УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
DEVICE FOR REUSE OF CONTAMINATED WATER AND METHOD OF ITS APPLICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройствам для повторного использования загрязнений воды и способам их применения
Уровень техники
Для защиты окружающей среды правительственными органами разработаны разнообразные стандарты, регулирующие потребление энергии. К их числу относится Стандарт энергетической эффективности (СЭЭ), в котором энергетическая эффективность новых жилых помещений выражается при помощи так называемого коэффициента энергетической эффективности (КЭЭ). КЭЭ представляет собой отношение энергии, потребляемой зданием, к энергии, потребляемой эталонным зданием, описанным в стандарте (для жилых зданий и помещений в Нидерландах в настоящее время этот показатель нормируется в документе NEN 5128/2001). Данный коэффициент рассчитывается на основе характеристик здания (показателей теплоизоляции стен, полов, стекол и т.д.) и используемых в нем установок (например, солнечных коллекторов, вентиляционных и отопительных систем). Чем меньше его величина, тем выше энергетическая эффективность здания. Коэффициент энергетической эффективности здания (КЭЭ) таким образом может рассматриваться как (усредненный) показатель качества использования энергии зданием вместе с техническим оборудованием. Уровень КЭЭ задан в Строительном акте в форме минимальных требований к значению КЭЭ, максимально допустимая величина которого на 1 января 2006 г. составляет 0,8. Все вновь строящиеся здания должны соответствовать этому максимально допустимому КЭЭ.
Энергопотребление определяется, помимо прочих факторов, энергозатратами на обогрев, горячее водоснабжение, работу насосов, охлаждение, работу вентиляторов и освещение. Если показатель вновь построенного здания не достигает КЭЭ 0,8, это означает, что необходимо применение дополнительных мер, таких как установка солнечных батарей и/или тройного остекления, а это может существенно повысить стоимость строительства здания.
Одним из способов эффективного использования энергии и окружающей среды является повторное использование слабозагрязненной воды. Вместо воды из водопроводной сети, обработка которой в специальных очистительных установках требует значительных усилий и имеет высокую стоимость, для некоторых задач, таких как, например, смывание в туалете, может быть использована менее чистая не пригодная для питья вода. Таким образом, можно рассматривать возможность использования собранной дождевой воды и повторное использование слабозагрязненной воды из ванной и душа, также называемой загрязненной водой. Эта экономия воды, кроме того, приводит к пропорциональному снижению нагрузки на систему канализации.
Применение относительно теплой загрязненной воды также оказывает и другое положительное влияние на коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ):
происходит уменьшение "источника холода", который обычно возникает при поступлении и хранении в цистерне холодной воды из водопроводной сети. Кроме того, сама система оказывает положительное влияние на КЭЭ, поскольку она вырабатывает тепло.
В нидерландском патенте NL 1011371 описывается резервуар для загрязненной воды с подающим ее устройством воды и выводом, соединенным с потребителем загрязненной воды типа туалета и тому подобных мест. Резервуар снабжен стоком, который подсоединен к канализации и снабжен клапаном, который открывается с регулярными интервалами по сигналам таймера. Регулярный слив загрязненной воды предотвращает образование неприятного запаха.
Целью настоящего изобретения является усовершенствование, в частности повышение компактности и/или повышения эффективности указанного выше устройства для повторного использования загрязненной воды.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения настоящее изобретение предполагает разработку устройства для загрязненной воды, в состав которого входят
- средство для подачи загрязненной воды;
- сборный резервуар для поступающей загрязненной воды;
- накопительный бак для хранения воды;
- сифонное приспособление для перетекания воды из сборного резервуара в накопительный бак;
- водоспуск для подачи накопленной воды к ее потребителю;
- канализационный водовыпуск;
- система управления.
Преимущество вышеприведенного предпочтительного варианта осуществления изобретения заключается в том, что благодаря использованию сифонных приспособлений, работающих в основном за счет силы тяжести, отсутствует необходимость использования дополнительной энергии. С одной стороны, это снижает стоимость устройства, а с другой стороны, снижает затраты на эксплуатацию и повышает его эффективность; по крайней мере, совершенно не требуется использования электрической энергии. За счет этого снижается нагрузка на окружающую среду. Это также снижает необходимость применения других дорогостоящих энергосберегающих мер, таких как, например, установка дополнительного теплоизоляционного остекления и/или солнечных батарей.
На верхней стороне сборного резервуара установлена переточная трубка, которая соединяется с перепускным каналом для отвода воды в канализационный водовыпуск. Вода, которая выходит через переточную трубку и перепускной канал, собирается сифонными приспособлениями, которые включают в себя:
- сифонное соединение для слива воды из сборного резервуара в накопительный бак;
- заливочный клапан;
- накопительное приспособление для приема поступающей загрязненной воды, которое связано с заливным клапаном.
Связь между накопительным приспособлением и клапаном может быть механической или электрической.
Поскольку использованная вода, включающая в себя воду из ванной и душа, является слабозагрязненной, желательно осуществлять ее сепарирование. В настоящем изобретении предпочтительно применять сепарирование, принцип работы которого основан на разнице удельного веса воды и загрязняющих веществ. Сифонное соединение для слива воды из сборного резервуара в накопительный бак в связи с этим располагается в центральной части сборного резервуара, установленного вертикально.
Может возникнуть ситуация, когда накопленной загрязненной воды будет недостаточно для обеспечения требований потребителя, подсоединенного к устройству с загрязненной водой. Поэтому для того, чтобы обеспечить подачу потребного количества воды в этой ситуации, накопительный бак дополнительно имеет подающее устройство для подачи из водопроводной сети воды для наполнения ею накопительного бака.
Для предотвращения образования неприятного запаха и, например, бактерий легионеллы, а также для обеспечения возможности периодически и/или по усмотрению пользователя удалять всю скопившуюся в устройстве грязь, устройство для загрязненной воды, соответствующее изобретению, снабжено приспособлением для слива загрязненной воды под контролем блока управления.
Для очистки устройства для загрязненной воды предпочтительно устанавливается, по меньшей мере, один чистящий блок. В предпочтительном варианте осуществления изобретения для данного чистящего блока используется вода, поступающая из водопроводной сети.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения устанавливается блок, содержащий добавки типа дезинфицирующих средств, чистящих средств или ароматизаторов, который вводит их в воду.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство для загрязненной воды установлено на опорной раме. Преимуществом данного варианта является наличие единого модуля, который может быть установлен монтажником за относительно малое время.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения в опорную раму может быть также встроена цистерна. Также выгодной с точки зрения экономии энергии является установка теплообменника, например, в цистерне и/или в сборном резервуаре или накопительном баке.
Далее приводится описание одного из возможных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертеж.
Краткое описание чертежей
Фиг.1. Схематический вид устройства для загрязненной воды, соответствующее настоящему изобретению в нерабочем положении.
Фиг.2. Схематический вид устройства для загрязненной воды, показанного на фиг.1, в момент подачи загрязненной воды.
Фиг.3. Схематический вид устройства для загрязненной воды, показанного на фиг.1, при заполнении сборного резервуара загрязненной водой.
Фиг.4. Схематический вид устройства для загрязненной воды, показанного на фиг.1, при сливе воды из системы.
Фиг.5. Схематический вид устройства альтернативного варианта осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Предпочтительный вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.1-4, включает: сборный резервуар 2, накопительный бак 4, переточную трубку 6 с пеноотделителем 8, перепускной канал 10, сифонную трубку 12, соединяющую сборный резервуар с накопительным баком, подводящий канал 14 для подачи загрязненной воды, водоспуск 16 для подачи воды потребителю, такому как туалет, накопительное приспособление в виде контейнера 18, который поворачивается вокруг вала 20 и рычага 22 с грузом, плунжерный толкатель 24, который приводит в действие заливочный клапан 26, сливной клапан 28, аэраторы 30 и 32, канализационный водовыпуск 34 и дополнительно блок управления (БУ) 43, который связан с датчиками и приводами системы для обеспечения ее работы по командам пользователя.
На фиг.1 устройство для загрязненной воды, соответствующее настоящему изобретению, находится в нерабочем состоянии, в котором сборный резервуар частично заполнен водой. При пользовании душем или ванной образуется слабозагрязненная использованная вода. Вместо слива данной воды непосредственно в канализацию в соответствии с настоящим изобретением она собирается через подводящий канал 14 в сборном резервуаре 2, который в результате заполняется загрязненной водой. Сливной клапан 28 и заливочный клапан 26 находятся в закрытом состоянии, поэтому уровень загрязненной воды при ее подаче через подводящий канал 14 поднимается.
Использованная вода, поступающая непосредственно из ванной и душа, содержит загрязняющие вещества типа остатков мыла, волос и чешуек кожи, так что желательно осуществление некоторой сепарации или фильтрации. Применяется сепарация, принцип действия которой основан на разнице в плотности или удельном весе воды и присутствующих в воде загрязняющих веществ.
В верхней части сборного резервуара 2 установлена переточная трубка 6, по которой использованная вода протекает через перепускной канал 10 в направлении накопительного приспособления, которое в показанном варианте осуществления изобретения включает в себя, помимо прочих элементов, контейнер 18 и плунжерный толкатель 24.
загр
вод
Загрязняющие вещества, плотность которых меньше плотности воды (ρ<ρ), такие как, например, остатки мыла, будут плавать на поверхности и, следовательно, затянутся вместе с загрязненной водой через переточную трубку 6 и перепускной канал 10 в направлении поворотного приспособления. Для предотвращения наличия плавающих загрязняющих веществ на поверхности используется пеноотделитель 8 для предотвращения попадания этих загрязняющих веществ с поверхности в отводной канал 10.
загр
вод
Относительно тяжелые загрязняющие вещества, такие как, например, остатки песка, плотность которых больше плотности воды (ρ>ρ), будут собраны за счет оседания на дне сборного резервуара 2.
Поскольку легкие загрязняющие вещества будут плавать, а тяжелые загрязняющие вещества опустятся на дно, наиболее чистая вода будет располагаться в основном в центральной части, т.е. между верхней частью и дном сборного резервуара 2.
Вода, которая вытекает через проточную трубку 6 и перепускной канал 10 в верхней части сборного резервуара 2, будет попадать в контейнер 18 (см. фиг.2). Этот контейнер 18 расположен асимметрично относительно вала 20. За счет компенсации данной асимметрии при помощи подбора груза, например при помощи рычага 22 с грузом, контейнер 18 сбалансирован таким образом, что в незаполненном состоянии он ориентирован практически горизонтально. При заполнении контейнера 18 водой, поступающей через перепускной канал 10, положение равновесия будет нарушено в результате асимметрии формы и появления дисбаланса и контейнер 18 начнет наклоняться (см. фиг.3). За счет этого наклона контейнер 18, например, посредством своего рычага перемещает передаточное звено, например, в форме плунжерного толкателя 24. Данное перемещение плунжерного толкателя 24 открывает заливочный клапан 26. Для специалиста в данной области техники понятно, что возможна также установка датчика, регистрирующего перемещение контейнера 18 и затем электрически приводящего в действие заливочный клапан 26. Для полноты описания отметим, что подобный датчик может быть также расположен в других подходящих местах, таких как, например, перепускной канал 10, где датчик обнаруживает перетекание воды через переточную трубку 6 в перепускной канал. Хотя это все не представляет сложностей для специалиста в данной области техники, различные аспекты дополнительно проиллюстрированы на фиг.5, на которой показан датчик 7. Данный датчик электрически 7 связан проводом 9 с блоком управления 43, который в зависимости от сигнала, полученного от датчика 7, подает по проводу 11 ток к катушке 25, установленной вокруг плунжерного толкателя 24.
Перед открытием заливочного клапана в накопительном баке 4 достигается уравновешивание давления воздуха, находящегося над поверхностью воды, давлением воды в сборном резервуаре 2. Поскольку сборный резервуар 2 постепенно заполняется, то уровень воды в нем поднимается выше уровня воды в накопительном баке 4, давление в накопительном баке 4 повышается и воздух, находящийся в накопительном баке 4 над поверхностью воды, подвергнется некоторому сжатию. Вследствие открытия заливочного клапана 26 давление воздуха в накопительном баке 4 понизится до давления воздуха окружающей среды. В связи с этим равновесие сил давления воздуха и воды в накопительном баке 4 будет нарушено и вода будет перетекать из сборного резервуара 2 в накопительный бак 4 через сифонную трубку 12. Уровень воды в сборном резервуаре 2 в связи с этим упадет, а уровень воды в накопительном баке 4 поднимется.
При наклоне контейнера 18 и открытии заливочного клапана 26 посредством плунжерного толкателя 25 контейнер 18 начнет опорожняться. За счет этого дисбаланс исчезнет и контейнер 18 вновь вернется в положение равновесия, в котором контейнер 18 ориентирован практически горизонтально.
Пока использованная вода поступает через подающее устройство 14 уровень воды в сборном резервуаре 2 будет подниматься до тех пор, пока вода не начнет вновь вытекать через переточную трубку 6 в контейнер 18 по перепускному каналу 10. Контейнер 18 в результате вновь наклонится. Далее откроется заливочный клапан 26, и в результате повторения вышеописанных этапов накопительный бак будет заполняться импульсным образом до тех пор, пока уровни воды в накопительном баке 4 и сборном резервуаре 2 не станут одинаковыми.
Для удаления загрязняющих веществ и предотвращения образования неприятного запаха, который может возникнуть при слишком длительном хранении загрязненной воды в системе, она периодически опорожняется. Осевшие загрязняющие вещества, расположенные на дне сборного резервуара 2, периодически удаляются за счет открытия сливного клапана 28 и аэраторов 30 и 32 в верхней части (см. фиг.4). Накопленная вода в результате сливается вместе со всеми загрязняющими веществами в канализацию через канализационный водовыпуск 34. Система управления (блок управления БУ) управляет данным процессом слива в соответствии с заданными параметрами, такими как время, прошедшее с момента последнего заполнения системы. В случае отключения электроэнергии загрязненная вода, находящаяся в системе, для предотвращения появления бактерий легионеллы полностью удаляется из системы, после чего система вновь заполняется нормальной водопроводной водой. Для этой цели предусмотрено подающее устройство 38 водопроводной воды.
Подающее устройство 38, кроме того, устанавливается для того, чтобы система могла обеспечить нужное количество воды для потребителя, такого как туалет, в случае недостаточного количества собранной загрязненной воды.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения имеется возможность осуществлять распыление на стенки сборного резервуара 2 воды, поступающей через подающее устройство 38. Осадок, который может присутствовать в воде, может быть удален при открытии сливного клапана 28 предпочтительно во время распыления или после него.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство для загрязненной воды размещается в опорной раме 40, которая может быть быстро и просто установлена монтажником. Весь модуль может, например, монтироваться на стене при помощи набора дюбелей. Подающие и сливные каналы должны быть установлены затем, например, при помощи крепежных хомутов. Один из вариантов такого модуля может иметь высоту около 2,6 м и ширину около 0,9 м. Модуль предпочтительно выполняется таким образом, что разброс размеров может быть быстро компенсирован. В еще одном варианте осуществления изобретения в опорную раму 40 встраивается цистерна 42.
Настоящее изобретение также включает в себя способ сифонирования воды в устройстве для загрязненной воды.
Несмотря на то что вышеприведенные варианты осуществления изобретения являются предпочтительными, они предназначены лишь для иллюстрации настоящего изобретения и не ограничивают его объем. Защищаемые права определяются нижеприведенными пунктами формулы изобретения, в рамках объема которой возможно предусмотреть множество модификаций.