استرجاع حرارة مياه الصرف — كفاءة طاقة مهملة في كل دش

استرجاع حرارة مياه الصرف (Drain Water Heat Recovery - DWHR) تقنية تستعيد الحرارة المهدورة في الماء الساخن المتدفّق إلى المجاري، خاصة من الاستحمام. عند الاستحمام، يخرج ماء دافئ (نحو 35-40°C) إلى الصرف حاملاً طاقة حرارية كان قد دُفع ثمنها لتسخينه، ثم تُهدر بالكامل. مبادل DWHR — عادة أنبوب نحاسي ملتفّ حول أنبوب الصرف الرأسي — ينقل جزءاً من هذه الحرارة إلى الماء البارد الداخل للسخان أو للخلاط، فيدخل الماء البارد مسبّق التسخين، مما يقلّل الطاقة اللازمة لتسخينه. الفكرة بسيطة وعبقرية: استرجاع حرارة كانت ستضيع، دون أي طاقة إضافية، فقط بتبادل حراري سلبي.

تختلف حسب النظام والتطبيق، لكن مبادلات DWHR الجيدة قد تستعيد نسبة كبيرة من حرارة ماء الصرف، مما يترجم إلى توفير ملموس في طاقة تسخين المياه — خاصة في التطبيقات كثيفة الاستحمام. الأعلى كفاءة هي الأنظمة المتزامنة (التي يحدث فيها التدفق الساخن للصرف والبارد الداخل في الوقت نفسه كالدش)، حيث يحدث التبادل لحظياً. التوفير يتراكم كثيراً في المباني عالية استهلاك الماء الساخن كالفنادق والمساكن والصالات الرياضية. رغم أن النسبة تختلف بين الدراسات والأنظمة، يبقى المبدأ أن طاقة كانت تُهدر 100% تُستعاد جزئياً مجاناً، فأي استرجاع ربح صافٍ على فاتورة الطاقة وعلى البصمة الكربونية.

النظام المتزامن (Equal-flow / Simultaneous) يعمل حين يتدفّق ماء الصرف الساخن والماء البارد الداخل في الوقت نفسه — كحالة الدش حيث يجري الصرف والإمداد معاً. هذا الأكفأ لأن التبادل الحراري يحدث لحظياً والماء المسبّق التسخين يُستخدم فوراً. النظام غير المتزامن يحدث حين لا يتزامن التدفقان (كملء حوض ثم تصريفه لاحقاً)، فيحتاج تخزيناً للحرارة المستعادة، وكفاءته أقل. لذلك أفضل تطبيق لـDWHR هو الدش (تدفق متزامن مستمر)، وهو الأكثر شيوعاً وكثافة في المباني. تصميم النظام حول نقاط التدفق المتزامن يعظّم العائد، ولهذا تُركّب المبادلات عادة على خطوط صرف الأدشاش تحديداً.

النوع الأشهر هو المبادل الأنبوبي الرأسي (Vertical / Falling-film) حيث يلتفّ أنبوب الماء البارد حول أنبوب صرف رأسي؛ ماء الصرف الساخن ينساب على شكل غشاء على الجدار الداخلي فينقل حرارته بكفاءة للأنبوب الملتفّ. يُركّب في العمود الرأسي للصرف أسفل الأدشاش (يحتاج ارتفاعاً رأسياً كافياً). هناك أنواع أفقية تُركّب تحت أرضية الحمام لكنها أقل كفاءة. يُختار النوع حسب توفّر المساحة الرأسية وعدد الأدشاش المخدومة. التركيب يتطلب التنسيق المبكر في التصميم لتوفير الحيّز الرأسي في عمود الصرف، لذا يُفضّل دمجه منذ مرحلة التصميم لا كإضافة لاحقة يصعب استيعابها.

نعم، فكفاءته لا تعتمد على المناخ الخارجي بل على فرق الحرارة بين ماء الصرف الدافئ والماء البارد الداخل، وهو فرق موجود دائماً عند الاستحمام بغضّ النظر عن الطقس. بل إن الماء البارد الداخل في المملكة قد يكون معتدلاً، مما يبقي الفائدة قائمة. الأنسب هو المباني كثيفة الاستحمام: الفنادق، المجمّعات السكنية، المساكن الطلابية، الصالات الرياضية، حيث يتراكم التوفير. يتكامل DWHR مع التسخين الشمسي وكفاءة الطاقة عموماً، ويكسب نقاطاً في شهادات المباني الخضراء كمستدام وLEED. رغم أنه أقل شيوعاً في المنطقة حتى الآن، فإنه فرصة كفاءة طاقة مهملة تنسجم تماماً مع أهداف الاستدامة في رؤية 2030.

يعمل DWHR كمرحلة تسخين مسبق (Pre-heating) قبل السخان الرئيسي. الماء البارد المسبّق التسخين من المبادل يدخل إلى سخان المياه (كهربائي أو شمسي) فيحتاج طاقة أقل لرفعه للحرارة النهائية، أو يُغذّى مباشرة للجانب البارد في خلاط الدش. يتكامل ذلك مع التسخين الشمسي (تسخين مسبق مزدوج: استرجاع + شمس) وحلقة إعادة التدوير لأقصى كفاءة. أما شبكة التوزيع فمواسير PPR مناسبة لخطوط الماء البارد المسبّق التسخين والماء الساخن الموزّع ضمن حدودها الحرارية. الفكرة دمج DWHR كحلقة في منظومة كفاءة طاقة متكاملة، لا كعنصر معزول، فيتضاعف أثره مع بقية إجراءات الترشيد.