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WRGpot - Potenzial und Konzepte zur Wärmerückgewinnung aus Abwasser in Kombination mit Solarthermie und Wärmepumpe
Ziel des Projekts ist es, Möglichkeiten zur Reduktion des Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung in Niedrigenergie- und Passivhäusern - auf dem Weg zum Plus-Energie-Haus - zu finden. Dabei kommt dem Verhältnis zwischen eingesparter Energie und Investitionskosten großes Augenmerk zu.
Title and Synopsis
The objective of the project is to find possibilities for the reduction of the heat demand for the hot water preparation of low energy and passive house buildings, in order to advance a further step into the direction of plus-energy buildings.
Beschreibung
Status
laufend
Kurzfassung
Ausgangssituation/Motivation
Bei modernen Niedrigenergie- und Passivhäusern ist der Energiebedarf für Warmwasser oft größer als der Raumwärmebedarf. Zusätzlich sind für das Erreichen des Warmwasserkomforts höhere Temperaturen gefordert, als dies für das Erreichen der Vorlauftemperatur zum Beispiel einer Fußbodenheizung nötig ist. Dadurch steigt die Relevanz des Energiebedarfs für Warmwasser mit zunehmendem Dämmstandard der Gebäude. Im Hinblick auf Plus-Energie-Häuser ist es deshalb eine absolute Notwendigkeit, sinnvolle Warmwasser-Konzepte zu entwickeln, angefangen von der Bereitstellung über die Speicherung und Verteilung bis hin zur Abwasser-Wärmerückgewinnung.
Eine weitere Motivation ergibt sich aus der Tatsache, dass selbst in Niedrigenergie- und Passivhäusern das Erreichen von hohen Deckungsgraden durch Solaranlagen (80-100 %) in der Wärmebereitung derzeit nur mit sehr hohem Aufwand realisiert werden kann. Im Verhältnis zur eingesparten Energie können solche Aufwendungen für solarthermische Anlagen aus finanzieller Sicht kaum gerechtfertigt werden. Ein wesentlicher Sprung von sehr hohen Investitionskosten auf ein tieferes Niveau kann nur dann erreicht werden, wenn die Solaranlage garantiert 100 % des Wärmebedarfs abdecken kann und dadurch auf eine Zusatzheizung gänzlich verzichtet werden kann.
Inhalte und Zielsetzungen
In diesem Projekt soll unter anderem untersucht werden, inwiefern Kollektorfläche, Speichergröße und Investitionskosten dieses Konzepts durch folgende drei Maßnahmen reduziert werden können:
- Klein-Wärmepumpe, welche bei fehlendem Kollektorertrag den oberen Bereich des Speichers auf Soll-Temperatur hält und die dafür benötigte Wärme dem unteren Bereich des Speichers entzieht (relativ geringe Investitionskosten, da keine Erdkollektoren oder Tiefensonden als Wärmequelle für die Wärmepumpe benötigt werden).
- Abwasser-Wärmerückgewinnung auf unkompliziertem Weg (wenn möglich keine Zwischenspeicherung des Abwassers), zum Beispiel mittels Heat-Pipes direkt in den unteren Bereich des Solarspeichers.
- Optional: Photovoltaik-Paneele zur sommerlichen Einspeisung der Elektrizität, welche gegen Ende des Winters für den Betrieb der Wärmepumpe aus dem Netz bezogen wird.
Die Einbindung der Wärmepumpe bietet den entscheidenden Vorteil, dass im unteren Bereich des Speichers relativ niedrige Temperaturen erreicht werden können, was für den Kollektorertrag im Winter sowie für die Abwasser-Wärmerückgewinnung ein hohes Potential in der entscheidenden Saison des Jahres eröffnet. Platzbedarf und Investitionskosten der Wärmepumpe und des Abwasser-Wärmetauschers sind relativ gering im Vergleich zu den Einsparungen, welche durch die Reduktion von Kollektorfläche und Speichergröße erzielt werden können.
Erwartete Ergebnisse
- Erhebung des vorhandenen Potentials für eine Wärmerückgewinnung aus Abwasser hinsichtlich des Temperaturniveaus und der anfallenden Abwassermenge anhand von Messungen in 3 Gebäuden.
- Vergleich unterschiedlicher Konzepte der Wärmerückgewinnung aus häuslichem Abwasser und zur Kombination mit Wärmepumpe und Solaranlage. Kosten-Nutzen-Abschätzung unterschiedlicher Konzepte.
- Detaillierte Untersuchung der zwei vielversprechendsten Konzepte anhand von dynamischen Anlagensimulationen.
Projektbeteiligte
Technische Universität Graz, Institut für Wärmetechnik
Projekt- und Kooperationspartner
- AEE INTEC - Institut für nachhaltige Technologien
Kontaktadresse
Technische Universität Graz, Institut für Wärmetechnik
Dr. Andreas Heinz
Inffeldgasse 25b
Tel.: +43 (316) 873 7313
E-Mail: andreas.heinz@tugraz.at
