Abwärmenutzung |
Bei der Abwärmenutzung wird die bei einem Prozess anfallende Abwärme an andere Prozesse weitergeführt. Bei der Wärmerückgewinnung wird die Abwärme an den gleichen Prozess zurückgeführt, wie zum Beispiel in Lüftungsanlagen (warme Fortluft gibt die Wärme an die kalte Aussenluft). Hier werden beide Techniken behandelt, da der Unterschied nicht gross ist. Für eine Abwärmenutzung müssen folgende Kriterien erfüllt werden: Abwärmequelle, Wärmesenke, Wärmetransfer und eventuell ein Wärmespeicher.
Wärme ist nicht gleich Wärme. Auch bei einem riesigen Abwärmeangebot spielt das Temperaturniveau eine grosse Rolle. Es ist viel einfacher, mit 120 °C als mit 30 °C warmen Wasser eine Halle zu heizen, wozu im zweiten Fall eine Wärmepumpe erforderlich wäre. Diese Abhängigkeit wird mit der Pinchmethode (Wärmeleistung und Temperaturniveau) untersucht und optimiert. Eine weiterer Punkt ist die Zeitverschiebung zwischen Angebot und Nachfrage. Ein Speicher um die Sommerwärme in den Winter zu bringen, ist sehr gross und teuer. Aus finanzieller Sicht gesehen, sind die Kosten für frisch erzeugte Wärme, zum Beispiel aus einer Ölheizung mit rund 8 Rappen pro kWh, das Mass der Rentabilität und somit der Umsetzungswahrscheinlichkeit.
Nebst der Systemanalyse und der Speicherfrage ist bei der Abwärmenutzung der Wärmetauscher eine wichtige Komponente. Je grösser der Wärmetauscher ist, desto besser ist sein Wirkungsgrad, desto geringer ist der Aufwand für die Hilfsenergie (Pumpen, Ventilatoren) aber desto teurer ist er. Ein weiterer Einflussfaktor ist der Wartungsaufwand. Zum Beispiel müssen bei der Abwärmenutzung der Küchenabluft die fettverschmieren Wärmetauscher regelmässig gereinigt werden.
| Temperatur | Quellen | Senken |
|---|---|---|
| bis 15 °C | Kühlen von Kälteanlagen, Klimaanlagen, Lüftung | Seewasser, Grundwasser, Aussenluft im Winter |
| bis 40 °C | Abluft, Kühlwasser, Abwasser, Kälteanlagen | Heizung über Wärmepumpen, Vorheizen von Warmwasser |
| bis 80 °C | Druckluftanlagen, Trocknungsanlagen | Heizung, Warmwasseraufbereitung |
| über 80 °C | Industrielle Abwärme | Heizen, Warmwasseraufbereitung, Trocknen, industrielle Prozesse |
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100% | Abwärme (grün) und elektrische Energieaufnahme (orange) |
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25% | Verluste im Wärmetauscher an der Quelle |
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5% | Verluste im Speicher |
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20% | Verluste im Wärmetauscher an der Senke |
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50% | Genutzte Abwärme |
Kennzahl
| Vergleichsgrösse | Grenzwert | Zielwert |
|---|---|---|
| Thermischer Wirkungsgrad eines Luft-Luft Wärmetauschers | 60% | 80% |
Energiesparmassnamen
| Prozess | Massnahme | Bemerkungen |
|---|---|---|
| Raumlüftung |
Wärmrückgewinnung in der Lüftungsanlage. Für grosse Luftmengen gibt es Rotationswärmetauscher. Es gibt es ein breites Angebot an energieeffizienten und standardisierten Komfortlüftungsgeräten für einzelne Räume. |
Bei Anlagen mit einer hohen Luftmenge 3000 m³/h und über 2000 Jahresbetriebsstunden lohnt sich eine Wärmerückgewinnnung. |
| Gebäudeheizung | Bei genügender Abwärme über der Umgebungstemparatur ist der Einsatz einer Wärmepumpenheizung zu prüfen. | Durch das Steigen der Preise von fossilen Brennstoffen wird die Rentabilität von Wärmepumpenanlagen immer besser. |
| Warmwasseraufbereitung |
Vorheizen des Warmwassers mit der Abwärme von Kälteanlagen. Aufbereitung des Warmwassers mit der Abwärme von Druckluftkompressoren |
Einsparung von Energie und Kühlwasser. Bei der Beschaffung von neuen Druckluftkompressor ist die Option Wasserwärmetauscher zu prüfen. |
Weitere Informationen
- Prozessintegration mit der Pinchmethode, BfE, 2006
- Wärmerückgewinnung und Abwärmenutzung, RAVEL, 1993, 724.355 D
Aktualisiert: Am 18.06.10 um 12:23 Uhr Erstellt: Am 18.06.10 um 09:24 Uhr Autor: Rolf Gloor