Wärmerückgewinnung

Was bedeutet Wärmerückgewinnung?

Wärmerückgewinnung bezeichnet die gezielte Nutzung von Abwärme, die bei industriellen Prozessen, in Lüftungsanlagen oder bei der Kühlung von Maschinen entsteht. Die zurückgewonnene Energie wird zur Vorwärmung von Frischluft, Prozessmedien oder Wasser eingesetzt oder in andere Energieformen umgewandelt. Das Ziel ist die Senkung des Primärenergiebedarfs und damit der Betriebskosten.

Die Abkürzung WRG wird in der Praxis häufig verwendet, insbesondere in der technischen Gebäudeausrüstung und in Energieaudits.

Wie funktioniert Wärmerückgewinnung?

Wärmerückgewinnung erfolgt über Wärmetauscher, die thermische Energie zwischen zwei Medienströmen übertragen, ohne diese zu vermischen. In der Industrie kommen Plattenwärmetauscher, Rotationswärmetauscher oder Kreislaufverbundsysteme zum Einsatz.

Die Effizienz wird über den Wärmerückgewinnungsgrad angegeben: Er beschreibt das Verhältnis der zurückgewonnenen Wärmeleistung zur maximal verfügbaren Wärmeleistung. Typische Werte liegen je nach Bauart zwischen 50 und 90 Prozent: Plattenwärmetauscher erreichen 60 bis 80 Prozent, Rotationswärmetauscher 75 bis 90 Prozent.

Die zurückgewonnene Wärmeleistung lässt sich berechnen: Wärmeleistung in Kilowatt = Massenstrom in Kilogramm pro Sekunde × spezifische Wärmekapazität in Kilojoule pro Kilogramm und Kelvin × Temperaturdifferenz in Kelvin. Für Luft gilt vereinfacht: circa 0,34 Wattstunden pro Kubikmeter und Kelvin.

Praxisbeispiel aus der Industrie

Ein Lackierbetrieb nutzt die Abwärme aus dem Trocknungsofen mit einer Ablufttemperatur von 120 Grad Celsius. Über einen Plattenwärmetauscher wird die Zuluft von 20 auf 80 Grad Celsius vorgewärmt. Bei einem Luftvolumenstrom von 5000 Kubikmetern pro Stunde und einem Wärmerückgewinnungsgrad von 70 Prozent kann der Erdgasverbrauch für die Lufterwärmung deutlich reduziert werden.

In der Metallverarbeitung wird Kühlwasser aus Bearbeitungszentren zur Hallenheizung oder Warmwasserbereitung genutzt. In Druckluftanlagen lässt sich die Kompressionswärme für Prozesswasser oder Raumheizung verwenden.

Abgrenzung

Wärmerückgewinnung unterscheidet sich von der Abwärmenutzung: Während Wärmerückgewinnung die Energie innerhalb eines Systems oder Gebäudes nutzt, kann Abwärmenutzung auch die Einspeisung in externe Wärmenetze umfassen.

Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme aus einem Brennstoff, nutzt aber keine vorhandene Abwärme.

Normen und Rechtsgrundlagen

Die ISO 50001 fordert im Rahmen des Energiemanagementsystems die Identifikation und Bewertung von Energieeinsparpotenzialen, wozu Wärmerückgewinnung zählt. Die VDI 2055 behandelt Wärmerückgewinnung in raumlufttechnischen Anlagen.

Das Gebäudeenergiegesetz sieht für bestimmte Lüftungsanlagen in Nichtwohngebäuden Anforderungen an die Wärmerückgewinnung vor. Energieaudits nach dem Energieeffizienzgesetz und nach DIN EN 16247-1 verlangen die Prüfung von Wärmerückgewinnungsmaßnahmen.