Wärmerückgewinnung

Wo kommt Wärmerückgewinnung zum Einsatz?

Wärmerückgewinnung kommt sowohl in privat genutzten Gebäuden zum Einsatz, etwa in Niedrigenergiehäusern, als auch in der Industrie und in großen Zweckbauten, zum Beispiel in Lüftungsanlagen oder im Abwasserkreislauf. Zum einen ist die vorhandene Wärmeenergie erneut nutzbar und verfliegt nicht einfach. Zum anderen spart Wärmerückgewinnung Energiekosten, da beispielsweise vorgewärmtes Wasser weniger stark erhitzt werden muss.

Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen

In den besonders gut isolierten Niedrigenergiehäusern ist eine Belüftung der Räume zwingend notwendig, um Schimmelbildung vorzubeugen. Das Lüftungssystem leitet Luft aus dem Gebäudeinneren nach draußen und frische Luft in die Räume hinein. Damit die Heizung die Raumluft nicht beständig neu erwärmen muss, wird in der Lüftungsanlage mittels Wärmerückgewinnung die Wärme der Abluft an die Frischluft abgeben.

Zum Einsatz kommen sowohl dezentrale Lüftungsanlagen (Ent- und Belüftung einzelner Räume) als auch zentrale Lüftungsanlagen (ein geschlossenes System für ein ganzes Gebäude). Zentrale Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sind in Neubauten sinnvoll, während in Altbauten eine Nachrüstung recht aufwendig ist. Für diese ist eine dezentrale Lüftungsanlage in einzelnen Räumen oft am zweckdienlichsten, zum Beispiel im Bad oder in der Küche.

Wärmerückgewinnung aus Grauwasser

Als Grauwasser wird das Abwasser aus Dusche, Badewanne, Waschbecken und Waschmaschine bezeichnet. Es ist oft warm, doch die thermische Energie verschwindet normalerweise im Abfluss. Dabei kann das Abwasser seine Wärmeenergie an das Heizungswasser im Haus oder wiederum an das Brauchwasser für Dusche und Co. abgeben. Die Temperatur, die durch die Wärmerückgewinnung erreicht wird, ist zwar meist nicht ausreichend, verringert jedoch den Energieaufwand für das Aufheizen.

Wie funktioniert Wärmerückgewinnung?

Es gibt mehrere Methoden, um thermische Energie von einem Stoff auf einen anderen zu übertragen und damit ein weiteres Mal zu nutzen. Dies sind die drei gängigsten Methoden, um Wärme aus Luft oder Wasser wiederzuverwenden:

Rekuperative Wärmerückgewinnung

Das wesentliche Merkmal der rekuperativen Wärmerückgewinnung ist, dass das wärmeabgebende und das wärmeaufnehmende Medium nicht miteinander in Kontakt kommen. In einer Lüftungsanlage strömen dementsprechend die warme Abluft und die kalte Zuluft dicht aneinander vorbei, jedoch stets in getrennten Kanälen. In einem Wärmetauscher sind übereinander abwechselnd Kanäle für Ab- und Zuluft angeordnet. Diese sind jeweils nur durch eine dünne Schicht eines wärmeleitenden Materials (Metall oder Kunststoff) voneinander getrennt. Indem die beiden Ströme aneinander vorbeifließen, kühlt sich die Abluft ab und die thermische Energie geht auf die frische Luft über.

Der Vorteil dieses Systems liegt darin, dass es hygienisch ist. Vor allem in Gebäuden oder in Räumen, in denen die Luft vollständig ausgetauscht werden soll, ist ein rekuperatives System sinnvoll. Auf demselben Prinzip basieren einige Wärmetauscher, die mit warmem Abwasser noch kaltes Heizungswasser erwärmen.

Regenerative Wärmerückgewinnung

Beim regenerativen System sind das wärmeaufnehmende und das wärmeabgebende Medium, beispielsweise die warme Abluft und die frische Zuluft, nicht komplett voneinander getrennt; beide strömen im Wechsel durch denselben Kanal. Die Wärmeübertragung findet in einer Lüftungsanlage beispielsweise mittels eines Rotationswärmetauschers statt. Der Rotor dreht sich durch zwei Lüftungskanäle: einen mit warmer Abluft und einen zweiten mit kalter Frischluft. Strömt die warme Abluft durch die Rotoren, wird die Wärmeenergie auf ein Speichermedium beispielsweise Aluminium, übertragen. Anschließend strömt im zweiten Kanal die Frischluft am Speichermedium vorbei und nimmt dabei die thermische Energie auf.

Da die kalte und die warme Luft durch denselben Kanal fließen, wird nicht nur die Temperatur, sondern auch die Luftfeuchtigkeit übertragen. Dass ist für die Belüftung von Wohnräumen günstig, denn es entsteht ein angenehmes Raumklima. Im Winter ist die Außenluft sehr trocken, sie nimmt daher beim Einströmen in den Wohnraum Luftfeuchtigkeit aus der Abluft auf.

Rückgewinnung mittels Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe kann thermische Energie nicht nur von einem Stoff auf einen anderen übertragen, sondern die Energie sogar noch erhöhen. Das geschieht folgendermaßen: Die Wärmepumpe nutzt beispielsweise warmes Abwasser oder warme Abluft, um ein Kältemittel zu erwärmen und zu kondensieren. Ein Verdichter komprimiert anschließend den kondensierten Dampf, der sich dabei erwärmt. Der aufgewärmte Dampf vom Kältemittel erhitzt dann das Heizungswasser. Hat der Dampf seine Wärme abgegeben, verflüssigt er sich wieder. Ein Ventil senkt den Druck im Kältemittel anschließend wieder auf den Ausgangswert und der Kreislauf kann von vorne beginnen.