Im Zuge der 2008 gestarteten Klimaschutzkampagne "Tübingen macht blau" hat die Stadt Tübingen es sich zur Aufgabe gemacht, eine effizientere Nutzung herkömmlicher wie auch die Erschließung alternativer Energiequellen voranzutreiben. Aus diesem Grund wurde für das Sanierungsprojekt "Grundschule im Aischbach" eine Potenzialstudie beauftragt, um die Möglichkeiten der Nutzung von Abwasserwärme im Stadtgebiet Tübingen zu erfassen.
Resultierend aus der positiven Einschätzung zur Nutzbarmachung dieses Potenzials, wurde mit der anstehenden Sanierung das Pilotprojekt zur Wärmegewinnung aus Abwasser im Jahr 2008 gestartet [1].

 

 

Das Gebäude wurde 1971 aus Betonfertigteilen mit 4 cm Kerndämmung, innen und außen Sichtbeton gefertigt (U-Wert: 0,79 W/m²K). Die Holzfenster waren einfachverglast (U-Wert: 3,3 W/m²K) und im Brüstungsbereich mit ca. 5 cm Holzpaneelen gedämmt. Das Dach wurde als Stahlbetonrippendecke mit Flachdachdämmung und Kiesschüttung erstellt.

Vor der Sanierung wurde die Schule durch zwei konventionelle Erdgaskessel beheizt. Die Belüftung der Klassenräume erfolgte über Schwingfenster. Lediglich die WC- und Sanitärräume verfügten über eine Abluftanlage.
In den Klassenzimmern waren Langfeldleuchten und in den Fluren Leuchtstoffröhren installiert.

Energieeinsparung

 

Das Schulgebäude der Grundschule im Aischbach wurde im Zuge des kommunalen Klimaschutzprogramms "Tübingen macht blau" so saniert, dass der Energieverbrauch deutlich reduziert und die CO2-Bilanz verbessert wurde.Die Durchführung der energetischen Sanierung des Gebäudes ging mit der Einrichtung der Pilotanlage zur Wärmegewinnung aus Abwässern einher. Dafür ist die Lage der Schule besonders günstig, da die Hauptsammler der Tübinger Kanalisation auf der Nordseite des Schulgeländes verlaufen und somit die Soll-Werte der Potenzialstudie erreicht werden konnten. In dem Feldtest der Tübinger "Lokalen Agenda 21" wurden die an den Abwasserwärmetauscher gekoppelten Gas-Absorptionswärmepumpen der Anlage hinsichtlich der erreichten Energieeinsparung bewertet.
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Abwasser bietet eine gute Basis um Wärmetauscher zum Einsatz zu bringen, da es im Winter eine Durchschnittstemperatur von etwa 10 °C aufweist und sich im Sommer meist nicht über 20 °C erwärmt. Mit speziellen Wärmetauschern, die direkt an der Kanalsohle installiert werden, kann dem Abwasser Wärme entzogen und über eine Wärmepumpe dem Gesamtsystem der Heizanlage beigesteuert werden.
Die Technik zur Abwasser-Wärmegewinnung kann entweder nachträglich in den vorhandenen Kanal über die Schächte eingesetzt oder bei einer Sanierung des Kanalabschnittes schon direkt in die neu eingebrachten Kanalrohre integriert sein.

 

 

Wärmetauscher-Element

Die Anlage zur Abwasser-Wärmegewinnung ist so konzipiert, dass für die Beheizung der Schule mit dem Wärmetauscher und der Wärmepumpenanlage jährlich etwa 80 % der benötigten Heizenergie aus den Abwässern der umliegenden Gebäude gewonnen werden.

Mit der Kombination aus zwei Gas-Absorptionswärmepumpen und einem Erdgaskessel werden neben dem Schulgebäude auch die angrenzende Turnhalle und die benachbarte Kindertagesstätte beheizt. Der Erdgaskessel dient der Abdeckung der Spitzenlasten, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpen erhöht wird.
Das alte Heizungsverteilsystem bleibt bestehen, allerdings wird es mit einer geringeren Vorlauftemperatur von 55 °C betrieben.

Nach dem Austausch der Kesselanlagen und der Reduzierung der Systemtemperaturen wurden nutzerabhängige Raumtemperaturregelungen vorgesehen.
Die Klassenräume erhielten elektronisch gesteuerte Einzelraumregelungen, während die Thermostatventile in den Fluren und Funktionsbereichen auf einen Sollwert von 18 festgestellt wurden.

Die Lüftung der Klassenräume erfolgt weiterhin manuell per Fensterlüftung und kann mittels CO2-Wächtern kontrolliert werden. In den Sanitärräumen sind Abluftanlagen installiert.

Die Beleuchtung in den Klassenräumen und in den Fluren wurde optimiert unter Ausnutzung des bestehenden Angebots an der Versorgung mit Tageslicht.

Energieverbrauch

 

 

Kosten

 

Aufteilung nach Kostengruppen der Gesamtbaukosten und der spezifischen, auf die beheizte Nettogrundfläche bezogenen Baukosten [2]

 

Zusammenfassung

 

Die Auswertung der Daten aus der Tübinger Pilotanlage zur Wärmegewinnung aus Abwasser macht deutlich, wo auch für andere Kommunen ein bislang ungenutzes Potenzial zur Erreichung hoch gesteckter Klimaziele liegen könnte. Allerdings zeigt das Beispiel der Grundschule im Aischbach auch, dass derartige Anlagen erst ab einer gewissen Größe wirtschaftlich zu betreiben sind. Deshalb bedarf es noch weiterer Projekte mit deren Erfahrungen und Ergebnisse die eingesetzte Anlagentechnik weiterhin verbessert werden kann. Auch in einer vom Bundesland Nordrhein-Westfalen beauftragten Studie zur Abwasser-Wärmegewinnung wurde darauf hingewiesen, dass diese Form der Energiegewinnung noch in der Entwicklung steckt, zukünftig jedoch jedes zehnte Gebäude mit aus dem Abwasser gewonnener Wärme versorgt werden könnte.
Ebenso ist zu bedenken, dass im Sommer bei meist konstanten Abwassertemperaturen von ca. 20 °C der Prozess der Wärmegewinnung auch umgekehrt zur Kühlung von Räumen verwendet werden könnte.