DE10232700A1

DE10232700A1 - Aqua-Re-Energie-Trichter

Info

Publication number: DE10232700A1
Application number: DE10232700A
Authority: DE
Inventors: Zur Heide Frank Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: DE10232700B4

Abstract

Der Nutzen der Anlage besteht darin, die in Flüssigkeiten, wie unter anderem Haushaltsabwässer, Prozessabwässer, Industrieabwässer usw. (im folgenden Text Primärmedium genannt), gespeicherte Energie in Form von Wärme auf ein anderes Medium wie z. B. Wasser, Luft usw. (im folgenden Text Sekundärmedium genannt) zu übertragen. DOLLAR A Der Aqua-Re-Energie-Trichter dient als Energiespeicher, für die im Primärmedium enthaltene Energie. Hierfür muss keine weitere Energie zugeführt werden. Erst wenn Energie benötigt wird, beginnt der Wärmerückgewinnungsprozess und der Trichter erfüllt die Aufgabe eines Wärmeenergie-Tauschers. DOLLAR A Bei erhöhtem Primärmediumaufkommen sorgt der Thermoüberlauf dafür, dass nur der Teil des Primärmediums mit dem geringsten Wärmeenergieinhalt entweicht. Hierbei wird die natürliche thermische Schichtung ausgenutzt. DOLLAR A Hierbei spielt die Qualität des Primärmediums bezüglich der Sauberkeit nur eine geringe Bedeutung. DOLLAR A Bei einer Primärmedium-Temperatur von 15 DEG C und einer Sekundärmedium-Temperatur von 50 DEG C ist von einem Wirkungsgrad von > 4 auszugehen, wenn eine Wärmepumpe an den Aqua-Re-Energie-Trichter angeschlossen wird. DOLLAR A Wird der Aqua-Re-Energie-Trichter direkt mit dem Sekundärmedium durchfahren, hängt der Wirkungsgrad von den Medium-Temperaturen, den Fließ- bzw. Verweilgeschwindigkeiten und den eingesetzten Materialien ab. DOLLAR A Anwendung findet der Aqua-Re-Energie-Trichter in allen Bereichen, in denen die in Absatz 1 beschriebenen Primärmedien und Sekundärmedien ...

Description

Das Primärmedium durchströmt den Vorfilter. In diesem werden je nach Auswahl des Vorfilters grobe oder auch feine Schmutzteilchen zurückgehalten. Je nach Verschmutzungsgrad muss dieser nach einer bestimmten Betriebszeit gereinigt oder das Filterelement ausgetauscht werden.
Über eine Rohrleitung, den Einlassstutzen, an dessen Ende der Kegelprallteller angebracht ist, wird das Primärmedium in den Aqua-Re-Energie-Trichter geleitet. Der Kegelprallteller verhindert ein Durchmischen des in dem Trichter vorhandenen Primärmediums und des neu hinzu kommenden Primärmediums. So bleibt die natürliche thermische Schichtung im Trichter erhalten.
Steigt der Füllstand über den Kegelprallteller hinaus, sorgen Schlitzöffnungen im Einlassstutzen zusätzlich für ein ideales Einströmen des Primärmediums.
Der Aqua-Re-Energie-Trichter speichert das Sekundärmedium bis Energie benötigt wird. Durch die Außenisolierung wird ein Wärmeverlust nahe zu verhindert. Der Trichter besteht je nach Beschaffenheit des Sekundärmediums aus Edelstahl , Kunststoff oder anderen Materialien. Die kältemittelführenden Leitungen werden zur besseren thermischen Leitfähigkeit mit den Wandungen des Trichters verbunden.
Für eine schnelle Wärmeenergierückgewinnung wird ein zusätzlicher Kreuztauscher in den Trichter eingesetzt.
Durch das einlaufende Primärmedium erwärmt sich der Fühler des Trichter-Thermostates und schließt seinen elektrischen Kontakt. Wird jetzt gleichzeitig am Sekundärmedium Wärmeenergie benötigt, schließt auch der Sekundärmedium-Thermostat seinen elektrischen Kontakt und die Sekundärmedium-Pumpe läuft an und das Kältemittelmagnetventil öffnet.
Jetzt steht vor dem Kältemitteleinspritzventilflüssiges Kältemittel an. Dieses öffnet solange, bis die Kältemittel führenden Leitungen des Aqua-Re-Energie-Trichters mit Kältemittel beaufschlagt sind und der Einspritzventilfühler sich abkühlt.
Durch das Verdampfen des Kältemittels wird dem sich in dem Trichter befindenden Primärmedium Wärmeenergie entzogen.
In der Kältemittelausgangsleitung des Trichters steigt der Druck und der Niederdruckschalter schließt seinen Kontakt und der Kältemittelverdichter läuft an. Er saugt das Kältemittel mit niedrigem Druck über einen Flüssigkeitsabscheider an und verdichtet es auf einen höheren Druck.
Im Verflüssiger wird dem Kältemittel, durch das sich auf einem geringeren Temperaturniveau befindenden Sekundärmedium, bei gleichbleibendem Druck Wärmeenergie entzogen. Hierdurch wird das Kältemittel verflüssigt. Über den Sammler, Trockner und das Schauglas wird das Kältemittel wieder zum Kältemitteleinspritzventil geführt.
Das Sekundärmedium steht jetzt dem Betreiber mit der zurückgewonnenen Energie auf einem höheren Temperaturniveau zur Verfügung und kann direkt genutzt werden oder in einem Speicher gepuffert werden.
Sollte das Temperaturniveau nicht ausreichen, dann kann dem Aqua-Re-Energie-Prozess ein herkömmliches Heizsystem nachgeschaltet werden. Dies wird dann über die Verlüssigerausgangstemperatur des Sekundärmediums zugeschaltet.
Ist jetzt die Primärmedium-Temperatur unter den vorgegebenen Wert des Trichterfühlers abgesunken, öffnet dieser seinen elektrischen Kontakt, das Auslassventil für die voreingestellte Entleerungszeit und das abgekühlte Primärmedium entweicht.
Zur gleichen Zeit schließt das Kältemittelmagnetventil, der Kältemitteldruck in der Kältemittelausgangsleitung des Trichters fällt, der Niederdruckschalter öffnet seinen elektrischen Kontakt und der Kältemittelverdichter bleibt stehen.
Das Auslassventil schließt wieder und der Prozess kann von neuem beginnen.
Sollte während des Aqua-Re-Energie-Prozesses mehr Primärmedium in den Trichter geleitet werden als dieser aufnehmen kann, wird durch die natürliche thermische Schichtung über den Aqua-Re-Energie-Überlauf, der parallel zur Innenwand des Trichters vom Trichterboden bis zur festgelegten maximalen Füllhöhe geführt wird, die überschüssige Menge des Primarmediums mit dem geringsten Wärmeinhalt abgeleitet. Das obere Ende des Überlaufs sollte mit einem Überbogen versehen sein, damit ein Zurücklaufen des Primärmediums in den Trichter vermieden wird.
Am obersten Punkt wird eine Entlüftungsöffnung vorgesehen, um einen Rückstau des Primärmediums durch einen Lufteinschluß zu vermeiden.
Um ein Verschmutzen des Aqua-Re-Energie-Trichters zu vermeiden, wird ein rotierender Düsenstock in den Trichter eingesetzt. Der Düsenstock ist in der Mitte gelagert und hat nur bis zur Mitte jeder Seite, der sich gegenüberliegenden Enden, Düsenöffnungen die schräg nach unten angebracht sind. Öffnet das Reinigungsmagnetventil, so wird der Düsenstock mit Wasser durchströmt und es kommt durch die Abstoßkräfte zu einer Rotationsbewegung des Düsenstockes.
Zu gleicher Zeit treffen die Wasserstrahlen, die aus den Öffnungen kommen, auf die Oberflächen im Trichter und spülen den Schmutz ab. Dadurch, dass die Düsenöffnungen um ein vielfaches kleiner sind, als die Wasserzuleitung, kommt es zu einer Druckerhöhung und einer verbesserten Reinigungswirkung.
Sollte das Temperturniveu des Primärmediums im Verhältnis zum Sekundärmedium relativ hoch sein. Dann kann auf die Wärmepumpe verzichtet werden und anstelle des Kältemittels, das Sekundärmedium direkt durch den Aqua-Re-Energie-Trichter strömen.
Hauptbauteile
Der Aqua-Re-Energie-Trichter besteht aus den Hauptkomponenten: Trichter, Außenwandtauscher, Kreuzinnentauscher, Einlaßstutzen mit Kegelprallteller, Thermoablauf, Außenisolierung, Rotationsdüsenstock, Auslassventil, Grobfilter und diversen Hilfsbauteilen.
Wird der Aqua-Re-Energie-Trichter mit einer Wärmepumpe betrieben, kommen noch die Wärmepumpen-Hauptkomponenten: Kältemittelverdichter, Kältemittelverflüssiger, Einspritzventil, Kältemittel und die verschiedenen kältetechnischen und wasserseitigen Steuer und Regelorganen hinzu.
Aufgaben der Hauptbauteile
Aqua-Re-Energie-Trichter
Der Trichter nimmt das Primärmedium auf , speichert es und schützt es durch eine Außenisolierung vor einem Wärmeenergieverlust bis zum Wärmerückgewinnungsprozess.
Beim Wärmerückgewinnungsprozess erfüllt der Trichter die Aufgabe eines Kältemittelverdampfers oder Wärmetauschers, um dem Sekundärmedium Wärmeenergie zu entziehen.
Der Trichter ist je nach Beschaffenheit des Primärmediums aus Edelstahl, Kunststoff oder anderen Materialien gefertigt.
Thermoüberlauf
Sorgt für den Auslass des überschüssigen Primärmediums bei geringstem Wärmeenergieverlusts. Durch die am Boden des Trichters angebrachte Öffnung des Thermoüberlaufs und die natürliche thermische Schichtung des Primärmediums entweicht immer nur der Anteil des Primärmediums der den geringsten Wärmeenergieinhalt hat.
Einlassstutzen mit Kegelprallteller
Der Einlassstutzen lässt das Primärmedium in den Trichter. Durch den Kegelprallteller wird das Primärmedium abgebremst. Je nach Füllstand, strömt das Primärmedium durch die Schlitzöffnungen im Einlassstutzen oder über den Kegelprallteller in den Trichter. So bleibt die natürliche thermische Schichtung des vorhandene Primärmedium erhalten und es kommt nicht zu einer unerwünschten Durchmischung.
Der Einlasstutzen ist platzsparend parallel zur schräg verlaufenden Innenwand des Trichters angebracht, damit Einbauten wie Kreuzinnentauscher oder Rotationsdüsenstock platz finden.
Auslassventil
Sorgt für das zurückhalten des Primärmediums bis zum gewünschten Auslass.
Vor-/Grobfilter
Sorgt für das Zurückhalten von Schmutzbestandteilen bei einem stark belasteten Primärmedium. Dieser kann vor den Einlass des Trichters oder bei mehreren unterschiedlich belasteten Primärmedium an jedem Einlass angebracht werden.
Wärmepumpen Hauptkomponenten
Kältemittelverdichter
Saugt das entspannte Kältemittel an und verdichtet es.
Verflüssiger
Entzieht dem Kältemittel Wärmeenergie bei gleichbleibendem Druck und gibt diese an das Sekundärmedium ab. Hierbei wird das Kältemittel verflüssigt.
Kältemittelsammler
Puffert das Kältemittel bei Lastschwankungen.
Kältemitteleinspritzventil/Drosselorgan
Entspannt das Kältemittel und leitet die Verdampfung ein.
Kältemittel
Dient als Transportmittel für die Wärmeenergie vom Primärmedium zum Sekundarmedium.

Claims

Aqua-Re-Energie-Trichter für den Wärmeenergieaustausch zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Wärmeenergieniveau, dadurch gekennzeichnet, dass der Aqua-Re-Energie-Trichter vor dem Wärmerückgewinnungs-Prozess die Aufgabe eines Energiespeichers übernimmt.
Aqua-Re-Energie-Trichter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser durch seine Konstruktion, die thermische Schichtung zur Energieeinsparung nutzt und überschüssige Medienmengen entweichen lässt.