Sprężarka pobiera energię elektryczną, a podczas sprężania powietrza generuje duże ilości ciepła. Bez systemu odzysku ta energia rozprasza się w sprężarkowni, a następnie zostaje bezpowrotnie odprowadzona na zewnątrz. Można jednak wykorzystać ją ponownie.
Odzysk ciepła ze sprężarek może ograniczyć zapotrzebowanie zakładu na energię potrzebną do ogrzewania. Nie oznacza to jednak, że taka inwestycja opłaci się w każdym przypadku. Znaczenie ma sposób pracy sprężarek oraz możliwość zagospodarowania odzyskanej energii.
Duża część energii pobieranej przez sprężarkę zamienia się w ciepło, które można ponownie wykorzystać. W praktyce odzysk może ograniczyć zużycie energii z innych źródeł do ogrzewania pomieszczeń, przygotowania ciepłej wody lub wybranych procesów technologicznych.
Przed decyzją trzeba więc odpowiedzieć na dwa pytania. Ile ciepła możemy odzyskać? I gdzie wykorzystamy je wtedy, gdy sprężarka pracuje?
Skąd bierze się ciepło, które można odzyskać ze sprężarki?
Sprężanie powietrza powoduje wzrost jego temperatury. W sprężarkach olej dodatkowo odbiera ciepło z układu i chroni blok śrubowy przed przegrzaniem. Następnie sam wymaga on schłodzenia.
Generowane ciepło nie jest więc skutkiem niewłaściwej pracy urządzenia, lecz powstaje podczas normalnego procesu sprężania.Układ chłodzenia musi je odprowadzać, aby sprężarka mogła pracować w odpowiednich warunkach i nie uległa przegrzaniu.
W olejowych sprężarkach śrubowych i łopatkowych duża część ciepła trafia do obiegu olejowego. Część energii pozostaje również w sprężonym powietrzu lub zostaje oddana przez inne elementy urządzenia. Dlatego obieg olejowy ma duże znaczenie przy projektowaniu systemu odzysku ciepła.
W zwykłym scenariuszu energia cieplna zostaje po prostu odprowadzona poza urządzenie. System odzysku pozwala przechwycić jej część i skierować tam, gdzie zakład potrzebuje ciepła.
Jak działa odzysk ciepła ze sprężarki?
Ciepło ze sprężarki można odzyskiwać przede wszystkim na dwa sposoby: wykorzystując gorące powietrze z układu chłodzenia urządzenia albo wymiennik ciepła włączony w obieg olejowy. Oba systemy mogą również pracować równolegle.
Wybór zależy przede wszystkim od tego, do czego zakład chce wykorzystać odzyskaną energię. Innego systemu wymaga dogrzewanie hali, a innego podgrzewanie wody.
Odzysk gorącego powietrza z wentylacji sprężarki
Pierwszy wariant wykorzystuje powietrze ogrzane podczas chłodzenia urządzenia. Kanały wentylacyjne kierują je do miejsca, w którym ciepło może zostać wykorzystane.
Zimą gorące powietrze może trafiać na halę produkcyjną. Latem odzysk ciepłego powietrza jest z oczywistych względów zbędny. Kierunek przepływu może zmieniać przepustnica. W prostszym wariancie obsługuje ją użytkownik. System może też sterować przepustnicą automatycznie z pomocą termostatu.
To rozwiązanie ma jednak naturalne ograniczenie. Ciepło trzeba wykorzystać tam, gdzie można doprowadzić ogrzane powietrze. Dlatego już podczas planowania instalacji trzeba uwzględnić położenie sprężarkowni i potencjalnego odbiornika (przestrzeni, która docelowo może być ogrzewana).
Odzysk ciepła z obiegu olejowego
Drugi sposób wykorzystuje wymiennik ciepła wpięty w obieg olejowy sprężarki. Gorący olej oddaje w nim energię do wody (oczywiście bez mieszania obu mediów).
W większości takich systemów to właśnie woda pełni funkcję czynnika odbierającego ciepło. Podgrzana w wymienniku może następnie trafić do instalacji, która wykorzysta pozyskaną energię.
Ciepła woda może wspierać między innymi:
- ogrzewanie pomieszczeń,
- przygotowanie ciepłej wody użytkowej,
- procesy technologiczne wymagające podgrzania wody.
Woda dobrze sprawdza się również jako medium do transportowania energii cieplnej. Dzięki wysokiej pojemności cieplnej można wykorzystać ją w instalacji grzewczej, przesłać do dalszego odbiornika lub gromadzić energię w zbiorniku buforowym.
Z czego może składać się układ odzysku ciepła olej–woda?
Sam wymiennik to tylko jeden z elementów instalacji. W zależności od konstrukcji instalacji system może obejmować m.in.:
- wymiennik ciepła olej–woda,
- elementy regulacyjne i zabezpieczające,
- obieg po stronie wodnej,
- połączenie z układem chłodzenia sprężarki.
Układ odzysku trzeba zintegrować ze sprężarką tak, aby nie ograniczał działania jej podstawowego systemu chłodzenia. Jeżeli odbiór ciepła po stronie instalacji spada, urządzenie nadal musi mieć zapewnione skuteczne chłodzenie. Dokładny sposób zabezpieczenia i sterowania zależy od konstrukcji sprężarki oraz zastosowanego systemu odzysku.
Co wpływa na opłacalność odzysku ciepła ze sprężarek?
Samo pytanie o koszt instalacji nie wystarczy. O wyniku decyduje przede wszystkim ilość energii, którą zakład faktycznie wykorzysta, a nie tylko potencjalnie odzyska.
Potencjał odzysku może być duży, ale ilość dostępnego ciepła nie jest równoznaczna z ilością energii, którą zakład rzeczywiście wykorzysta.
Sprężarka może generować dużo ciepła. Jeśli jednak zakład nie potrzebuje go podczas pracy urządzenia, możliwości uzyskania oszczędności maleją. Dlatego kalkulację trzeba zacząć od sposobu pracy sprężarkowni i zapotrzebowania na ciepło.
Przed inwestycją trzeba sprawdzić przede wszystkim:
- moc i sposób pracy sprężarek,
- liczbę godzin pracy w ciągu dnia,
- rzeczywiste obciążenie urządzeń,
- miejsce, w którym można wykorzystać ciepło,
- zapotrzebowanie na ciepło w ciągu roku,
- odległość sprężarkowni od odbiornika,
- sposób przesyłania i ewentualnego magazynowania energii.
Dopiero zestawienie tych danych pokazuje potencjał instalacji.
Kiedy odzysk ciepła ze sprężarkowni ma największy sens?
Najkorzystniejsza sytuacja występuje wtedy, gdy produkcja ciepła spotyka się z jego regularnym odbiorem. Sprężarka pracuje, a zakład w tym samym czasie potrzebuje energii cieplnej.
Dobrym przykładem jest ogrzewanie hali w sezonie grzewczym. Zamiast usuwać gorące powietrze na zewnątrz, można skierować je do ogrzewanej przestrzeni.
Inny scenariusz dotyczy zakładów zużywających ciepłą wodę. Energia może wspierać przygotowanie wody użytkowej albo proces technologiczny.
Im dłużej pracuje sprężarka i im stabilniejsze jest zapotrzebowanie na ciepło, tym więcej energii można realnie zagospodarować. Sama moc urządzenia nie przesądza więc o opłacalności.
Kiedy odzysk ciepła może dać mniejsze korzyści?
Największy problem pojawia się wtedy, gdy zakład produkuje ciepło, ale nie ma gdzie go wykorzystać.
Przykład? Sprężarki pracują przez cały rok, natomiast odzyskane gorące powietrze służy wyłącznie do ogrzewania hali. W cieplejszych miesiącach zapotrzebowanie spada. Część potencjału pozostaje wtedy niewykorzystana.
Znaczenie ma również odległość. Jeżeli odbiornik znajduje się daleko od sprężarkowni, instalacja staje się bardziej rozbudowana. Ten czynnik trzeba uwzględnić podczas kalkulacji.
Dlatego nie warto oceniać inwestycji wyłącznie na podstawie mocy sprężarki. Najważniejsze jest dopasowanie źródła ciepła do rzeczywistego odbioru.
Gorące powietrze czy wymiennik ciepła – który sposób wybrać?
Kanały wentylacyjne dobrze wykorzystują ciepło tam, gdzie można bezpośrednio dogrzewać pomieszczenia. Układ może zmieniać kierunek przepływu zależnie od temperatury. Zimą kieruje energię do hali, latem usuwa ją na zewnątrz.
Wymiennik sprawdzi się, gdy zakład potrzebuje ciepłej wody lub chce przesłać energię dalej. Pozwala też wykorzystać ją w instalacji grzewczej albo wybranych procesach technologicznych.
Nie zawsze trzeba wybierać tylko jeden wariant. W niektórych instalacjach można połączyć oba warianty i wykorzystać zarówno gorące powietrze, jak i wymiennik ciepła. O zasadności takiego układu powinny jednak zdecydować warunki konkretnej sprężarkowni.
Jak policzyć potencjał odzysku ciepła ze sprężarki?
Najpierw trzeba zebrać dane o pracy urządzeń. Sama moc znamionowa sprężarki nie mówi jeszcze, ile energii uda się wykorzystać w praktyce.
Analiza powinna objąć czas pracy oraz obciążenie urządzenia. Następny krok to wskazanie miejsc, które zużywają energię cieplną. Trzeba też sprawdzić, czy zapotrzebowanie występuje wtedy, gdy pracują sprężarki.
Dopiero później można dobrać sposób odzysku. Najpierw odbiornik ciepła, później rozwiązanie techniczne. Odwrotna kolejność zwiększa ryzyko wykonania instalacji, której potencjału zakład nie wykorzysta.
Odzysk ciepła ze sprężarek – od czego zacząć?
Nie trzeba zaczynać od wyboru wymiennika ani projektowania kanałów. Najpierw trzeba sprawdzić, ile ciepła powstaje w konkretnej sprężarkowni i gdzie zakład może je wykorzystać.
Taka analiza pozwala porównać dostępne warianty i ocenić sens inwestycji przed montażem instalacji.
FAQ
Czy można odzyskać ciepło ze sprężarki śrubowej?
Tak. Istnieją dwa sposoby: wykorzystanie gorącego powietrza chłodzącego urządzenie oraz wymiennik wpięty w obieg olejowy. Można również połączyć oba rozwiązania.
Ile energii można odzyskać ze sprężarki?
Ilość możliwej do odzyskania energii zależy od konstrukcji sprężarki, jej obciążenia, czasu pracy oraz zastosowanego systemu. Osobno trzeba ocenić, jaką część dostępnego ciepła zakład będzie w stanie rzeczywiście wykorzystać.
Do czego można wykorzystać ciepło ze sprężarki?
Odzyskana energia może dogrzewać halę lub inne pomieszczenia. Przy zastosowaniu wymiennika może też wspierać podgrzewanie wody użytkowej i procesy technologiczne wymagające użycia ciepłej wody.
Czy odzysk ciepła ze sprężarki zawsze się opłaca?
Nie można tego stwierdzić bez danych o konkretnej instalacji. Znaczenie mają między innymi czas pracy sprężarek oraz możliwość wykorzystania ciepła przez zakład.
Czy można odzyskiwać ciepło także latem?
Sprężarka nadal generuje ciepło. Jednak jeśli instalacja służy tylko do dogrzewania hali, jej użyteczność latem będzie ograniczona. Inaczej wygląda sytuacja przy całorocznym zapotrzebowaniu na ciepłą wodę.
