换热聚水器

技术领域

本发明涉及节能和从废水回收热量的领域，特别涉及来自淋浴的废水。

背景技术

工业和家庭中使用的大量能源都是通过为个人洗涤、淋浴和洗浴以及洗衣和其他应用加热水而消耗的。在大多数这些使用场景中，废水仍然含有相当多的能量，这代表着能源资源的严重浪费。先前已经公开了从废水中回收能量。

US 5,143,149示出了一种换热器，该换热器具有以圆柱形螺旋放置在腔室内的管，该腔室在液体沿着排放区域通过之前保持液体。本发明的主要问题是腔室内的空间没有得到充分利用。与本发明的总体尺寸相比，暖废水和冷供水之间的对流传热面积较小。这导致了低效。

US2017/0121951A1示出了一种冲洗组件，该冲洗组件包括基础和换热器。换热器被设计为具有热侧和冷侧的螺旋通道。本发明的主要问题在于，与所能实现的相比，传热面积较小。这降低了系统的整体效率。

US2017/0198982 A1示出了一种浸没在聚水器中的换热器。本发明的主要问题在于，排水管位于聚水器的一侧，并且排水管相对较小。考虑到它们只有一个出口，流体的动态行为变得非常有限。

EP 1 809 965 B1示出了浸没在聚水器中的螺旋形换热器。本公开的缺点在于，管中均匀分布的液体流不能确保降低的效率。从外观上看，这些管是矩形形式的，这放大了这个问题。流动总是会选择压力损失最低的方向，并且在这种场景下，压力损失将在矩形管的底部。这也导致换热器的效率降低，因为仅高效使用了管的一部分。

KR20030029517A示出了一种换热聚水器，该换热聚水器具有由壳、上板和下板界定的换热腔室。多个排水管穿过换热腔室。KR20030029517A的构造涉及臭味从下游上升的风险，并且换热过低。

因此，需要一种新的聚水器，该聚水器既易于清洁、又易于安装并确保高效率。

发明内容

具有先前解决方案的问题已经很好地解决，提供了一种新型换热聚水器。

一种根据本发明的用于从排水管排放物转移热量的换热聚水器包括：

·壳，所述壳包括用于接收待加热液体的进液口和用于供所述液体在被加热后离开的出液口

·换热腔室

·多个排水管，用于接收诸如废水或热洗浴水的排放液体，所述排水管具有内表面和外表面

其中所述多个排水管穿过换热腔室，由此待加热液体与所述多个排水管的外表面的至少一部分接触；其中换热腔室由壳、上板、至少部分地覆盖壳的内部的下板、以及内部壁界定。

在优选实施例中，换热聚水器还包括排出系统，该排出系统包括上升腔室和聚水管道。排出系统可以由壳、下板、内部壁、上板、以及底板界定。在排出系统中，上升壁14可以被定位成使得液体不能在其下方通过，并且同时留下开口21以用于液体在上升壁的顶部上方流动或流过上升壁中的孔。由此，液体上升腔室和聚水管道能够形成在排出系统中。然后液体上升腔室由内部壁、上升壁、底板和壳界定，并且聚水管道由内部壁、上升壁和壳界定。

由此，排出管将用作防止气体和臭味通过排水系统从下水道上升的堰结构。

在优选实施例中，换热聚水器包括用于将换热聚水器连接到现有管道或排水管配件的快接头。快接头是无需使用重型工具即可快速打开/关闭管道的接头。快接头的示例是卡扣式接头。

与先前公开的具有换热功能的聚水器相比，新型聚水器改进了换热。此外，新型聚水器之所以是新型的，是因为聚水器由于其新型紧固机构而更容易清洁。紧固机构使得轻松移除整个聚水器变得可能，因此聚水器能够在单独的地方清洁，比如水池。此外，聚水器的简单构造使得聚水器的制造更便宜。由此，可以拥有多个聚水器，从而当一个聚水器在清洁时，将第二个聚水器放入排水管，反之亦然。

本发明还涉及一种换热系统，所述换热系统包括如上所述的换热聚水器，并且还包括排水管配件，所述排水管配件具有用于连接至使待加热流体循环的现有管道的开口，所述开口还适于分别连接至换热聚水器的进液口和出液口。

在优选实施例中，多个排水管由铜、不锈钢、黄铜或铝或者它们的组合制成。

在另一优选实施例中，排水管配件和/或快接头由铜、不锈钢、黄铜或铝或者它们的组合制成。

在本发明的另一方面，本发明涉及一种在诸如热洗浴水的废弃液体与诸如水的待加热液体之间转移热量而不导致液体相互混合的方法，该方法包括以下步骤：

·将废弃液体分成多个废弃流；

·将待加热液体引入换热腔室中，其中所述换热腔室包围多个排水管，所述多个废弃流穿过多个排水管；

·迫使待加热液体多次经过多个排水管；

·在比引入时在重力方向上更高的点处释放处于已被加热状态的待加热液体。

通过将诸如热洗浴水的废弃液体分成多个废弃流，与仅使用单个废弃液体流的情况相比，可以转移更多的热量。

在优选版本的方法中，该方法还包括以下步骤：

·收集废弃流并将其合并成冷却的废弃液体；

·经由堰结构排放冷却的废弃液体。

通过在进行传热后收集并合并废弃流，可以经由堰构造排放废弃液体，并且由此，通过所有这些优点，传统的堰结构功能仍然能够实现。

附图的简要说明

图1示出了部分从上方和部分从侧面看到的换热聚水器。

图2示出了图1的换热聚水器的一半。

图3示出了插入排水管配件中的换热聚水器。

图4示出了图3的换热聚水器的一半。

图5以示意视图示出了插入排水管配件中的换热聚水器。

图6示出了切口略有不同的图4的换热聚水器。

具体实施方式

本领域技术人员将理解，可以通过增加穿过需要传热的区域的流体来增加传热。通常，离出口最远的角落里的水基本上是停滞的，这意味着传热受到限制。同样，由于热流体趋向于朝顶部上升，由于密度的改变以及因此的浮力改变，与位于顶部的管子相比，位于换热器底部的管子趋向于具有较低的效率。

在优选实施例中，换热聚水器包括换热挡板。挡板迫使待加热液体几次经过多个排水管。换热挡板可以从壳的侧部延伸，优选地以圆柱形的方式并且几乎覆盖壳的整个横截面积，仅留下一小部分横截面积用于待加热液体穿过。由此，待加热液体具有穿过换热腔室的延伸行进路径，从而传递更多的热量。优选地，换热聚水器包括2-50个换热挡板，更优选地10-15个换热挡板。

在优选实施例中，换热挡板以相互平行的配置对齐。优选地，换热挡板由良好导热材料制成。优选地，它们由金属制成，诸如钢、不锈钢、锌或铜。特别优选的是铜。

此外，黄铜或铝也可以用于换热挡板，或者可以使用钢、不锈钢、锌、铜、黄铜和铝的组合。

优选地，出液口在重力方向上定位得高于进液口，由此形成通过换热腔室的交叉逆流。然后冷液体遇到多个排水管中的最冷部分，并且待加热液体朝上穿过并由换热挡板引导时，不断遇到排水管的越来越温暖的表面。以此方式，进一步增强了传热。

可以通过增加排水管的数量来进一步增大传热区域的表面。通过将排水管大致竖直地定位在换热聚水器中，重力支撑通过排水管的流，并且因此可以将更多排水管定位在聚水器中而不会严重阻碍废水的流动。在优选实施例中，聚水器包括多于10个排水管，优选地多于25个排水管，更优选地多于50个排水管，特别地使用多于100个排水管。如上所述，使用更多排水管的优点在于，可得到更大的传热表面，并且因此进行更好的传热。

优选地，换热聚水器还包括可拆卸地附接到壳的头发过滤器。这使得可以在不移除聚水器的情况下进行局部清洁。这与头发被截留在头发过滤器上/内的情况有关，而系统的其余部分仍然足够干净，可以继续运行。

优选地，壳和/或排水管配件是大致圆柱形的，从而可以将换热聚水器安装在现有排水管中。当排出系统是聚水器的一部分时，排出系统的一部分可以是方形的。

在优选实施例中，换热聚水器可以集成到新的或现有的废水管上，例如位于淋浴间本身的下方。

原则上，多个排水管可以由任意良好导热材料制成。多个排水管优选地由金属制成，诸如钢、不锈钢、锌或铜。特别优选的是铜。

在优选实施例中，换热挡板和多个排水管由相同的材料制成。

优选地，多个排水管通过下板和上板锁定在适当位置。

该装置是从穿过淋浴废水聚水器的废水中回收热能的方便方式，或者至少为公众提供有用的替代方案。

优选地，诸如冷水的待加热液体的连接通过快接头进行。

附图详述

参考附图，将理解，可以以各种形状实现废水聚水器。仅以示例的方式描述以下实施例。为了便于解释，附图显示了典型应用中使用的装置方向，即一般竖直位置，尽管根据安装环境，装置可以以一定度数定向。

图1示出了从外部看到的聚水器100。聚水器包括大致圆柱形的壳5，所述壳具有用于接收待加热液体的进液口7和用于释放加热的液体的出液口3。大致圆柱形的壳具有纵向Z 20。进液口7和出液口3设有快接头4、8，用于将废水聚水器可拆卸地连接到使待加热流体循环的现有管道。快接头的优点在于，可以在运行或清洁或替换废水聚水器期间移除整个废水聚水器，而不使用重型设备。此外，在所示的实施例中，当安装聚水器时，出液口3在重力方向上定位得高于进液口7。聚水器还包括凹槽18，O形圈16可以适配到所述凹槽中。O形圈在安装时，稳定废水聚水器，并且还提供密封，以迫使废水通过聚水器。聚水器还包括多个排水管13，用于输送诸如洗浴水、淋浴水等的加热的排放流体，并在该过程中将热量传递到待加热流体。在多个排水管上方，一组线的形式的可选头发过滤器1被定位成留住头发和其他物体，它们可能堵塞聚水器，因此需要更频繁地清洁聚水器本身。

图2示出了图1的聚水器的一半，以示出内部。在图2所示的实施例中，聚水器包括大致圆柱形的壳5。壳具有多个排水管13穿过的上板19和部分覆盖壳5内部的下板10。下板10在相对于纵向Z的横向上延伸，所述多个排水管也穿过下板。下板10可以垂直于纵向Z，或者可以翘起或倾斜。此外，下板可以是大致平坦的或者可以是弯曲的。多个排水管13具有排水管入口2和位于下板10内或其稍下方的排水管出口。在多个排水管的出口下方，设有底板9。聚水器还包括内部壁12(不可见)，它将壳5的内部分成两部分，使得换热腔室6和排出系统被界定。换热腔室6由壳5、上板19、下板10、以及内部壁12界定。在图中，内部壁12被示为方形壁，但本领域技术人员将理解，壁可以具有各种形状，如曲线形、S形或类似形状。换热腔室6设有多个换热挡板17。换热挡板17形成用于待加热液体的更长流动路径并形成子腔室，子腔室的待加热流体与排水管13的外侧互动，由此将热量从废液传递到待加热液体。换热挡板17的实际数量取决于排水管13中的液体流速和换热腔室6中的流体的流速。挡板17迫使待加热液体在废液(如废水)的反向交叉方向上。

排出系统由壳5、下板10、内部壁12、底板9和上板19界定。在排出系统中，上升壁14被定位成使得液体不能在其下方通过，但是同时留下开口21以用于液体在上升壁的顶部上方流动。由此，液体上升腔室和聚水管道形成在排出系统中。当废水的表面上升到上升壁的顶部时，废水进入充当堰结构的聚水管道15。由此，防止来自下水道等的气体、臭味等进入堰结构上流的系统。然后废水的流动路径将如下所述。首先，废水穿过多个排水管13，由此热量在换热腔室6中传递。在离开多个排水管13之后，废水被底板9停止并被迫使在上升壁后面上升，直到它到达上升壁14内/上方的开口21，然后经由聚水管道15和下聚水管道11离开。

壳5可以使用快接头4、8固定在排水管内并由底部聚水器O形圈16稳定。替代地，聚水器可以与淋浴器的地板托盘集成，而不是集成到排水管中。

图3示出了一个实施例，其中聚水器100插入排水管配件101中。排水管配件101具有用于使待加热流体循环的现有管道的开口22和23。在建造期间或以后想要换热时，排水管配件101可以固定在淋浴地板的排水管中。聚水器100可拆卸地固定在排水管配件101中。

图4示出了快接头4、8如何与排水管配件101结合并因此将进液口7和出液口3与排水管配件的相应开口22、23连接，因此完成从待加热液体供应源经由开口22进入进液口7并在经由4和23离开进入现有管道之前通过换热腔室6的流体连通。附图还示出了O形圈16如何密封排水管配件101与聚水器100之间的间隙，由此迫使废液(如废水)通过聚水器并因此传递热量。此外，附图示出了多个换热挡板17。

初看，本发明是用作普通淋浴排水管中的聚水器，里面有换热器，在普通家庭中使用。但本发明也可用于存在加热的废水的其他地方，例如公共洗衣房或游泳池。安装和回收废水中热量的原理也适用于像这样的机构，比如私人住宅。

图5示出了与排水管配件101联结的换热聚水器100。可以看出开口22、23如何适用于经由快接头4、8与进液口7和出液口3连接。此外，附图示出了一个实施例，其中用作堰结构的上升壁14中有开口21。在换热聚水器100的顶部中设有凹槽18，并且O形圈16定位在凹槽18中。如在附图中所看到的，O形圈与排水管配件101配合，使得废弃液体不能穿过聚水器外部，而是被迫穿过多个排水管13。

图6示出了快接头4、8如何与排水管配件101结合并因此将进液口7和出液口3与排水管配件的相应开口22、23连接，因此完成从待加热液体供应源经由开口22进入进液口7并在经由4和23离开进入现有管道之前通过换热腔室6的流体连通。附图还示出了O形圈16如何密封排水管配件101与聚水器100之间的间隙，由此迫使废液(如废水)通过聚水器并因此传递热量。此外，附图示出了多个换热挡板17。图6给出了内部壁12的更清楚的图示，以及换热腔室6如何由壳5、上板19、下板10、以及内部壁12界定。

附图标记列表

1头发过滤器

2排水管入口

3出液口

4快接头

5壳

6换热腔室

7进液口

8快接头

9底板

10下板

11下聚水管道

12内部壁

13多个排水管

14上升壁

15聚水管道

16 O形圈

17换热挡板

18凹槽

19上板

20纵向Z

21上升壁内/上方的开口

22、23 排水管配件中的开口

100 换热聚水器

101 排水管配件