Ämne: Nästan gratis avloppsvärmeväxlare

[beräkningsingenjörSvensk]

Jag provade slänga ihop en simuleringsmodell med kopplad fysik: värmeledning <-> flöde

Den beräknar flöde för vattnet: laminärt, Newtonsk vätska, temperaturberoende materialegenskaper, gravitation. Antar inflöde i de två ändarna (12 l/min) och att röret ligger plant. Geometrin är fix (enfasflöde, luften ovanför vattenyta bortses ifrån), mot väggarna gäller no-slip men mot luft gäller slip.

Den beräknar samtidigt temperaturer (värmeledning) i både solider och fluider: Fix in-temperatur för avloppsvatten (30°C) samt kallvatten (5°C).

Geometri: Endast 2 m av 54 mm kopparröret är med, samt 3 st 22 mm kopparrör. Jag testade med att antingen fylla utrymmet med värmeledande pasta (k = 1.5 W/m/K) eller att sätta en lödning.

Resultat: Värmeeffekten är ca 2 kW (avlopp->kallvatten). Temperaturen på kallvattnet höjs 2.4°C, alltså ca 10 % verkningsgrad. Klart sämre än jag hoppats.

Skillnaden mellan värmeledande pasta och att löda var marginell i simuleringen. Det stora problemet är att man kyler den delen av avloppsvattnet som är i kontakt med kopparröret (på botten) och samtidigt flyter det varmare vattnet ovanpå rakt igenom utan att föra över något värme. En förmildrande omständighet är att jag räknat med en laminär modell, med turbulens ökar omrörningen och därmed värmeöverföringen. Reynolds tal för de små rören är ca 4000 och därför sannolikt turbulent.

Såhär ser resulterande temperaturfördelning ut (steady state) för fallet med lod:


Ändytan där avloppsvattnet kommer ut och kallvattnet in i modellen:


Andra ändytan (avloppsvatten in, kallvatten ut till dusch):


Det är inte en komplett eller perfekt modell, men borde ge en fingervisning om prestandan. Det antagande som påverkar mest är antagligen att det är laminär strömning.

/Anton

[beräkningsingenjörSvensk]

Är det 50 avloppsrörfrån duschen idag? Annars kommer förstrypningen öka risken för stopp. 

För ett problem du har är att din lösning är inte typgodkänd eller reparerbar.

Kommer den hålla i 50 år?
Får du läckage har du seriösa problem. Riktigt seriösa problem... som i uppbilad platta. 

Kan man inte bygga en försänkt duschkabin i golvet, säg 5 cm djup, med golvbrunn , i vilken avloppsvattnet rinner runt kallvattenrör som ligger i spiral.  Lägg ett perforerat golv över att stå på så kommer allt varmt duschvatten strila över kallvattenrör på väg mot brunnen. Bara luft och kalla kopparrör+vatten+ varmt avloppsvatten.
 
Instant värmeöverföring, low mass waste.

Lyft på det perforerade golvet och spola rent. Får kanske vålda lite med en borste, lär bli rätt muggigt men min tanke var att spiralen vilar i luften , med ett litet gap mellan botten densamma.

Nu när du ändå bygger nytt.

Vi har ännu inte sökt bygglov, så avloppsdimension kan väljas. Men jag antog att 50 mm är standard från dusch.

Att behöva stå på något annat än klinker i ett nytt badrum kommer frugan aldrig att acceptera, så om det ska bli någon lösning så måste den vara integrerad. Kanske i golvbrunnen om man inte ska ha den nere under plattan.

Hade jag inte bytt ut en del av avloppsröret mot koppar hade lösningen inte varit några konstigheter alls. Enda skillnaden hade varit att jag dragit kopparrören för kallvatten lite annorlunda, men då gäller väl endast "inga oåtkomliga skarvar". Frågetecknet ligger därmed i hur knepigt det är med att byta ut en bit av avloppsröret mot koppar. Jag är inte insatt och tänkte att det borde vara lätt gjort. Röret är ju inte trycksatt, så täthet borde vara enkelt.

Kanske den här: https://www.byggahus.se/varme/sparar-varme-fordela-ateranvanda
Inte så snyggt kanske, men troligen rätt effektivt, och går rengöra.

Praktiskt? Absolut.
Snyggt eller komfortabelt? Nope.

En fundering också gällande förvärmning, måste man inte ha en speciell blandare med termostatfunktion?

En vanlig blandare mixar ju bara olika flöden av kallt/Varmt till rätt temperatur och efterhand som det kalla stiger i temperatur pga förvärmningen kommer duschflödet gå upp ordentligt i temperatur. Kanske inte så lätt att justera för hand hela tiden?

Vad finns på marknaden?

Jag funderar faktiskt på en sådan här(principen)  istället för en frånluftsvärmepump om jag byter ut varmvattenberedaren mot en ny elberedare. Sedan bygger man in förvärmarplattan i en snygg duschfot, om man inte gör en fördjupning. Kan vara något för när det är dags att renovera badrummet (anno 1996) eller byta vvb, vilket som nu inträfar först...

Alla vanliga blandare (för dusch och badkar) har termostater i sig. Det du beskriver gäller för vanliga blandare (kranar) för t.ex. handfat.

/Anton

[Rickard Ohlin]

Hej,

Intressant simulering.

Kan du göra samma sak med en betongplatta på mark utan isolering, och med 10 cm isolering utanför sockeln vertikalt 1m rakt ner ? (en liten ide jag har...)

Misstänker att det är som du skriver laminär strömning i avloppsröret som ger låg värmeöverföring i kombination med ytan som är tillgänglig och värmeöverföringen mellan rören.

Exakt flödeshastighet beror på avloppsflödet och fallet på röret men runt Re = 3-5000 (0,1-0,2 m/s)  höfträknade jag. 

Du behöver mera kontaktyta , antingen i form av fler rör eller större termisk längd, dvs längre rör under dessa förutsättningar och det blir såklart svårt att få till.
 
Det är inte mig du skall övertyga om konstruktionen.  Jag är inte regelexpert, men underskatta inte kraven utan ta reda på vad som gäller (exempelvis genom att prata med en byggare) och fundera på vad som händer om det läcker.
Just saying.

Vill ni inte ha en platta som visades så är det ju inte ett alternativ. Jag ville bara visa en alternativ lösning som har förutsättningar att ge bättre värmeöverföring då du kan får en tunnfilm som rinner på utsidan av kallvattenröret och därmed en god värmeöveröring. Den konstruktionen är vanlig i processindustrin med foulande media.

Får förtydliga om termostatblandaren- fixar den blandningsområdet?

[Gäst 999]

22 mm kopparrör kostar väl ca 100 kr per meter vilket ger ca 1500 istället för 700:-

[beräkningsingenjörSvensk]

Hej,

Intressant simulering.

Kan du göra samma sak med en betongplatta på mark utan isolering, och med 10 cm isolering utanför sockeln vertikalt 1m rakt ner ? (en liten ide jag har...)

Misstänker att det är som du skriver laminär strömning i avloppsröret som ger låg värmeöverföring i kombination med ytan som är tillgänglig och värmeöverföringen mellan rören.

Exakt flödeshastighet beror på avloppsflödet och fallet på röret men runt Re = 3-5000 (0,1-0,2 m/s)  höfträknade jag. 

Du behöver mera kontaktyta , antingen i form av fler rör eller större termisk längd, dvs längre rör under dessa förutsättningar och det blir såklart svårt att få till.
 
Det är inte mig du skall övertyga om konstruktionen.  Jag är inte regelexpert, men underskatta inte kraven utan ta reda på vad som gäller (exempelvis genom att prata med en byggare) och fundera på vad som händer om det läcker.
Just saying.

Vill ni inte ha en platta som visades så är det ju inte ett alternativ. Jag ville bara visa en alternativ lösning som har förutsättningar att ge bättre värmeöverföring då du kan får en tunnfilm som rinner på utsidan av kallvattenröret och därmed en god värmeöveröring. Den konstruktionen är vanlig i processindustrin med foulande media.

Får förtydliga om termostatblandaren- fixar den blandningsområdet?

Om du knåpar ihop en måttsatt skiss ska jag se vad jag kan göra.

Apropå blandare: Den här typen av produkter är inte direkt ovanlig, har inte hört några kommentarer om att det skulle bli problem.

Jag gillar fortfarande idén, men har nästan släppt att genomföra den. Vinsten blir för liten, tillsammans med att det eventuellt kräver mer underhåll.

Jag tittade genom modellen och hittade en liten felkoppling som dödade flytkraften hos vattnet (till följd av temperaturändring). När jag korrigerat felet blir temperaturökningen 2.6°C (istället för 2.4°C), vilket motsvarar en verkningsgrad på 10.5 %. Jag testade även att öka värmeledningstalet på vatten för att approximera turbulent flöde vilket får tydlig effekt. Vid en tiodubbling (grov approximation) hamnar verkningsgraden på 22 %.

22 mm kopparrör kostar väl ca 100 kr per meter vilket ger ca 1500 istället för 700:-

Beror på var man kikar, evbutiken.se tar 380 kr/5 m. Oavsett måste jag ju ha 1 rör, så 760 kr. Sen drog jag av för det avloppsrör jag byter ut.

/Anton

[Gäst 999]

ska du ha 2.2 cm avloppsrör?

[beräkningsingenjörSvensk]

ska du ha 2.2 cm avloppsrör?

Hoppsan, tankevurpa!

Avdraget av befintligt avloppsrör ska såklart ligga på 54 mm kopparröret.

/Anton

[karlmb]

Tänk på att du förmodligen behöver bättre fall på rören så att dom inte korkar igen så lätt när du kyler ner det feta avloppsvattnet. Det finns en anledning till att dom som finns att köpa ska sättas vertikalt...

Nja, anledningen till det är att avloppsvattnet då kan sippra runt hela insidan av kopparröret och mer energi förs över.
Det finns horisontella vvx även i kommersiella tillämpningar och jag har tom planer på att bygga ett rör med bakfall så att det hela tiden blir vattenfyllt.
Finns rapporter här om folk som gjort så för att kunna plocka bort vattenlåset i duschen som hela tiden sätts igen av hår mm, och det fungerar mkt bättre med ett "långt vattenlås".
Även om genomströmningen då blir lägre och kanske laminärt (vilket jag inte kan tänka mig att det är i vanligt fallande rör), så känns det som att man skulle vinna på det.
Själv tänkte jag använda glödgade mjuka kopparrör och löda dem men nu när jag tänker på det så kanske ingjutning av hela raske i betong en väl så bra lösning. Blir ju enormt mkt enklare och man kan välja helt hur många kopparrör man vill ha. Varför inte 5-6 parallellkopplade 10 mm-kopparrör?
(Edit: Fast nu kom jag på att nackdelen med stora mängder betong är ju att systemet blir väldigt trögt, och en dusch är ju över på 10 minuter...)
Runt det hela kan man ju bygga en låda av frioglit eller skumplast så värmen stannar där den ska.
Har man platsen som i detta fall när det är på planeringstadiet så kan man ju gärna ta till lite extra på längden också, 3-4 m?

[svenske kocken]

Men det måste väl vara bättre att plocka bort hår och hudrester ur ett vattenlås än ur nått avloppsrör med bakfall 

[karlmb]

Om inte röret är så slätt o fint att det följer med av sig självt..
Han som skrev att han gjort så hade inte behövt rensa på 5-10 år.
Många av de vattenlås man ser idag är ju extremt anpassade för billig produktion och fulla med skarpa kanter, spalter mm där minsta förorening har en chans att fastna o bygga på mer o mer.

[svenske kocken]

Har man bakfall kommer hud, lort, hår mm tveklöst att ansamlas på den lägsta punkten och med tiden bygger det minst till den nivå som "utloppet" har. Och då har man knappast någon nytta av "den större kontaktytan".

[Tågråttan]

Såg någon som duschade på 18 sek, där kan man snacka om besparing, det kanske är där fokus borde ligga, duscha på jobbet eller hos kompisar när man är på besök.

Vi är två som dessutom har VV inkopplat på diskmaskinen, vi ligger på under 2000kwh/år för VV och det är för en elberedare. Med en värmepump hade förbrukningen legat på ca 500-666kwh hälften på dusch. Avloppsvärmeväxlarens effektivitet 30% gör att vi hade sparat 83kwh-111kwh/år.
Kostnad, 2000 säger en och en annan 6000kr, tror snarare på det senare, återbetald för mig skulle bli någonstans mellan 20-60 år  

[karlmb]

Har man bakfall kommer hud, lort, hår mm tveklöst att ansamlas på den lägsta punkten och med tiden bygger det minst till den nivå som "utloppet" har. Och då har man knappast någon nytta av "den större kontaktytan".

Isåfall skulle man ju få rensa vartenda vattenlås en gång i veckan ....

[svenske kocken]

Du missade två små ord "med tiden", det innebär normalt mer än en vecka. Golvbrunnar dit under duschar och badkar får rätt fort ett "bottenlager" av hud,lort, hår i dom delar där strömningshastigheten är lägre. Du kan ju rensa en golvbrunn och sedan kolla om någon månad.

[karlmb]

Jag undar om du har rensat vattenlås själv.
Mina brukar vara igensatta i de övre delarna där det ska rinna över kanten så att säga, och helt tomma i botten. Enda undantaget är förstås om någon spolat av något med sand på eller liknande.