In vielen Verfahren im Unternehmen fällt systembedingt Wärme in unterschiedlichen Temperaturniveaus ab. In dieser Abwärme steckt häufig ein Potenzial, das sich zur Energie-Einsparung nutzen lässt und so den Primärenergiebedarf reduzieren hilft. TGA: Abwärmenutzung
Wichtig für eine Analyse des Wärmeenergieeinsatzes ist die genaue Feststellung der benötigten und anfallenden Wärme- und Abwärmemengen, ihres Temperaturniveaus und ihrer Ganglinien. Während beispielsweise die Abwärme von Motoren die Raumluft erwärmt und im Winter den Heizwärmebedarf reduziert, kann die Abwärme von Quellen mit höherer Temperatur konzentriert erfasst werden. Solche Quellen sind Verbrennungsmaschinen, Öfen, Kompressoren oder Abkühlprozesse in der Produktion.
Eine wichtige Komponente für die Wärmerückgewinnung ist der Wärmetauscher. Durch ihn kann Abwärme – ein Temperaturgefälle vorausgesetzt – direkt oder über ein Zwischenmedium auf einen anderen Prozess übertragen werden. Wärmepotenziale sollten ortsnah und möglichst direkt genutzt werden. Bei nicht kontinuierlich ablaufenden Prozessen muss auf Wärmespeicher zurückgegriffen werden.
Mit einer Wärmepumpe kann die Wärme aus der Raumabluft für die Beheizung nutzbar gemacht werden, indem sie mit Hilfe eines Kompressionskreislaufs Wärme von einem niedrigen auf ein höheres Temperaturniveau anhebt.
In Kompressoren entstehen prozessbedingt bei der Verdichtung der Luft oder des Kältemittels bis zu 94 % Abwärme. Diese Wärme kann oftmals wirtschaftlich für die direkte Warmluft-Raumbeheizung eingesetzt werden. Voraussetzung hierfür ist ein luftgekühlter Kompressor, dessen erwärmte Kühlluft über ein Kanalsystem in einen zu erwärmenden Raum geführt wird. Die Leitungswege sollten möglichst kurz sein, da ansonsten die Druckverluste im Kanal durch einen Zusatzventilator kompensiert werden müssen. Im Sommer kann die Abwärme über eine Weiche im Kanal ins Freie geführt werden. Bei Kompressoranlagen mit Ölkühlung kann die Abwärme der Drucklufterzeugung zur Brauchwassererwärmung ganzjährig genutzt werden.
Bei Öfen kann die Energie im Abgas über einen Luft-Wasser-Wärmetauscher auf das Speichermedium Wasser übertragen werden. Die größte Energie steckt bei Backöfen in den Schwaden, wenn im Wärmetauscher der Wasserdampf auskondensiert.
Bei dauernder Abwärme auf einem Temperaturniveau über 130 °C ist es möglich, die Wärmeenergie in einer Absorptionskältemaschine zur Erzeugung von Kaltwasser zu nutzen.
Tipps und Hinweise:
- Die Differenz zwischen Abwärme-Temperatur und benötigter Temperatur bestimmt die Wirtschaftlichkeit der Wärmerückgewinnung: je höher umso besser.
- Wärmebilanz: Das Verhältnis von Energieangebot zu Energiebedarf sollte mengenmäßig möglichst gut übereinstimmen.
- Nutzung der Kompressoren-Abwärme für die Gebäudeheizung und Warmwasserbereitung: Die einfachste Art der Nutzung ist es, die Kühlluft der Kompressoren in der Heizperiode als Warmluft für den Betrieb zu verwenden.
- Die Nieder-Temperatur-Abwärme kann mittels Luft/Luft- oder Luft/Wasser-Wärmepumpe nutzbar gemacht werden.