A kompresszor sűrített levegőt állít elő, közben azonban hő is keletkezik. A fűtési időszakban ennek a hőnek különösen nagy értéke lehet. Ebben a cikkben megnézzük, mit jelent a gyakorlatban a kompresszor hővisszanyerés, hol hasznosulhat a visszanyert hő, és milyen adatok kellenek egy megalapozott döntéshez.

Egy ipari üzemben természetes, hogy figyeljük a kompresszor energiafogyasztását, üzembiztonságát és karbantartási igényét. A működés közben keletkező hő sorsa azonban sokszor kevesebb figyelmet kap. Pedig érdemes feltenni a kérdést: hová kerül ez a hő, és lenne-e olyan feladat az üzemben, ahol hasznosítani tudnánk?

A kanadai Natural Resources Canada állami szakmai útmutatója szerint a kompresszor által felhasznált energia mintegy négyötöde hővé alakul. Az útmutató ezért külön felhívja a figyelmet a hővisszanyerés lehetőségére: a keletkező hő megfelelő műszaki megoldással technológiai célokra, helyiségfűtésre vagy vízmelegítésre is felhasználható.

Ez az adat önmagában is elgondolkodtató. A gyakorlati értékét viszont az adja, ha megvizsgáljuk, mit jelent a saját üzemünkben.

Mit jelent a gyakorlatban a 80%?

Ha egy kompresszor adott időszak alatt 100 kWh villamos energiát használ fel, a fenti irányszám alapján ebből nagyságrendileg 80 kWh hő keletkezhet. Ez nem jelenti automatikusan azt, hogy mind a 80 kWh hasznosítható, és azt sem, hogy ugyanekkora megtakarítás jelenik meg a fűtésszámlán.

Három különböző mennyiségről beszélünk:

• a keletkező hő,
• a műszakilag visszanyerhető hő,
• és a ténylegesen felhasznált hő.

Lehet, hogy a berendezésből jelentős hőmennyiség nyerhető vissza, de az üzemben csak annak egy részére van szükség. Előfordulhat az is, hogy a hőigény és a kompresszor működése eltérő időszakra esik. A hő eljuttatása a felhasználási helyre pedig szintén járhat veszteséggel és költséggel. Éppen ezért a hővisszanyerés lehetőségét mindig a teljes rendszer és a valós üzemeltetési adatok alapján érdemes értékelni.

Hová kerül a kompresszor hője?

A sűrítés során felmelegedő közegekből a berendezés hűtőrendszere vezeti el a hőt. Ennek módja függ a kompresszor kialakításától, hűtésétől és a hozzá kapcsolódó berendezésektől.

• Léghűtéses rendszernél a hő jelentős része a hűtőlevegővel távozik. Ha ez a meleg levegő közvetlenül a szabadba kerül, az üzem szempontjából hasznosítatlan maradhat.
• Más kialakításoknál megfelelő hőcserélővel vízkör felé is átadható a hő. Ilyenkor azt kell megvizsgálni, hogy a rendelkezésre álló hőmérséklet és hőteljesítmény milyen feladat ellátására alkalmas.

A kompresszor típusa, terhelése és műszaki állapota egyaránt befolyásolja a lehetőségeket. Egy adott megoldás alkalmasságát ezért berendezésenként kell ellenőrizni.

Hol lehet helye a visszanyert hőnek?

Helyiségfűtés támogatása

A fűtési szezonban egy műhelyben, raktárban vagy üzemi térben szükség lehet arra a hőre, amely a kompresszor működése során egyébként is keletkezik. Megfelelő kialakítás esetén a meleg hűtőlevegő irányított elvezetése hozzájárulhat a helyiség hőellátásához. Itt azonban a levegő minősége, a helyiség rendeltetése, a légtechnikai követelmények és a kompresszor megengedett üzemi körülményei is számítanak. Nem minden meleg levegő vezethető bármilyen helyiségbe.

Víz előmelegítése

Egy megfelelően kialakított hővisszanyerő kör támogathat olyan feladatot, amelynél hidegebb vizet kell magasabb hőmérsékletre melegíteni. Ilyenkor a visszanyert hő csökkentheti a következő fűtési lépcső energiaigényét.

Technológiai felhasználás

Szóba jöhet akkor is, ha az adott folyamat hőmérsékleti és üzembiztonsági követelményei összeegyeztethetők a rendelkezésre álló hővel.

A döntő kérdés minden esetben ugyanaz: van-e valós, megfelelő hőmérsékletű és megfelelő időben jelentkező hőigény?

Miért fontos az üzemidő?

Két azonos teljesítményű kompresszor hőhasznosítási lehetősége jelentősen eltérhet. Az egyik berendezés naponta csak rövid ideig működik, változó terheléssel. A másik több műszakban, tartósan üzemel. Hiába hasonló a névleges teljesítményük, az éves szinten rendelkezésre álló hő mennyisége és annak kiszámíthatósága eltérő lesz.

Ráadásul a bekapcsolt állapot önmagában még nem ad teljes képet. A tényleges terhelés és a szabályozási mód is befolyásolja az energiafelhasználást és a hőtermelést. A vizsgálathoz ezért hasznos tudni, hogy a kompresszor mikor működik, milyen terheléssel dolgozik, és ez mennyire változik a nap, a hét vagy az év során. Minél pontosabban ismerjük ezt a működést, annál reálisabban lehet meghatározni a hasznosítható hőmennyiséget.

Az időzítés legalább annyira számít, mint a mennyiség

Képzeljünk el egy üzemet, ahol a kompresszor hétköznap, a termelés idején működik. Ha ugyanebben az időszakban meleg vízre vagy technológiai előmelegítésre is szükség van, kedvező lehet az időbeli egybeesés. Más a helyzet, ha a hő főként nappal keletkezik, a felhasználás pedig éjszaka jelentkezik.

Hasonló kérdés az évszakok eltérése. A kompresszor nyáron is termelhet jelentős mennyiségű hőt, miközben helyiségfűtésre nincs szükség. Ilyenkor meg kell vizsgálni, hogy van-e más felhasználási lehetőség, indokolt-e hőtárolás, illetve hogyan távozik biztonságosan a fel nem használt hő.

A rendszernek akkor is megfelelően kell működnie, amikor a hőfelhasználó oldal éppen nem vesz át energiát. A kompresszor hűtése és üzembiztonsága minden üzemi helyzetben alapfeltétel.

Milyen adatok kellenek egy érdemi vizsgálathoz?

1. A jelenlegi működés:

• Mennyi a kompresszor tényleges villamosenergia-felhasználása?
• Hány órát üzemel évente, és hogyan változik a terhelése?
• Milyen a hűtőrendszer kialakítása, és van-e gyártó által támogatott hővisszanyerési lehetőség?

2. A felhasználási oldal:

• Hol van hőigény az üzemben, és mekkora hőmérséklet szükséges?
• Milyen mennyiségben és milyen időszakokban kell a hő?
• Milyen távolságra található a felhasználási pont a kompresszorháztól?

3. A meglévő fűtési vagy technológiai rendszer:

• Milyen energiahordozót használ, és milyen hatásfokkal állítja elő a szükséges hőt?
• Hogyan tudná fogadni az új hőforrást?

Ezekből az adatokból lehet megalapozott műszaki és gazdasági számítást készíteni.

A megtérülést a ténylegesen kiváltott energia határozza meg

A hővisszanyerés értékét az mutatja meg, hogy mennyi korábban megvásárolt energiát tud kiváltani. Ehhez figyelembe kell venni a jelenlegi hőtermelés költségét, a hasznosítás időtartamát, az átadás veszteségeit és az új rendszer működtetésének energiaigényét is.

A beruházási oldalon a hőcserélő mellett szükség lehet csővezetékre, légcsatornára, szivattyúra, szabályozásra, szerelvényekre vagy egyéb kiegészítőkre. Ezek költsége helyszínenként változik. Az üzemeltetés és a karbantartás többletfeladatait szintén bele kell számítani az értékelésbe.

Ezért egy általános megtérülési ígéret könnyen félrevezető lehet. Ugyanaz a műszaki alapötlet az egyik üzemben kedvező beruházás, a másikban korlátozottan hasznosítható lehetőség lehet. A saját adatokra épülő számítás mutatja meg, melyik helyzet áll fenn.

A hőmérséklet is döntő szempont

A hőmennyiség mellett annak hőmérséklete is meghatározza a felhasználhatóságot. Egy alacsonyabb hőmérsékletű hőforrás alkalmas lehet előmelegítésre, miközben egy magasabb hőmérsékletet igénylő technológiai feladatot önmagában nem tud ellátni.

Ezért érdemes pontosan meghatározni, mit várunk a rendszertől: teljes hőellátást, részleges rásegítést vagy egy korábbi fűtési lépcső tehermentesítését. Az előmelegítés önmagában is értékes feladat lehet, ha rendszeresen jelentkezik, és valóban csökkenti a meglévő hőtermelő energiafelhasználását. A megfelelő felhasználási pont kiválasztása sokszor legalább akkora figyelmet igényel, mint maga a hővisszanyerő berendezés.

A kompresszor elsődleges feladata továbbra is a levegőellátás

A hővisszanyerés tervezésekor a sűrítettlevegő-ellátás megbízhatóságát végig szem előtt kell tartani. A hőhasznosító rendszer nem akadályozhatja a szükséges hűtést, és nem okozhat a berendezés számára megengedhetetlen üzemi körülményeket.

Légcsatornás kialakításnál például ellenőrizni kell az áramlási ellenállást és a szükséges légmennyiséget. Vizes rendszernél a hőcserélő, a vízkör és a szabályozás összehangolása igényel gondos tervezést. A karbantarthatóság szintén fontos: a hővisszanyerés akkor illeszkedik jól az üzem működésébe, ha az ellenőrzési pontok hozzáférhetők, a feladatok egyértelműek, és az üzemeltetők ismerik a rendszer működését. A konkrét kialakítást a berendezés gyártói előírásaihoz és a helyszíni követelményekhez kell igazítani.

Mikor érdemes foglalkozni a lehetőséggel?

Jó alkalom lehet egy kompresszorcsere, a kompresszorház átalakítása, a fűtési rendszer korszerűsítése vagy egy új technológiai hőigény megjelenése. Ilyenkor könnyebb lehet összehangolni a különböző rendszerek tervezését, és már az elrendezésnél figyelembe venni a hő felhasználásának lehetőségét.

Meglévő rendszernél is érdemes megvizsgálni a kérdést, különösen akkor, ha a kompresszor sokat üzemel, és a közelében rendszeres hőigény jelentkezik. A műszaki alkalmasság és a gazdaságosság azonban minden esetben külön vizsgálatot igényel.

A hővisszanyerés mellett a sűrítettlevegő-rendszer hatékony működésére is figyelni kell. A szükségtelen levegőfogyasztás csökkentése, a megfelelő nyomásszint és az átgondolt szabályozás továbbra is fontos feladat. A megtakarított villamos energia és a hasznosított hő együtt adhat jobb eredményt.

A következő üzemi bejáráson ezt is érdemes megnézni

• Hová távozik a kompresszor meleg hűtőlevegője?
• Mi igényel közben hőt az üzemben?
• Mekkora a távolság a két pont között?
• Van-e adatunk az üzemidőről és a terhelésről?

Néhány ilyen kérdés már segíthet eldönteni, hogy indokolt-e részletesebben foglalkozni a hővisszanyeréssel. A fűtési időszak különösen jó alkalom arra, hogy a kompresszorházat az üzem teljes energiafelhasználásának részeként vizsgáljuk meg. A levegőellátás biztosítása mellett így a működés során keletkező hő is figyelmet kaphat – valós adatokkal, megfelelő tervezéssel és az adott üzem igényeihez igazítva.

Önöknél hasznosul már a kompresszor működése során keletkező hő? Ha szeretné tudni, mit jelentene ez az Önök üzemében, a DENV-AIR szakemberei egy helyszíni állapotfelmérés keretében segítenek feltérképezni a kompresszorház és a hőigények adatait. Vegye fel velünk a kapcsolatot!

Forrás: Natural Resources Canada – Compressed air systems, „Keep the heat”: natural-resources.canada.ca

#DENVAIR #Kompresszor #Kompresszortechnika #SűrítettLevegő #Hővisszanyerés #Hulladékhő #Energiahatékonyság #Energiamegtakarítás #IpariEnergetika #IpariFűtés #Hőhasznosítás #Üzemeltetés #Költségcsökkentés #FenntarthatóIpar #IpariTechnológia