DE3202804A1

DE3202804A1 - Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von waerme aus abwasser

Info

Publication number: DE3202804A1
Application number: DE19823202804
Authority: DE
Inventors: Evert Flink; Kurt 14900 Nynäshamn Jönsson
Original assignee: Axel Johnson Engineering AB
Current assignee: Axel Johnson Engineering AB
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1982-01-28
Publication date: 1982-08-26
Also published as: DK38082A; FI65325C; NO150700B; JPS57182093A; NO150700C; FI65325B; NO820234L; SE424227B; FI820223L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abwasser eines Gebäudes, wobei die Wärme in dem Abwasser zum Aufheizen von in das Gebäude eintretendem frischem Wasser oder zum Aufheizen des Heizsystems des Gebäudes verwendet wird.

Es ist bekannt, Wärme aus Abwasser dadurch rückzugewinnen, daß man das Abwasser direkt durch einen Wärmeaustauscher leitet. Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind beispielsweise in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 79OO722-5 beschrieben. Dabei wird das Abwasser derart geführt, daß es entlang der Rohrwände in einem vertikal angeordneten Wärmeaustauscher strömt. Diese Art eines Wärmeaustauschers erfordert einen verhältnismäßig großen Raum in vertikaler Richtung, benötigt jedoch keine Abwasserpumpe.

Wenn ein Wärmeaustauscher aus Gründen der Installationstechnik jedoch im wesentlichen noch horizontal angeordnet werden soll, besteht die Gefahr einer Verstopfung bzw. Verklumpung im Wärmeaustauscher. Es ist dann erforderlich, ein Abwasserrohr mit großem Durchmesser vorzusehen und die Strömungsrate muß hoch sein, was nur mittels einer Abwasserpumpe erreicht werden kann. Es kann jedoch häufig auftreten, daß die Pumpenströmung höher ist als die Strömung des eintretenden Abwassers und daher kann die Pumpe gezwungen sein, intermittierend zu arbeiten.

Es ist jedoch ein wesentlicher Vorteil, eine kontinuierliche Strömung durch einen Wärmeaustauscher zu haben, da hierbei ein kontinuierlicher Wärmeaustausch stattfinden kann. Dies kann man dadurch erreichen, daß ein Pufferraum im Abwassersystem eingesetzt wird, aus welchem das Abwasser durch den Wärmeaustauscher herausgepumpt und danach in den Raum zurückgeführt wird. Es ist möglich, teilweise den Pufferraum in einen warmen Teil und einen kalten Teil

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für das Abwasser zu unterteilen bzw. abzuschirmen, wobei der letztere Teil für das bereits durch den Wärmeaustauscher hindurchgegangene Wasser bestimmt ist. Damit eine Verklumpung bzw. Verstopfung dieses Pufferraums verhindert wird, ist es erforderlich, eine zweite Pumpe vorzusehen, welche durch den Pegel bzw. den Wasserstand in dem Raum gesteuert wird und das kalte Abwasser mit seinem Schlamm und seinen Festkörperpartikeln in einen Auslaß pumpt.

Eine zweite Pumpe und damit auch das Erfordernis eines großen Pufferraumes werden durch die Erfindung beseitigt.

Gemäß der Erfindung wird, wie bereits bekannt, ein mit dem Abwasserrohr verbundener Raum verwendet, der nachstehend als Behälter bezeichnet wird. Das Abwasser wird vor dem Ausstoß durch einen Auslaß dem Behälter zugeführt und durch einen Kreis für den Wärmeaustausch mit frischem Wasser oder einem Wärmeübertragungsmedium gepumpt. Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Abwasser nach dem Wärmeaustausch zur Rückströmung zum Behälter und/oder zum Ausstoß durch den Auslaß geführt wird. Solange dabei die eintretende Strömung geringer ist als die Pumpenströmung durch den Wärmeaustauscher, wird das Abwasser in den Behälter zurückgeführt, so daß eine kontinuierliche und hohe Strömung des Abwassers durch den Wärmeaustauscher sichergestellt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben mehrere Vorteile. Das gesamte Abwasser tritt durch den Wärmeaustauscher hindurch und die hohe Pumpenströraung bewirkt, daß Schlamm und Festkörperpartikel ebenfalls durch den Wärmeaustauscher hindurchtreten, so daß sie früher oder später an den Auslaß geleitet werden. Es- ist ein verhältnismäßig geringes Volumen

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für den Abwasserbehälter erforderlich. Ferner ist nur eine Pumpe notwendig und diese Pumpe kann kontinuierlich arbeiten, so daß sich in dem Wärmeaustauscher eine kontinuierliche Wärmeübertragung ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden.beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch eine bevorzugte Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist ein Behälter 2 als Aufrechterhaltungs- bzw. Ausgleichs- und Temperaturausgleichsraum in einem Rohrsystem 1a, 1b für Abwasser angeordnet. Dieser Behälter kann in den Boden eingesenkt sein oder kann ein freistehendes Gefäß sein. Das Abwasser wird aus diesem Behälter durch eine Pumpe 4 zu einem Wärmetauscher 3 gepumpt. Die Pumpe 4 kann vorzugsweise im Behälter angeordnet sein und sollte von derjenigen Art sein, die Festkörperpartikel enthaltendes Abwasser pumpen kann. Die Kapazität der Pumpe sollte so hoch sein, daß sie eine zu erwartende Maximalströmung des eintretenden Abwassers transportieren kann. Eine hohe Pumpenströmung ist auch hinsichtlich des Wärmeaustauschs ein Vorteil. Es werden dadurch Verklumpungen im Wärmeaustauscher beseitigt und die Wärmeübertragung erhöht.

Der Wärmeaustauscher 3 kann von herkömmlicher Art sein. Bei der Wärmeübertragung auf Frischwasser sollte der Wärmeaustauscher vorzugsweise das Frischwasser für das Gebäude direkt aufheizen. Das Frischwasser wird bei A dem Wärmeaustauscher zugeführt und bei B abgezogen. Wenn es die Bedingungen erfordern, kann die Hitze in dem Wärmeaustauscher zuerst auf ein geeignetes Zwischenmedium übertragen werden und danach erst auf das Frischwasser. Die Wärmeübertragung kann auch auf das Heizsystem des Gebäudes erfolgen.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Abwasser nach dem Wärmeaustauscher 3 an ein Dreiwegventil 5 transportiert, das derart angeordnet ist, daß das Abwasser entweder in den Behälter 2 (Pfeil C) zurückgeführt wird oder zum Auslaß 1b (Pfeil D) ausgestoßen wird, oder, falls geeignet teilweise in den Behälter zurückgeführt und teilweise zum Auslaß geleitet. Diese Ventilfunktion kann natürlich auch durch Zweiwegventile oder eine andere Vorrichtung mit ähnlicher Funktion erzielt werden. Ein oberer und ein unterer vorbestimmter Pegel in dem Behälter kann durch Pegelfühler 6,7 die Ventilpostion des Ventils 5 steuern bzw. bestimmen. Am unteren Pegel, d.h. am Pegelsensor 6, soll die Ventilposition derart eingestellt sein, daß das Abwasser in den Behälter 2 zurückgeführt wird. Der Behälter empfängt Abwasser, das durch den Wärmeaustauscher geleitet wurde, sowie neu eintreffendes Abwasser. Dadurch wird der Behälter verhältnismäßig rasch aufgefüllt. Wenn der Abwasserpegel den Pegelsensor 7 erreicht hat, wird die Ventilposition automatisch derart eingestellt, daß das Abwasser von dem Wärmeaustauscher zum Auslaß 1b ausgestoßen wird. Der Pegel sinkt dann in dem Behälter. Aus Sicherheitsgründen, beispielsweise beim Stillstand der Pumpe, ist es vorteilhaft, wie dargestellt, eine Auslaßverbindung 8 zwischen dem Behälter 2 und dem Auslaß 1b vorzusehen. Diese Verbindung sollte mit dem Behälter an einem Pegel über dem oberen Abwasserpegel verbunden sein.

überdies kann es bei gewissen Anwendungen vorteilhaft sein, eine direkte Verbindung zwischen dem Einlaß 1a und dem Auslaß 1b vorzusehen. Diese Verbindung wird mittels eines Temperaturfühlers während solcher Zeitspannen eingeschaltet, in denen die Temperatur des eintretenden Abwassers erheblich niedriger ist, als die Temperatur des Abwassers in dem Behälter.

Als Pegelfühler können Schwimmkörper verwendet werden, die mechanisch oder in anderer Weise die Ventilposition des Ventils 5 betätigen. Bei der dargestellten Ausführungsform und als Alternative sind elektrische Pegelfühler 6, 7 dargestellt, welche über einen Verstärker 9 an eine Stellvorrichtung 10 für das Dreiwegventil Impulse abgeben.

Die Ein/Aus-Steuerung wie vorstehend beschrieben, kann durch eine kontinuierliche Pegelsteuerung ergänzt oder durch diese ersetzt werden. Ein Pegelfühler kann die Ventilstellung derart steuern, daß in dem Behälter ein im wesentlichen konstanter Pegel erzielt wird.

Auch andere Abwandlungen sind zur Realisierung des Erfindungsgedankens möglich, um es dem Abwasser zu ermöglichen, nach dem. Wärmeaustausch in kontrollierter Weise in den Behälter zurückzuströmen und/oder zum Auslaß ausgestoßen zu werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, mit verhältnismäßig einfachen Mitteln und mit geringen Eingriffen in ein bereits vorhandenes Abwasserrohrsystem, geeignete Bedingungen zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abwasser zu erzielen. Die Verwendung des Behälters zur Rückführung von Abwasser bei geringer Belastung im Abwasser-Rohrsystem, sowie die verhältnismäßig hohe Pumpenkapazität führen zu diesen vorteilhaften Bedingungen.

Claims

URI & STRASSER Patentanwälte Axel Johnson Engineering AB Box 1004 S-149 01 Nynäshamn Schweden München, den 2 8. Jan. 1982 J 1 - U/m Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abwasser Patentansprüche

1.) Verfahren zur Rückgewinnung von Wärme aus Abwasser, das vor seinem Ausstoß durch einen Auslaß in einen Behälter geleitet wird, wobei das Abwasser in dom Behälter durch einen Kreis zum Wärmeaustausch mil frischem Wasser oder mit einem Wärmeübertragungsmedium gepumpt wird, dadurch g e k e η η - . zeichnet, daß das Abwasser nach dem Wärmeaustausch zur Rückströmung in den Behälter und/oder zum Ablassen zum Auslaß geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Führung der Abwasserströmung in Abhängigkeit vom Abwasserpegel in dem Behälter erfolgt.

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT URI te STRASSER, INNERE WIENER STR. 8, 8 MÜNCHEN 80, TEL. (089) 4 -IR JO

REPRESENTATIVES SEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICX STADTSPARKASSE MÜNCHF.N, KONTO-NUMMER S3 U 23 16 (UIZ 701 500 00)

MANDATAIRES AGREES PRES LOFFICE BUROPtIN DBS BMVBTS POSTSCHECKKONTO MÖNCHEN 24 Il - MO (BLZ 700 100 80)

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß vorbestimmte untere und obere Pegel in dem Behälter die Führung der Strömung zum Behälter bzw. zum Auslaß bestimmen.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein vorbestimmter Pegel die Führung der Strömung zum Behälter bzw. zum Auslaß bestimmt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Abwasser in Zeitspannen, in denen die Abwassertemperatur vor dem Behälter um einen bestimmten Betrag unterhalb der Abwassertemperatur im Behälter liegt, am Behälter vorbeigeleitet wird.

6. Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus Abwasser, das in einem Abwasserrohr zu einem Auslaß strömt, mit einem vor dem Auslaß (1b) in dem Abwasserrohr angeordneten Behälter (2), mit einem mit dem Behälter verbundenen Rohr, das mit einer Pumpe (4) zum Hindurchpumpen des Abwassers durch das Rohr ausgestattet ist, und mit einem Wäremaustauscher

(3) der in wärmeaustauschender Beziehung zum Rohr angeordnet ist, um Wärme an Frischwasser oder ein Wärmeübertragungsmedium abzugeben, dadurch gekennzeichnet , daß eine Ventileinrichtung (5) in dem Rohr nach dem Wärmeaustauscher (3) zur Verbindung des Rohrs mit dem Behälter (2) und/ oder dem Auslaß (1b) angeordnet ist, und daß der Behälter (2) mit Abwasserpegel-Fühleinrichtungen (6,7) versehen ist, um die Ventilposition der Ventileinrichtung (5) zu steuern.

7. Vorrichtung nach Anspurch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Pegel-Fühleinrichtungen (6,7) derart angeordnet sind, daß sie vorbestimmte obere und untere Abwasserpegel abtasten. ^r

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Pegel-Fühleinrichtungen derart angeordnet sind, daß sie einen vorbestimmten Abwasserpegel abtasten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine direkte Rohrverbindung (8) für das Abwasser zwischen dem Behälter

(2) und dem Auslaß (1b) angeordnet ist, und daß die Rohrverbindung (8) mit dem Behälter (2) oberhalb des oberen Abwasserpegels oder dem einen Abwasserpegel verbunden ist.