Wärmerückgewinnung – wie funktioniert’s?

Wärmerückgewinnung – wie funktioniert’s?

Wärmerückgewinnung, auch WRG abgekürzt, bezeichnet die Sammlung aller Verfahren zur Wiederverwertung von thermischer Energie eines Massenstromes, der den Prozess verlässt.

Ziel und Aufgabe

Hauptsächliche Zielvorgabe der Wärmerückgewinnung ist es, den primären Energieverbrauch so weit wie möglich zu minimieren, wobei nicht nur die Bedürfnisse der Energiewirtschaften eine vordergründige Rolle spielen, sondern vor allem umweltpolitische und ökologische Forderungen mit einfließen. Das Kyoto-Klimaprotokoll zum Schutz des weltweiten Klimas bildet die Rahmenbedingungen. Auf Hinblick dieses Protokolls wird die Produktion von Treibhausgasen und CO2-Emissionen in überdurchschnittlich hohen Mengen weitestgehend vermieden.

Wärmerückgewinnung ist für herkömmliche Herstellungs- und Produktionsprozesse nicht erforderlich und somit ist die Wärmerückgewinnung auch nicht den eigentlichen Produktions- und Herstellungsprozessen zuzuordnen. Die Aufgabe der Wärmerückgewinnung besteht lediglich darin, die in diesen Prozessen enthaltenden Potenziale die Energie betreffend auszuschöpfen, indem die energiebelandenen Ströme, die sonst unverbraucht in die Umwelt abgeleitet werden, nachhaltig zu bewahren und so zu erneuern, dass sie wieder als Energie in die Prozesse eingreifen kann. Wärmerückgewinnung zählt damit zu den regenerativen Energien.

Hintergrund und Funktionsweise

Einsetzbar ist das Verfahren der Wärmerückgewinnung bei Gasen, Flüssigkeiten oder festen Stoffen für Wärme- oder Kälteprozesse. Die Systeme der Wärmerückgewinnung sind nach ihrem Wärmeüberträger einteilbar. Es gibt so genannte rekuperative Systeme, regenerative Systeme, Regeneratoren (Rotoren mit und ohne Sorption, Kapillargebläse und Umschaltspeicher) und Wärmepumpen (Kompressor Wärmepumpen und Adsorption Wärmepumpen).

Zu den rekuperativen Systemen der Wärmerückgewinnung sind Plattenwärmetauscher und Röhrenwärmetauscher zu nennen. Regenerative Systeme der Wärmerückgewinnung sind unterteilt in Kreislaufverbundsysteme (Kompakte Wärmetauscher, Gegenstrom-Schichtwärmetauscher) und Wärmerohre (Thermosiphon oder auch Schwerkraftwärmerohr und Kapillarwärmerohr).

Gute Gründe für die Wärmerückgewinnung gibt es viele. Zum einen verringern sich die Investitions- und Betriebskosten durch längere Laufzeiten. Die Schadstoffemissionen gehen deutlich zurück durch den geringeren Energieverbrauch in Kilowattstunden für Heizung und Kühlvorrichtungen. Ebenfalls sind auf Grund dessen die Anschlussleistungen für Heiz- und Kälteenergie um ein vielfaches kleiner als für gewöhnlich. Wärmerückgewinnung ist demnach ein Gewinn sowohl für die Wirtschaftlichkeit einer Industrie als auch für die Umwelt, die dadurch messbar geringer belastet wird als sonst.

Anwendungsbeispiele in der Praxis

Foto: ferkelraggae 	 (Fotolia.com)

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Anwendung findet die Wärmerückgewinnung in vielen Bereichen. Die Industrie ist ein Teil davon und eignet sich ideal. Bei vielen Prozessen sind extrem hohe Temperaturen von Nöten. Wenn die produzierten Güter abgekühlt werden, lässt sich Wärme zurückgewinnen. Die Wärmerückgewinnung kann aber auch durch die in der Produktion verwendeten erhitzten Gase bzw. Raumluft durchführen. Bei der Verwendung dieser Art von Wärme wird von Abwärme gesprochen. Die Wärmerückgewinnung verläuft häufig rekuperativ, sprich, die Abwärme des Prozesses bei dem die größte Wärme zugeführt wird, wird für den Prozess verwendete, bei dem die zweitgrößte Wärme benötigt wird. Die Abwärme des Prozesses mit der zweithöchsten Wärmezufuhr wird für den Prozess mit der dritthöchsten Wärmezufuhr verwendet und so weiter und so fort.

In privaten Haushalten ist Wärmerückgewinnung noch relativ selten anzutreffen. Es existieren jedoch auch hier schon Systeme, die einen interessanten Entwicklungsverlauf genommen haben und die in der nahen Zukunft bestimmt noch an Bedeutung zunehmen werden. So existieren jetzt schon Systeme zur Wärmerückgewinnung, die aus Duschkabinen bestehen, in denen das kalte Wasser mit Abwasser aufgewärmt wird. Dadurch wird Energie gespart, weil weniger Wasser energiereich erhitzt werden muss da sich das Kaltwasser bereits erwärmt hat.