greenWATERrecycling

- Thermische & stoffliche Grauwasser­nutzung zur klimatisch wirksamen Gebäudebegrünung und erneuerbaren Warmwasserbereitung

Entwicklung eines Systems zur stofflichen und thermisch-energietechnischen Grauwasserfiltrats­verwertung zur Bewässerung von Gebäude- und Fassaden­begrünungen zur Reduktion des Energieverbrauchs der Warmwasser­bereitstellung und des Wasserverbrauchs von Begrünungssystemen

Ausgangssituation/Motivation

Im Bereich des Wärmeschutzes von Gebäuden, der Rückgewinnung von Lüftungswärmeverlusten und der Energieeffizienz von Elektroanwendungen fand aufgrund zahlreicher Forschungen und Langzeiterfahrungen ein stetiger Fortschritt statt.

Nachdem der Anteil der Warmwasserbereitstellung am Gesamtenergieverbrauch in Gebäuden nach heutigem (2020) Baustandard den gewichtigsten Teil ausmacht, stach im Vergleich dazu die fehlende Nutzung der Abwärme aus der Warmwasseraufbereitung eklatant hervor.

Die Kombination aus stofflicher und thermischer Grauwasserverwertung zur Bewässerung von Gebäude- und Fassadenbegrünung und zur Reduktion des Energieverbrauchs der Warmwasserbereitung stellte eine innovative synergetische Kopplung von energetischen Optimierungen und kleinklimatischen Verbesserungen dar.

Der Energieverbrauch zur Warmwasseraufbereitung stellte zu diesem Zeitpunkt das größte Potential zur Effizienzsteigerung im Gebäudebereich dar. Gebäude- und Stadtbegrünung führt zur Verbesserung des städtischen Mikroklimas, durch den zur Bewässerung erforderlichen Wasserbedarf waren allerdings insbesondere in Trockenzeiten Engpässe bei der Wasserversorgung zu befürchten. Daher griff das Forschungsprojekt diese beiden Aspekte auf und kombinierte sie zu einer gewinnbringenden Gesamtlösung.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel dieses Projekts war die Konzipierung einer technisch ausgereiften Systemlösung für die stoffliche und thermische Verwertung von Grauwasser, um einerseits das anfallende Filtrat zu Bewässerungs­zwecken verwenden zu können und andererseits die bislang kaum genutzte Abwärme rückzugewinnen.

Es wurde angenommen, dass dadurch Trinkwasser-Engpässe, die in trockenen Sommermonaten aufgrund des Klimawandels zu erwarten sind, entschärft und eine gleichzeitige Bewässerung von dringend benötigten Grüninseln zur Reduktion städtischer Hitzeinseln erreicht werden könne.

Durch die thermische Verwertung könne z.B. ein Teil der Energie zur Brauchwassererwärmung eingespart werden. Der Ansatz einer derart effizienten Verwertung von Grauwasser, nämlich sowohl in stofflicher, als auch in thermischer Hinsicht, war damals einzigartig und neuartig.

Betrachtet wurden Wohnbauten in unterschiedlichem Maßstab sowie wohnungsähnliche Nutzungen mit jahreszeitlich weitgehend konstantem Abwasseraufkommen, um die Wirtschaftlichkeit der Gesamtlösung zu gewährleisten.

Methodische Vorgehensweise

Im Projekt wurden die planerischen und technischen Aspekte abgedeckt. Gleichzeitig erfolgte im Sinne eines gesamtheitlichen Konzepts auch die Betrachtung der Anforderungen an das System. Daher wurden Untersuchungen hinsichtlich der Qualität des Grauwassers nach der Reinigung und dessen Verträglichkeit für Pflanzen mit Relevanz zur städtischen Begrünung vorgenommen.

Außerdem wurden weitere Anwendungen innerhalb von Gebäuden und die möglichen Komplikationen im Zusammenhang mit der Verwendung von Grauwasser untersucht.

Neben den konzeptionellen Betrachtungen wurde ein Prototyp der Anlage errichtet und im Rahmen des Projekts verschiedenen Versuchen ausgesetzt. Dadurch sollte die dauerhafte Funktionalität sichergestellt und eine hohe Marktrelevanz erreicht werden.

Erwartete Ergebnisse

Nach der erforderlichen Detailuntersuchung betreffend Auslegung und Regelung der technischen Versuchsanlage erfolgten unterschiedliche Testläufe anhand eines Prototypen zur Validierung der simulierten Annahmen. Die erforderlichen Systemparameter wurden dabei im Rahmen eines Monitorings aufgezeichnet.

Das Grauwasser-Filtrat wurde qualitativ untersucht, um seine grundsätzliche Verträglichkeit als Bewässerungsmittel bestimmen zu können. Anhand eines Pflanzenversuchs wurde die tatsächliche Verträglichkeit über einen längeren Zeitraum untersucht, wobei ein Parallelversuch einer Pflanzenkontrollgruppe, welche mit Trinkwasser bewässert wurde, erfolgte.

Jene Auswahl an Pflanzen, welche für die klimatisch wirksame Begrünung interessant und grauwasserfiltrat­verträglich war, sollte bekannt werden. Die Untersuchungen bewerteten ebenso den verfügbaren Grauwasseranfall in Wohngebäuden, wobei unterschiedliche Nutzertypen betrachtet wurden. Das Verwertungspotential samt möglicher Anwendungsgrenzen von Grauwasserfiltrat ist bekannt.