DE2538168C3 - Wärmetauscher zur Aufheizung von Kaltwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Aufheizung von Kaltwasser mittels Haushalts-Abwasser, mit einem Behälter senkrecht angeordneten Kaltwasser-Rohren und diagonal versetzten Zu- und Ablaufstutzen für das Abwasser sowie mit einer temperaturabhängigen Steuerung für die Zuführung des Abwassers.

In vielen Bereichen der Technik, in Haushalten und in der Industrie werden fortlaufend große Mengen von Warmwasser für die einmalige Benutzung benötigt. Die zur Erwärmung des Wassers eingesetzte Aufheizenergie wird nach der einmaligen Benutzung nahezu hundertprozentig in den Abwasserbereich abgeführt.

Die steigenden Energiekosten und die Bemühungen zur Verbesserung der Gesamtenergiebilanz machen es zu einer volkswirtschaftlichen und energiewirtschaftlichen Notwendigkeit, zumindest einen Teil der in Abwässern vorhandenen und verlorenen Wärmeenergie wieder nutzbar zu machen.

Aus der DE-OS 24 47 428 ist bereits ein Wärmetauscher der oben genannten Art bekannt geworden, bei dem das warme Abwasser aus einem Sammelbehälter dem Gehäuse eines Wärmetauschers an dessen Unterseite zugeführt und nach Durchströmen des Wärmetauschers an dessen Oberseite wieder abgeführt wird. Das zu erwärmende kalte Wasser wird durch in dem Wärmetauscher befindliche Rohre senkrecht von unten nach oben durch den Wärmetauscher geführt und anschließend einem Wassererhitzer zugeleitet.

Weiterhin wird dort in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz des Warmwassers in dem Sammelbehälter und in dem Wärmetauscher das ankommende Abwasser mittels eines Dreiwegeventils am Wärmetauscher vorbeigeleitet oder diesem zugeführt. Die Strömungsrichtungen des Kaltwassers und des Warmwassers in dem Wärmetauscher liegen parallel

zueinander.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Wirkungsgrad durch einfache Maßnahmen verbessert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rohre für das im Gegenstrom geführte Kaltwasser schräg von unten nach oben angeordnet und als Rippenrohre ausgebildet sind, und daß innerhalb des Wärmetauschers Einrichtungen zur Führung des Abwassers vorgesehen sind.

Hierdurch wird erreicht, daß der Verlauf des Temperaturgradienten zwischen Warm- und Kaltwasser innerhalb des Wärmelauschers in Strömungsrichtung gesehen verhältnismäßig flach ist, wodurch sich ein günstigerer Wirkungsgrad für den Wärmeübergang ergibt. Weiterhin wird dieser angestrebte Temperaturverlauf durch die Einrichtungen zur Führung des Abwassers in dem Wärmetauscher begünstigt

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den Figursn ausführlicher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische seitliche Schnittansicht des Wärmetauschers;

F i g. 2 eine schematische geschnittene Draufsicht des Wärmetauschers gemäß Fig. 1;

F i g. 3a und 3b schematische Seitenansichten, die das Funktionsschema der Steuerung veranschaulichen.

Der Wärmetauscher 4 weist einen Behälter 22 auf, welcher einen Teil des Abwasserkreises bildet. Dieser Behälter 22 ist zur Erleichterung von Reinigungs- und Wartungsarbeiten mit einem abnehmbaren oder hochklappbaren Deckel 23 verschlossen. Behälter 22 und Deckel 23 bestehen vorzugsweise aus Metall, welches innen mit Kunststoff beschichtet ist. Für die Wartungsarbeiten ist ferner eine Entleerungsöffnung 24 im Bereich des Bodens 25 des Behälters 22 vorgesehen.

Der Behälter 22 ist mit einem Zulaufstutzen 26 und einem Ablaufstutzen 27 für das Abwasser versehen, welche an eine Abwassersamrnelleitung zur Kanalisation angeschlossen werden.

Wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich sind die Zu- und Auflauf-Stutzen 26 und 27 diagonal versetzt in der Behälterwandung angeordnet, um eine möglichst gute Ausnutzung der Strömungsverhältnissf: zu ermöglichen.

In den Behälter 22 ist ein einen Teil des Frischwasserkreises bildender Rohrkörper angeordnet, der als herausnehmbares Rohr-Register 28 ausgebildet ist. Das Rohr-Register 28 ist aus Rippenrohren 29 mit je einem Sammelrohr 30 bzw. 31 an den Enden aufgebaut, an die der Frischwasserzulauf 32 bzw. der Frischwasserablauf 33 angeschlossen sind.

Wie insbesondere aus Fig.3 ersichtlich, sind die Rippenrohre 29 in Strömungsrichtung von unten nach oben ansteigend im Behälter angeordnet, was dem Temperaturgradienten des im Gegenstrom geführten Abwassers entspricht.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ferner durch Leitbleche 34, 35 im Bereich der Zu- und Ablaufseiten des Behälters 22 eine zwangsweise Führung des Abwassers entsprechend seiner Eintrittstemperatur an dem Zulauf-Stutzen 26 gebildet, welche durch eine Bimetallklappe 36 auf die unter Bezugnahme auf F i g. 3 noch näher eingegangen wird, temperaturabhängig gesteuert ist. Die das Frischwasser führenden Anschlüsse 32 und 33 sind ebenfalls diagonal versetzt

angeordnet Das Rohr-Register 28 ist wie schematisch veranschaulicht auf Stützen 37 und 38 im Behälter 22 gelagert.

In den Fig.3a und 3b ist die Wirkungsweise der durch die Bimetallklappe 36 gebildete Steuerung der Abwasserströmung skizzenhaft erläutert. Bei Fig.3a wird angenommen, daß relativ knltes Abwasser bei dem Zulaufstutzen 26 eintritt Hierdurch wird die Bimetallklappe 36 in die veranschaulichte Stellung ausgelenkt, so daß das Kaltwasser schon aufgrund seines höheren spezifischen Gewichtes von dem Zulaufstutzen 26 direkt an dem Leitblech 35 entlang auf den Boden 25 des Behälters 22 und unter dem Rohr-Register 28 vorbeigeleitet wird, worauf es durch das zweite Leitblech 34 gebildete Zwangsführung nach oben zu ü dem Ablaufstutzen 27 geleitet wird. Hierdurch wird erreicht daß, sollte zeitweilig vergleichsweise kaltes Abwasser anfallen, das bereits in den Rippenrohren 29 vorgewärmte Wasser durch dieses nicht abgekühlt wird, da dieses direkt am Boden des Behalte, s entlang geleitet >o

In Fig.3b ist der Zustand veranschaulicht, bei dem am Zulaufstutzen 26 warmes Abwasser anfällt wobei die Bimetallklappe 36 die in Fig. 3b veranschaulichte Stellung einnimmt, so daß das Warmwasser über das durch die Rippenrohre 29 gebildete Rohr-Register 28 fließt und das durch diese strömende Kaltwasser vorwärmt Durch das Leitblech 34 wird hierbei erreicht, daß nur kalte und abgekühlte Abwässer durch den Ablaufstutzen 27 abströmen, da nur das spezifisch schwerere kältere Wasser den Wärmetauscher 4 verlassen kann. Das noch warme, spezifisch leichtere Wasser wird so lange über dem Rohrregister 28 gehalten, bis ihm genügend Wärme entzogen ist, um es zum Absinken in den tieferen Bereich zu bringen. Durch die Schräglage des Rohr-Registers 28 wird immer im oberen höchstliegenden Teil der Wärmetauscherfläche das wärmste Abwasser vorhanden sein, und somit ene intensive Nachwärmung des Kaltwassers erfolgen, ehe dieses den Wärmetauscher 4 verläßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wärmetauscher zur Aufheizung von Kaltwasser mittels Haushalts-Abwasser, mit einem Behälter senkrecht angeordneten Kaltwasser-Rohren und diagonal versetzten Zu- und Ablaufstutzen für das Abwasser sowie mit einer temperaturabhängigen Steuerung für die Zuführung des Abwassers, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre für das im Gegenstrom geführte Kaltwasser schräg von unten nach oben angeordnet und als Rippenrohre (29) ausgebildet sind, und daß innerhalb des Wärmetauschers (4) Einrichtungen (34, 35, 36) zur Führung des Abwassers vorgesehen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen ais Leitbleche (34,35) im Bereich der Zu- und Ablaufseiten des Behälters (22) ausgebildet sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über dem an der Zulaufseite des Behälters (22) angeordneten Leitblech (35) eine das Abwasser steuernde Bimetallklappe (36) vorgesehen ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Kaltwasser führenden Rippenrohre (29) als Rohrregister (28) ausgebildet und an ihren Enden mit Sammelrohren (30, 31) versehen sind.