Nešvaistykite kompresoriaus šilumos
Suspaustas oras naudojamas beveik visose pramonės šakose. Jis dažnai vadinamas ketvirtąja komunaline paslauga, dėl didžiulės svarbos milijonams įmonių.
Tačiau jo gamyba kainuoja – visų pirma, tam reikalingos energijos sąnaudos, kurios sudaro didžiąją dalį visų oro kompresoriaus naudojimo sąnaudų. Be to, kompresoriaus sunaudojama energija sudaro 99% jo į atmosferą išmetamo CO2 kiekio.
Tačiau, yra galimybių įmonėms sumažinti šias išlaidas. Visų pirma, jos gali investuoti į energiją taupančią įrangą. Pavyzdžiui, naudojant kompresorių su kintamojo greičio pavara, energijos sąnaudos gali sumažėti iki 50%.
Be to, kad energija nebūtų švaistoma veltui, galima optimizuoti suslėgtojo oro sistemą. Tai galima padaryti pašalinus oro nuotėkius ir užtikrinus, kad darbinis oro slėgis nebūtų per aukštas. Visomis šiomis priemonėmis siekiama sumažinti energijos eikvojimą.
Svarbiausias klausimas – kaip atgauti suspaustam orui gaminti reikalingą energiją.
Kas yra panaudotos energijos atgavimas kompresorių įrenginiuose?
Spaudžiant orą susidaro šiluma. Prieš suspaustą orą paskirstant į vamzdynus, išgaunama šiluminė energija ir susidaro atliekinė šiluma. Turi būti užtikrintas kiekvieno suspausto oro įrenginio pakankamas ir patikimas aušinimas. Aušinimas gali vykti panaudojant lauko oro arba aušinimo vandeniu sistemą, kuri gali būti atvira arba uždara. Joje naudojamas komunalinis vanduo, arba technologinis vanduo.
Didelės pramonės įmonės centrinės kompresorinės, per 8000 darbo valandų per metus sunaudojančios 500kW energijos, metinės energijos sąnaudos sudaro 4 mln. kWh. Galimybės išgauti didelį kiekį atliekinės šilumos iš karšto oro ir karšto vandens yra visiškai realios. Net 94% kompresoriui tiekiamos energijos galima atgauti, pavyzdžiui, kaip 90°C karščio vandenį, iš sraigtinių kompresorių, veikiančių be alyvos. Tai rodo, kad taupymo priemonės greitai atsiperka. Investicijos į energijos atgavimą paprastai atsiperka per 1–3 metus. Be to, uždaroje aušinimo sistemoje atgaunama energija pagerina kompresoriaus veikimo sąlygas, didina patikimumą ir pailgina veikimo laiką, nes sistemoje temperatūra yra sulyginama, o aušinimo vandens kokybė yra labai gera. Ir tai tik keletas privalumų. Šiaurės šalys šioje srityje yra tam tikra prasme gerokai pažangesnės, o energijos atgavimas naudojant kompresorių įrangą jau kurį laiką yra standartinė praktika. Dauguma didžiųjų tiekėjų gaminamų vidutinių ir didelių kompresorių dabar yra pritaikyti montuoti su standartine išmetamosios šilumos regeneravimo įranga.
Kaip apskaičiuoti energijos atgavimo potencialą?
Remiantis fizikos dėsniais, beveik visa kompresoriaus įrenginiui tiekiama energija paverčiama šiluma. Kuo daugiau energijos galima atgauti ir panaudoti kituose procesuose, tuo didesnis bendrasis sistemos efektyvumas.
Išgaunama energija kWh per metus: sutaupytos lėšos per metus: (€) TR = atgautos energijos poreikio laikas (val. per metus), K1 = TR dalis su kompresoriumi, veikiančiu su apkrova (val. per metus), K2 = TR dalis su išjungtu kompresoriumi (val. per metus), Q1 = turima aušinimo skysčio galia su kompresoriumi, veikiančiu su apkrova (kW), Q2 = turima aušinimo skysčio galia su išjungtu kompresoriumi (kW), ep = energijos kainos lygis (€ už kWh), η = įprasto šilumos šaltinio efektyvumas (%).
Daugeliu atvejų atgaunamos šilumos kiekis gali viršyti 90%, jei efektyviai panaudojama aušinant kompresoriaus įrenginį, išgauta energija. Lemiami veiksniai yra aušinimo sistemos funkcionavimas, atstumas iki vartojimo vietos bei šilumos poreikio pastovumas. Esant dideliems šiluminiams srautams, nereikėtų ignoruoti galimybės parduoti atgautą šilumos energiją. Elektros energijos tiekėjas galėtų būti potencialus klientas, su kuriuo būtų galima lengvai derėtis dėl investicijų, antrinių užsakymų ir tiekimo. Taip pat galima sutaupyti koordinuojant energijos atgavimą iš kelių procesų.
Kaip atgauti energiją oru aušinamoje sistemoje?
Suslėgtojo oro įrenginiuose ne visada energija išgaunama tada, kai jos reikia, taip pat dažnai jos nepakanka. Jei kompresoriaus apkrova kinta, susigrąžintos energijos kiekis taip bus skirtingas. Kad energijos atgavimas būtų ekonomiškai naudingas, reikia atitinkamo santykinai stabilaus šilumos energijos poreikio. Atgaunamą atliekinę šilumos energiją geriausia naudoti į sistemą, tiekiamai energijai papildyti. Tokiu būdu turima energija visada išnaudojama, kai kompresorius veikia. Naudojant oru aušinamus kompresorius, kurie sąlyginai žemoje temperatūroje sukuria didelį karšto oro srautą, galima rinktis tiesioginį pastato šildymą arba šilumokaitį su pašildymo akumuliatoriumi. Tada pašildytas aušinimo oras paskirstomas naudojant ventiliatorių. Kai pastatams nereikia papildomos šilumos, karštas oras ištraukiamas į lauką automatiškai, valdant termostatui, arba rankiniu būdu, valdant oro sklendę. Atstumas tarp kompresorių ir šildomo pastato yra procesą ribojantis veiksnys. Šis atstumas turėtų būti ribotas (pageidautina, kad jis atitiktų atstumą tarp gretimų pastatų). Be to, galimybė atgauti energiją galima tik šaltuoju metų laiku. Energijos atgavimas iš aušinančio oro, dažniau pritaikomas mažiems ir vidutinio dydžio kompresoriams. Panaudojant kompresorių oro aušinimo sistemų atliekinę šilumą, susidaro tik nedideli paskirstymo nuostoliai ir tam reikia nedidelių investicijų.
Kaip atgauti energiją vandeniu aušinamoje sistemoje?
Iki 90°C temperatūros vanduo iš vandeniu aušinamo kompresoriaus gali papildyti karšto vandens šildymo sistemą. Jei karštas vanduo naudojamas skalbimui, valymui ar duše, vis tiek karšto vandens katilas. Iš suslėgtojo oro sistemos atgaunama energija yra papildomas šilumos šaltinis, sumažinantis katilo apkrovą, taupantis šildymui naudojamą kurą, dėl to būtų galima naudoti mažesnį katilą. Galimybės išgauti energiją iš suslėgtojo oro kompresorių iš dalies skiriasi, atsižvelgiant į kompresoriaus tipą. Standartinius be alyvos veikiančius kompresorius lengva modifikuoti ir pritaikyti energijos atgavimui. Šio tipo kompresoriai idealiai tinka integruoti į karšto vandens šildymo sistemą, nes jie užtikrina vandens temperatūrą (90°C), tinkamą efektyviam energijos atgavimui. Tepaliniuose kompresoriuose oro suspaudimo procese naudojama alyva yra tas veiksnys, kuris riboja galimybes pasiekti aukštą aušinimo vandens temperatūrą. Išcentrinio tipo kompresorių temperatūra paprastai būna žemesnė dėl mažesnio slėgio santykio suspaudimo etapuose, todėl energijos atgavimas yra apribotas. Vandeniu aušinamoje sistemoje susidarančios atliekinės energijos atgavimas geriausiai tinka kompresoriui su elektros varikliu, kurio galia didesnė negu 10kW. Šiai sistemai reikia sudėtingesnio įrenginio, negu oru aušinamai sistemai. Pagrindinę įrangą sudaro skysčių siurbliai, šilumokaičiai ir reguliavimo sklendės. Šilumą į nutolusius pastatus galima paskirstyti per santykinai mažo skersmens vamzdžius (40–80mm) be didelių šilumos nuostolių, tam panaudojant vandenyje susidarančią atliekinę energiją. Kadangi pradinė vandens temperatūra yra aukšta, atliekinę energiją galima panaudoti karšto vandens katilo grįžtamojo vandens temperatūrai padidinti. Todėl įprastą šildymo šaltinį galima periodiškai išjungti ir pakeisti kompresoriaus atliekinės šilumos atgavimo sistema. Atliekinę kompresorių šilumą taip pat galima naudoti ir proceso temperatūrai padidinti. Papildomam vandens pašildymui taip pat galima naudoti oru aušinamus tepalinius sraigtinius kompresorius. Tam, alyvos kontūrui, reikalingas šilumokaitis, tuomet sistema tieks žemesnės temperatūros (50–60°) vandenį, negu naudojant kompresorius, veikiančius be alyvos.
