ergänzen.The electrical heaters of the household appliances included in the heat exchange system are also used for »the temperature difference between the Frisctnjassereintritts- and the To supplement the operating temperature of the device.
Für den Fall, daß eine Stufe oder der gesamte Latent-Wärme·=
speicher nicht genügend aufgeladen ist„ können die ange»
schlossenen Geräte trotzdem normal betrieben werden^ iireil
die Heizungen der Geräte auch die gesamte für den Arbeits-Vorgang notwendige Wärmemenge liefern»In the event that a stage or all of the latent heat · =
The memory is not charged enough.
closed devices can still be operated normally
the heaters of the devices also provide the entire amount of heat required for the work process »
Der Wirkungsgrad der .Latentwärmespeicher steigt mit zunehmender Stufenzahl an» Der sechsstufige Wärmespeicher hat
für den Waschautomaten einen Wirkungsgrad von 82 %9 ein
zehnstufiger Speicher weist einen Wirkungsgrad von 89 % aufo The efficiency of the latent heat accumulator increases with the number of stages »The six-stage heat accumulator has
an efficiency of 82 % 9 for the washing machine
ten-stage storage has an efficiency of 89 % o
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