Ungereinigtes Abwasser steckt voller Energie. Diese Energie kann durch Wärmetauscher und Wärmepumpen zurückgewonnen und zur Raumheizung und Wassererwärmung eingesetzt werden. Die optimale Standortwahl und die Auslegung der Wärmerückgewinnungsanlage hängt dabei von mehreren Faktoren ab. So ist die Nähe zum Verbraucher wichtig. Ein weiterer Faktor, der beachtet werden muss, ist, dass der Volumenstrom des Abwassers im Allgemeinen mit dem Fliessweg in der Kanalisation zunimmt, die Temperatur aber absinkt. Zudem muss beachtet werden, dass die minimale Temperatur und die maximale Temperaturabsenkung im Zulauf der Abwasserreinigungsanlage vorgeschrieben sind, damit eine relevante Beeinträchtigung der Reinigungsleistung durch die Abkühlung des Abwassers infolge Wärmeentnahme ausgeschlossen werden kann. Unter Einhaltung der genannten Rahmenbedingungen ist zur optimalen Planung der Wärmerückgewinnungsanlage die Kenntnis des Verlaufs der Abwassertemperatur von der Wärmerückgewinnungsanlage bis zur Abwasserreinigungsanlage unabdingbar.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Modell präsentiert, das die zeitliche und räumliche Veränderung der Temperaturen von Abwasser und Kanalluft sowie der Wasserdampfbeladung in einem Kanalisationssystem beschreiben kann. Das Modell wurde so ausgelegt, dass Abschätzungen bereits mit gängigenMessgrössen, wie Temperatur und Durchfluss sowie der Kenntnis der Topographie des Kanalisationssystems, durchgeführt werden können und auf komplizierte Messkampagnen verzichtet werden kann.
So kann die Luftströmung in der Kanalisation aus der Abwasserströmung berechnet werden, wobei der Luftaustausch in jedem zur Atmosphäre offenen Schacht und Bauwerk separat gesteuert werden kann. Im Weiteren wurde ein Konzept entwickelt, um Kanalisationssysteme abzubilden, die sich aus verschiedenen Leitungen, Schächten und anderen Bauwerken zusammensetzen.
Ein praxistaugliches Programm mit benutzerfreundlicher Excel-Oberfläche, das den stationären Temperaturverlauf berechnen kann, wurde in Visual Basic for Applications (VBA) entworfen und in eine Excel-Arbeitsmappe integriert. Dazu wurden stabile numerische Algorithmen mit hoher Genauigkeit und kurzer Rechenzeit verwendet. Bei der Erfassung des abzubildenen Kanalisationssystems wird der Benutzer durch Programmmodule unterstützt. Nach der Eingabe der Daten führt das Programm die Berechnungen durch und stellt die Resultate grafisch übersichtlich dar.
Das Benutzerhandbuch erläutert die Handhabung und vier Anwendungsbeispiele zeigen einige mögliche Anwendungszwecke auf, darunter auch die Erläuterung des Vorgehens, um die anfänglich aufgeworfene Fragestellung der Standortevaluation zu beantworten.
Mit der vorliegenden Arbeit wurde ein Werkzeug geschaffen, mit dem ein Anwender ohne spezielle Simulationssoftware den Temperaturverlauf in der Kanalisation modellieren kann, nur basierend auf Microsoft Excel und einer minimalen Anzahl von Eingabedaten.