Värmeåtervinning ur avloppet

Energisnåla hus gör att värmning av tappvarmvatten utgör en allt större del av energianvändningen. Intresset för att ta tillvara den energi som nu spolas ut i avloppet ökar och en kartläggning av befintliga tekniker har nyligen genomförts.

Tappvarmvatten står för en växande andel av byggnaders energibehov vid nybyggnation. Moderna flerbostadshus är välisolerade och har värmeåtervinning ur ventilationsluft. Detta medför att energibehovet för tappvarmvatten kan vara högre än energibehovet för rumsuppvärmning.
Den genomsnittliga energianvändningen för tappvarmvatten i svenska flerbostadshus är omkring 30 kWh/kvm Atemp. I enskilda fall i äldre flerbostadshus är energianvändningen för tappvarmvatten ännu högre. Om energieffektiv återvinningsteknik utvecklas för spillvatten finns en stor potential till energibesparingar vid nybyggnation och renovering av det befintliga beståndet.

Nyttan för fastighetsägaren
Spillvattnet har en medeltemperatur på omkring 20 ˚C då det lämnar ett flerbostadshus utan värmeåtervinning. I det kommunala avloppssystemet avger avloppsvattnet värme till den omgivande marken. Spillvärmen som avges till marken kan med ett återvinningssystem istället återföras till byggnaden. När avloppsvattnet når reningsverket har det en temperatur på omkring 8 ˚C. Vid reningsverken sker, i viss utsträckning, en storskalig värmeåtervinning ur avloppsvattnet och temperaturen sänks ytterligare några grader.
Ett användningsområde för spillvattenvärme är förvärmning av tappvarmvatten. En annan applikation är eftervärmning av brinekretsen samt återladdning av borrhål/energilager i en bergvärmeanläggning. Genom förvärmning och återladdning förbättras värmetalet för anläggningens värmepump. I ventilationssystem med FTX-aggregat är det möjligt att förbättra systemens prestanda genom förvärmning av tilluft med spillvattenvärme.

Återvinning i lägenheten
Ett återvinningssystem som är anpassat för ett enskilt hushåll är duschvärmeväxlaren. Värmeväxlaren integreras med golvbrunnen, duschkabinen eller placeras som en fristående enhet vid sidan av duschen. Eftersom värmeåtervinning endast sker ur duschvatten är det möjligt att använda effektiva värmeväxlare, som plattvärmeväxlare. Duschvärmeväxlaren används för att förvärma tappkallvatten innan duschblandaren och minskar därmed varmvattenåtgången i duschen.

Återvinning på avloppsstammarna
En annan återvinningsteknik är rörvärmeväxlare som integreras med de vertikala eller horisontella avloppsstammarna. Allt spillvatten, inklusive svartvatten med fasta partiklar, går igenom avloppsledningarna. Detta ställer andra krav på utformningen av växlarna. Innerröret i värmeväxlaren har samma dimension som avloppsledningen för att undvika igensättning. Horisontella rörvärmeväxlare kan installeras så att de är fyllda med spillvatten och kan därmed lagra spillvärme.

Tekniska utmaningar
Enligt Boverkets byggregler ska temperaturen på tappvarmvatten inte understiga 50 ˚C vid tappstället på grund av risken för tillväxt av legionellabakterier. Temperaturen på stillastående tappvarmvatten ska enligt rekommendationer inte vara lägre än 60 ˚C. Temperaturskillnaden mellan spillvatten och tappvarmvatten är en utmaning gällande utformningen av ett återvinningssystem. Passiva värmeväxlare, med förvärmning av tappvarmvatten, har en maximal teoretisk återvinningsgrad på 34 procent (antaget att spillvatten är 25 ˚C, dricksvatten är 7 ˚C och tappvarmvatten är 60 ˚C). Genom att komplettera värmeväxlaren med en värmepump kan mer energi återvinnas ur spillvattnet.

Utländska system
I Sverige finns ännu ingen tillverkare som erbjuder en komplett lösning inklusive värmepump för flerbostadshus. Värmepumpsteknik för spillvatten finns däremot utomlands. I Centraleuropa används en metod där allt spillvatten samlas i en avloppsbrunn utanför byggnaden. Spillvattnet filtreras från fasta partiklar och ackumuleras i brunnen. En köldbärare tar värme från avloppsbrunnen och levererar den till en värmepump som återför energi till byggnaden. Det är möjligt att täcka hela byggnadens energibehov för tappvarmvatten med systemlösningen. Byggnadens elanvändning ökar dock eftersom värmepumpens kompressor och systemets pumpar kräver el.

I Nordamerika används ett återvinningssystem som är snarlikt det europeiska. Gemensamt är att spillvatten ackumuleras och filtreras från fasta partiklar. Skillnaden är filtreringsmetoden och värmeväxlarnas utformning. Det nordamerikanska återvinningssystemet kan även användas utan koppling till en värmepump.
Det förekommer även värmepumpteknik utan ackumulering av spillvattnet. I Europa finns en metod där en värmeväxlare placeras som en mantel på den vertikala avloppsstammen. En köldbärare tar upp värme ur spillvattnet och betjänar en värmepump. Ytterligare en lösning på den europeiska marknaden är en rörvärmeväxlare som kopplas in på den utgående horisontella avloppsledningen och kompletteras med en värmepump.

Text  Anders Nykvist, Åke Blomsterberg, Marko Granroth och Roland Jonsson, Energi & Miljö nr 5/2013 sidan 48-49.

  • FAKTA:  Svensk teknikupphandling pågår
    Bebo, Energimyndighetens beställargrupp för energieffektiva bostäder, driver sedan årsskiftet 2012/2013 en teknikupphandling för värmeåtervinning ur spillvatten.
    Projektet drivs i samarbete med KTH och HSB.

    Målsättningen med projektet är att utveckla och etablera energi- och kostnadseffektiva återvinningssystem för svenska flerbostadshus. Mer information finns på www.bebostad.se