Abwasser
Im Rahmen einer effizienten Energienutzung ist es auch sinnvoll,
die thermisch gespeicherte Energie der Wärmequelle
im Abwasser aus Wohnungen, Gewerbe und Industrie zu nutzen. Die
darin enthaltene Wärme sollte dezentral und lokal am Entstehungsort
mittels Wärmeübertrager im Abwasserkanal sowie mittels Wärmepumpen
wieder genutzt werden. Das System kann im Winter zur Erzeugung von
Heizwasser, ganzjährig für Gebrauchswarmwasser und im Sommer mit
kleinen Zusatzaufwendungen auch zur Erzeugung von Kaltwasser für
Klimaanlagen (6/12 °C) verwendet werden.
Das Schmutzwasser weist beim Austritt aus den Häusern in der Regel
eine mittlere Temperatur von über 25 °C auf und hat in der
Kanalisation im Jahresdurchschnitt 15 °C, d.h. im Sommer 18 bis 22
°C und im Winter 10 bis 12 °C. Das bedeutet, dass es eine stetige,
erneuerbare Energiequelle auf einem vergleichsweise hohen
Temperaturniveau darstellt. Mit dieser Energiequelle und dem
Einsatz moderner Wärmepumpen können Nutzungstemperaturen von 65 bis
70 °C erreicht werden. Dies genügt für die Warmwassererzeugung und
die Heizung bei Neubauten, wobei eine Wärmepumpen-Leistungszahl von
3,1 bei einer Nutztemperatur von 65 °C und 5,2 bei einer
Nutztemperatur von 40 °C erreicht wird. Im Prozessbereich weist das
Abwasser in der Regel wesentlich höhere Temperaturen auf als in der
öffentlichen Kanalisation. Aus diesem Grund bestehen häufig
Auflagen, die Temperatur des eingeleiteten Abwassers auf ein
Mindestmaß abzusenken. Gerade in diesem Bereich besteht also ein
großes Potenzial für die Rückgewinnung und Nutzung dieser
Wärmeenergie.
Bisher wurde die Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser
vernachlässigt, weil aufgrund von Verschmutzung und
Geruchsbelästigung nur unzureichende technische Lösungen verfügbar
waren. Mittlerweile gibt es neue Technologien, die Abwasserenergie
nutzen lassen. Dass die Technologien ausgereift sind, belegen
Praxiserfahrungen aus der Schweiz. Hier sind in den letzten Jahren
sehr viele Anlagen in Betrieb gegangen, die gute bis sehr gute
Ergebnisse liefern.
Den entscheidenden Fortschritt erzielt die Entwicklung eines
Wärmepumpen-Rekuperator-Systems mit automatischer
Wärmeübertrager-Reinigung.
Technische Umsetzung
Das Herzstück einer Abwasser-Wärmerückgewinnungsanlage bildet der
Wärmeübertrager, der aus dem Abwasser Energie gewinnt und eine
Wärmepumpe, die die Energie für die Beheizung
oder Kühlung von größeren Gebäuden nutzbar macht. Bei der
Konzeption der Anlagen sind verschiedene Aspekte zu
berücksichtigen:
- die Verbrauchsstellen sollten in der Nähe der Wärmequellen
liegen
- zur wirtschaftlichen Auslegung sollte die Temperaturspreizung
zwischen der Wärmequelle (Kanal, Abwasseranlage) und der Wärmesenke
(Gebäudebeheizung, Warmwasserbereitung) möglichst gering
sein
- da durch Ablagerungsprozesse der Wärmedurchgangskoeffizient
abnimmt, sollte eine Nutzung von (vor-) behandeltem Abwasser
ungereinigtem Abwasser vorgezogen werden
- fließende und stark bewegte Abwässer sind ebenfalls vorzuziehen, obwohl sich auch Pumpwerke für eine Nutzung eignen
Für die Auslegung und Ermittlung der Investitionskosten einer solchen Anlage spielen die Kanalverhältnisse eine entscheidende Rolle. Zur Eignungsprüfung eines Kanals sollte daher stets ein Fachplaner mit einer Grobanalyse beauftragt werden, weil die Beurteilung der Abwasser-und Kanalverhältnisse sowie die Auswahl der Wärmeübertrager spezielle Kenntnisse erfordern.
Funktionsprinzip
Im Wärmeübertrager des Wärmeentzugssystems wird dem Abwasser die Wärme entzogen und über ein Zwischenmedium der Wärmepumpe zugeführt. Das Zwischenmedium (reines Wasser) zwischen der Wärmepumpe (Wärmeerzeugung) und dem Wärmeübertrager (Wärmenutzung, Wärmeentzug) wird durch Kunststoffrohre zum Wärmeübertrager an den Beginn der Wärmenutzung geleitet. Vom Verteilrohr wird jeder 1,0 bis 3,0 m lange Wärmeübertrager einzeln gespeist. Das in den Wärmeübertragern erwärmte Zwischenmedium wird im Anschluss daran in einem Sammelrohr ebenfalls wieder einzeln gesammelt und zur Wärmepumpe zurückgeleitet. Der Wärmeübertrager wird in der Regel im Abwasserkanal einbetoniert. Folgende Gesichtspunkte sind beim Wärmeentzug zu beachten:
- für einen optimalen Einsatz der Systeme sollte der Abwasserkanal mindestens in DN 500 bis DN 800 ausgeführt werden
- als Abwassermenge sollte im Mittel von mindestens 15 l/s ausgegangen werden
Fachwissen zum Thema
Buderus | Bosch Thermotechnik GmbH | Kontakt 06441 418 0 | www.buderus.de