Paineilman kokonaiskustannukset haltuun

Kiinteisiin investointikustannuksiin sisältyvät ostohinta, infrastruktuurikustannukset, asennus ja vakuutus. Investointikustannukset määräytyvät sekä paineilman laatutason että poistoajan mukaan. Energiakulut muodostuvat vuosittaisesta käyttöajasta, kuormituksen/kevennyksen käyttöasteesta ja yksikön energiakustannuksista.

Investoitaessa uusiin laitteisiin kannattaa huomioida sekä nykyiset että suunnitellut laajennukset. Kannattaa myös ottaa huomioon tekijät, jotka voivat vaikuttaa paineilmalaitteiston toimintaan, kuten ympäristömääräykset, energiansäästömahdollisuudet, tuotantotarpeet ja suunniteltu kasvu.

Kompressoritoimintojen optimointi on tärkeää suurille paineilmasta riippuvaisille toimialoille. Kehittyvillä aloilla tuotanto ja käyttöolosuhteet muuttuvat ajan myötä.

Kokemuksemme perusteella kattava ja puolueeton käyttötarpeiden analysointi auttaa pienentämään kokonaiskustannuksia huomattavasti. Siksi on tärkeää, että paineilmalaitteisto vastaa todellista tarvetta ja että varaa jää myös tuleville laajennuksille.

Alla on tietoa erilaisista paineilmajärjestelmien osista ja siitä, miten ne vaikuttavat järjestelmän kokonaiskustannuksiin.

• Paineilmakompressori – Tämä on itse laite. Kuten edellä on todettu, sen hinnan osuus kokonaiskustannuksista on erittäin pieni. Koska suurin osa kokonaiskustannuksista muodostuu energiasta, on järkevää investoida mahdollisimman energiatehokkaaseen koneeseen.

• Kuivaimet ja suodattimet – Nämä osat liittyvät paineilman laatuun ja ovat erityisen tärkeitä herkissä käyttökohteissa, kuten elintarvike- ja lääketeollisuudessa. Valitse alan standardit täyttävä ratkaisu.

• Lauhteenpoistimet – Älykkäät nollahävikin lauhteenpoistimet poistavat paineilmajärjestelmään kertyneen lauhdeveden vain tarvittaessa. Tämä säästää energiaa verrattuna esimerkiksi ajastettuun lauhteenpoistoon, jossa lauhdevesi poistetaan määritetyin välein, vaikka lauhdevettä ei olisikaan. 

• Putkisto – Kun putkistojärjestelmä on riittävä, ilman kulkeutuminen ei esty, painehäviöiltä vältytään ja ilmavuodot ovat vähäisempiä.

• Paineilmasäiliöt – Sama pätee paineilmasäiliöihin, joissa paineilmaa varastoidaan. Jos ne on mitoitettu oikein, paineilmajärjestelmä ei joudu tuottamaan liiallista paineilmaa. Tällöin ei tarvita ylimääräisiä kompressoreita ja järjestelmän painemuutokset ovat vähäisempiä. 

• Ilmavuodot – Vaikka monet puutteet voidaankin korjata jo ennen järjestelmän käyttöönottoa, järjestelmää on silti seurattava jatkuvasti käytön aikana. Tähän kuuluvat kalliiden ilmavuotojen tunnistaminen ja korjaaminen.

• Keskusohjain – Useamman kuin yhden kompressorin sisältävissä järjestelmissä keskusohjaimilla voi olla merkittävä rooli. Ne voivat laskea keskimääräistä painetasoa sekä säädellä kompressorin kapasiteettia ja nopeutta. 

• Energian talteenotto – Suurin osa paineilmakompressorin hukkalämmöstä voidaan kerätä talteen ja käyttää toisaalla tuotannossa esimerkiksi tilojen, veden tai tuotantoprosessien lämmittämisessä.

Laskutoimituksia tehtäessä on tärkeää soveltaa kokonaistehontarpeen konseptia. Huomioi kaikki kompressorijärjestelmään liittyvät osat, mukaan lukien tulosuodattimet, tuulettimet, kuivaimet, erottimet ja energian talteenotto. Valintojen vertailemisessa kannattaa käyttää ISO-standardeja.

Työpaine vaikuttaa suoraan tehontarpeeseen. Suurempi paine tarkoittaa suurempaa sähkönkulutusta. Paineen kasvattaminen 1 baarilla lisää tehontarvetta noin 8 %. Työpaineen kasvattaminen painehäviön kompensoimiseksi heikentää aina tehokkuutta.

Yleensä painehäviöt johtuvat puutteellisesta putkijärjestelmästä tai tukkeutuneista suodattimista. On suositeltavaa tutkia nämä tekijät ennen kompressorin paineen lisäämistä. Jos järjestelmässä on useita suodattimia eikä niitä huolleta, painehäviö voi olla merkittävä ja tulla kalliiksi.

Monissa järjestelmissä ei voi tehdä suuria paineenvähennyksiä. Modernit säätölaitteet mahdollistavat kuitenkin sen, että painetta voidaan käytännössä laskea 0,5 baaria. Tämä menetelmä säästää hieman virtaa. Vaikka vaikutus tuntuu merkityksettömältä, vähennys vaikuttaa vuosikustannuksiin.

Kuten edellä todettiin, energiakustannukset ovat paineilman kokonaiskustannusten hallitseva tekijä. Ne voivat muodostaa jopa 80 % paineilmajärjestelmän omistamisen ja käytön kustannuksista. Siksi on tärkeää keskittyä kaikkein tehokkaimpiin vaatimukset täyttäviin ratkaisuihin.

Vaikka kehittyneimpien laitteiden alkuinvestointikustannukset ovat suuremmat, niihin yleensä kannattaa panostaa, jotta saavutetaan kokonaissäästöjä. Paras tilanne on se, että kompressorin kapasiteetti vastaa käyttökohteen paineilmankulutusta. Saatavana on myös VSD-tekniikalla varustettuja laitteita, jotka vastaavat erilaisiin painetarpeisiin.

Useimmissa kompressoreissa on omat ohjaimet ja säätöjärjestelmät. Jos käytetään useampaa kuin yhtä konetta, järjestelmään voidaan myös lisätä etävalvonta ja keskusohjaimet. Näin voidaan optimoida koko järjestelmä ja varmistaa, että se toimii parhaalla mahdollisella tavalla. Potentiaalinsa ansiosta moottorin nopeuden säätö on suosittu energiaa säästävä menetelmä.

Joillakin valvontatyökaluilla voidaan myös tunnistaa tehottomuuksia. Niiden avulla voidaan selvittää vuodot, kuluneet laitteet, huonosti toimivat suodattimet ja väärin määritetyt komponentit. Kuten aiemmin mainittiin, huoltoon liittyvät ongelmat voivat lisätä paineilmajärjestelmien kokonaiskustannuksia.

Vuodon osuus paineilman virtauksesta voi usein olla jopa 20 %. Vuoto on myös verrannollinen työpaineeseen, ja siksi yksi ratkaisu on korjata vuotava laite ja alentaa työpainetta. Paineen alentaminen vain 0,3 baarilla pienentää vuotoa 4 %. Jos järjestelmässä, jonka kapasiteetti on 100 m3/min, on vuotoa 12 %, paineen alentamisella saavutetaan noin 3 kW:n säästö.

Kannattaa myös miettiä, milloin laitteistoa käytetään. Jos paineilmaa käytetään öisin ja viikonloppuisin vähän, kannattaa tätä varten asentaa pieni kompressori. Järjestelmän osiointi voidaan tehdä sulkuventtiileillä. 

Jos tiettyyn käyttökohteeseen tarvitaan eri työpainetta, on määritettävä, onko keskitetty vai osioitu tuotanto järkevä valinta. Paineilmajärjestelmän osiointi on hyödyllistä myös silloin, kun halutaan erilliset osiot korkeita ja matalia käyttöasteita varten. Suunnitelman on perustuttava ilmavirtausmittauksiin.

Paineilmakeskus voi toimia optimaalisesti eri tilanteissa, kun käytössä on edellä kuvattu moderni keskusohjain. Valitsemalla oikea säätömenetelmä säästetään energiaa, kun järjestelmän kokonaispaine on pienempi ja käyttöaste optimaalinen. Keskusohjaimilla voidaan myös jakaa työkuormaa tasaisesti ja siten vähentää seisonta-aikoja.

Keskitetyn hallinnan avulla voidaan myös ohjelmoida automaattisia paineenvähennyksiä hiljaisiksi ajoiksi, kuten öiksi ja viikonlopuiksi. Koska paineilman kulutus on harvoin vakio, kompressorijärjestelmän rakenteen on oltava monipuolinen. Käytössä on oltava yhdistelmä kompressoreja, joilla on eri kapasiteetit ja nopeudensäätölaitteet.

Hyödyntämällä paineilmakompressorin talteen otettua hukkaenergiaa voidaan korvata kokonaan tai osittain ulkoisen sähkön, kaasun tai öljyn tarve lämmityksessä. Tämän osalta tärkeimmät tekijät ovat energiakustannukset euroina/kWh, käyttöaste ja tarvittavien lisäinvestointien määrä.

Hyvin suunniteltu energian talteenottojärjestelmä maksaa itsensä takaisin 1–3 vuodessa. Yli 90 % kompressoriin syötetystä tehosta voidaan ottaa talteen arvokkaana lämpönä. Talteen otetun energian lämpötilataso määrittää sen mahdolliset käyttöalueet ja siten sen arvon.

Suurin tehokkuus saadaan yleensä vesijäähdytteisistä järjestelmistä. Talteenotto toimii, kun kompressorilaitteiston kuuman jäähdytysveden lähtö on kytketty lämpöä vaativiin laitteisiin, kuten lämmityskattilan paluupiiriin.

Talteen otettua hukkaenergiaa voidaan hyödyntää ympäri vuoden. Eri kompressorimalleilla on tämän suhteen erilaiset edellytykset. Joissakin tilanteissa, joissa tarvitaan suurta lämpövirtausta ja järjestelmän on vastattava tarvehuippuihin, pitkiin lämmönsiirtomatkoihin tai vaihteleviin vaatimuksiin, talteen otettua energiaa on myös mahdollista myydä. Lue lisää kompressorijärjestelmien energian talteenotosta.