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Ab- und Grauwasser-Wärmerückgewinnung

Autoren
OldBo
29.01.2020
Das Wasser von einer Badewanne, Dusche, Waschbecken und Waschmaschine ist zwar Abwasser, wird aber, im Gegensatz zu fäkalienbelastetem Wasser, auch Grauwasser genannt. In größerem Umfang kann auch aus dem Abwasser in den Kanälen oder einer Kläranlage Wärme zurückgewonnen werden.
Wärmerückgewinnung aus im Gebäude, im Kanal und in der Kläranlage
 Wärmerückgewinnung aus im Gebäude, im Kanal und in der Kläranlage
Quelle: Energie Schweiz
Das Wasser von einer Badewanne, Dusche, Waschbecken und Waschmaschine ist zwar Abwasser, wird aber, im Gegensatz zu fäkalienbelastetem Wasser, auch Grauwasser genannt. Damit die enthaltene Energie nicht in die Kanalisation abfließt, gibt es Wärmerückgewinnungssysteme. Inwieweit sich derartige Anlagen "lohnen", muss von Fall zu Fall ermittelt werden. Eine andere Möglichkeit wäre ein Recyceln des Wasser für die WC-Spülung, Grünflächenbewässerung oder Reinigungsarbeiten. In größerem Umfang kann auch aus dem Abwasser in den Kanälen oder einer Kläranlage Wärme zurückgewonnen werden.
Energienutzung aus Abwasser
Die Energienutzung aus Abwasser ist ein sinnvoller Kreislauf
 Die Energienutzung aus Abwasser ist ein sinnvoller Kreislauf
Quelle: Energie in Infrastrukturanlagen
Rinnenwärmetauscher
 Rinnenwärmetauscher
Quelle: BMU
Im Winter kann aus der Energie des Abwassers Wärme gewinnen, im Sommer damit kühlen. Im Jahresverlauf ist die Abwassertemperatur zwischen 10 °C und 20 °C. Die Technik zur Energiegewinnung aus Abwasser ist in der Schweiz einfach und erprobt.

In einem Wärmetauscher wird dem Abwasser Energie entzogen und eine Wärmepumpe macht sie für die Beheizung oder Kühlung von Gebäuden nutzbar. Die Wärme wird entweder in einem Wärmetauscher in dem Abwasserkanal aus dem Rohabwasser oder aus gereinigtem Abwasser in einer Kläranlage gewonnen. Bei der Energiegewinnung in einem Abwasserkanal ist ein Durchfluss von mindestens 15 l/s erforderlich. Jeder Sekundenliter Abwasser ermöglicht eine Wärmeleistung der Wärmepumpe von 8 kW.

Diese Technik ist in der Schweiz weit fortgeschritten.
Grauwasser-Recycling mit Wärmerückgewinnung
Grauwasser-Recycling
 Grauwasser-Recycling
Quelle: Pontos GmbH
Grauwasser-Recycling mit Pufferspeicher
 Grauwasser-Recycling mit Pufferspeicher
Quelle: Pontos GmbH
Das Pontos AquaCycle ist eine zur Grauwasser-Aufbereitungsanlage. Die Anlagen haben eine Aufbereitungskapazität von 2000 bis 22.000 l/d. Es eignet sich für den Einsatz in Mehrfamilienhäuser, Wohn- oder kleinere Ferienanlagen und Hotels. Das anfallende Dusch- und Badewasser wird auf rein mechanisch-biologischem Weg ohne chemische Zusätze gereinigt. Das erzeugte Betriebswasser entspricht den hygienischen Anforderungen der EU-Richtlinie für Badegewässer und kann für alle Anwendungen eingesetzt werden, für die keine Trinkwasserqualität gefordert wird (WC-Spülung, Grünflächen-bewässerung oder Reinigungsarbeiten).

Die Wärme des Abwassers (Grauwasser) aus den Duschen, Badewannen und Waschmaschinen wird zur Vorerwärmung des Trinkwassererwärmung eingesetzt. Die Wärmerückgewinnung aus dem Grauwasser erfolgt durch ein Wärmeübertragermodul. Der Einsatz des Moduls bei größeren Anlagen befindet sich seit Herbst 2008 in der Testphase. Nach Angaben der Firma Pontos GmbH können ca. 10...15 kWh/m3 aus dem Grauwasser entzogen und der Trinkwassererwärmung bzw. der Heizungsanlage zugeführt werden.
ThermoCycle® WRG
Prinzip der WRG
 Prinzip der WRG
Quelle: Forstner Speichertechnik GmbH
(1) In einer separaten Abwasser-Zuleitung wird das warme Grauwasser (aus Dusche, Waschmaschine...) durch die ThermoCycle® WRG geleitet.

(2) Ein ausgeklügeltes Filtersystem sorgt für die Zurückhaltung der im Grauwasser enthaltenen Schmutzfracht (wie Haare, Wollflusen, Sand...).

(3) Dem gefilterten Grauwasser wird mit dem Wärmetauscher die enthaltene Wärme entzogen.

(4) Anschließend fließt das abgekühlte Abwasser in die Kanalisation oder kann in Sonderfällen einem Wasserrecycling zur Substitution von kostbarem Trinkwasser der Toilettenspülung zugeführt werden.
Duschrohr - Grauwasserwärmerückgewinnung
Energiegewinnung aus Duschwasser
 Energiegewinnung aus Duschwasser
Quelle: Q-Blue b.v.
Duschrinne - Prinzip
 Duschrinne - Prinzip
Quelle: Q-Blue b.v.
Duschrinnen ECOshower
 Duschrinnen ECOshower
Quelle: Q-Blue b.v.
Showersave QB 1
 Showersave QB 1
Quelle: Q-Blue b.v.
Der Q-Blue Showersave® nützt die Wärme des Duschwassers während des Duschens zur Vorwärmung des kalten Trinkwassers. Der Wärmetauscher besteht aus zwei konzentrischen Rohrleitungen, der Innen- und Außenrohrleitung.
Das Abwasser der Dusche strömt durch die Innenrohrleitung an der Rohrwandung nach unten. Durch den Zwischenraum der zwei konzentrischen Rohrleitungen strömt das kalte Leitungswasser in den Trinkwassererwärmer und in die Mischbatterie der Dusche. Um die Innenrohrleitung herum ist eine dünnwandige Leitung, der sogenannte Zufluss angebracht. In dem geringen Raum zwischen dem Zufluss und der Innenrohrleitung befindet sich Luft. Wenn die Innenrohrleitung eine Undichtigkeit hat, wird diese sichtbar, weil dann das Abwasser aus dem Wärmetauscher tropft. Das Abwasser kommt nicht mit dem Leitungswasse in Berührung.

In Gebäuden ohne Dachgeschoss und Keller ist der Einbau eines Duschrohres nicht möglich. Hier bietet sich z. B. die Duschrinne ECOshower an. Diese sind aus hochwertigen Materialien gefertigt. Die Abdeckung mit Ablauf, integriertem Geruchsverschluss und die Verteilerplatte bestehen aus rostfreiem Edelstahl. Der spiralförmige Wärmeübertrager ist aus Kupfer und aus nur einem Stück gefertigt und damit ohne Nahtstellen.
Die Duschrinne ist mit wenigen Handgriffen zu reinigen. Nach dem Entfernen des Edelstahlablaufs ist die Verteilerplatte leicht entnehmbar und die Wärmeübertragerspirale direkt für eine Reinigung zugänglich. Bei Bedarf lässt sich der Wärmeübertrager einfach abbrausen oder kann auch mit einer Bürste gereinigt werden.

Der Einsatz dieses Systems durch einen Fachbetrieb ist in Deutschland auf Grund der Trinkwasserverordnung nicht möglich, da Trinkwasser (Kaltwasser) nicht über 25 °C erwärmt in der Leitung stagnieren darf. Das bedeutet, dass das Kaltwasser diese Temperatur nicht übersteigen darf, damit keine Aufkeimung vorkommen kann. Hier ist besonders die Legionellenproblematik besonders hervorzuheben.

Aber da es sich hier um eine sehr geringe Wassermenge handelt, wird diese schon nach dem Öffnen der Armatur entfernt. Außerdem muss der Kaltwasseranschluss mit einem Rückflussverhinderer abgesichert sein.  Ungedämmte Trinkwasserleitungen, die neben wärmeführenden Rohren oder im Heizestrich verlegt sind, sind hier nach meiner Meinung weitaus empfänglicher für eine Aufkeimung. Trotzdem wird der Einbau eines "Duschrohrs" strittig diskutiert.

Hinweis des Herstellers > Sicherheit und Legionellen
Es sollte vermieden werden, dass der Showersave® im Ruhezustand (Stagnation Trinkwasser) eine Temperatur von 25 °C übersteigt. Der Showersave® darf daher nicht in der Nähe von warmen Leitungen, auf warmen Flächen oder in Räumen mit lang andauernden Temperaturen über 25 °C montiert werden. Die abgehenden Trinkwasserleitungen, die Trinkwasseranschlüsse und der Showersave® sollten nicht mit Dämmung isoliert werden.

Abwasser-Wärmetauscher mit Filmstrom-Prinzip
Abwasserwärmetauscher AWT-928
 Abwasserwärmetauscher AWT-928
Quelle: FERCHER GmbH
Schema Kleinanlage Gewerbe
 Schema Kleinanlage Gewerbe
Quelle: FERCHER GmbH

Ein Abwasser-Filmstrom-Wärmetauscher ist eine Möglichkeit, Wärme von verschmutztem Abwasser zuverlässig an sauberes Trinkwasser zu übertragen. Geschlossene Rohr in Rohr Systeme oder Plattenwärmetauscher sind für verschmutztes Abwasser ungeeignet und verstopfen meist schon nach kurzer Betriebszeit. Außerdem sind diese Systeme nur sehr schwer für eine Reinigung oder Wartung zugänglich.

FERCHER Wärmetauscher setzen auf das physikalische Prinzip des Film-Stroms, dabei fließt das Abwasser in Form eines dünnen, frei fließenden Oberflächenstroms drucklos über eine Wärmetauscherplatte ab. An der Wärmetauscherplatte (FB-1 Absorberplatte) befindet sich ein spezielles Profil, welches dafür sorgt, dass das Abwasser turbulent abfließt, was den Wärmeübergang stark erhöht und den Weiterstransport von Schmutz im Abwasser befördert.

Durch dieses offene System können die Abwasserwärmetauscher ohne Betriebsunterbrechung bei Bedarf inspiziert und gereinigt werden, z. B. mit einem Wasserstrahlreiniger oder einer Bürste. In den meisten Fällen ist jedoch eine Reinigung überhaupt nicht notwendig, da die meisten Verschmutzungen durch die Turbulenz an den Absorberplatten einfach weiterbefördert werden, ähnlich wie in einem Kanalsystem.

Zypho® - Energiegewinnung aus Duschwasser
Zypho®
 Zypho®
Quelle: PRODUCT DEVELOPED BY EIDT, SA
Schema - Zypho®
 Schema - Zypho®
Quelle: Rabmer Management & Beteiligungs GmbH
Der kompakter und hoch effizienter Wärmetauscher, wird unter der Duschwanne installiert. Er absorbiert die Wärmeenergie aus dem aus dem abfließenden Duschwasser der Dusche und wärmt das kalte Wasser vor (z. B. von 10 °C auf 25 °C). Dadurch wird die benötigte Menge an warmen Trinkwasser reduziert.

Der ZYPHO entspricht strengsten Hygienevorschriften. Das Abwasser ist gemäß DIN EN 1717 doppelwandig von dem Trinkwasser getrennt und dadurch nie in direktem Kontakt mit dem Duschwasser. Eine Vermehrung von Legionellen ist fast ausgeschlossen, weil das warme Abwasser durch das interne Gefälle von 2 % nie stagniert und das erwärmte Trinkwasser im Wärmetauscher in der Stagnationsphase dadurch unter 25 °C abkühlt.
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PaulSch schrieb: Super, danke Euch! Das hilft mir extrem weiter bzw. wenn es jetzt an die Anfrage beim Profi geht. Die Ziegel habe ich vielleicht nicht mehr da, zumindest nicht in der Menge, aber das Dach ist wie gesagt...
kathrin schrieb: @Mechatroniker Vielen Dank für die interessanten Zahlen! Grob überschlagen kommst du auf etwa 35000 kWh (Output) in 5 Jahren für Heizung und WW, also etwa 7000 kWh für gut 170 m2, also rund 40 kWh/m2a...
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