CH622092A5 - Device for reclaiming heat from wastewater - Google Patents
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Description
622 092
2
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser, bestehend aus einem mit einem Abwasserbehälter im Wärmeaustausch stehenden Frischwasserbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass sie verschlossene, mit einem Kapillarsystem ausgestattete Wärmerohre (8) besitzt, die in ihrem Inneren einen Unterdruck aufweisen und ein verdampfbares Fluid enthalten und die mit je einer in Längserstreckung entgegengesetzten Partie im Innenraum des Abwasserbehälters (1) sowie im Innenraum des Frischwasserbehälters (4) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmerohre (8) gerade sind und gegebenenfalls einen der beiden Behälter (1,4) vollständig durchsetzen (Fig. 3).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmerohre (8) haarnadelförmig gekrümmt sind und gegebenenfalls einen der beiden Behälter (1,4) mit einem oder beiden Geraden Schenkeln vollständig durchsetzen (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wärmerohre (8) an einem ihrer Enden in einen gemeinsamen Sammler (10) einmünden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle mit Wasser in Berührung zu kommen bestimmten Flächen der Behälter (1,4) und der Wärmerohre (8) mit einem Korrosionsschutz versehen sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser, bestehend aus einem mit einem Abwasserbehälter im Wärmeaustausch stehenden Frischwasserbehälter.
Abwässer aus dem Haushalt, aus Schwimmbädern oder aus gewerblichen und industriellen Anlagen besitzen in vielen Fällen Temperaturen, die beträchtlich über denen des benötigten Frischwassers liegen. Das temperierte Abwasser wird der Kanalisation zugeführt, während das Frischwasser vor seiner Verwendung zunächst aufgeheizt werden muss. Auf diese Weise gehen grosse Energiemengen verloren, die im Interesse einer Energieersparnis genutzt werden sollten.
Eine Wärmerückgewinnung aus Abwasser lässt sich auf einfache Weise dadurch erzielen, dass das Abwasser durch einen vom Frischwasser durchströmten Wärmeaustauscher geleitet wird. Wegen des in vielen Fällen nicht sehr grossen Temperaturgefälles ist der Wirkungsgrad eines solchen Wärmeaustauschers jedoch recht gering. Nur bei sehr grossen Temperaturunterschieden und bei grossen Abwassermengen können mit einfachen Wärmeaustauschern gewisse Erfolge erzielt werden.
Im Interesse eines hohen Wärmerückgewinnungsgrades bei niedrigen Temperaturdifferenzen und relativ kleinen Abmessungen des Wärmeaustauschers müssen Mittel vorgesehen werden, welche den Wärmetransport vom Abwasser zum Frischwasser verbessern. Nur solche Vorrichtungen sind zum wirtschaftlichen Einsatz in Haushalt, Schwimmbändern u.dgl. geeignet. Die Mittel zur Verbesserung des Wärmetransports müssen speziell für kleinere Anlagen einfach aufgebaut und dennoch sehr wirksam sein. Die Kosten einer Anlage und auch die Betriebskosten sollten gering gehalten werden. Auf bewegliche Teile und auf den Einsatz von Hilfsenergien sowie von besonderen Regel- und Steuerorganen sollte möglichst verzichtet werden, da sich solche Investitionen nur in grösseren Anlagen amortisieren.
Geeignete Mittel zur Erhöhung des Wärmeaustauschers zwischen dem Abwasser und dem Frischwasser in einem Wärmeaustauscher sind gemäss der Erfindung gekennzeichnet dadurch, dass sie verschlossene, mit einem Kapillarsystem ausgestattete Wärmerohre besitzt, die in ihrem Inneren einen Unterdruck aufweisen und ein verdampfbares Fluid enthalten und 5 die mit je einer in Längsstreckung entgegengesetzten Partie im Innenraum des Abwasserbehälters sowie im Innenraum des Frischwasserbehälters angeordnet sind.
Der Aufbau und die Funktion von Wärmerohren ist an sich seit langem bekannt. Gegenüber anderen bekannten Wärmelei-Ki tern haben sie den Vorteil, relativ grosse Wärmeströme bei geringen Temperaturdifferenzen transportieren zu können. Dieser Wärmetransport wird dadurch bewirkt, dass das Fluid infolge des vorhandenen Unterdrucks bei den Temperaturen des heisseren Mediums, die wesentlich unter der eigentlichen 15 Siedetemperatur liegen können, verdampft und bei den Temperaturen des kühleren Mediums wieder kondensiert. Infolge der Verdampfung und der anschliessenden Kondensation ergibt sich unter Mitwirkung des Kapillarsystems z.B. eines feinmaschigen Drahtgewebes, eine fortwährende Zirkulation des Fluids und 20 somit ein Wärmetransport von der Verdampfungs- zur Kondensationszone.
Der Einsatz solcher Wärmerohre für die Wärmerückgewinnung von Abwasser ist wegen der hier vorliegenden Bedingungen sehr vorteilhaft. Der gute Wärmetransport führt zu hohen 25 Wirkungsgraden. Der Wärmeaustauscher kann sehr einfach aufgebaut sein. Bewegliche Teile, Regel- und Steuerorgane oder der Einsatz von Hilfsenergien entfallen. Somit ist die Anlage zur Wärmerückgewinnung auch äusserst wirtschaftlich zu betreiben, wodurch ihre Verwendung für die genannten 30 Gebiete erst vertretbar wird.
Die beigefügte Zeichnung stellt in 4 Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, u.zw. jeweils Längsschnitte durch Wärmeaustauscher.
Ein Behälterunterteil 1, welches durch die Stutzen 2, 3 in 35 die Abwasserleitung einzuschalten ist, ist durch eine Flansch-oder Schweissverbindung mit einem Behälteroberteil 4 mit Stutzen 5, 6 für den Frischwasseranschluss verbunden. Im Bereich der Trennwand 7, die gemäss Fig. 3 als Ausgleich für Ausdehnungen teilweise gewellt sein kann, erfolgt ein direkter Wärme-4o austausch zwischen beiden Medien. Wärmerohre 8, nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeitend, erhöhen den Wärmeaustausch um ein mehrfaches.
Die Wärmerohre 8 sind nach den Fig. 1 und 2 mittels elastischer Durchführungen oder Stopfbüchsen 9 in der Trenn-45 wand 7 gelagert und nach den Fig. 3 und 4 in der Trennwand 7 eingeschweisst. Sie können gerade oder haarnadelförmig ausgebildet sein. Ihre Enden können das obere Ende des Behälteroberteils 4 durchdringen, wodurch das Reinigen, Evakuieren und Befüllen von aussen möglich ist. Ein Zusammenfassen der 50 Wärmerohre in oberen oder unteren Sammlern 10 erleichtert diese Arbeit, welche durch einen einzigen Füllstutzen 11 vorgenommen werden kann. Dabei kann der Füllstutzen nach Fig. 4 durch eine untere Ablassöffnung 12 oder nach Fig. 3 von der Behälterseite her zugänglich sein. Eine Gestaltung der Anlage 55 nach Fig. 4 ggfs. mit Wärmerohren nach Fig. 1 führt zu einem spannungsfreien System. Die Ablassöffnung 12 ermöglicht auch eine Reinigung des Behälterunterteiles 1 nach längerer Betriebsdauer.
Die Behälterteile können aus Kupfer oder Edelstahl gefer-60 tigt sein, um Korrosionen auszuschalten. Sehr vorteilhaft ist auch eine Ausführung aus Stahl mit einer Korrosionsschutzschicht. Diese Schutzschicht, z.B. eine Thermoglasur, kann auch auf den Wärmerohren aufgebracht werden. Als zusätzlicher Schutz gegen Korrosionen sind Opferanoden 13 vorgesehen.
1 Blatt Zeichnungen
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