L'air comprimé est la forme d'énergie la plus chère pour des raisons physiques. Il n'y a pas d'air comprimé sans chaleur. Compte tenu des longues durées de fonctionnement des compresseurs, il est particulièrement important de récupérer ces coûts pour des raisons environnementales et de gestion commerciale. Des solutions appropriées pour les nouvelles constructions et les rénovations font désormais partie intégrante du portefeuille Aerzen.
L'air comprimé est un sujet brûlant d'un point de vue énergétique. Des ressources limitées, des réglementations environnementales strictes, des émissions de CO2 limitées, des coûts énergétiques croissants et une pression croissante sur les prix sont les moteurs des projets d'efficacité énergétique.
D'une part, cela est basé sur une conception précise, de sorte que les systèmes puissent fonctionner 24 heures sur 24 et au plus près du point de fonctionnement optimal, mais aussi grâce à l'utilisation de variateurs de fréquence pour le contrôle de la vitesse. Il est donc important de dire adieu aux réserves de puissance bien conçues sans mettre en danger la sécurité de fonctionnement.
D'autre part, pour des raisons physiques, les compresseurs offrent un énorme potentiel pour utiliser la température de l'air qui augmente inévitablement pendant l'augmentation de la pression. Compte tenu de l'intérêt croissant pour la durabilité écologique et la prise de conscience des coûts économiques, les exploitants d'usines se tournent de plus en plus vers la récupération de chaleur. Cette évolution s'accélère, également en raison de délais de retour sur investissement attractifs, souvent inférieurs à deux ans. Quelles sont les raisons de ce potentiel facilement accessible?
Lois de la thermodynamique
Selon les lois de la thermodynamique, l'air, dans un espace clos, se réchauffe dès que la pression monte. La raison en est que les molécules d'air doivent se rapprocher en raison d'un espace plus petit et, par conséquent, le frottement augmente. Pour une analyse plus approfondie, la loi des gaz parfaits est appliquée pour la plage typique de pressions d'air de process. En plus de l'efficacité du compresseur au point de fonctionnement respectif, la température de l'air peut être calculée en aval de la compression. Cela dépend principalement du rapport de pression. À une température d'admission de 20 ° C, un rapport de pression de trois et un rendement de compresseur isentropique de 74%, l'air est chauffé à env. 166 ° C pendant la compression. Plus la température est élevée, plus la gamme d'applications pour la récupération de la chaleur résiduelle est large.
Thermodynamiquement, la qualité de la chaleur est décrite par le soi-disant facteur de Carnot, dans lequel le rapport des températures absolues de la chaleur perdue et du dissipateur thermique, c'est-à-dire l'utilisation de la chaleur perdue, est inclus. La quantité de chaleur contenue dans l'air de procédé représente généralement environ 85 pour cent de la quantité totale de chaleur pouvant être récupérée dans les usines. Les 15 pour cent restants sont répartis à peu près également entre les pertes du moteur d'entraînement, la mécanique et le rayonnement de l'étage de compresseur chaud sous le capot acoustique.
Chaleur résiduelle pour chauffer les locaux
Mais ces 15 pour cent peuvent également être utilisés pour chauffer des bureaux adjacents ou des zones de production dans le cadre de mesures de récupération de chaleur. Aerzen équipe les grilles d'évacuation d'air du souffleur à déplacement positif Delta Blower, du compresseur à lobes rotatifs Delta Hybrid et du compresseur à vis Delta Screw d'un conduit d'évacuation d'air. L'air chauffé, qui refroidissait auparavant l'étage du compresseur, le silencieux et le système de tuyauterie sous le capot acoustique, s'échappe de ce conduit d'évacuation d'air.
Le flux de retour dans le conduit central d'évacuation d'air, à partir duquel les conduits d'air de dérivation alimentent les pièces à chauffer, a une température comprise entre 30 ° C et 60 ° C. Des volets régulés sont utilisés dans ce système pour le contrôle individuel de la température.
Échangeurs de chaleur compacts à faisceau tubulaire
Le premier moyen de récupération de chaleur est d'exploiter la part de 85% de l'énergie thermique, c'est-à-dire concernant l'air du compresseur lui-même. Aerzen utilise déjà avec succès des échangeurs de chaleur à faisceau de tubes à débit optimisé pour un grand nombre d'applications. Ces unités compactes sont situées juste en aval de l'ensemble côté refoulement. L'installation est simple. Par conséquent, cette technologie est également recommandée pour le retrofit, afin d'améliorer sensiblement l'efficacité énergétique des installations existantes et le bilan CO2. Les échangeurs de chaleur à faisceau de tubes utilisés par Aerzen sont conçus de telle manière que la perte de performance due à l'augmentation de la pression dans les conduits de moins de 2 à 3%, en fonction des applications et des exigences, soit négligeable - du moins en termes d'économies résultat de la récupération de chaleur.
Alors que l'énergie thermique de l'air d'échappement pur peut être utilisée plus efficacement pour le chauffage direct de la pièce, l'utilisation d'échangeurs de chaleur à faisceau de tuyaux ouvre une source d'énergie avec des températures nettement plus élevées. Il en résulte une multitude de possibilités d'application dans la mise en œuvre. Les applications typiques sont le support des systèmes de chauffage, la préparation d'eau chaude pour les douches et les toilettes, ainsi que le chauffage de l'eau de service dans les environnements industriels. Dans la technologie des eaux usées, la chaleur est utilisée pour sécher les boues d'épuration. Lors de la planification de tels systèmes, il faut s'assurer qu'ils sont dimensionnés pour correspondre à la charge de base. La charge de base peut être facilement lue à l'aide de courbes caractéristiques à plus long terme.
La base d'une utilisation optimale de la chaleur résiduelle est la détermination de la quantité de chaleur utilisable. Bien entendu, cela dépend de la différence de température utilisable, du débit volumique dominant (c'est-à-dire de la quantité disponible en termes de temps), et du degré de simultanéité d'alimentation et d'utilisation. Compte tenu de ces interdépendances, Aerzen propose des solutions de récupération de chaleur intelligentes pour l'application respective, qui canalisent efficacement l'énergie disponible dans les processus de production, la préparation d'eau chaude ou les systèmes de chauffage.
Sommaire
La production d'air comprimé est automatiquement connectée à la chaleur perdue grâce à la thermodynamique. Comme cette loi ne peut être abrogée, des solutions sont nécessaires pour intégrer la chaleur précédemment inutilisée dans la propre demande d'énergie. Il est à noter que la réelle étendue des économies possibles n'est souvent pas reconnue par l'exploitant de l'usine dans son intégralité. Cependant, un examen de la pratique montre que cette technologie est rapidement rentabilisée, en plus de réduire les émissions de CO2.horThorsten Sienk
