NL1009927C2 - Inrichting voor het terugwinnen van warmte uit afvalwater voor het verwarmen van leidingwater bestemd voor een douche. - Google Patents

Description

Inrichting voor het terugwinnen van warmte uit afvalwater voor het verwarmen van leidingwater bestemd voor een douche

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het terugwinnen van warmte uit afvalwater voor het verwarmen van leidingwater bestemd voor een douche of bad met een mengkraan en een afvoer, 5 omvattende een verwarmingsketel met een koudwatertoevoer en een warmwaterafvoer en een in de koudwatertoevoer naar de verwarmingsketel öpgënomën warmtewisselaar, die met de afvoer van de douche of het bad in verbinding staat, waarbij de warmwaterafvoer en de koudwatertoevoer leiden 10 naar de mengkraan, het warmteuitwisselend oppervlak van de warmtewisselaar zwak hellend is aangebracht, en het hoogste punt daarvan nabij de afvoer is gelegen.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Duitse octrooischrift DE 196 08 404 Al. Bij deze 15 inrichting wordt de teruggewonnen warmte gebruikt voor het voorverwarmen van koud leidingwater. Het voorverwarmen van het koude leidingwater vindt plaats door warmteuitwisseling tussen dit koude leidingwater en het hete afvalwater in een warmtewisselaar. De warmtewis-20 selaar staat daartoe in verbinding met de afvoer van de douche.

De uitvinding heeft ten doel een dergelijke uit de stand van de techniek bekende inrichting te verbeteren.

25 Daartoe vertoont de inrichting het kenmerk dat de warmtewisselaar afgeplat kegelvormig is.

Een voordeel van deze inrichting is dat deze een minimale inbouwhoogte heeft en daardoor eenvoudig in een douchebak, of direct onder de douchevloer of badkuip, t 30 kan worden aangebracht. Er zijn weinig aanpassingen in : een bestaande situatie nodig zijn om de warmtewisselaar ; te installeren. Daarnaast wordt een hoog rendement 13.5927 2 bereikt, doordat de gebruikte vloeistof als een film over het warmteuitwisselend oppervlak heen loopt. Tevens ondervindt de stroming hierdoor geen weerstand en kan de gebruikte vloeistof dus vrij wegstromen. Met deze 5 uitvoeringsvorm wordt maximaal gebruik gemaakt van het vloeroppervlak van de douche, waaronder de warmtewisselaar is aangebracht.

Bij voorkeur omvat de warmtewisselaar een spiraal, waarop de koudwatertoevoer is aangesloten.

10 Hierdoor kan eenvoudig, zonder verlies van rendement, een dubbele scheiding tussen leidingwater en afvalwater worden verkregen, zodat aan de eisen van waterleidingbedrijven of andere instanties kan worden voldaan.

15 In een andere uitvoeringsvorm omvat de warmte wisselaar twee evenwijdige platen, waarop de koudwatertoevoer is aangesloten. Het afvalwater stroomt als een film over het egale oppervlak van de bovenste plaat heen, waardoor het warmteuitwisselend oppervlak van de warmte- 20 wisselaar zelfschonend is.

Voor het verkrijgen van een grotere warmteuit-wisseling kan het warmteuitwisselend oppervlak zijn voorzien van turbulentie bevorderde middelen, zoals vinnen.

25 Onder zwak hellend wordt hier verstaan een hellingshoek van 0-45° ten opzichte van de horizontaal.

De onderhavige uitvinding zal aan de hand van de bijgevoegde tekeningen nader worden verduidelijkt. In de tekeningen toont: 30 figuur 1 een inrichting voor het verwarmen van leidingwater volgens de onderhavige uitvinding, figuur 2 een warmtewisselaar voor toepassing bij de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, figuur 3-5 drie uitvoeringsvormen van een 35 warmtewisselaar aangebracht in een douchebak, figuur 6-14 schematische afbeeldingen van verschillende uitvoeringsvormen van een warmtewisselaar , . η *7 ' " - fc'l \' 3 bestemd voor de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, en figuur 15-16 doorsnedes van warmteuitwisselende oppervlakken voorzien van turbulentiebevorderende 5 middelen.

In figuur 1 wordt schematisch en in gedeeltelijke doorsnede., een inrichting voor het verwarmen van leidingwater bestemd^voor een douche 1 met een mengkraan 2 en een afvoer JL getoond. De inrichting omvat 10 een verwarmingsketel 4 met een koudwatertoevoer 5 en een warmwaterafvoer 6. In de koudwatertoevoer 5 naar de verwarmingsketel 4 is een warmtewisselaar 7 opgenomen, die met de afvoer 3 van de douche 1 in verbinding staat. Zowel de warmwaterafvoer 6 als de koudwatertoevoer 5 15 leiden naar de mengkraan 2. In figuur 1 zijn met pijlen de stroomrichtingen van het leidingwater en afvalwater aangegeven. Het koude leidingwater stroomt allereerst door warmtewisselaar 7 alwaar het wordt voorverwarmd door het warme afvalwater. Daarna stroomt het naar de 20 mengkraan 2, waar het direct kan worden gebruikt, en/of naar de verwarmingsketel 4. In de verwarmingsketel 4 wordt het reeds voorverwarmde leidingwater verder verwarmd en via warmwaterafvoer 6 naar de mengkraan 2 geleid. De warmtewisselaar 7 omvat een spiraal 8, waarop 25 de koudwatertoevoer 5 is aangesloten. De spiraal 8 heeft een afgeplatte kegelvorm en is aan de boven-en onderzijde begrenst door een vlakke plaat. Het warmteuitwisselend oppervlak van de warmtewisselaar 7 loopt zwak hellend af, waarbij het hoogste punt van de kegel nabij de afvoer 3 30 is gelegen. Het uit de afvoer 3 wegstromende, warme afvalwater stroomt onder invloed van de zwaartekracht als een film vanaf het hoogste punt nabij de afvoer 3 vanzelf over het warmteuitwisselend oppervlak van de warmtewisselaar 7 heen naar beneden. Vanaf de buitenrand van de 35 warmtewisselaar 7 stroomt het afgekoelde afvalwater vervolgens naar de rioolafvoer 10. Doordat het warmteuitwisselend oppervlak van de warmtewisselaar 7 zwak hellend is aangebracht, is de hoogte van de warmte- 1 0 - 3 2 2 7 4 wisselaar 7 beperkt, zodat de warmtewisselaar 7 in een douchebak 11 van de douche 1 kan worden geplaatst. Tegelijkertijd is daardoor een groot warmteuitwisselend oppervlak verkregen, dat van bovenaf gezien cirkelvormig 5 of rechthoekig kan zijn of een (andere) aan de vorm van de douchebak 11 aangepaste vorm kan hebben.

In figuur 2 wordt schematisch in perspectief een andere uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar 7 getoond, welke in het bijzonder bestemd is voor een bad 10 12 met douche (niet getoond). De in de koudwatertoevoer 5 naar de verwarmingsketel 4 opgenomen warmtewisselaar 7 omvat een spiraal 8, welke is aangebracht op een zwak hellende plaat 9. Deze plaat is geïntegreerd met de bodem van het bad 12. De afvoer 3 van het bad 12 bestaat uit 15 een in de vloer van het bad 12 aangebrachte rij gaten 3, welke nabij het hoogste punt van de warmtewisselaar 7 zijn gelegen. Hierdoor zal het afvalwater gelijkmatig over de gehele breedte van de warmtewisselaar worden afgevoerd en via het zwak hellend aangebrachte, 20 warmteuitwisselende oppervlak van de warmtewisselaar 7 naar de rioolafvoer 10 wegstromen.

In figuren 3-5 worden een aantal uitvoeringsvormen van de warmtewisselaar 7 getoond, welke zijn aangebracht in een douchebak 11.

25 In de uitvoeringsvorm van figuur 3 is de afge plat kegelvormige spiraal 8 aangebracht tussen twee zwak hellende platen 9 en is de daartussen gelegen ruimte gevuld met lucht. De lucht werkt hier als een scheiding tussen het door de spiraal 8 stromende koude leidingwater 30 en het over de bovenste plaat 9 van de warmtewisselaar 7 stromende afvalwater.

In de uitvoeringsvorm van figuur 4 zijn aan de bovenzijde en de onderzijde van de warmtewisselaar 7 openingen 13 aangebracht, zodat het afvalwater door de 35 tussen de platen 9 gelegen ruimte kan stromen. Een deel van het afvalwater zal dus rond de spiraalbuis stromen en warmte afstaan aan het leidingwater, dat door de spiraal 8 stroomt, en een ander deel van het afvalwater zal over 1 0 o S s 27 i 5 de bovenzijde van de warmtewisselaar stromen en daar zijn warmte afstaan.

De warmtewisselaar 7 van de in figuur 5 getoonde uitvoeringsvorm omvat twee boven elkaar aange-5 brachte spiralen 8, waarbij het koude leidingwater bij 14 in de onderste spiraal 8 stroomt. Vanaf uitgang 15 aan de bovenzijde van de onderste spiraal 8 wordt het leidingwater naar ingang 16 aan de onderzijde van de bovenste spiraal 8 gevoerd. Via uitgang 17 verlaat het 10 voorverwarmde leidingwater de warmtewisselaar 7. Aan de bovenzijde van de warmtewisselaar 7 zijn wederom opening 13 aangebracht zodat een deel van het afvalwater over de bovenzijde van de onderste spiraal 8 zal stromen en een deel van het afvalwater over de bovenzijde van de boven-15 ste spiraal 8 zal stromen. In de deze uitvoeringsvorm is op eenvoudige wijze een vergroting van het warmteuitwis-selend oppervlak bewerkstelligd, waardoor nog meer warmte uit het afvalwater onttrokken kan worden.

In de figuren 6-13 worden schematisch een 20 aantal uitvoeringsvormen van de warmtewisselaar 7 volgens de onderhavige uitvinding getoond.

De warmtewisselaar van figuur 6 bestaat uit een spiraal 8, die kegelvormig op de onderzijde van een zwak hellende, eveneens kegelvormige plaat 9 is aangebracht.

25 Verder is in de plaat 9 van de warmtewisselaar 7 een met de afvoer 3 samenwerkende sifon 18 geïntegreerd. De spiraal 8 kan met de plaat 9 worden verbonden door middel van solderen of eventueel lassen. Een andere mogelijkheid om een goede warmteoverdracht te verkrijgen is als de 30 spiraal 8 door middel van een andere kegelvormige plaat 19, eventueel onder tussenkomst van een flexibele laag 20, tegen de plaat 9 wordt gedrukt.

In de uitvoeringsvorm van figuur 7 is de plaat 9 enigszins gegolfd.

35 In de uitvoeringsvorm van figuur 8 is de spiraal 8 daarentegen op de bovenzijde van de plaat 9 aangebracht, waardoor de rondingen van de spiraal 8 tevens dienst doen als turbulentiebevorderende middelen * Λ r- Λ fi 0 7 f y : L / 6 voor het verkrijgen een betere warmteoverdracht. De warmtewisselaar 7 is op enige afstand van de sifon 18 en de afvoer 3 van een douche of bad (niet getoond) aangebracht.

5 In de uitvoeringsvorm van figuur 9 is geen gebruik gemaakt van een plaat 9, maar zijn de windingen van de spiraal 8 aan elkaar bevestigd, zodat het afvalwater over de spiraal 8 zelf naar beneden stroomt.

De uitvoeringsvorm van de warmtewisselaar van 10 figuur 10 omvat twee evenwijdige platen 9, waarop de koudwatertoevoer 5 is aangesloten. Het koude leidingwater stroomt door de ruimte tussen de twee platen 9 heen.

In figuur 11 wordt een warmtewisselaar 7 met twee kegelvormige spiralen 8 getoond, waarbij de bases 15 van de kegels naar elkaar toe zijn gericht. De buitenrand van de bovenste plaat 9 valt binnen de buitenrand van de onderste plaat 9, zodat het afvalwater vanaf het bovenste hellende vlak 9 op het onderste hellende vlak 9 terecht komt en vervolgens naar beneden in de richting van de 20 rioolafvoer 10 stroomt. Ten opzichte van de in figuur 6-10 getoonde uitvoeringsvormen heeft deze warmtewisselaar 7 een groter warmteuitwisselend oppervlak, maar daarnaast ook een enigszins grotere inbouwhoogte.

In figuur 12 en 13 worden warmtewisselaren 7 25 getoond, welke qua opbouw overeenstemmen met die van figuur 6 en 9, met dit verschil dat het warmteuitwisselend oppervlak van buiten naar binnen aflopend is aangebracht. De afvoer van de douche bevindt zich nabij de bovenste buitenrand van de warmtewisselaar, bij 30 voorkeur verspreid aangebracht over de buitenomtrek van de warmtewisselaar, zodat het afvalwater vanaf de buitenrand over het warmteuitwisselend oppervlak heen naar binnen toe zal stromen. Aan de onderzijde van de warmtewisselaar 7 is een sifon 18 voorzien, welke is 35 aangebracht in de rioolafvoer 10 (figuur 12). Het is ook mogelijk de rioolafvoer 10 direct aan te laten sluiten op de warmtewisselaar 7 (zie figuur 13).

m ö 0 2 7 7

Figuur 14 toont dat met de warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvinding eenvoudig een dubbele scheiding tussen afvalwater en leidingwater kan worden gerealiseerd. Dit is belangrijk bij toepassing van de 5 warmtewisselaar in verband met eisen van waterleidingbedrijven. Het afvalwater stroomt via de afvoer 3 en de sifon 18 allereerst over een kegelvormige afvoerplaat 21 naar buiten. Vervolgens stroomt het afvalwater nabij het hoogste punt van de warmtewisselaar 7 over de buitenrand 10 van de afvoerplaat 21, alwaar het op het warmteuitwisse-lend oppervlak van de warmtewisselaar 7 terechtkomt. Via rioolafvoer 10 wordt het afvalwater afgevoerd.

In figuur 15 en 16 worden doorsnedes van warmteuitwisselende oppervlakken getoond. Deze 15 warmteuitwisselende oppervlakken zijn voorzien van turbulentiebevorderende middelen, zoals een getrapte plaat 9 (figuur 15) en een golvende plaat 9 (figuur 16). Het is ook mogelijk het warmteuitwisselend oppervlak te voorzien van vinnen als turbulentiebevorderende middelen. 20 In de uitvoeringsvormen wordt een spiraalbuis met een cirkelvormige doorsnede getoond, het is echter ook mogelijk een spiraalbuis met ovale, rechthoekige, vierkante, enz. doorsnede te gebruiken.

De inrichting voor het verwarmen van 25 leidingwater volgens dë onderhavige uitvinding kan eenvoudig, bijvoorbeeld, in huis worden geïnstalleerd. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van de reeds aanwezige verwarmingsketel met pomp en waterleidingen. De warmtewisselaar kan op eenvoudige en goedkope wijze 30 worden aangebracht in de douchebak of direct onder de vloer van de douche of het bad. Tenslotte hoeft de warmtewisselaar slechts nog te worden aangesloten op de koudwatertoevoer naar de„verwarmingsketel. Hierboven zijn verscheidene uitvoeringsvormen beschreven. De 35 uiteindelijke structuur van de te installeren warmtewisselaar zal afhankelijk zijn van de situatie en de gewenste warmteuitwisseling.

'009927

Claims (5)

1. Inrichting voor het terugwinnen van warmte uit afvalwater voor het verwarmen van leidingwater bestemd voor een douche met een mengkraan en een afvoer, omvattende een verwarmingsketel met een koudwatertoevoer 5 en een warmwaterafvoer en een in de koudwatertoevoer naar de verwarmingsketel opgenomen warmtewisselaar, die met de afvoer van de douche in verbinding staat, waarbij de warmwaterafvoer en de koudwatertoevoer leiden naar de mengkraan, het warmteuitwisselend oppervlak van de 10 warmtewisselaar zwak hellend is aangebracht, en het hoogste punt daarvan nabij de afvoer is gelegen, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar afgeplat kegelvormig is.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar een spiraal omvat, waarop 15 de koudwatertoevoer is aangesloten.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar twee evenwijdige platen omvat, waarop de koudwatertoevoer is aangesloten.

4. Inrichting volgens een der voorgaande 20 conclusies, met het kenmerk, dat het warmteuitwisselende oppervlak is voorzien van turbulentiebevorderende middelen, zoals vinnen.

5. Warmtewisselaar kennelijk bestemd voor een inrichting volgens een der voorgaande conclusies. i