"ECOFILTER - ile energii można zaoszczędzić?"

Odzysk ciepła ze sprężarek - czyli koszty wytwarzania sprężonego powietrza i możliwości odzysku energii

Koszty wytwarzania sprężonego powietrza

Tylko niewielka część energii elektrycznej lub energii spalania oleju napędowego doprowadzonego do silnika spalinowego zostaje wykorzystana do wytworzenia ciśnienia. Większość energii musi zostać odprowadzona w postaci efektu ubocznego jakim jest ciepło. Bilans cieplny sprężarki jest przedstawiony na poniższym diagramie.

Bilans cieplny sprężarki

Tylko część energii dostarczona do sprężarki zostaje wykorzystana w procesie "sprężania" i zgromadzona w postaci energii kinetycznej zawartej w sprężonym powietrzu. Około 80 % energii dostarczonej do urządzenia jest odprowadzona w postaci ciepła strat poprzez:

Chłodnicę olejową
Chłodnicę powietrzną
Ciepło zawarte w sprężonym powietrzu
Nagrzewanie się silnika
Ciepło wypromieniowane

Ile energii można zaoszczędzić?

     Przy systemie Duotherm mamy do dyspozycji 75 % mocy elektrycznej pobieranej przez sprężarkę z sieci. Chodzi tutaj o ciepło odprowadzane przez olej kompresorowy.
     Wartości podane w tabeli odnoszące się do ilości wykorzystanego ciepła i ilości ciepłej wody zostały opracowane w oparciu o prawo zachowania energii oraz powszechnie obowiązujących zasadach przewodności ciepła. Są one prawdziwe dla obydwu systemów "Duotherm". Przy wykorzystaniu systemu "Duotherm BWT" ogrzewanie wody użytkowej powyżej + 55 °C jest nieekonomiczne, ponieważ ilość ogrzanej wody jest zbyt mała.

Do obliczenia podanych wartości przyjęto pracę ciągłą sprężarki a straty ciepła ze względu na różne warunki eksploatacji pozostają nieprzewidywalne. Obliczenia oszczędności energii cieplnej opierają się na podstawie konwencjonalnego ogrzewania olejowego:

- Wartość cieplna spalania dla oleju opałowego
- Cena oleju opałowego
- Sprawność urządzenia
- Roboczogodziny

38,0 MJ/l
2,00 PLN/l
75%
1000 h

Moc zasilania [kW]	Moc odprowadzona [kW/h]	Wykorzystana ilość ciepła [MJ/h]	Ilość wody przy			Oszczędność kosztów przy 1000 rg [PLN]
			Δt 25 K 313>338K [m³/h]	Δt 35 K 293>328K [m³/h]	Δt 50 K 293>343K [m³/h]
11,0 15,0 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 55,0 65,0 75,0 90,0 110,0 132,0 160,0 200,0 250,0	8,9 12,3 14,8 17,7 24,4 30,3 37,7 45,5 54,9 63,1 74,0 90,0 110,5 133,5 168,3 208,9	32,0 44,2 53,2 63,7 87,8 109,0 135,7 163,8 197,6 227,1 266,4 324,0 397,0 480,6 605,8 752,0	0,305 0,420 0,509 0,609 0,835 1,040 1,295 1,565 1,885 2,170 2,545 3,095 3,800 4,590 5,790 7,180	0,217 0,300 0,363 0,435 0,596 0,743 0,925 1,118 1,346 1,550 1,818 2,210 2,714 3,278 4,136 5,128	0,152 0,210 0,255 0,305 0,417 0,52 0,647 0,782 0,942 1,085 1,272 1,547 1,900 2,295 2,895 3,590	2245,- 3100,- 3730,- 4470,- 6160,- 7650,- 9525,- 11500,- 14750,- 15935,- 18700,- 22735,- 27850,- 33725,5,- 42500,- 52750,-

Podsumowanie

     Sprężarki oferują olbrzymie możliwości oszczędności kosztów i energii dzięki wykorzystaniu strat cieplnych. Nie powinno się jednak popełniać błędu wykorzystując "na siłę" ciepło od każdej nawet najmniejszej sprężarki. Nakłady zwracają się zazwyczaj tylko przy dużych sprężarkach śrubowych i tłokowych oraz przy stacjach sprężarek. Ilość wykorzystanej energii wzrasta wraz z mocą zainstalowanych sprężarek.

     Koszty inwestycji dla urządzeń odzysku ciepła zależą w dużej mierze od faktycznych warunków techniczno - architektonicznych w miejscu lokalizacji sprężarek. Musicie Państwo przewidzieć i mieć znaczący wpływ na czas amortyzacji urządzenia.

     Należy zdecydować, czy ciepło "odpadowe" należy wykorzystać do ogrzewania pomieszczeń lub do podgrzewania wody przemysłowej albo wody centralnego ogrzewania. Nie należy przy tym zapominać, że ogrzewanie pomieszczeń w okresie letnim będzie niewykorzystane.

     Znaczącą rolę przy rozważaniu możliwości wykorzystania odzysku ciepła odgrywa wykorzystanie sprężarki. Im dłuższy jest czas włączenia sprężarki tym większa jest korzyść z wykorzystania energii cieplnej, ponieważ ciągle i w wystarczającej ilości jest ona do dyspozycji.

     W każdym przypadku przed zainstalowaniem urządzenia do odzysku ciepła należy dokonać wnikliwej analizy dla obszaru, w którym ma być ono zainstalowane, a następnie porównać je z przeciętnym czasem eksploatacji sprężarki.

     Na podstawie tego porównania będzie można określić ekonomiczność urządzenia odzysku ciepła oraz stwierdzić czy jego zastosowanie pokryje w całości potrzeby na ciepło, czy też będzie należało zastosować drugi niezależny system grzewczy.

Tabela: przykładowa analiza wielkości strat wynikających z nieszczelności

Nieszczelność	Wypływające powietrze przy ciśnieniu 8 bar	Straty
[mm]	[l/min]	Energia [kW]	Koszty [zł/rok]
1	75	0,6	1350
1,5	150	1,3	2900
2	260	2,0	4300
3	600	4,4	10200
4	1100	8,8	20300
5	1700	13,2	31100