Využití odpadního tepla v kompresorových systémech

 Centrální kompresorová stanice ve velkém průmyslu, která spotřebuje 500 kW během 8,000 provozních hodin ročně, představuje roční spotřebu energie 4 milionů kWh. Možnosti využití značného množství odpadního tepla horkým vzduchem nebo horkou vodou jsou skutečné. Až 94 % energie dodávané do kompresoru lze získat například jako horkou vodu 90 °C z bezmazných šroubových kompresorů. Tato skutečnost ilustruje, že záchranná opatření rychle poskytují podstatnou návratnost. Návratnost investic do energetického využití je obvykle tak krátká jako 1–3 let. Kromě toho energie získaná pomocí uzavřeného chladicího systému zvyšuje provozní podmínky kompresoru, spolehlivost a životnost díky vyrovnávané úrovni teploty a vysoké kvalitě chladicí vody, abych jmenoval několik výhod. Severské země jsou v této aréně poněkud průkopníkem a využití energie je již nějakou dobu běžnou praxí pro kompresorové instalace. Většina středně velkých až velkých kompresorů od hlavních dodavatelů je nyní přizpůsobena pro montáž se standardním vybavením pro využití odpadního tepla.

Fyzikální zákony nařizují, že téměř veškerá energie dodávaná do kompresorové instalace je přeměněna na teplo. Čím více energie může být obnovena a využita v jiných procesech, tím vyšší je celková účinnost systému.

V mnoha případech může stupeň rekuperace tepla překročit 90 %, pokud lze efektivně využít energii získanou chlazením instalace kompresoru. Rozhodující jsou funkce chladicího systému, vzdálenost od místa spotřeby a stupeň a kontinuita tepelného požadavku. Při velkých tepelných tocích je prodej rekuperované tepelné energie možností, která by neměla být ignorována. Dodavatel elektrické energie by mohl být potenciálním zákazníkem a investice, dílčí objednávky a dodávky by mohly být snadno sjednány. Příležitost k úsporám existuje také koordinací využití energie z několika procesů.

Využití odpadního tepla ze zařízení na stlačený vzduch nevede vždy k zahřívání, když je to nutné a často, ne v dostatečném množství. Množství obnovené energie se bude v průběhu času měnit, pokud má kompresor proměnlivé zatížení. Aby bylo možné využití, je zapotřebí odpovídající relativně stabilní poptávka po tepelné energii. Rekuperovaná odpadní tepelná energie je nejlépe využít k doplnění energie dodávané do systému. Takto je dostupná energie vždy využita při provozu kompresoru. Možnosti pro vzduchem chlazené kompresory, které produkují vysoký průtok horkého vzduchu při relativně nízké teplotě, jsou přímé vytápění budovy nebo výměna tepla na baterii předehřevu. Ohřátý chladicí vzduch je pak distribuován pomocí ventilátoru.Pokud budovy nevyžadují další teplo, je horký vzduch odváděn do atmosféry, a to buď automaticky regulátorem termostatu, nebo manuálně ovládáním vzduchového tlumiče. Limitujícím faktorem je vzdálenost mezi kompresory a budovou, kterou je třeba ohřát. Tato vzdálenost by měla být omezena (nejlépe vzdálenost mezi přilehlými budovami). Kromě toho může být možnost využití omezena na chladnější období roku. Využití odpadního tepla přenášeného vzduchem je častější u malých a středních kompresorů. Využití odpadního tepla z chladicích systémů vzduchu kompresoru vede k malým ztrátám z distribuce a vyžaduje jen malé investice.

Chladicí voda z vodou chlazeného kompresoru s teplotou až 90° může doplnit systém ohřevu teplé vody. Pokud se horká voda používá místo k mytí, čištění nebo sprchování, je stále vyžadován normální základní kotel na horkou vodu. Energie získaná ze systému stlačeného vzduchu tvoří doplňkový zdroj tepla, který snižuje zatížení kotle, šetří topné palivo a může potenciálně vést k použití menšího kotle. Předpoklady pro využití odpadního tepla u kompresorů se stlačeným vzduchem se částečně liší v závislosti na typu kompresoru. Standardní bezmazné kompresory se snadno upravují pro využití odpadního tepla. Tento typ kompresoru je ideální pro integraci do systému ohřevu teplé vody, protože poskytuje teplotu vody (90 °C) potřebnou pro efektivní využití energie. U kompresorů mazaných olejem je olej, který se podílí na kompresním procesu, faktorem, který omezuje možnosti vysokých teplot chladicí vody. U odstředivých kompresorůjsou úrovně teploty obecně nižší kvůli nižšímu poměru tlaku na stupeň komprese, čímž se omezuje stupeň regenerace. Využití odpadního tepla z vodních zdrojů je nejvhodnější pro kompresory s výkonem elektromotoru vyšším než 10 kW. Využití odpadního tepla přenášeného vodou vyžaduje složitější instalaci než využití odpadního tepla přenášeného vzduchem. Základní vybavení je tvořeno kapalnými čerpadly, výměníky tepla a regulačními ventily. Teplo lze také distribuovat do vzdálených budov s použitím relativně malých průměrů trubek (40-80 mm) bez výrazných tepelných ztrát při využití odpadního tepla vodní vodou. Vysoká počáteční teplota vody znamená, že odpadní energii lze použít ke zvýšení teploty vratné vody z teplovodního kotle. Proto lze běžný zdroj tepla periodicky vypnout a nahradit jej systémem využití odpadního tepla kompresoru. Odpadní teplo z kompresorů v zpracovatelském průmyslu lze také použít ke zvýšení teploty procesu. Pro využití odpadního tepla z vodních zdrojů je také možné použít vzduchem chlazené šroubové kompresory mazané olejem. To vyžaduje výměník tepla v olejovém okruhu a systém bude poskytovat vodu při nižších teplotách (50° - 60°) než u bezmazných kompresorů.