Funktionsprinzip der Abwasserwärmerückgewinnung
Pro Kopf verbrauchen wir in Deutschland rund 120 Liter Wasser pro Tag. Ein nicht geringer Teil davon ist warmes Wasser:
- Wasser wird von der Waschmaschine erwärmt
- Wasser wird beim Kochen erwärmt
- Wasser wird zum Baden und Duschen erwärmt
- die Spülmaschine arbeitet mit heißem Wasser
Der Wasserverbrauch der Waschmaschine und der Wasserverbrauch der Spülmaschine sind zusammen schon ganz erheblich. Dazu kommt der Wasserverbrauch beim Duschen und für die Körperhygiene, insgesamt macht das zusammen fast 70 bis 80 Prozent unseres Trinkwasserverbrauchs aus, also beinahe 100 Liter warmes Wasser pro Tag und Person.
Rückgewinnung der verlorenen Wärmeenergie
Das Wasser läuft nach der Verwendung in den Kanal. Für die Erwärmung des Wassers wird allerdings Energie aufgewendet – von den Geräten und von einer Warmwasserbereitungsanlage. Diese Energie gilt es wenigstens teilweise wieder zurückzugewinnen.
Das Warmwasser hat nach Verlassen des Hauses eine hohe Durchschnittstemperatur. Immerhin stecken zu diesem Zeitpunkt noch rund 25 °C, ungenutzte Wärme im Wasser. Noch im Kanal könnte man 15 °C an Wärme aus dem Abwasser herausholen.
Mit dieser Wärme könnte man heizen, oder zumindest das Heizsystem wirkungsvoll unterstützen. In wieweit, werden wir im Detail besprechen.
Systeme zur Nutzung
Eine sogenannte AWNA (Abwasserwärmenutzungsanlage) ist keine neue Erfindung. Auf dem Markt gibt es diese Geräte schon seit 1982. Trotzdem sind sie kaum bekannt.
Technische Probleme bei der Nutzung klassischer Systeme
Für eine gewerbliche Nutzung im Kanal stellt sich das Problem, dass konventionelle Wärmetauscherplatten durch die im Abwasser enthaltenen Feststoffe und Fäkalien verstopfen würden. Für eine Nutzung hinter einzelnen Gebäuden ist das technische Problem die Schwankung des Abwasseranfalls.
Wenn nicht ein bestimmtes kontinuierliches Abwasservolumen zur Verfügung steht, erfolgt die Rückgewinnung der Wärme aus dem Abwasser nicht kontinuierlich – und ist damit technisch nur schwer nutzbar zu machen.
Solche Systeme eignen sich also nur für größere Bauten, etwa ab 25 Wohneinheiten. Das Abwasser wird dort zentral gesammelt, bevor es in den Kanal geleitet wird. Für einzelne Haushalte sind diese Systeme daher uninteressant.
Das gesammelte Abwasser dient als Wärmespeicher, dem dann über Wärmetauscherplatten von außen her langsam die Wärme entzogen und zum Gebäude zurückgeleitet wird. Dafür sind allerdings umfangreiche bauliche Maßnahmen und Planungen erforderlich. Zudem müssen Filtrierungssysteme mit eingebaut werden, die immer wieder rückgespült werden müssen, und die gesamte Gebäudetechnik auf dieses System abgestimmt werden, ebenso wie der Kanalanschluss.
Fallrohrwärmetauscher
Die Nachteile von Großanlagen werden beim Fallrohrwärmetauscher elegant umgangen. Wasser, das durch ein senkrechtes Rohr fließt, bildet an der Rohroberfläche einen dünnen Film mit großer Oberfläche. Dort lässt sich die Wärme des Wassers wegen der großen Oberfläche gut entziehen. Zusätzliche Energie wird nicht benötigt, auch eine Wartung entfällt. Mit der entzogenen Wärme kann das Kaltwasser aufgewärmt werden.
Wirtschaftlichkeit des Fallrohrwärmetauschers
Für die Aufheizung des Kaltwassers können bis zu 35 Prozent der Energie eingespart werden. Das muss man im Einzelfall immer mit den Anschaffungskosten nach der jeweils gegebenen Situation gegenrechnen.
Auch große System rechnen sich oft sehr schnell. Hier können bis zu zwei Drittel der Abwasserwärme nutzbar gemacht werden, wenn die entsprechenden baulichen Maßnahmen getroffen werden. Im Falle des Zusammenschlusses mehrerer Haushalte (beispielsweise in einer Siedlung) kann das eine interessante Möglichkeit sein, die Energiebilanz aller angeschlossenen Häuser deutlich zu verbessern. Hier gibt es oft Amortisationsdauern von 5 Jahren und weniger für die Anlage gegeben.
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