Устройство утилизации теплоты сточных вод жилого дома

 

Предлагаемое устройство относится к области энергосбережения, в частности к утилизации теплоты бытовых сточных вод жилых зданий.

Устройство состоит из перекачивающей сточные воды установки, содержащей фекальный насос 2 и небольшой резервуар 3, обеспечивающий бесперебойную подачу сточных вод к насосу, и теплообменника-утилизатора 4. Перекачивающая установка 1 (аналог установки, выпускаемой фирмой Grundfos под торговой маркой «Multilift») размещается под стояком 5 системы канализации здания в месте перехода последнего в выпуск 6 и связана напорным трубопроводом 7 с теплообменником-утилизатором 4, который, в свою очередь, связан сбросным трубопроводом 8 с выпуском 6.

Устройство работает следующим образом. При поступлении сточных вод по стояку 5 в резервуар 3 установки 1 и заполнения его до определенного уровня, автоматически включается насос 2 и подает сточные воды в теплообменник-утилизатор 4, где их теплота передается холодной водопроводной воде или промежуточному теплоносителю, (например, теплонасосной установки), после чего сточные воды из теплообменника-утилизатора сливаются в выпуск 6 и далее в самотечную канализацию.

Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) является на сегодня актуальной задачей в теплоснабжении зданий и сооружений, создаваемых по концепции «зеленого строительства».

Одним из существенных ресурсов ВЭР в жилых зданиях является теплота сточных вод.

Наиболее рационально использовать этот ресурс для подогрева холодной воды, направляемой на водоснабжение. Температура холодной водопроводной воды в течение года изменяется от +5°C зимой до +20°C летом.

Температурный потенциал сточных вод составляет от +30 до +40°C, а тепловой ресурс при подогреве холодной воды в многоэтажном жилом доме превышает 5 МВтч в сутки.

Известны технические решения, предусматривающие утилизацию теплоты сточных вод (Например, GB Патент GB 2440151 «Устройство для утилизации тепловой энергии из сточных вод», CN Патент CN 200962004 «Теплообменное устройство для утилизации тепловой энергии сточных вод ванной»). Эти устройства имеют накопительные емкости для сточных вод и предназначены для индивидуальных домов. В многоэтажном жилом доме затруднительно поместить емкость большого объема и обеспечить ее санитарную безопасность (отсутствие вредных испарений и неприятных запахов).

Известно устройство канадской фирмы «Ватерлоо», представляющее собой теплообменник-утилизатор, состоящий из медной трубы - канала-стояка сточных вод и канала для нагреваемой сточными водами среды (например, водопроводной воды), выполненного в виде многозаходной спирали из медных трубок, навитой вокруг медной трубы и припаянной к ней.

Эта конструкция не требует создания накопительной емкости, имеет достаточно высокие теплотехнические показатели, а применение медных сплавов, обладающих бактерицидными свойствами, препятствует появлению биопленки на теплообменных поверхностях, ухудшающей теплотехнические характеристики. Однако эта конструкция имеет следующие недостатки:

- эффективность теплоотдачи от потока сточных вод к стенке мала из-за низких скоростей потока и неполного заполнения сечения трубы-стояка в периоды неполного водоразбора (и, соответственно, слива), что ограничивает теплотехнические показатели;

- высокая стоимость устройства из-за применения дорогостоящих медных сплавов.

Предлагаемое устройство состоит из перекачивающей сточные воды установки 1 (см. рис.1), содержащей фекальный насос 2 и резервуар 3, обеспечивающий бесперебойную подачу сточных вод к насосу, и теплообменника-утилизатора 4 с каналами для протекания сточных вод и нагреваемой среды. Перекачивающая установка 1 (аналог установки, выпускаемой фирмой Grundfos под торговой маркой «Multilift») размещается под стояком 5 системы канализации здания в месте перехода последнего в выпуск 6 и связана напорным трубопроводом 7 с теплообменником-утилизатором 4, который, в свою очередь, связан сбросным трубопроводом 8 с выпуском 6.

Устройство работает следующим образом. При поступлении сточных вод по стояку 5 в резервуар 3 установки 1 и заполнения его до определенного уровня автоматически включается насос 2 и подает сточные воды в канал для сточных вод теплообменника-утилизатора 4, где их теплота передается нагреваемой среде (холодной водопроводной воде или промежуточному теплоносителю, например, теплонасосной установки), протекающей в соответствующем канале теплообменника-утилизатора 4, после чего сточные воды из теплообменника-утилизатора сливаются в выпуск 6 и далее в самотечную канализацию. После опорожнения резервуара 3 насос 2 автоматически выключается до последующего наполнения резервуара 3.

Для более полного использования теплового ресурса сточных вод в период, когда насос 2 выключен, устройство на выходе может быть снабжено гидрозатвором 9, препятствующим самопроизвольному опорожнению канала сточных вод теплообменника-утилизатора 4, как показано на рисунке 2. При этом при выключенной установке 1 канал остается заполненными сточными водами, отдающими свое тепло нагреваемой среде. В итоге теплопередача от сточных вод к нагреваемой среде не прекращается и при выключении установки, перекачивающей сточные воды.

Устройство может быть выполнено с объемом резервуара 3, аккумулирующего сточные воды, равным или большем суммарного объема канала теплообменника-утилизатора 4 для протекания сточных вод, В этом случае при периодическом включении перекачивающей установки 1 происходит полное заполнение сточными водами соответствующего канала теплообменника-утилизатора 4, что обеспечивает использование всей теплообменной поверхности и максимальный температурный напор между сточными водами и нагреваемой средой в течение всего периода эксплуатации устройства.

На рис.3 приведен общий вид устройства.

Устройство позволяет существенно повысить тепловую эффективность теплообменных процессов за счет интенсификации потока в теплообменнике-утилизаторе путем увеличения скорости до значений, обеспечивающих устойчивый турбулентный режим течения. Кроме того, при определенных скоростях (см. свидетельство на полезную модель 20575) обеспечивается самоочищение теплообменных поверхностей за счет содержащихся в неочищенных сточных водах взвесей, что позволяет применить в конструкции теплообменника-утилизатора обычные конструкционные стали, значительно уступающие в цене медным сплавам.

Предлагаемое устройство адаптировано к применяемым в настоящее время внутридомовым системам канализации сточных вод и не требует их существенной переделки.

1. Устройство утилизации теплоты сточных вод жилого дома, содержащее теплообменник-утилизатор с каналами для протекания сточных вод и каналами для протекания нагреваемой среды, отличающееся тем, что устройство снабжено перекачивающей установкой, содержащей фекальный насос и резервуар, соединенной с теплообменником-утилизатором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено «обратным гидрозатвором», установленным на выходе сточных вод из теплообменника и препятствующим самопроизвольному опорожнению канала сточных вод.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объем резервуара, аккумулирующего сточные воды, равен суммарному объему каналов для протекания сточных вод.



 

Похожие патенты:

Каркасный жилой дом с глиняной отделкой стен, на облегченном свайном столбчатом фундаменте с заглубленным ростверком и гидроизоляцией опалубки относится к области строительства, а именно, к строительным конструкциям общего назначения, состоящим из несущих элементов типа блоков и панелей.

Проектирование и монтаж погодозависимой системы отопления частных, жилых , загородных домов, коттеджей и других зданий относится к области теплоэнергетики и жилищно-коммунального хозяйства, а именно в частности к системам теплоснабжения (отопления) общественных, жилых многоквартирных и коттеджных домов, спортивных баз, сельских школ, детских садов, фермерских хозяйств, агропромышленного комплекса, для отопления технологического помещения пункта редуцирования газа и т.д.
Наверх