RU2549035C2 - Способ и контурная система для отбора тепловой энергии от отработанных вод - Google Patents

Способ и контурная система для отбора тепловой энергии от отработанных вод Download PDF

Info

Publication number
RU2549035C2
RU2549035C2 RU2013113722/12A RU2013113722A RU2549035C2 RU 2549035 C2 RU2549035 C2 RU 2549035C2 RU 2013113722/12 A RU2013113722/12 A RU 2013113722/12A RU 2013113722 A RU2013113722 A RU 2013113722A RU 2549035 C2 RU2549035 C2 RU 2549035C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wastewater
heat
circuit
waste water
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2013113722/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013113722A (ru
Inventor
Паль КИШШ
Янош КОЧИШ
Даниела КЁРЁШШИ
Original Assignee
Термоватт Энергетикаи Эш Эпитёипари Кфт.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Термоватт Энергетикаи Эш Эпитёипари Кфт. filed Critical Термоватт Энергетикаи Эш Эпитёипари Кфт.
Publication of RU2013113722A publication Critical patent/RU2013113722A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2549035C2 publication Critical patent/RU2549035C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F24H4/04—Storage heaters
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F3/00—Sewer pipe-line systems
    • E03F3/04—Pipes or fittings specially adapted to sewers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F24D11/0235—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system with recuperation of waste energy
    • F24D11/025—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system with recuperation of waste energy contained in waste water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0012—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from waste water or from condensates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/02—Temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/043—Treatment of partial or bypass streams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/24—Separation of coarse particles, e.g. by using sieves or screens
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/08—Treatment of wastewater in the sewer, e.g. to reduce grease, odour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F24D2200/20—Sewage water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/30—Relating to industrial water supply, e.g. used for cooling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Sewage (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системе и способу отбора тепловой энергии от отработанных (сбросных) вод. Способ отбора тепловой энергии от сбросных вод для нагрева или охлаждения здания, включающий следующие операции: подачу, в контуре сбросной воды, по линии отвода сточной воды к фильтрующему блоку в колонне забора сточной воды, расположенной в отдельном здании, части необработанной сточной воды, транспортируемой по канализационному коллектору, с захватыванием и удалением в части твердых фракций сточной воды; подачу профильтрованной сточной воды к первой стороне по меньшей мере одного теплообменника и последующую подачу использованной сточной воды, после отбора от нее тепловой энергии, в линию возврата использованной сточной воды со смыванием использованной сточной водой в канализационный коллектор ранее удаляемых крупных фракций, подачу, в основном контуре, рабочей среды, циркулирующей по другой стороне теплообменника, к испарителю или к компрессору теплового насоса в зависимости от выбранного операционного режима и подачу теплонесущей рабочей среды, циркулирующей в тепловом насосе, в накопительный бак дополнительного контура, а затем из бака теплопотребителю, причем теплообменник является кожухотрубчатым теплообменником. Это позволяет осуществлять простой и экономически эффективный отбор тепла от сбросных (сточных) вод. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к способу отбора тепловой энергии от отработанных (сбросных) вод и к контурной системе для отбора тепловой энергии от отработанных (сбросных) вод, содержащей контур сбросной воды, основной контур и дополнительный контур, связанные между собой с возможностью теплопередачи.
Уровень техники
В связи с тем, что интенсивность эксплуатации ресурсов нефти и природного газа постоянно повышается, а негативное влияние сжигания ископаемых топлив на долгосрочные изменения климата все более очевидно, важными факторами становятся энергоэффективность и расширение использования возобновляемых источников энергии. Возобновляемыми являются такие источники, которые легкодоступны и пополняются естественным образом, и энергия из которых может извлекаться в течение продолжительного времени. Использование возобновляемых источников энергии согласуется с концепцией устойчивого развития и не наносит ущерба окружающей среде. Извлечение (отбор) тепловой энергии из (от) сбросных вод - экономически выгодный вариант использования возобновляемой энергии без ухудшения качества жизни. Температура коммунальных домашних сточных вод внутри подземной системы канализации составляет 10-20°C, тогда как температура промышленных сбросных вод может быть еще более высокой. Температура сбросной (сточной) воды в канализационных коллекторах в составе систем канализации не падает ниже 10°C даже зимой. Поэтому сбросные воды могут эффективно использоваться для подачи тепловой энергии в здания, особенно с применением тепловых насосов.
Были предложены различные технические решения для извлечения тепловой энергии (тепла) из сбросных вод. Тепло может извлекаться из очищенной сбросной воды, прошедшей обработку на станциях очистки сточных вод. Однако в процессе обработки теряется значительная часть тепла, содержавшегося в необработанной сточной воде. Поэтому эффективность отбора тепловой энергии, достижимая в подобных методах, является низкой.
Согласно другому решению тепло может быть извлечено из сточной воды, которая транспортируется по канализационному коллектору к станции очистки. Согласно известному решению сточная вода подается в теплообменник, который подключен к теплопотребителю через тепловой насос. Недостаток этого способа состоит в том, что неочищенная сточная вода проходит через теплообменник, имеющий узкие трубчатые каналы, которые быстро забиваются крупными фракциями материала, присутствующими в неочищенной сточной воде. Применение измельчающих насосов может решить эту проблему только частично, причем при существенном повышении затрат. Еще одним недостатком этого решения является то, что теплообменник и тепловой насос (а в некоторых случаях и теплопотребитель) должны находиться в одном объеме, так что в случае некачественной герметизации или неисправности неизбежно распространение неприятных запахов.
Венгерский патент HU 205988 относится к контурной системе для извлечения тепла из необработанной сточной воды. Контурная система содержит теплообменник, связанный, с возможностью теплопередачи, со сточной водой и с теплопотребителем, который подключен к теплообменнику через тепловой насос. Теплообменник выполнен в виде системы труб, установленных в канализационном коллекторе в плоскости, параллельной направлению потока. Одним из недостатков данного решения является то, что теплообменник погружен в необработанную сточную воду, поэтому небольшие зазоры между трубами могут забиваться, что ухудшит теплопередачу. Крупные фракции материала, переносимые сбросными водами, могут задерживаться на теплообменнике, что приведет к закупориванию коллектора. Кроме того, очистка труб теплообменника, погруженного в сточные воды, является сложной операцией с высокой вероятностью неполадок. Еще одним недостатком решения, описанного в HU 205988, является (как это имело место в предыдущем решении) нахождение теплообменника и канализационного коллектора в общем пространстве.
Раскрытие изобретения
Задача, решаемая изобретением, состоит в простом и экономически эффективном извлечении тепла из сбросных (сточных) вод, постоянно присутствующих в системах канализации при обеспечении охраны окружающей среды от запахов и других загрязнений.
Данная задача решена использованием признаков изобретения, включенных в пункты 1 и 3 прилагаемой формулы. Усовершенствованные (предпочтительные) варианты изобретения раскрыты в зависимых пунктах.
В способе согласно изобретению тепло отбирается от сбросной воды в контуре сбросной воды, основном и дополнительном контурах, которые связаны между собой с возможностью теплопередачи, тогда как ни теплообменник, ни какой-либо иной теплопотребляющий компонент не находится в канализационном коллекторе. В контуре сбросной воды по меньшей мере часть необработанной сточной воды, транспортируемой по канализационному коллектору, подается по линии отвода необработанной сточной воды к фильтрующему блоку, установленному в колонне забора сточной воды. Профильтрованная сточная вода, вытекающая из фильтрующего блока в колонну забора сточной воды, подается к первой стороне теплообменника, а после того как из нее будет извлечено тепло, прошедшая обработку (использованная) сточная вода возвращается в канализационный коллектор через линию возврата использованной сточной воды.
Основная часть твердых примесей, присутствующих в сточных водах, захватывается фильтрующим блоком. Благодаря фильтрации в колонну забора сточной воды, а затем в теплообменники поступает только профильтрованная сточная вода, которая, в основном, свободна от крупных частиц. Тем самым предотвращается забивание теплообменников, что позволяет использовать теплообменники более простых конструкций, например кожухотрубчатого типа. Применимы теплообменники и других типов. Так, в предпочтительном варианте изобретения можно использовать пластинчатый теплообменник.
Удалитель крупных фракций материала, установленный в колонне забора сточной воды, служит для удаления крупных фракций материала, захваченных фильтрующим блоком. В экологическом аспекте важной характеристикой изобретения является то, что оно не требует выведения из системы, хранения и транспортирования захваченных крупных фракций материала (которые рассматриваются как вредные или опасные вещества), поскольку крупные фракции, удаленные из сточной воды, возвращаются в нее по линии возврата использованной сточной воды, выходящей в канализационный коллектор. Другая важная характеристика способа состоит в том, что после отбора от нее тепловой энергии использованная сточная вода возвращается по линии возврата использованной сточной воды. При этом она смывает в канализационный коллектор крупные фракции, ранее удаленные из сточной воды.
Использованная сточная вода повторно вводится в канализационный коллектор при температуре, согласованной с организацией, обеспечивающей эксплуатацию канализационной системы. Температура возвращаемой сточной воды может регулироваться путем настройки операционного режима теплового насоса. В предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению в зимнем режиме функционирования профильтрованная сточная вода повторно вводится в канализационную систему при температуре не менее 10°C. Термин "зимний режим функционирования" в контексте изобретения указывает, что на своей конечной стадии способ применяется для осуществления нагрева. В летнем режиме функционирования, когда способ используется для охлаждения, температура отфильтрованной сточной воды не может упасть ниже 10°C.
В основном контуре рабочая среда, циркулирующая по другой стороне теплообменника в составе контура сбросной воды, подается к тепловому насосу. Из уровня техники известны различные тепловые насосы. Из уровня техники известно также, что рабочая среда в таких насосах может подаваться к испарителю или компрессору теплового насоса в зависимости от того, какой операционный режим - охлаждения или нагрева - используется. Поэтому нет необходимости подробно рассматривать эту операцию в данном описании.
На следующей операции способа теплонесущую рабочую среду, циркулирующую в тепловом насосе, подают по меньшей мере в один накопительный бак, установленный в дополнительном контуре. Затем из накопительного бака теплонесущую рабочую среду подают по меньшей мере одному теплопотребителю. Теплопотребителем может являться, например, система центрального отопления известного типа, в которой для нагрева или охлаждения комнат используются радиаторы, распределенные по всему зданию.
Изобретение относится также к контурной системе для отбора тепловой энергии из сбросных вод, содержащей:
- контур сбросной воды, содержащий колонну забора сточной воды, связанную с канализационным коллектором посредством линии отвода необработанной сточной воды, и по меньшей мере один теплообменник, связанный с колонной забора сточной воды,
- основной контур, содержащий по меньшей мере один тепловой насос, и
- дополнительный контур, содержащий по меньшей мере один накопительный бак и по меньшей мере одного теплопотребителя, причем контур сбросной воды, основной контур и дополнительный контур связаны между собой с возможностью теплопередачи между ними.
При этом система по изобретению выполнена с возможностью подачи сточной воды к одной стороне теплообменника, установленного в контуре сбросной воды, рабочей среды теплового насоса, установленного в основном контуре, к другой стороне указанного теплообменника, а теплонесущей рабочей среды теплового насоса в накопительный бак дополнительного контура, связанного по меньшей мере с одним теплопотребителем.
Система по изобретению обладает следующими существенными отличительными признаками:
- контур сбросной воды пространственно отделен от основного контура и от дополнительного контура, а
- в колонне забора сточной воды контура сбросной воды установлен фильтрующий блок, причем линия отвода необработанной сточной воды, связывающая канализационный коллектор с колонной забора сточной воды, завершается в фильтрующем блоке, один конец удалителя крупных фракций материала выступает в фильтрующий блок, а другой его конец подсоединен к линии возврата использованной сточной воды, которая соединяет колонну забора сточной воды и канализационный коллектор.
При этом система выполнена с возможностью подачи профильтрованной сточной воды из колонны забора сточной воды к одной стороне теплообменника и подачи сточной воды, выходящей из теплообменника, в линию возврата использованной сточной воды со смыванием использованной сточной водой ранее удаленных удалителем крупных фракций материала в линию возврата использованной сточной воды.
Согласно предпочтительному варианту изобретения фильтрующий блок выполнен в форме корзины с перфорированными стенками и дном, при этом один конец удалителя крупных фракций материала выполнен в виде вертикального винтового скребка, заходящего в корзину. Теплообменники, применяемые в различных вариантах изобретения, могут различаться по количеству и типам. В предпочтительном варианте системы используются три кожухотрубчатых теплообменника.
Согласно еще одному предпочтительному варианту в основном контуре имеются два тепловых насоса, включенных последовательно.
В другом предпочтительном варианте дополнительный контур содержит два накопительных бака, которые подключены через распределительные/коллекторные средства к нагревательному/охлаждающему контуру. При этом накопительные баки включены по параллельной схеме.
В контурной системе используются также вспомогательные компоненты, такие как насосы, клапаны, делители и коллекторы, которые сами по себе известны и поэтому не требуют подробного рассмотрения. При этом необходимо подчеркнуть, что переключения направлений циркуляции позволяет использовать одни и те же компоненты системы для нагрева зимой и для охлаждения летом.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение поясняется со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 схематично показана контурная система согласно изобретению.
На фиг.2 схематично проиллюстрирована колонна забора сточной воды, связанная с канализационным коллектором.
На фиг.3 в увеличенном масштабе показаны фильтрующий блок и один конец удалителя крупных фракций материала.
На фиг.4 схематично, на виде в плане, показан контур сбросной воды.
Осуществление изобретения
На фиг.1 схематично показана контурная система согласно изобретению. Контурная система предназначена для отбора тепловой энергии от сбросных вод, текущих в канализационном коллекторе 1 системы канализации. Система по изобретению состоит из контура сбросной воды, основного контура и дополнительного контура, которые пространственно разделены, но связаны между собой с возможностью теплопередачи. Выполнение контура сбросной воды пространственно отделенным является достоинством системы, поскольку ее компоненты, находящиеся в контакте со сточными водами, могут быть размещены в отдельном здании на станции фильтрации, тогда как компоненты основного и дополнительного контуров, как и вспомогательные компоненты, контактирующие только с чистыми веществами, могут быть размещены в главном здании. Установка компонентов контура сбросной воды в отдельном здании, благодаря чему они пространственно отделены от основного и дополнительного контуров, важна в аспектах защиты окружающей среды и комфортности, поскольку в этом случае теплопотребитель, например центральная отопительная система жилых, торговых или общественных зданий, будет заполняться только чистой водой или иным теплоносителем, так что будет отсутствовать неприятный запах или иное загрязнение. Кроме того, отделение контуров, содержащих чистые вещества (т.е. основного и дополнительного контуров), от контура сбросной воды облегчает операции по обслуживанию и ремонту.
Вспомогательные компоненты, такие как распределительные устройства, коллекторы, трубы, затворы, насосы и т.д., хорошо известны специалистам, так что включение таких компонентов в схему контурной системы - это очевидная инженерная работа. Поэтому подобные компоненты не показаны на чертежах.
Как более подробно показано на фиг.2, в контуре сбросной воды канализационный коллектор 1 соединен с линией 2 отвода необработанной сточной воды и, через удалитель 6 крупных фракций, с линией 3 возврата использованной сточной воды. Линия 2 отвода необработанной сточной воды завершается в фильтрующем блоке 5, находящемся в колонне 4 забора сточной воды. Фильтрующий блок 5 в виде корзины с перфорированными стенками и дном рассчитан для захватывания основной части твердых компонентов сточных вод. Профильтрованные сточные воды поступают из фильтрующего блока 5 в колонну 4 забора сточной воды. К фильтрующему блоку 5 присоединен удалитель 6 крупных фракций, причем к концу удалителя 6, дистальному по отношению к фильтрующему блоку 5, подсоединена линия 3 возврата использованной сточной воды.
Как показано на фиг.2 и, более подробно, на фиг.3, удалитель 6 крупных фракций материала имеет цилиндрический корпус, прикрепленный к фильтрующему блоку 5. Внутри этого корпуса установлен, с возможностью вращения, винтовой скребок 10. У винтового скребка 10 имеются лопасти 11, которые могут контактировать с внутренней стенкой корпуса удалителя 6 крупных фракций материала, а также с внутренней стенкой фильтрующего блока 5. В предпочтительном варианте изобретения кромки лопастей 11, находящиеся в контакте со стенками фильтрующего блока 5, снабжены гибкой лентой или щеткой, обеспечивающей очистку стенки фильтрующего блока 5. Лопасти 11 винтового скребка 10 удаляют основную часть твердой составляющей необработанной сточной воды, транспортируя удаленный материал вверх, в цилиндрический корпус. Затем твердые вещества подаются через выходное отверстие в линию 3 возврата использованной сточной воды. Применение замкнутого контура сбросной воды позволяет отбирать тепло от сточных вод экологически приемлемым способом, поскольку сточные воды и переносимые ими крупные фракции не покидают замкнутого контура сбросной воды и полностью возвращаются в канализационный коллектор. Поэтому не возникает необходимости в отдельном хранении, транспортировании или обработке экологически нежелательных веществ. Поскольку лопасти 11 удалителя 6 крупных фракций материала удаляют загрязнения, удерживающиеся на стенке корпуса, фильтрующий блок 5 и удалитель 6 крупных фракций материала автоматически очищаются в процессе нормального функционирования, так что не требуется никакой ручной чистки.
Механическая конструкция фильтрующего блока и/или удалителя крупных фракций материала может отличаться от описанной конструкции, соответствующей предпочтительному варианту. Фильтрующий блок может иметь овальное или многоугольное поперечное сечение и быть изготовленным из металлической или пластиковой сетки. В ряде вариантов дно фильтрующего блока может быть сделано водонепроницаемым. Удалитель крупных фракций материала может быть выполнен в виде резьбового (шнекового) вала или вала с расположенными по спирали штифтами. Фильтрующий блок и корпус удалителя крупных фракций могут быть выполнены в виде единой детали или как отдельные компоненты, соединенные друг с другом.
Из колонны 4 забора сточной воды профильтрованная сточная вода поступает в трубы кожухотрубчатого теплообменника 7, в котором содержавшееся в ней тепло передается рабочей среде, циркулирующей снаружи труб теплообменника, и используется летом для поглощения тепла, а зимой для его доставки. После завершения отбора тепловой энергии в теплообменнике 7 использованная сточная вода подается в линию 3 возврата использованной сточной воды, подсоединенную к удалителю 6 крупных фракций, установленному в колонне 4 забора сточной воды. Текущая в обратном направлении сточная вода смывает в канализационный коллектор 1 через линию 3 возврата использованной сточной воды крупные фракции материала, поступающие из удалителя 6 крупных фракций. На фиг.1 линии, по которым текут сточные воды, и направления их течения проиллюстрированы сплошными линиями и стрелками на них.
На фиг.4 схематично, на виде в плане, показан контур сбросной воды. В представленном варианте колонна 4 забора сточной воды и теплообменник 7 контура сбросной воды установлены в одном здании, таком как станция 12 фильтрации. Альтернативно, колонна забора сточной воды и теплообменники могут быть установлены в отдельных зданиях и соединены трубами. Для большей наглядности на чертеже показан только один теплообменник 7. Однако изобретение охватывает и варианты, в которых на станции 12 фильтрации установлено несколько теплообменников. В этом случае теплообменники 7 предпочтительно соединены по параллельной схеме. Такая схема соединения теплообменников позволяет осуществлять их обслуживание в процессе работы системы. Как и на фиг.1, направления течения сточной воды показаны на фиг.4 стрелками на сплошных линиях. Отверстия, связывающие линию 2 отвода необработанной сточной воды и линию 3 возврата использованной сточной воды с канализационным коллектором 1, расположены на расстоянии одно от другого. Достаточно большое расстояние между указанными отверстиями для двух труб необходимо, чтобы возврат использованной сточной воды не приводил к повышению или понижению температуры необработанной сточной воды, так как это могло бы понизить эффективность отбора тепловой энергии. Таким образом, использованная сточная вода возвращается в канализационный коллектор 1 в таком месте, что ее нагрев или охлаждение, по существу, не изменяет температуру необработанной сточной воды.
Возвращаясь к фиг.1, рабочую среду, циркулирующую по другой стороне теплообменника 7, направляют в тепловой насос 8. Направление движения рабочей среды показано стрелками на штриховых линиях. Представленный на чертеже вариант содержит единственный тепловой насос 8, но изобретение охватывает и варианты с двумя или более тепловыми насосами. Тепловые насосы предпочтительно соединяют последовательно. В случае использования группы последовательно соединенных испарителей только часть отобранной тепловой энергии используют для испарения промежуточной рабочей среды при температуре, которая ниже выходной температуры текучей среды, причем это происходит только в последнем испарителе. В то же время в предыдущих испарителях испарение производят при более высоких температурах, так что только часть промежуточной рабочей среды должна сжиматься компрессором от самого низкого используемого давления до выходного давления, тогда как остальную ее часть требуется сжимать от постоянно повышающегося давления. В результате эффективность цикла, реализуемого рабочей средой, которую испаряют при более высокой температуре, будет повышена, а это улучшит эффективность системы в целом.
В контурной системе согласно изобретению рабочая среда, выходящая с другой стороны теплообменника 7, может подаваться к испарителю или к компрессору теплового насоса 8 в зависимости от того, требуется ли реализовать режим охлаждения или нагрева. Два возможных направления движения рабочей среды в основном контуре проиллюстрированы на чертеже стрелками на штриховых линиях, которые соответствуют основному контуру.
В дополнительном контуре системы по изобретению имеется накопительный бак 9. В предпочтительном варианте используется единственный накопительный бак, но в случае необходимости их количество может быть увеличено. В таком случае накопительные баки предпочтительно соединены по параллельной схеме. В наиболее предпочтительном варианте контурная система содержит два накопительных бака, соединенных параллельно через распределительные/коллекторные средства. Теплонесущая среда дополнительного контура проиллюстрирована на фиг.1 двойными линиями со стрелками. Эту среду подают из накопительного бака 9 теплопотребителю по известной схеме (на чертеже не изображена). Теплопотребителем может являться система центрального отопления зданий, управление которой может осуществляться под компьютерным контролем, т.е. с автоматическим управлением в режиме нагрева или охлаждения в зависимости от режима функционирования теплового насоса 8.
Главным преимуществом способа и контурной системы согласно изобретению является возможность их быстрой и легкой реализации. Индивидуальные компоненты системы сами по себе известны и коммерчески доступны. В частности, сами по себе известны и коммерчески доступны как трубные элементы, служащие для соединения компонентов системы, так и устройства, устанавливаемые в трубы. Для автоматического открывания, перекрывания и секционирования трубных систем и для изменения режима работы могут быть применены механизированные клапаны с дистанционным управлением. Еще одно преимущество изобретения связано с тем, что его применение не зависит от размеров канализационного коллектора. Путем подбора количества используемых теплообменников, тепловых насосов и накопительных баков производительность системы можно гибко варьировать применительно к широкому кругу применений, связанных с отбором тепловой энергии.
Еще одно преимущество способа по изобретению состоит в том, что он позволяет, используя единственную систему, обслуживать большое количество потребителей.
Перечень использованных цифровых обозначений
1 - канализационный коллектор
2 - линия отвода необработанной сточной воды
3 - линия возврата использованной сточной воды
4 - колонна забора сточной воды
5 - фильтрующий блок
6 - удалитель крупных фракций материала
7 - теплообменник
8 - тепловой насос
9 - накопительный бак
10 - винтовой скребок
11 - лопасть винтового скребка
12 - станция фильтрации

Claims (7)

1. Способ отбора тепловой энергии от сбросных вод для нагрева или охлаждения здания в контуре сбросной воды, основном контуре и дополнительном контуре, связанных с возможностью теплопередачи между ними, включающий следующие операции:
- подачу, в контуре сбросной воды, по линии отвода необработанной сточной воды к фильтрующему блоку, установленному в колонне забора сточной воды, расположенной в отдельном здании, по меньшей мере части необработанной сточной воды, транспортируемой по канализационному коллектору, с захватыванием и удалением в фильтрующем блоке части твердых фракций сточной воды; подачу профильтрованной сточной воды к первой стороне по меньшей мере одного теплообменника и последующую подачу использованной сточной воды, после отбора от нее тепловой энергии, в линию возврата использованной сточной воды со смыванием использованной сточной водой в канализационный коллектор ранее удаленного материала в виде крупных фракций,
- подачу, в основном контуре, рабочей среды, циркулирующей по другой стороне теплообменника, к испарителю или к компрессору теплового насоса в зависимости от выбранного операционного режима - охлаждения или нагревания - и
- подачу теплонесущей рабочей среды, циркулирующей в тепловом насосе, в накопительный бак дополнительного контура, а затем из накопительного бака по меньшей мере одному теплопотребителю,
причем, по меньшей мере, один теплообменник (7) является кожухотрубчатым теплообменником.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что использованную сточную воду возвращают в канализационный коллектор в месте, смещенном относительно места забора необработанной сточной воды по направлению течения сточной воды на такое расстояние, что использованная сточная вода, по существу, не изменяет температуру необработанной сточной воды.
3. Контурная система для отбора тепловой энергии от сбросных вод для нагрева или охлаждения здания, содержащая:
- контур сбросной воды, содержащий колонну (4) забора сточной воды, связанную с канализационным коллектором (1) посредством линии (2) отвода необработанной сточной воды, и по меньшей мере один теплообменник (7), связанный с колонной (4) забора сточной воды,
- основной контур, содержащий по меньшей мере один тепловой насос (8), и
- дополнительный контур, содержащий, по меньшей мере, один накопительный бак (9) и по меньшей мере одного теплопотребителя, причем контур сбросной воды, основной контур и дополнительный контур связаны между собой с возможностью теплопередачи между ними,
- при этом система выполнена с возможностью подачи сточной воды к одной стороне по меньшей мере одного теплообменника (7), установленного в контуре сбросной воды, и рабочей среды теплового насоса (8), установленного в основном контуре, к другой стороне указанного по меньшей мере одного теплообменника (7), а теплонесущей рабочей среды теплового насоса (8) в накопительный бак (9) дополнительного контура, связанного по меньшей мере с одним теплопотребителем, - в колонне (4) забора сточной воды контура сбросной воды установлен фильтрующий блок (5), причем линия (2) отвода необработанной сточной воды, связывающая канализационный коллектор (1) с колонной (4) забора сточной воды, завершается в фильтрующем блоке (5), в фильтрующий блок (5) выступает один конец удалителя (6) крупных фракций материала, а другой конец указанного удалителя подсоединен к линии (3) возврата использованной сточной воды, которая соединяет колонну (4) забора сточной воды и канализационный коллектор (1),
- при этом система выполнена с возможностью подачи профильтрованной сточной воды из колонны (4) забора сточной воды к одной стороне теплообменника (7) и подачи сточной воды, выходящей из теплообменника (7), в линию (3) возврата использованной сточной воды со смыванием использованной сточной водой ранее удаленных удалителем (6) крупных фракций материала в линию (3) возврата использованной сточной воды, отличающаяся тем, что
- колонна (4) забора сточной воды контура сбросной воды, а также основной и вторичный контуры, установлены в отдельных зданиях,
- по меньшей мере, один теплообменник (7) является кожухотрубчатым теплообменником.
4. Контурная система по п. 3, отличающаяся тем, что фильтрующий блок (5) выполнен в форме корзины с перфорированными стенками и дном, при этом один конец удалителя (6) крупных фракций материала выполнен в виде вертикального винтового скребка, заходящего в корзину.
5. Контурная система по п. 3, отличающаяся тем, что в контуре сбросной воды имеются три теплообменника (7), включенные по параллельной схеме.
6. Контурная система по п. 3, отличающаяся тем, что в основном контуре имеются два тепловых насоса (8), включенных последовательно.
7. Контурная система по п. 3, отличающаяся тем, что в дополнительном контуре установлены два накопительных бака (9), которые подключены через распределительные/коллекторные средства к нагревательному/охлаждающему контуру, функционирующему как теплопотребитель.
RU2013113722/12A 2010-09-01 2011-08-29 Способ и контурная система для отбора тепловой энергии от отработанных вод RU2549035C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU1000461A HU229116B1 (en) 2010-09-01 2010-09-01 Process and arrangement for sewage waste heat recovery
HUP1000461 2010-09-01
PCT/HU2011/000089 WO2012028892A2 (en) 2010-09-01 2011-08-29 Method and circuit arrangement for recovering heat from wastewaters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013113722A RU2013113722A (ru) 2014-10-10
RU2549035C2 true RU2549035C2 (ru) 2015-04-20

Family

ID=89989917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013113722/12A RU2549035C2 (ru) 2010-09-01 2011-08-29 Способ и контурная система для отбора тепловой энергии от отработанных вод

Country Status (17)

Country Link
US (1) US20130160969A1 (ru)
EP (1) EP2612078B1 (ru)
CN (1) CN103261799A (ru)
CY (1) CY1120721T1 (ru)
DK (1) DK2612078T3 (ru)
ES (1) ES2676195T3 (ru)
HR (1) HRP20181042T1 (ru)
HU (1) HU229116B1 (ru)
LT (1) LT2612078T (ru)
PL (1) PL2612078T3 (ru)
PT (1) PT2612078T (ru)
RS (1) RS57448B1 (ru)
RU (1) RU2549035C2 (ru)
SI (1) SI2612078T1 (ru)
TR (1) TR201809233T4 (ru)
UA (1) UA108661C2 (ru)
WO (1) WO2012028892A2 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202012102071U1 (de) * 2012-06-05 2012-11-22 ITEC Entwicklungs- und Vertriebsgesellschaft mbH Wärmepumpenanlage zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2075784A (en) * 1936-02-24 1937-03-30 Axel C Strand Waste water heat recovery apparatus
GB1482518A (en) * 1974-10-24 1977-08-10 Evans J Solar heating system
US4601281A (en) * 1981-08-03 1986-07-22 Piper Hydro, Inc. Hot water supply system
HU205988B (en) * 1986-11-21 1992-07-28 Foevarosi Csatornazasi Muevek Connection arrangement for utilizing the heat content of crude sewage
EP1970660A2 (de) * 2007-03-16 2008-09-17 Hans Huber AG Maschinen- und Anlagenbau Anordnung und Verfahren zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Abwässern
FR2935782A1 (fr) * 2008-09-05 2010-03-12 Alain Moure Systeme de chauffage avec recuperation de chaleur des eaux usees optimisee

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2563262A (en) * 1948-06-19 1951-08-07 Modern Disposal Systems Inc Waste-disposal system
US3986344A (en) * 1975-06-16 1976-10-19 Newman Merle E Method and means for reclaiming heat from a sewage disposal system
DE2919004A1 (de) * 1979-05-11 1980-11-20 Albert Baer Auffangbehaelter fuer abwasser zur waermerueckgewinnung
SE430184B (sv) * 1979-10-24 1983-10-24 Litzberg K L Forfarande for vermeatervinning ur avloppsvatten samt anleggning for genomforande av forfarandet
US4718248A (en) * 1986-05-05 1988-01-12 Stephen Fisher Four element refrigeration heat pump and geothermal control systems
US6041613A (en) * 1994-07-05 2000-03-28 Morse; Cecil O. Energy conserving heat pump system
US5832991A (en) * 1995-12-29 1998-11-10 Cesaroni; Joseph Anthony Tube and shell heat exchanger with baffle
US6615602B2 (en) * 2001-05-22 2003-09-09 Ken Wilkinson Heat pump with supplemental heat source
CN2522803Y (zh) * 2002-02-06 2002-11-27 北京城市排水集团有限责任公司 污水水源热泵用壳管式换热器
CN1405514A (zh) * 2002-10-29 2003-03-26 哈尔滨工业大学环保技术有限公司 利用污水实现三联供的***
DE102007006419A1 (de) * 2007-02-05 2008-08-07 Müller, Siegfried Verfahren und Einrichtung zur Wärmerückgewinnung
CN101221096B (zh) * 2008-01-23 2010-11-10 清华大学 以非洁净水为换热介质的板式换热器现场实验***
CN201221877Y (zh) * 2008-05-23 2009-04-15 天津美意空调设备销售有限公司 原生污水热泵空气调节***
US20100326622A1 (en) * 2008-10-28 2010-12-30 Trak International, Llc Methods and equipment for geothermally exchanging energy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2075784A (en) * 1936-02-24 1937-03-30 Axel C Strand Waste water heat recovery apparatus
GB1482518A (en) * 1974-10-24 1977-08-10 Evans J Solar heating system
US4601281A (en) * 1981-08-03 1986-07-22 Piper Hydro, Inc. Hot water supply system
HU205988B (en) * 1986-11-21 1992-07-28 Foevarosi Csatornazasi Muevek Connection arrangement for utilizing the heat content of crude sewage
EP1970660A2 (de) * 2007-03-16 2008-09-17 Hans Huber AG Maschinen- und Anlagenbau Anordnung und Verfahren zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Abwässern
FR2935782A1 (fr) * 2008-09-05 2010-03-12 Alain Moure Systeme de chauffage avec recuperation de chaleur des eaux usees optimisee

Also Published As

Publication number Publication date
LT2612078T (lt) 2018-08-10
HRP20181042T1 (hr) 2018-08-24
DK2612078T3 (en) 2018-07-23
HUP1000461A2 (en) 2012-05-02
WO2012028892A2 (en) 2012-03-08
US20130160969A1 (en) 2013-06-27
PT2612078T (pt) 2018-07-18
RS57448B1 (sr) 2018-09-28
HU1000461D0 (en) 2010-10-28
PL2612078T3 (pl) 2018-09-28
TR201809233T4 (tr) 2018-07-23
RU2013113722A (ru) 2014-10-10
WO2012028892A3 (en) 2013-06-27
CN103261799A (zh) 2013-08-21
SI2612078T1 (en) 2018-08-31
CY1120721T1 (el) 2019-12-11
HU229116B1 (en) 2013-08-28
UA108661C2 (uk) 2015-05-25
EP2612078A2 (en) 2013-07-10
EP2612078B1 (en) 2018-04-11
ES2676195T3 (es) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2816918A1 (en) A process and apparatus for recovering energy from wastewater
EP3532775B1 (en) Recovery system and method for recovery of thermal energy from waste water
CN204529516U (zh) 一种餐厨油水分离器
WO2014130545A1 (en) Systems and methods for recovering energy from wastewater
CN214735266U (zh) 一种具有污水再利用的新型环保化粪池
CN101886853A (zh) 污水源专用热泵机组及其***
KR20150081796A (ko) 토르말린 여과지를 이용한 우수 재활용 시스템
RU2549035C2 (ru) Способ и контурная система для отбора тепловой энергии от отработанных вод
CN201865148U (zh) 空气造水设备
KR101879267B1 (ko) 세정장치가 일체로 구비된 폐수열원 열교환기
CN108347846A (zh) 一种具有雨水收集功能的电气控制柜
WO2010034661A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur rückgewinnung des wärmeinhaltes von gebäudeabwässern
CN105692948B (zh) 一种雨水过滤净化装置
CN206395878U (zh) 一种油水分离器的进水口排渣装置
JP2011145010A (ja) 貯湯式給湯機
KR101954415B1 (ko) 광역수, 지하수 및 해수를 이용한 냉난방 시스템용 수처리 장치
SE1100791A1 (sv) Förfarande för att rena avloppsvatten
CN103234305B (zh) 热能循环机组
KR100864068B1 (ko) 중수 및 빗물을 재활용하는 하이브리드 히트펌프
JP6835342B1 (ja) グリース阻集器、及び当該グリース阻集器を備える油脂回収システム
CN203269621U (zh) 集成型全自动隔油提升一体化设备
CN108201734A (zh) 一种全自动污水处理***及方法
CN116878189B (zh) 低温非清洁水源在线清洗余热回收机组和余热回收方法
CN203534333U (zh) 一种带有自动清洗装置的板式蒸发空冷凝汽器***
CN106855330B (zh) 适用于发电厂换热及净化的过滤方法