Hver gang du spyler toalettet ditt eller drenerer badet, mister du noe overraskende verdifullt: varme.

Det tar mye energi å varme opp vannet i utgangspunktet, og store mengder av denne energien forsvinner ganske enkelt ned i avløpet og går tapt i miljøet. Rundt 15-30% av en typisk boligregningsregning går på oppvarmingsvann. Å gjenbruke denne "varmen" ville være en veldig enkel måte å gjøre våre liv mer bærekraftige.

Energi er overalt i urbane vann syklus. Vannforsyninger bruker det til å produsere drikkevann og pumpe det til springen hjemme. Etter bruk, blir vannet tømt i kloakken og renset ved kloakkbehandlingsanlegg. Disse avløps- og avløpsbehandlinger bruker igjen energi.

Vann trenger ikke å være en stor drenering på energi - det kan til og med være en netto energifabrik. Vi er allerede i stand til å produsere biogass fra avfallet vårt, for eksempel, og bruk det til å drive "poobussen" blant annet.

Det tar omtrent ti ganger mer energi å varme vannet enn å pumpe rundt eller behandle det etter bruk. Og den energien er vanligvis bortkastet. Tross alt er varmt vann fra springen vanligvis fortsatt varmt når det går ned i avløpet, og dermed inneholder avløpsvann mye varmeenergi.

Gjenbruk av denne varmen ville være en enkel seier for miljøet. Det vil gjøre vannsyklusen mer energieffektiv og redusere vårt karbonavtrykk kraftig.

For å gjenopprette varmen fra avløpsvannet trenger vi først a varmeveksler. Denne enheten kan kjøre en kald vannstrøm sammen med en varmere, uten at de to væskene blander seg sammen. I stedet trekkes varmen fra varmtvannet og overføres til kaldt vann.

I et enkelt hjemmesystem kan kaldt vann til dusjen hodet forvarmes med varme fra avfallsdusj, kjøkken og badvann, noe som betyr at vi kan bruke mindre varmt vann for å skape en komfortabel dusj.

I større anlegg kan varmeveksleren monteres i avløpsnettet i gaten. I dette tilfellet vil den kalde strømmen være et resirkulerende medium som bringer varmen inn i en varmepumpe – et slags kjøleskap som jobber i revers. Denne varmepumpen kan levere varmen ved en mye høyere temperatur (rundt 50?) til en tredje vannstrøm. Denne varme strømmen kan deretter brukes i en bygning for romoppvarming eller igjen varmt tappevann.

For det første er det vanskelig å finne ut hvordan effektiv varmegenvinning vil være da det er ekstremt vanskelig å ta flyt og temperaturmålinger i en kloakk. Enheter blir raskt tilstoppet med fast avfall og husholdningsavfall. Tilgjengelig varme i kloakkene varierer også mye fra dag til dag, eller til og med time til time.

For å overvinne vanskelighetene med å ta direkte målinger har vi brukt datamodeller som kan forutsi hvor mye varme som er tilgjengelig i et kloakknettverk. En modell, Simdeum, ser på bruk av toaletter, kraner, vaskemaskiner og andre apparater for å anslå hvor mye vann som vil ende opp i kloakken - og hvor varmt det vil være. En annen modell, Sobek, vil beregne hvor mye vann som strømmer gjennom kloaknettverket og vannstandene i kloakkledningen. Vi har utviklet en tilleggsmodul som påvirker hvor mye varme som går tapt gjennom rørvegger i den omkringliggende jorda.

Disse modellene fungerer i praksis. Når vi undersøkte vannbruk av studenter som bor på Universitetet i Baths campus, fant vi vår flyt- og temperaturforutsigelser basert på undersøkelser som var tett sammen med data fra nærliggende manholer.

Men vi kan bare tappe inn i denne varmen når vi har funnet ut hvordan de skal lagres eller tilføres det til et større varmesystem. Sterke daglige variasjoner i vannforbruket og forsinkelsen mellom etterspørsel etter varmt vann, som toppene ved morgendusjtid, og dets tilførsel i kloakkene, betyr at mindre gjenbruk av varmene forblir upraktisk.

Alt dette er allerede mulig i større skala, men. Modellberegninger i den nederlandske byen Almere viste at varmeutvinningen fra kloakker blir attraktiv når vannet er samlet fra 5,000 eller flere. Praktiske bevis på systemer i bruk finnes i Tyskland, Sveits og Skandinavia.Denne artikkelen ble skrevet med Laura Piccinini som en del av hennes masterprosjekt på EPFL Lausanne.