Thu hồi năng lượng trong Hệ thống máy nén khí

Một phòng máy nén trung tâm trong một nhà máy công nghiệp lớn tiêu thụ 500 kW với hơn trên 8.000 giờ hoạt động mỗi năm tương đương cho mức tiêu thụ năng lượng hàng năm 4.000.000 kWh. Khả năng thu hồi đáng kể lượng nhiệt năng thải qua không khí  hoặc nước là có thể làm được. Khoảng 94% năng lượng cung cấp cho máy nén có thể được thu hồi, ví dụ, như nước nóng 90°C từ máy nén khí trục vít không dầu. Điều này chứng mình việc thu hồi và tái sử nhiệt thải là phương pháp giúp tiết kiệm và hoàn vốn một cách nhanh chóng và đáng kể.

Thu hồi vốn đầu tư cho viêc thu hồi năng lượng và tái sử dung, thường chỉ từ 1 đến 3 năm. Ngoài ra, năng lượng thu hồi bằng hệ thống làm mát khép kín giúp tối ưu điều kiện vận hành máy nén khí, độ tin cậy và tuổi thọ, do nhiệt độ cân bằng và chất lượng nước làm mát cao, và đó chỉ mới là một vài ưu điểm chính. Các nước Bắc Âu là các quốc gia tiên phong trong lĩnh vực này, và biến thu hồi năng lượng là tiêu chuẩn chuẩn mực cho việc lắp đặt máy nén khí ngày này nay.

Các định luật vật lý chỉ ra rằng gần như tất cả năng lượng cung cấp cho hệt thống máy nén khí được chuyển thành nhiệt. Càng nhiều năng lượng được thu hồi và tái sử dụng vào các quá trình khác, hiệu quả của toàn bộ hệ thống càng cao.

Trong nhiều trường hợp, mức độ thu hồi nhiệt có thể vượt hơn 90% nếu năng lượng đạt được bằng cách lắp đặt hệ làm mát máy nén khí và được sử dụng hiệu quả. Chức năng của hệ thống làm mát, khoảng cách đến điểm tiêu thụ, và yêu cầu nhiệt liên tục là tất cả các yếu tố quyết định. Với dòng nhiệt lớn, bán nhiệt lượng thu hồi là một khả năng không nên bỏ qua. Các nhà cung cấp năng lượng điện có thể là khách hàng tiềm năng, có thể thương thảo đầu tư, đặt hàng. Có thể kết hợp thu hồi năng lượng từ nhiều quy trình để có cơ hội tiết kiệm.

Thu hồi năng lượng từ hệ thống khí nén không phải lúc nào kết quả là đạt được kết quả về nhiệt khi có nhu cầu và thường không đủ lượng . Lượng năng lượng thu hồi sẽ thay đổi theo thời gian nếu máy nén có sự thay đổi tải . Để việc thu hồi khả thi, cần phải có nhu cầu nhiệt lượng tương đối ổn định. Nhiệt lượng thải thu được tốt nhất là để  sử dụng cung cấp năng lượng bổ sung cho hệ thống. Bằng cách đó, năng lượng có sẵn luôn được sử dụng khi máy nén đang hoạt động. Việc chọn máy nén khí làm mát bằng khí,  loại tạo tốc độ dòng khí nóng cao ở nhiệt độ tương đối thấp, trực tiếp tạo nhiệt hoặc trao đổi nhiệt với một pin nóng trước. Không khí làm mát sau đó nóng lên và được phân phối bằng quạt.

Khi các khu nhà không yêu cầu thêm nhiệt, không khí nóng  được tản vào bầu khí quyển, hoặc  tự động bằng van điều nhiệt hoặc  điểu khiển bộ van cửa gió bằng tay. Một yếu tố hạn chế là khoảng cách giữa các máy nén và khu cần làm nóng. Khoảng cách này nên được giới hạn (tốt hơn là khoảng cách giữa các tòa nhà liền kề). Hơn nữa, khả năng thu hồi bị hạn chế trong các giai đoạn thời tiết lạnh hơn trong năm. Thu hồi năng lượng từ khí phổ biến hơn cho các máy nén nhỏ và vừa. thu hồi nhiệt thải từ hệ thống làm mát khí nén đưa đến kết quả là ít thất thoát trong việc phân phối và đòi hỏi ít đầu tư.

Nước làm mát từ máy nén khí làm mát bằng nước với nhiệt độ lên đến 90 ° có thể bổ sung cho  hệ thống sưởi bằng nước nóng. Nếu sử dụng nước nóng  để giặt, rửa, vệ sinh hoặc tắm , cần có 1 nồi hơi sức chứa thông thường. Năng lượng thu hồi từ hệ thống khí nén tạo thành một nguồn nhiệt bổ sung làm giảm tải trên nồi hơi, tiết kiệm nhiên liệu sưởi và có khả năng có thể dẫn đến việc sử dụng một nồi hơi nhỏ hơn. Điều kiện tiên quyết để việc thu hồi năng lượng từ máy nén khí  phần nào khác nhau, tùy vào loại máy nén khí. Máy nén khí không dầu tiêu chuẩn dễ dàng cải tiến để thu hồi năng lượng. Đây là loại máy nén lý tưởng để tích hợp trong hệ thống sưởi ấm nước nóng vì nó cung cấp nhiệt độ nước (90 ° c) cần thiết để thu hồi năng lượng hiệu quả. Trên máy nén bôi trơn bằng dầu, dầu, tham gia vào quá trình nén, là một yếu tố giới hạn khả năng cho nhiệt độ nước làm mát cao. Trong máy nén khí ly tâm, nhiệt độ thường thấp hơn do tỷ lệ áp suất thấp hơn cho mỗi giai đoạn nén, do đó hạn chế mức độ thu hồi. Việc thu hồi năng nhiệt thải từ nước là phù hợp nhất với máy nén khí có công suất động cơ điện trên 10 kW. Thu hồi năng lượng thải từ nước cũng đòi hỏi việc lắp đặt phức tạp hơn so với so với khí. Các thiết bị cơ bản bao gồm các máy bơm chất lỏng, bộ trao đổi nhiệt và van điều khiển. Nhiệt cũng có thể được phân phối đến các khu vực ở xa, sử dụng đường ống có đường kính tương đối nhỏ (40-80 mm), để không thất thoát nhiệt quá nhiều sau khi sử dụng thu hồi năng lượng từ nước. Nhiệt độ nước ban đầu cao có nghĩa là năng lượng thải có thể được sử dụng để tăng nhiệt độ của nước trở lại từ nồi hơi. Do đó, các nguồn nhiệt bình thường có thể được tắt định kỳ và được thay thế bằng hệ thống xử lý nhiệt  thải của máy nén khí. Nhiệt thải từ máy nén khí trong ngành công nghiệp chế biến cũng có thể được sử dụng để tăng nhiệt độ của quá trình sản xuất. Cũng có thể sử dụng máy nén trục vít có dầu làm mát bằng khí để áp dụng phục hồi năng lượng thải nước . Điều này đòi hỏi một bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống dầu, và hệ thống sẽ cung cấp nước ở nhiệt độ thấp hơn (50 °-60 °) so với máy nén không dầu.