Wärmerückgewinnung aus Gewerbeküchen-Abwasser

Großküchen mit hohen ­Mengen an heißem Abwasser bieten optimale Voraussetzungen für eine wirtschaftliche Energierückgewinnung aus dieser ansonsten ungenutzten Wärmequelle. Mit einer speziell für diesen Zweck entwickelten Wärme­übertragereinheit lässt sich in Kombination mit Fettabscheider und Wärmepumpe die im Küchenabwasser gewerblicher Betriebe enthaltene Wärme sinnvoll weiter nutzen.

Ein bekanntes Beispiel der Energierückgewinnung – oder auch Rekuperation – kommt aus der Automobilbranche bzw. dem Motorsport. Hier wird die in der Bremsanlage durch Abbremsen aufgenommene Energie dem Antriebstrang bzw. Motor wieder zugeführt. Diesem Prinzip folgend zielt die Abwasserwärmerückgewinnung (AWRG) darauf ab, dem warmen Abwasser einen möglichst großen Teil seiner Wärme – thermische Energie – zu entziehen, um diese an anderer Stelle wieder nutzbar zu machen.

Abwasser als bislang ungenutzte Wärmequelle

Abwasser als Wärmequelle ist dort besonders ­attraktiv, wo hohe Abwassermengen und Temperaturen anfallen. Diese beiden Parameter sind häufig in Großküchen der Gastronomie vorzufinden und bieten dort optimale Voraussetzungen für eine wirtschaftliche Energierückgewinnung. Der Entwässerungsspezialist Aco Haustechnik hat das Potenzial dieser bislang ungenutzten Wärmequelle schon vor Jahren erkannt und Überlegungen angestellt, wie sich die Wärme im Küchenabwasser gewerblicher Betriebe einer sinnvollen Weiternutzung zuführen lässt.

Mit dem Ergebnis – der Wärmeübertrager­einheit LipuTherm – lässt sich in Kombination mit einem Fettabscheider und einer leistungsge­regelten Wärmepumpe die aus dem Abwasser zurückgewonnene Energie anderen Anwendungen zur Verfügung stellen. Dazu zählen beispielsweise

• Fußbodenheizungen
• bereits installierte Wärmerückgewinnungs­anlagen
• Trinkwassererwärmung
• Anbindung an die Schwimmbadtechnik.

Technische Schnittstelle

Schnittstelle für die Installation des Wärmerückgewinnungssystems sind dabei die Fettabscheider. Das vom Küchenbetrieb generierte warme Abwasser gelangt zunächst über eine Zulaufverrohrung in den Fettabscheider, der nicht nur Fette und Öle aus dem Abwasser zurückhält, sondern gleichzeitig auch als eine Art Pufferspeicher dient.

An dieser ersten „Sammelstelle“ kann der kontinuierliche Rückgewinnungsprozess gestartet werden. Über die am Fettabscheider vorgesehene Anschlussmuffe wird das Abwasser mittels einer Zirkulationseinheit aus dem Ablauf des Abscheiders gezogen und in den Wärmeübertrager geführt. Die in der Wärmeübertragereinheit aus dem Abwasser gewonnene Energie wird dann zur Wärmepumpe weitergeleitet und damit für verschiedene Anwendungen bereitgestellt. Positiver Nebeneffekt: Das abgekühlte Abwasser fließt zurück zum Fettabscheider und von dort mit reduzierter Einleittemperatur in die öffentliche Kanalisation.

Planung und Auslegung des Wärmerückgewinnungssystems

Aus Planungssicht ist bei der Auslegung des Systems insbesondere auf die drei folgenden Leistungsfaktoren und die damit verbundene Wirtschaftlichkeit zu achten:

• Abwassertemperatur
• Betriebszeiten der Küche
• Verlauf des Abwasseraufkommens

Grundsätzlich gilt: Je länger und kontinuierlicher Küchenabwasser anfällt, desto effektiver arbeitet die AWRG. Die Wirtschaftlichkeit des Systems wird maßgeblich von der angeschlossenen Küche beeinflusst. Bei konservativen Annahmen reichen nach Herstellerangaben Abwassermengen von etwa 7 m³ pro Tag aus, um eine Amortisationszeit von drei bis fünf Jahren erzielen zu können.

Nicht zu vernachlässigen ist dabei auch die Tatsache, dass gerade die nächtliche Küchenreinigung enorm viel warmes Abwasser produziert und die Einheit so ausreichend Energie zur Verfügung stellt. Zur Vermeidung von Wirkungsgradverlusten aufgrund von Verschmutzung durch Fett- oder Ölablagerungen erfolgt regelmäßig eine automatische Innenreinigung der Wärmeübertragungsfläche.

Die Auslegung richtet sich dabei nach der Größe des vorhandenen bzw. geplanten Fettabscheiders. Verfügbar sind drei Leistungsklassen, passend für Fettabscheider der Nenngrößen NS 2 bis 5,5, NS 7 bis 10 bzw. NS 15 bis 20. Das System ist für den Anschluss an eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe mit 6 oder 8 kW Heizleistung konzipiert. Die Wärmepumpe kann optional auch direkt über den Entwässerungsspezialisten aus Dermbach bezogen werden.

Fazit

Mit der Wärmeübertragereinheit wurde eine technische Schnittstelle geschaffen, um in Kombina­tion mit einem Fettabscheider Gewerbeküchenabwasser als Wärmequelle für Wärmepumpen nutzbar zu machen. Neben hohen und konstanten Abwassertemperaturen bietet die bereits im Abscheider stattfindende Vorbehandlung von Fetten und Sinkstoffen optimale Bedingungen für eine Wärmerückgewinnung. Vor dem Hintergrund, dass laut Untersuchungen knapp 60% des Energieverbrauchs einer Großküche auf Wärme entfällt, stellt das System eine wirtschaftliche Weiterverwendungsmöglichkeit einer ansonsten ungenutzt in die öffentliche Kanalisation eingeleiteten Wärmequelle zur Verfügung.

Dieser Artikel erschien zuerst in SBZ-Ausgabe 07/2023.