Im Forschungsvorhaben “KoaxCycleX – Koaxiale Energierückgewinnung” wurde der Verbrauch von Frischwasser reduziert und gleichzeitig eine innovative Wärmenutzung (erdgekoppelte Wärmepumpe) durch den Einsatz eines koaxialen aktivierten Klärkörpers geschaffen.
Koaxiale Energierückgewinnung sowie Verwertung häuslicher Abwasser (KoaxCycleX)
Thermische Bauteilaktivierung und Grauwasseraufbereitung
Regenerative Wärmeerzeugung über erdgekoppelte Verfahren bietet sich vor allem bei thermisch aktivierten Bauteilen an. Durch die Erschließung des Erdreichs über die Komponente der Kläranlage kann hierbei aus zweierlei Energiequellen Wärme gewonnen werden. Im Forschungsvorhaben “KoaxCycleX – Koaxiale Energierückgewinnung” wurde ein koaxial angeordnetes Konzept zur Aufbereitung von Grauwasser sowie die Klärung von Abwasser bei gleichzeitig angepasster thermischer Aktivierung entwickelt. Der Energieinhalt der jeweiligen Behältnisse kann so durch den Einsatz einer Wärmepumpe genutzt werden. Das Anwendungsgebiet von Konzept und Komponenten erstreckt sich in erster Linie auf Ein- und Mehrfamilienhäuser.
Versuchsdurchführung mit Prototyp
Fertigung eines aktivierten Behälters
Kernbohrung an der Behälterwand
Effiziente Warmwasseraufbereitung mit Wärmepumpe
Der innere Behälter für Grauwasserrecycling wird thermisch priorisiert zur Warmwasserbereitung herangezogen. Aufgrund seiner höheren Temperaturen ist ein geringerer Temperaturhub im Verdichterkreislauf der Wärmepumpe erforderlich. Durch eine elektrolytische Aufbereitung der Befrachtung erfolgt die Reinigung des anfallenden Grauwassers.
Lagesicherung des Wärmeüberträgers
Erhöhte Anforderungen werden an die Herstellung der aktivierten Fertigteile gestellt. Die Lagesicherung des Wärmeüberträgers übernehmen eigens hierfür angefertigte Schalformen. Die Orientierung der thermischen Aktivierung war dabei von entscheidender Bedeutung. Im Fertigungsprozess durfte keine Verschiebung der Elemente auftreten, um eine möglichst mittige Lage des Wärmetauschers zu gewährleisten. Gleichzeitig musste die Verdichtung des Konglomerats gegeben und die Wärmeübertragerschlaufen gut angebunden sein. Über den zeitlichen Verlauf der Untersuchungen pendelte sich die Medientemperatur auf über 11 °C im warmen Vorlauf und knapp 10 °C im kalten Rücklauf ein.
Belastungszustand von Grau- und Schwarzwasserbehälter
Auswertung der faseroptischen Temperaturmessung
Auswertung Temperatur- und Durchflusssensoren
Auswertung der Versuchsdurchführung
Nach einem anfänglichen Abflachen der beiden Temperaturkurven konnte durch eine Umwälzung im Behältermedium nach 1,5 Stunden ein paralleler Anstieg beider Verläufe erzeugt werden. Ein im Stundentakt durchgeführter Prozess, durch den der warme Vorlauf ab 13:17 Uhr auf 11,3 °C stieg und somit konstant war. Der kalte Rücklauf wies bereits 3 Stunden nach Versuchsbeginn gleichbleibende 9,6 °C auf. Diese Temperaturverhältnisse konnten bis zum Versuchsende (6 Stunden später) beibehalten werden. Der mittlere Durchfluss war im Grauwasserbehälter gemittelt 0,52 m³/h. Die Leistungswerte zeigten dabei nach 3 Stunden im Mittel 1,05 kW (3.157 kWh) und nach 5 Stunden 1,03 kW (5.146 kWh). Im gesamten sechsstündigen Betrachtungszeitraum wurden 6.233 kWh an thermischer Leistung generiert, wobei die mittlere Leistung von 1,03 kW im Grauwasserbehälter bis zum Versuchsende beibehalten werden konnte.
Ansprechpartner
M.Eng. Matthias Dworrak
+49 (0) 3643 8684-840
+49 (0) 3643 8684-113
m.dworrak∂iab-weimar.de
Projektpartner
► LKT – Lausitzer Klärtechnik GmbH
