Odpady tepla z kompresoru: Co s nimi můžete dělat?

Během procesu komprese kompresor nevytváří pouze stlačený vzduch. Jedním z vedlejších produktů je teplo. I ty nejúčinnější kompresory přeměňují velkou část elektrické energie na teplo:  

Přibližně 94 % elektrického příkonu kompresoru (výkon hřídele) se přemění na teplo, které musí být odváděno jeho chladicím systémem. Obrovské množství vyprodukovaného tepla vyvolává zajímavou otázku: lze toto teplo znovu využít jinde ve firmě?

Ano. Když společnost potřebuje teplo pro vytápění prostor, ohřev užitkové vody nebo průmyslové procesy, odpadní teplo z kompresoru lze využít produktivně. Díky zpětnému získávání této energie mohou firmy snížit svou závislost na konvenčních zdrojích energie založených na fosilních palivech, jako jsou plynové kotle, a zároveň snížit náklady na energie a emise CO₂.

Odkud pochází teplo?

Stlačování vzduchu generuje teplo, které musí kompresor odstranit, aby mohl spolehlivě pokračovat v provozu. To se provádí pomocí oleje, vody, vzduchového chlazení nebo kombinací těchto metod, v závislosti na typu kompresoru. Bez opětovného využití je toto teplo obvykle odváděno do prostředí. Systémem zpětného získávání tepla je část tohoto tepla zachycena a využita produktivně.

V závislosti na instalaci a použití může být významná část uvolněného tepla znovu využita. Technická dokumentace často uvádí, že je možné získat zpět přibližně 75 % až 90 % dostupného tepla z komprese. Přesné procento závisí na typu kompresoru, provozních hodinách, poptávce po teple a metodě přenosu tepla. 

Dvě praktické formy využití odpadního tepla

Obecně existují dva způsoby, jak znovu využít teplo z kompresoru:

1. Využití teplého chladicího vzduchu pro vytápění prostor.
2. Přenos chladicí vody přes výměník tepla.

Obě řešení mají své vlastní výhody a aplikace. 

V tomto uspořádání je teplý chladicí vzduch z kompresorovny přesměrován vzduchovody do jiné oblasti. Například do dílny, skladu, výrobní haly nebo technické místnosti. V létě je teplo odváděno ven. V zimě může být teplý vzduch přesměrován dovnitř, aby pomohl snížit potřebu konvenčního vytápění. 

Toto řešení je zvláště atraktivní, když:

• Kompresor pracuje mnoho hodin.
• Tepelná poptávka se nachází blízko kompresorovny
• Teplo je potřeba především během chladnějších měsíců
• Vzduchové kanály lze instalovat prakticky a efektivně
• Prostor je vhodný pro vytápění teplým vzduchem

Jednou z hlavních výhod je, že tato aplikace může být relativně jednoduchá. Koncept je přímočarý: teplý vzduch, který by jinak byl vypuštěn ven, je nasměrován na místo, kde je potřeba teplo. 

Existují však některá úskalí. Teplý vzduch je pro přepravu na dlouhé vzdálenosti méně vhodný než horká voda. Systém musí být také správně řízen tak, aby kompresor mohl vždy odvádět své teplo a vytápěný prostor se nepřehříval. 

Pomocí výměníku tepla se teplo z procesu komprese přenáší do vody. Studená voda protéká výměníkem tepla umístěným v kompresoru nebo v jednotce pro využití odpadního tepla. Uvolněné teplo je absorbováno vodou, která pak může být použita v zákaznické topné nebo procesní instalaci. Pro ilustraci principu fungování výměny tepla studená voda protéká kolem výměníku tepla a absorbuje teplo. 

Možné použití zahrnuje:

• Podpora centrálního topného systému
• Podlahové vytápění
• Teplá užitková voda
• Procesní vytápění
• Předehřívání
• Odmašťovací lázně
• Čisticí procesy
• Sušení nebo úprava vzduchu

Jednou z klíčových výhod vodou řízeného zpětného získávání tepla je, že teplo lze skladovat, řídit a přenášet efektivněji než teplý vzduch. Díky tomu je toto řešení často atraktivnější, když není teplo vyžadováno přímo vedle kompresorové místnosti nebo když existuje specifická procesní aplikace. Tento přístup však vyžaduje důkladnější technické posouzení. Správné řešení závisí na faktorech, jako jsou:

• Dostupné teplo z komprese
• Provozní hodiny kompresoru
• Velikost kompresoru větší než 15 kW
• Požadovaná teplota vody
• Vzdálenost k tepelnému odběru
• Ztráty v potrubí
• Stávající topná instalace
• Doba návratnosti

Využití odpadního tepla prostřednictvím výměníku tepla tedy není řešením pro všechny případy. Obvykle se jedná o řešení upravené na míru. 

Využití odpadního tepla není jen o opětovném využití energie. Může také pozitivně ovlivnit podmínky uvnitř kompresorové místnosti. Když je teplo z komprese odváděno efektivněji, může se teplota v kompresorové místnosti snížit. To je výhodné, protože příliš teplá kompresorová místnost zvyšuje riziko poruch a může negativně ovlivnit účinnost kompresoru. Chladnější nasávaný vzduch pomáhá kompresorům lépe pracovat. Teplý vzduch vyžaduje více energie ke stlačení. Dobře větraná kompresorová místnost a efektivní strategie odvodu tepla tak mohou zlepšit spolehlivost, účinnost a servisní životnost vaší instalace. 

Z tohoto důvodu není využití odpadního tepla pouze otázkou udržitelnosti. Má také dopad na údržbu, provozní spolehlivost a celkové náklady na vlastnictví.

Využití odpadního tepla se stává zvláště atraktivní, když se spojí tři podmínky: 

1. Dostatek tepla je k dispozici: kompresor, který běží mnoho hodin, generuje podstatně více využitelného tepla než kompresor, který pracuje jen příležitostně. 
2. Existuje jasná potřeba tepla: teplo musí být využito smysluplným způsobem. Například v budově, výrobním procesu nebo systému ohřevu. 
3. Technická integrace dává smysl: vzdálenost, požadovaná teplota, potrubí a řídicí systémy musí být kompatibilní. Čím kratší a jednodušší je cesta mezi zdrojem tepla a jeho odběrem, tím větší je pravděpodobnost nákladově efektivního řešení. Proto je rozumné vyhodnocovat zpětné získávání tepla v přirozených rozhodovacích bodech. Například při výměně kompresoru, rekonstrukci kompresorové místnosti, modernizaci kanceláří, rozšíření výroby nebo úpravě topného systému. V těchto okamžicích lze integraci často realizovat chytřeji a nákladově efektivněji.