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DE19608404A1 - Vorrichtung zur Einsparung warmen Brauchwassers beim Duschen - Google Patents

Vorrichtung zur Einsparung warmen Brauchwassers beim Duschen

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DE19608404A1
DE19608404A1 DE19608404A DE19608404A DE19608404A1 DE 19608404 A1 DE19608404 A1 DE 19608404A1 DE 19608404 A DE19608404 A DE 19608404A DE 19608404 A DE19608404 A DE 19608404A DE 19608404 A1 DE19608404 A1 DE 19608404A1
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shower
water
heat exchanger
heat
waste water
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DE19608404A
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Miller Bernhard 71263 Weil Der Stadt De
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Description

Stand der Technik
Es sind verschiedene Methoden bekannt um den Verbrauch an warmem Wasser beim Duschen zu reduzieren.
So gibt es spezielle Duschköpfe die durch feinere Düsen den Wasser­ verbrauch reduzieren.
Auch ein sogenanntes Schnellstoppventil ist weit verbreitet. Dieses wird zwischen den Duschkopf und den Duschschlauch eingebaut und erlaubt ein einfacheres Abdrehen des Wassers ohne dabei die einstellte Wassertempera­ tur an der Mischbatterie zu verändern.
Desweiteren sind Anlagen bekannt, welche das anfallende Abwasser eines Hauses oder eines Teils davon in Behältern sammeln um diesem die Restwärme zu entziehen.
Vorteile der Erfindung
Die anbei beschriebene Erfindung erläutert eine Duscheinrichtung, welche mit Hilfe eines Wärmetauschers die Restwärme des beim Duschen anfallenden Abwassers verwendet, um damit das zufließende kalte Brauchwasser vorzuwär­ men.
Unter Verwendung einer termostatisch geregelten Mischbatterie verändert sich bei gleichbleibenderer Duschwassertemperatur und Duschwassermenge das Mischungsverhältnis von warmem zu kaltem Brauchwasser zugunsten eines Minderbedarfs an warmem Brauchwasser.
Eine Duschwanne mit einer Art begehbarer Abdeckung kann dabei selbst die Funktion des Wärmetauschers und des Geruchsverschlusses übernehmen.
Durch diese Grundanordnung ergeben sich folgende Besonderheiten:
  • - Ein guter Wirkungsgrad des realisierbaren Wärmetauschers ist durch die Nutzung der gesamten Duschwanne als Wärmetauscherfläche möglich.
  • - Die Realisierung eines Wärmetauschers ist in Form eines Gegenstrom­ wärmetauschers möglich. Bei ausreichend großer Tauscherfläche ist damit ein guter Wirkungsgrad des Wärmetauschers möglich.
  • - Es besteht keine Verstopfungs- und Rückstaugefahr des Abwassers im Wärmetauscher.
  • - Es besteht die Möglichkeit einer einfachen Reinigung des Wärmetauschers sowie des Syfons (z. B. bei Verstopfung) durch Hochklappen des eingeleg­ ten Zwischenbodens und Abduschen der verschmutzten Teile.
  • - Eine kostengünstige Herstellung des Wärmetauschers ist z. B. in Form zweier aufeinanderliegender und mittels Punktieren verbundener Edel­ stahlplatten möglich, zwischen denen das Brauchwasser großflächig durchgeleitet wird (Bei der Solarkollektor und Heizkörperherstellung bereits angewandtes Verfahren).
  • - Eine vorzeitige Duschwasserabkühlung an den kalten Duschwänden kann verhindert werden, indem eine wärmeisolierende Innenauskleidung der gesamten Duschkabine vorgenommen wird (Innenwände und Boden aus Kunst­ stoff z. B. durch eine rundum angebrachte Duschkabine).
  • - Bei Verwendung eines Styroporformteils als Wannenträger (wie bereits bei Dusch- und Badewannen verwendet), ist auch eine gute Wärmeisolation gegenüber dem Untergrund gewährleistet.
  • - Eine einfache Installation ist auch hier möglich, da nur die Kalt­ wasserzuleitung über den Duschwannenwärmetauscher geleitet wird (flexible Anschlüsse).
  • - Auch zusammen mit dem Einsatz von elektrischen Durchlauferhitzern (unterhalb der Duschwanne angebracht) bzw. elektronisch geregelten Mischbatterien läßt sich diese Wärmerückgewinnung vorteilhaft integrie­ ren.
Weitere Besonderheiten und Vorteile sowie nähere Beschreibungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Zeichnungen
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Duscheinrichtung, bei welcher die prinzipielle erfindungsgemäße Vorgehensweise der Wärmerückgewinnung darge­ stellt wird.
Fig. 2a zeigt in einem Schnittbild eine Wärmetauscherwanne aus zwei Blechteilen bestehend mit integriertem Geruchsverschluß.
Fig. 2b veranschaulicht dabei in einer Detaildarstellung den Aufbau der aufeinanderliegenden Blechteile des Tauschers.
Fig. 2c schließlich verdeutlicht in einer Draufsicht eine mögliche Struk­ tur der Ausprägungen der beiden Blechteile.
Fig. 3 zeigt in einem weiteren Schnittbild die Seitenansicht einer aus zwei Blechteilen bestehenden Wärmetauscherwanne. Bei dieser Variante wird gezeigt, wie mit einer zusätzlich eingefügten Wärmetauscherebene eine Ver­ dopplung bzw. bei größeren Wassermengen eine Verdreifachung der Tauscher­ oberfläche erreicht wird.
Fig. 4a zeigt die Draufsicht einer Duschwannenvariante mit von unten in die Duschwanne eingebrachten serpentinenartig verlaufenden Brauchwasser­ führenden Kupferrohre.
Fig. 4b zeigt dessen Seitenansicht.
Fig. 4c die Detaildarstellung der Funktion des Syfons.
In Fig. 5a wird mit ähnlichem Grundaufbau wie Fig. 4 eine weitere Duschwannenvariante dargestellt.
Fig. 5b zeigt die Schnittzeichnung dieses Wärmetauschers.
In den Fig. 6a und 6b wird schließlich ein völlig anderer Wärme­ tauscheraufbau gezeigt, bei dem das normale Duschabwasserrohr (gut wärme­ leitendes Metallrohr) als Wärmetauscher verwendet wird.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Beim Duschen entsteht im Gegensatz zu sonstigen Warmwasserverbrauchern wie Waschmaschine, Spülmaschine, Badewanne etc. ein annähernd gleichzeitiger Kaltwasserzulauf und Duschwasserablauf.
Daher kann in diesem Fall ohne Verwendung eines Auffangbehälters ein Wärmetauscher eingesetzt werden.
In Fig. 1 wird das Prinzip einer solchen Duscheinrichtung dargestellt.
Das abfließende warme Duschwasser (2) erwärmt das zufließende Kaltwasser (6), wobei nach dem Prinzip des Gegenstromwärmetauschers (4) der Kaltwas­ serzulauf (6) mit der Seite des Abgangs der Abwasserseite (5) gepaart wird.
Um während des Duschens immer die gewünschte Solltemperatur zu erhalten, kann eine termostatisch geregelte Mischbatterie (11) verwendet werden. Diese bewirkt ein sich veränderndes Mischungsverhältnis von warmem zu kal­ tem Brauchwasser zugunsten eines Minderbedarfs an warmem Brauchwasser.
Die Funktion des Wärmetauschers (4) kann dabei die Duschwanne selbst über­ nehmen.
Der untere Teil der Duschwanne besteht aus einem gut wärmeleitenden Mate­ rial (z. B.: Kupfer oder V2A) und stellt gleichzeitig den Wärmetauscher dar.
Auf dieser Wanne liegt ein wärmeisolierender begehbarer Boden (1), auf welchem sich das Duschwasser sammelt und auf einer seiner Seiten (8) in die darunterliegende Wärmetauscherwanne (8) abfließt.
Durch den abnehmbaren bzw. hochklappbaren Fußboden (1) besteht die Mög­ lichkeit der einfachen Reinigung des Wärmetauschers sowie des Syfons.
Der Geruchsverschluß (Syfon 10) ist integraler Bestandteil der Wärme­ tauscherwanne (8).
Er besteht in der Ausführung wie in Fig. 1 bis 4 dargestellt aus einem rundum verlaufenden Graben (3 und 10) der ständig mit Wasser gefüllt ist und in welchen der untere Rand der Fußbodenplatte (1) ringsum eintaucht. Auf der Ablaufseite des Fußbodens ist dieser Graben verbreitert und innen soweit abgesenkt, daß hier auf der gesamten Breite das Duschwasser gleichmäßig in die untere Wanne abfließen kann.
Dieser Abfluß stellt damit gleichzeitig den Syfon (10) dar.
Dieser Syfon (10) ist so ausgelegt, daß er seine Funktion sowohl bei Unter- als auch bei Überdruck im Abwasserrohr beibehält. Dies wird erreicht, indem die Wassermenge unterhalb der Abdeckung (1) deutlich größer ist als die Wassermenge außerhalb der Abdeckung.
Bei Unterdruck im Abwasserrohr fließt nur eine geringe Wassermenge in den Abfluß, ehe das Wasser außerhalb der Abdeckung (1) abgesaugt ist und Luft von außen nachströmt. Nach Ende der Unterdruckphase fließt das verbliebene Wasser zurück und es steht somit noch genügend Wasser zur Verfügung um die Funktion des Geruchverschlusses weiterhin zu gewährleisten.
Bei Überdruck im Abwasserrohr wird das Wasser des Syfons in den sichtbaren Teil der Duschwanne (8) zurückgedrückt und kehrt nach Ende der Überdruck­ phase wieder in den Syfongraben (3 und 10) zurück.
Die Temperatur des Warmwassers sollte nicht zu niedrig sein, damit die Kaltwassermenge im Wärmetauscher nicht zu klein wird. Die Vorwärmung des Kaltwassers steigert dann den Kaltwasseranteil weiterhin in einer Art Mit­ koppeleffekt, was den Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung erhöht.
Bei Duscheinrichtungen mit in der Nähe befindlicher Brauchwassererwärmung (z. B. elektrischer Durchlauferhitzer in Fertigduschen) kann die Kaltwasserleitung direkt am Eingang vor der Verzweigung zum Durchlauferhitzer durch den Wärmetauscher geführt werden, so daß das gesamte benötigte Brauchwasser durch den Wärmetauscher fließt.
Dadurch ergibt sich eine sehr gute Wärmerückgewinnung und damit eine geringere benötigte Anschlußleistung des Durchlauferhitzers.
Ein kleiner Warmwasserspeicher, der vor Duschbeginn aufgeladen wird, kann dabei den erhöhten Anfangswärmebedarf bis zum Erwärmen der Kabinenteile überbrücken.
In Fig. 2 bis 6 sind verschiedene Varianten von Wärmetauschern skizziert.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2a bis 2c ist die Wärmetauscherwanne so beschaffen, daß unter der Duschwanne eine zweite gleichartige Wanne ange­ bracht ist. Zwischen diesen beiden Blechplatten (24 und 25) fließt in verschlungenen Kanälen (ggfls. auch serpentinen- oder spiralförmigen Bahnen) das kalte Brauchwasser.
Um die Abflußzeit des Duschwassers zu vergrößern und die Wasserdurch­ mischung zu verbessern, sind wellenförmige Erhebungen (21) in die obere Blechplatte (25) eingeprägt. Auch das zwischen den beiden Blechplatten durchströmende und sich dabei erwärmende kalte Brauchwasser (6) wird zur besseren Durchmischung durch verschlungenen Kanäle (30) geleitet, welche in die obere und untere Blechplatte eingeprägt wurden.
An der Syfon- und Abflußseite sind in Form von größeren Hohlräumen Sammelkanäle des kalten (27) bzw. vorgewärmten Brauchwassers (28) angebracht.
Die Fig. 2b ist ebenfalls eine Schnittzeichnung wie 2a die jedoch in ver­ größerter Darstellung die beiden Blechplatten (24 und 25) zeigt.
Fig. 2c zeigt schließlich eine Draufsicht auf die Blechplatte (24) des Wärmetauschers. Dabei ist ersichtlich, wie sich die beiden Bleche in den Zonen (29) berühren und mittels Punktieren (22) zusammengehalten werden.
In Fig. 3 ist ähnlich wie in den Fig. 2a bis 2c in einer Seitenansicht eine aus zwei Blechteilen bestehenden Wärmetauscherwanne dargestellt, wobei hier eine zusätzlichen Wärmetauscherebene zur Verdopplung der Wärme­ tauscherfläche eingezeichnet ist.
Mittels eines Kammes (31) kann dabei für kleine Wassermengen eine gleich­ mäßige Aufteilung des Abwassers zwischen oberem (23) und unterem Wärme­ tauscher (24) erreicht werden.
Zur einfachen Reinigung der unteren Wärmetauschfläche sind die Brauch­ wasserzuleitungen (19) zum oberen Wärmetauscher mit flexiblen Anschlüssen versehen. Damit kann der obere Wärmetauscher im Reinigungsfall hoch­ geklappt werden.
In den Fig. 4 und 5 sind zwei weitere Varianten von Wärmetauschern dargestellt, bei denen das Brauchwasser durch Kupferrohre geleitet wird. Diese Kupferrohre werden von unten in vorgeformte serpentinen- oder spiralförmig verlaufenden Bahnen in die Duschwanne eingepreßt.
Das Duschwasser fließt durch die serpentinen- oder spiralförmig verlaufenden Bahnen dem Abfluß (5) zu, wobei bei großen Duschwassermengen die einzelnen Bahnen überflutet werden können, so daß ein Rückstau des abfließenden Duschwassers verhindert wird.
Die erhöhte Seitenwand der einzelnen Bahnen und das dünne Wannenmaterial (8) bilden eine gute thermische Isolation zu den Nachbarbahnen.
Fig. 4a zeigt die Draufsicht während Fig. 4b dessen Seitenansicht und Fig. 4c die Detaildarstellung der Funktion des Syfons zeigt.
Fig. 5a zeigt mit ähnlichem Grundaufbau wie Fig. 4 in einer Draufsicht eine weitere Variante eines Wärmetauschers, bei welchem die Bahnen spiral­ förmig einem mittig angeordneten Abflußrohr (5) zugeführt werden.
Fig. 5b zeigt die Schnittzeichnung dieses Wärmetauschers, diesmal mit separatem, oberhalb des Abflusses angebrachten Geruchsverschluß (10). Dieser ist separat abnehmbar gezeichnet, kann aber auch Teilbestand der Bodenplatte (1) sein.
Wichtig für alle bisher vorgestellten Ausführungsvarianten ist eine gleichmäßige Verteilung des Abwassers auf die gesamte Fläche sowie ein verzögertes Abfließen des Abwassers.
In den Fig. 6a und 6b wird schließlich ein völlig andersartiger Wärme­ tauscheraufbau gezeigt. Hierbei wird das normale Duschabwasserrohr (gut wärmeleitendes Metallrohr) als Wärmetauscher verwendet.
Dieses Abwasserrohr kann ebenfalls unterhalb der Duschwanne (z. B. kreis- oder meanderförmig) platziert werden. Möglich ist jedoch auch (z. B. bei Neubau) die Verlegung dieses Wärmetauscherrohres in der Wand als Kalt­ wasserzu- bzw. Duschwasserablaufrohr.
Um die Abkühlverluste des Duschwassers vor dem Abfließen in den Wärme­ tauscher zu verringern, empfiehlt sich die Verwendung wärmeisolierender Duschwände (Rundumkabine).
Beim Einsatz einer elektronisch geregelten Mischbatterie kann das Anzeige­ display der Duschwassertemperatur ebenfalls für die Anzeige des Wärme­ tauscherwirkungsgrades herangezogen werden. Hierzu ist lediglich die Erfassung der Ein- und Ausgangstemperatur des Brauchwassers am Wärme­ tauscher notwendig.
Da aus Gründen der Wärmeisolation der Duschkabinenwände sich eine Rundum­ duschkabine empfiehlt, kann dies zum Anlaß genommen werden, mit Hilfe an den Duschkabinenwänden angebrachter Vibrationsgeber das Ablaufen der Wassertropfen nach dem Duschen zu beschleunigen.
Nach dem Prinzip der in der Fördertechnik einschlägig bekannten Systeme, können mit Hilfe von vorzugsweise sägezahnförmigen senkrechten Ober­ flächenbewegungen der Kabinenwände die Wassertropfen schnell zum Ablaufen gebracht werden.
Dies wirkt sich positiv auf das Verkalkungsverhalten und somit auf eine pflegeleichte Handhabung der Duschkabine aus.
Die konkrete Umsetzung kann z. B. mittels eines kleinen Elektromotors mit exzentrisch angeflanschtem Gewicht oder eines Elektromagneten vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste
1 Wärmeisolierende Bodenplatte (abnehmbar z. B. durch Hochklappen)
2 über den Wärmetauscher abfließendes Duschwasser
3 Rundumlaufender "Wassergraben" als Geruchsverschluß
4 Wärmetauscher z. B. Gegen- oder Kreuzstrom
5 Duschwasserabflußrohr (nach Abkühlen durch den Wärmetauscher)
6 Brauchwasserzulauf Kaltwasser
7 Brauchwasserzulauf Warmwasser
8 Duschwanne (Sichtbarer seitlicher Teil)
9 Seitenwände der Duschkabine (wärmeisolierende Rundumkabine)
10 Geruchsverschluß (Syfon)
11 Mischbatterie thermostatisch geregelt
12 Duschkopf
13 Kaltwasserzulauf nach Vorerwärmung durch den Wärmetauscher
14 Wasserspiegel im Syfon und rundumlaufendem "Wassergraben"
15 Tragender Unterbau für Duschwanne (Styroporformteil)
16 Freier Raum unter der Duschwanne ev. Wärmeschutzgründen Styroporformteil
17 Wärmeisolierende vorgebaute Wand (z. B. Rundumkabine aus Plexiglas)
18 Untergrund rohe Wand oder gefließt
19 Brauchwasserzu- und Ablauf flexibel für obere hochkippbare Wärmetauscherfläche
20 Kamm zur gleichmäßigen Aufteilung des Duschwassers bei 2 Wärme­ tauscherebenen
21 Erhebungen zur Strömungsverlangsamung des abfließenden Duschabwassers
22 Verbindungsstelle der beiden Bleche z. B. Schweißpunktierung
23 Freiraum zwischen den beiden Blechen für Brauchwasserdurchführung
24 Obere Blechplatte oberhalb dieser fliest das Duschwasser (2) ab
25 Untere Blechplatte (ist gleichzeitig Duschwanne)
26 Abstützung für Bodenplatte (1)
27 Eingangsseitiger Sammelkanal des kalten Brauchwassers
28 Abgangsseitiger Sammelkanal des kalten Brauchwassers nach Vorerwärmung
29 Berührungsfläche der beiden Bleche
30 Durchströmungsöffnung für kaltes Brauchwasser
31 Deckel des Geruchsverschlusses (ist eventuell auch Teilbestand der Bodenplatte (1))

Claims (13)

1. Verfahren zur Nutzung der Restwärme des anfallenden Abwassers einer Duscheinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Restwärme­ wiedergewinnung ein Wärmetauscher im Abwasser des Duschwassers in der Nähe der Duscheinrichtung angebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Wärmetau­ schers als Gegen- oder Kreuzstromwärmetauscher ausgeführt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe dieses Wärmetauschers das der Mischbatterie aufliegende Kaltwasser vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhaltung der gewünschten Duschwassersolltemperatur die Mischbatterie vorzugsweise als termostatisch geregelte Mischbatterie ausgeführt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Duschwanne selbst die Funktion des Wärmetauschers wahrnimmt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hierfür verwendete Duschwanne mit einer Art doppeltem Boden ausgestattet ist, so daß ein Wärmetauscher in Form von zwei Blechteilen entsteht, welche in Sandwitchbauweise zusammengefügt sind, so daß das Brauchwasser zwischen den beiden Blechen geführt wird, während das Duschabwasser oberhalb die­ ser Bleche abläuft.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Duschwanne mit einer begehbarer, wärmeisolierender Abdeckung ausgestattet ist, so daß das Wasser an einer bestimmten Stelle oder Seite gesammelt in die darun­ terliegende eigentliche den Wärmetauscher enthaltende Duschwanne abfließt.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in der Duschwanne eingelegte Zwischenhoden zum Zwecke der Wartung und Reinigung des Wärmetauschers und das Geruchsverschlusses auf einfache Art abnehmbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in der Duschwanne eingelegte Zwischenboden auch gleichzeitig die Funktion des Geruchsverschlusses wahrnehmen kann.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion dieses Geruchsverschlusses sowohl bei Unter- als auch bei Überdruck im Abwasserrohr (5) gewährleistet bleibt, indem die im Syfon verbleibende Wassermenge unterhalb der Abdeckung (1) deutlich größer ist als die Wassermenge außerhalb dieser Abdeckung.
11. Verfahron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades der Wärmerückgewinnung die Seitenwände der Duschkabine wärmeisolierende Eigenschaften besitzen (Rundumkabine).
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich diese Seitenwände zu Zweck des schnelleren Ablaufens der Wassertropfen nach dem Duschen mittels vorzugsweise senkrechten gegebenenfalls sägezahnförmig vibrierenden Bewegungen nach dem Prinzip der in der Fördertechnik ein­ schlägig bekannten und angewandten Förderstraßen bewegen.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Duschein­ richtungen mit in der Nähe befindlicher Brauchwassererwärmung (z. B. elek­ trischer Durchlauferhitzer in Fertigduschen) die Kaltwasserleitung direkt am Eingang vor dor Verzweigung zum Durchlauferhitzer durch den Wärme­ tauscher geführt wird, so daß das gesamte benötigte Brauchwasser durch den Wärmetauscher fließt.
DE19608404A 1995-03-07 1996-03-05 Vorrichtung zur Einsparung warmen Brauchwassers beim Duschen Withdrawn DE19608404A1 (de)

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