Energie aus Gewerbeküchenabwasser

Für den Entwässerungsspezialist ACO Haustechnik gehören technische Innovationen als Beitrag zu einer umweltfreundlichen und nachhaltigen Energieversorgung zum unternehmerischen Selbstverständnis. 

Der Einsatz von Fettabscheidern ist für gewerbliche Verursacher von Abwasser Pflicht. Sie müssen durch die Installation dieser Vorbehandlungsanlagen dafür Sorge tragen, dass Stoffe und Flüssigkeiten, die schädliche und belästigende Auswirkungen zur Folge haben, in geringen Mengen in die öffentliche Kanalisation gelangen. Die Anwendungsgrundlage ergibt sich aus der DIN 1986-100: „In Betrieben, in denen fetthaltiges Abwasser anfällt, sind Fettabscheider nach DIN 4040/DIN EN 1825 einzubauen.“

Ein Fettabscheider arbeitet rein physikalisch nach dem Schwerkraftprinzip (Dichteunterschied), d.h. schwere Abwasserinhaltsstoffe, wie Speisereste, sinken auf den Boden, leichte Stoffe, wie z.B. tierische Öle und Fette, steigen im Sammelbehälter nach oben. Damit das reine Schwerkraftprinzip funktioniert und sich die lipophilen Stoffe (Öle und Fette) absetzen können, ist die Auswahl und Bemessung der richtigen Nenngröße (NS) von entscheidender Bedeutung.

Bei korrekter Auslegung eines Fettabscheiders werden die frei abscheidbaren Fette sowie die Sinkstoffe fast gänzlich zurückgehalten. Die Abwasserqualität hinter einem Fettabscheider steigt. Doch als sinnvolle Wärmequelle wurde der Fettabscheider bislang nicht erkannt und das warme Abwasser folglich ungenutzt der öffentlichen Kanalisation zugeführt. Als Hersteller von Fettabscheidern steht ACO Haustechnik damit gewissermaßen an der Quelle einer sinnvollen Wärmerückgewinnung (WRG). Mit dem Rückgewinnungssystem „ACO Liputherm“ ist es möglich, die im Abwasser vorhandene Wärmeenergie zeitgemäß nutzbar zu machen.

Funktion und Technik

Die Funktionsweise von „ACO Liputherm“ folgt den in Bild 4 dargestellten physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Eine Vermischung von Trink- und Abwasser ist somit ausgeschlossen. Zur Vermeidung von Wirkungsgradverlusten durch Verschmutzung der Anlagentechnik wird durch ein innovatives, integriertes Reinigungssystem die Wärmeübertragungsfläche in regelmäßigen Abständen gereinigt.

Das Rückgewinnungssystem ist nicht darauf ausgelegt, den Fettabscheider möglichst schnell abzukühlen. Sinn und Zweck bestehen vielmehr darin, dem anfallenden Abwasser die Wärme möglichst gleichbleibend zu entziehen. Denn nur dann lässt sich die Wärmequelle „Fettabscheider“ effizient für den Wärmerückgewinnungsprozess verwenden.

Voraussetzung sind hier neben einer optimalen Reinigung der Wärmeübertragungsfläche auch die strömungstechnische Auslegung sowie die Größe der Wärmeübertragungsfläche des Wärmetauschers. Insbesondere die Reinigung der Wärmetauscherfläche ist eines der technischen Kernelemente von „ACO Liputherm“. Mit der sogenannten „Wiper-Technology“ ist es ACO Haustechnik gelungen, ein effektives und zugleich wartungsarmes Reinigungssystem zu entwickeln.

Neben den optimal aufeinander abgestimmten Komponenten (Wärmetauscher, Wärmepumpe) trägt auch die Temperaturüberwachung des Fettabscheiders durch den Wärmetauscher zum reibungslosen Betrieb bei: Wird ein definierbarer Wert unterschritten, schaltet der Wärmetauscher ab und verhindert damit Entsorgungsprobleme durch ausgehärtete Fette.

Planung und Leistung

Aus Planungssicht ist bei der Auslegung insbesondere auf die drei folgenden Leistungsfaktoren und die damit verbundene Wirtschaftlichkeit zu achten: Abwassertemperatur, Betriebszeiten der Küche und täglicher Abwasserverlauf.

Für den sinnvollen und effizienten Einsatz von „ACO Liputherm“ muss die Abwassertemperatur nicht zwingend auf einem sehr hohen Niveau liegen. Temperaturen von durchschnittlich 25 bis 30 °C sind für das System bereits ausreichend, um den Solekreislauf um einige Grad zu erhöhen und der Wärmepumpe die notwendige Energie zur Verfügung zu stellen. Wesentlich wichtiger sind die Faktoren Dauer und Kontinuität: Je länger und kontinuierlicher Küchenabwasser anfällt, desto effektiver arbeitet „ACO Liputherm“. Nicht zu vernachlässigen ist dabei auch die Tatsache, dass gerade die nächtliche Küchenreinigung große Mengen an Abwasser produziert und dem Reinigungssystem so ausreichend Energie zur Verfügung stellt. Grundsätzlich gilt: Die Wirtschaftlichkeit des Systems wird maßgeblich von der angeschlossenen Küche beeinflusst.

Neben der technischen Seite überzeugt „ACO Liputherm“ bei der Energiebilanz. Der notwendige Energieeintrag aller elektrischen Komponenten des Wärmetauschers beträgt maximal 0,38 kW. Bei optimalen Betriebsbedingungen ergibt sich eine Leistungszahl der Wärmepumpe von 4,7. Dies bedeutet, dass lediglich 1,25 kW (+ 0,38 kW vom Wärmetauscher) nötig sind, um eine Heizleistung von 5,9 kW zu realisieren. Folglich kann mehr als das 3,5-fache an Energie aus dem Gesamtsystem entnommen werden, als für den Betrieb der Anlage notwendig ist. Insgesamt stehen drei verschiedene Ausführungen (unterschiedliche Wärmetauscherflächen) zur Verfügung. Die Auslegung richtet sich dabei nach der Größe des vorhandenen bzw. geplanten Fettabscheiders. Das System steht in drei Leistungsklassen zur Verfügung: 5,5, 10 und 20 (für Fettabscheider NS 2 – 5,5, NS 7 – 10 bzw. NS 15 – 20).

Die anzuschließende Wärmepumpe verfügt über 5,9 oder 7,8 kW Heizleistung und lässt sich unterstützend in die Gebäudetechnik integrieren. Der Anschluss an die Warmwasseraufbereitung oder an die Fußbodenheizung sind nur zwei der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten

Nicht unerwähnt bleiben darf in diesem Zusammenhang, dass Wärmepumpen durch das Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa)gefördert werden (bis zu 30 % der Netto­investitionskosten, max. 60.000 €), was die Anschaffung wirtschaftlich sehr attraktiv macht.

Fazit

Mit „ACO Liputherm“ wurde eine technische Schnittstelle geschaffen, um den Fettabscheider als Wärmequelle für Wärmepumpen nutzbar zu machen. Neben hohen, konstanten Abwassertemperaturen bietet die bereits im Abscheider stattfindende Vorbehandlung von Fetten und Sinkstoffen optimale Bedingungen für eine WRG. Das System leistet so einen Beitrag zum Umweltschutz und wirtschaftlichen Betrieb von Großküchen.