Căldura reziduală de la un compresor: Ce poți face cu ea?

În timpul procesului de comprimare, un compresor generează mai mult decât aer comprimat. Unul dintre produsele secundare este căldura. Chiar și cei mai eficienți compresoare transformă o mare parte din energia electrică în căldură:  

Aproximativ 94% din energia electrică introdusă într-un compresor (puterea arborelui) este transformată în căldură, care trebuie eliminată prin sistemul său de răcire. Cantitatea uriașă de căldură produsă ridică o întrebare interesantă: poate fi această căldură reutilizată în altă parte în companie?

Da. Când o companie are nevoie de căldură pentru încălzirea spațiului, apă caldă menajeră sau procese industriale, căldura reziduală de la compresor poate fi utilizată în mod productiv. Prin recuperarea acestei energii, companiile pot reduce dependența de sursele convenționale de energie pe bază de combustibili fosili, cum ar fi cazanele pe gaz, reducând în același timp costurile energetice și emisiile de CO₂.

De unde provine căldura?

Compresia aerului generează căldură, pe care compresorul trebuie să o elimine pentru a continua să funcționeze fiabil. Acest lucru se realizează prin răcire cu ulei, apă, aer sau o combinație a acestor metode, în funcție de tipul compresorului. Fără reutilizare, această căldură este de obicei evacuată în mediu. Cu sistemul de recuperare a căldurii, o parte din această căldură este captată și pusă în valoare.

În funcție de instalare și aplicație, o parte semnificativă a căldurii degajate poate fi reutilizată. Documentația tehnică face adesea referire la recuperarea a aproximativ 75% până la 90% din căldura de compresie disponibilă. Procentajul exact depinde de tipul compresorului, orele de funcționare, cererea de căldură și metoda utilizată pentru transferul căldurii. 

Două forme practice de recuperare a căldurii

Există în general două modalități de a reutiliza căldura provenită de la un compresor:

1. Utilizarea aerului cald de răcire pentru încălzirea camerei.
2. Transferul apei de răcire printr-un schimbător de căldură.

Ambele soluții au propriile beneficii și aplicații. 

În această configurație, aerul cald de răcire din camera pentru compresor este redirecționat prin conducte de aer către o altă zonă. De exemplu, un atelier, un depozit, o hală de producție sau un spațiu tehnic. În timpul verii, căldura este evacuată în exterior. În timpul iernii, aerul cald poate fi redirecționat în interior, pentru a ajuta la reducerea necesarului de încălzire convențională. 

Această soluție este deosebit de atractivă atunci când:

• Compresorul funcționează timp de multe ore
• Necesarul de căldură este situat aproape de camera compresorului
• Căldura este necesară în principal în lunile mai reci
• Canalele de aer pot fi instalate practic și eficient
• Spațiul este potrivit pentru încălzirea cu aer cald

Unul dintre principalele avantaje este că această aplicație poate fi relativ simplă. Conceptul este simplu: aerul cald care altfel ar fi evacuat în exterior este direcționat către un loc unde este nevoie de căldură. 

Există, totuși, câteva considerații. Aerul cald este mai puțin potrivit pentru transportul pe distanțe lungi decât apa fierbinte. Sistemul trebuie, de asemenea, controlat corespunzător astfel încât compresorul să poată disipa întotdeauna căldura, iar încăperea încălzită să nu devină prea caldă. 

Cu un schimbător de căldură, căldura generată în procesul de comprimare este transferată către apă. Apa rece circulă printr-un schimbător de căldură amplasat în compresor sau în unitatea recuperator de energie. Căldura eliberată este absorbită de apă, care poate fi apoi utilizată în instalația de încălzire sau de proces a clientului. Pentru a da un exemplu al principiului de funcționare al schimbului de căldură, apa rece trece pe lângă schimbătorul de căldură și absoarbe căldura. 

Aplicații posibile includ:

• Susținerea unui sistem de încălzire centrală
• Încălzire prin pardoseală
• Apă caldă menajeră
• Încălzirea procesului
• Preîncălzire
• Băi de degresare
• Procese de curățare
• Uscare sau tratarea aerului

Unul dintre avantajele cheie ale recuperării căldurii pe bază de apă este că căldura poate fi stocată, controlată și transportată mai eficient decât aerul cald. Ca urmare, această soluție este adesea mai atractivă atunci când căldura nu este necesară direct lângă camera pentru compresor sau când există o aplicație specifică de proces. Totuși, această abordare necesită o evaluare tehnică mai amănunțită. Soluția potrivită depinde de factori precum:

• Căldură de compresie disponibilă
• Ore de funcționare ale compresorului
• Dimensiunea compresorului mai mare de 15 kW
• Temperatura necesară a apei
• Distanța până la cererea de căldură
• Pierderi în conducte
• Instalație de încălzire existentă
• Perioada de amortizare

Recuperarea căldurii prin intermediul unui schimbător de căldură nu este, prin urmare, o soluție universală. De obicei, este o soluție personalizată. 

Recuperarea căldurii nu înseamnă doar reutilizarea energiei. Aceasta poate avea, de asemenea, un impact pozitiv asupra condițiilor din camera compresorului. Când căldura de compresie este eliminată mai eficient, temperatura din camera compresorului poate scădea. Acest lucru este benefic deoarece o cameră de compresor excesiv de caldă crește riscul de defecțiuni și poate afecta negativ eficiența compresorului. Aerul de admisie mai rece ajută compresoarele să funcționeze mai bine. Aerul cald necesită mai multă energie pentru a fi comprimat. O cameră de compresor bine ventilată și o strategie eficientă de eliminare a căldurii pot, prin urmare, îmbunătăți fiabilitatea, eficiența și durata de viață a instalației dumneavoastră. 

Din acest motiv, recuperarea căldurii nu este doar o problemă de sustenabilitate. Ea influențează, de asemenea, întreținerea, fiabilitatea operațională și costul total de proprietate.

Recuperarea căldurii devine deosebit de atractivă atunci când trei condiții se îndeplinesc simultan: 

1. Căldură suficientă este disponibilă: un compresor care funcționează multe ore generează o cantitate substanțial mai mare de căldură utilizabilă decât un compresor care operează doar ocazional. 
2. Există o cerere clară de căldură: căldura trebuie utilizată într-un mod semnificativ. De exemplu, într-o clădire, proces de producție sau sistem de încălzire. 
3. Integrarea tehnică are sens: distanța, temperatura necesară, conductele și sistemele de control trebuie să fie compatibile. Cu cât traseul dintre sursa de căldură și cererea de căldură este mai scurt și mai simplu, cu atât este mai mare probabilitatea unei soluții rentabile. De aceea este înțelept să se evalueze recuperarea căldurii în puncte naturale de decizie. De exemplu, la înlocuirea unui compresor, renovarea unei camere de compresoare, modernizarea birourilor, extinderea producției sau modificarea unui sistem de încălzire. În aceste momente, integrarea poate fi adesea implementată mai inteligent și mai eficient din punct de vedere al costurilor.