Jak połączyć odzysk ciepła z chłodzeniem i automatyką w działającym zakładzie

W zakładach produkcyjnych sprężarki powietrza, instalacje chłodnicze i systemy sterowania często dzielą wspólny bilans energetyczny. Ciepło odpadowe z samych sprężarek może stanowić nawet 94 procent zużytej energii elektrycznej, co stawia wyzwania w zarządzaniu temperaturą i kosztami mediów. Zintegrowanie odzysku tego ciepła z istniejącymi układami pozwala racjonalnie wykorzystać energię, nie zakłócając przy tym ciągłości produkcji.

Skąd bierze się ciepło odpadowe i jak włączyć je do instalacji?

Sprężarki śrubowe z wtryskiem oleju generują ciepło odpadowe głównie podczas chłodzenia oleju i sprężonego powietrza. Energia ta, normalnie tracona, jest w pełni dostępna do ponownego wykorzystania. Temperatura tego ciepła osiąga 80-90 stopni Celsjusza, co pozwala na jego użycie w systemach grzewczych lub do przygotowania ciepłej wody użytkowej. W praktyce woda po wymienniku może osiągnąć temperaturę do 70°C, a w bardziej zaawansowanych układach nawet 90°C.

Integracja polega na włączeniu odzyskanego ciepła do układu chłodniczego lub wentylacyjnego przez wymienniki woda-powietrze lub woda-woda. Zamiast rozpraszać energię cieplną w otoczeniu, kieruje się ją do ogrzewania hal produkcyjnych lub podgrzewania wody. Sam proces odzysku nie tylko nie obciąża sprężarki, ale wręcz poprawia jej warunki pracy przez obniżenie temperatury w sprężarkowni. Latem nadmiar ciepła jest bezpiecznie odprowadzany na zewnątrz przez automatyczne przepustnice, co zapobiega przegrzewaniu się urządzeń i całego systemu.

Audyt, automatyka i ograniczenia – kluczowe aspekty wdrożenia

Skuteczne wdrożenie systemu odzysku ciepła wymaga precyzyjnego sterowania i dokładnej analizy. Automatyka zarządza przełączaniem strumieni ciepła za pomocą termostatycznych przepustnic i siłowników. Systemy te utrzymują stałą temperaturę w sprężarkowni oraz w odbiornikach ciepła, co zapobiega przegrzaniu i stratom energii. W kaliskiej firmie ASFI inżynierowie integrują automatyzację z odzyskiem ciepła ze sprężarek, opierając się na indywidualnych pomiarach i własnym know-how z projektów B+R.

Podstawą projektu jest audyt energetyczny. Obejmuje on pomiary mocy elektrycznej sprężarek, ciśnienia, przepływu powietrza oraz punktu rosy. Identyfikacja nieszczelności w sieci sprężonego powietrza i analiza profilu obciążenia pozwalają precyzyjnie ocenić potencjał odzysku. Zebrane dane służą do wykonania symulacji i dobrania odpowiednich wymienników ciepła, a także weryfikują opłacalność całej inwestycji.

Modernizacja istniejących instalacji (retrofit) może napotkać pewne ograniczenia. Najczęstsze to brak miejsca w sprężarkowni oraz zły stan techniczny instalacji pomocniczych. Niskie temperatury otoczenia, spadające poniżej 3°C, mogą wymagać zastosowania glikolu w obiegu wodnym, co dodatkowo komplikuje projekt. Kluczowa jest również współpraca z działem utrzymania ruchu, który będzie odpowiadał za serwisowanie nowego układu.

Integracja odzysku ciepła ze sprężarek z chłodzeniem i automatyką przynosi największą wartość w zakładach o ciągłej produkcji i stałym zapotrzebowaniu na ciepło. W takich warunkach możliwy jest odzysk nawet 70-80% ciepła odpadowego, co znacząco optymalizuje bilans energetyczny przedsiębiorstwa. Jeśli jednak zapotrzebowanie na ciepło jest sezonowe lub niestabilne, lepszym rozwiązaniem może być rozdzielenie funkcji, by uniknąć nadmiernej złożoności instalacji.