Możliwości odzysku ciepła z instalacji chłodniczej w supermarkecie |
Data dodania: 27.05.2015 |
Kiedy mówimy osobom spoza branży instalacyjnej lub budowlanej o naszym zawodzie, często spotykamy się z brakiem zrozumienia czym tak naprawdę się zajmujemy i jak działa chłodnictwo. Wtedy często szukamy analogii dla obiegu chłodniczego lub przykładów znanych wszystkim z życia codziennego. Tłumaczymy, że odbieramy ciepło od chłodzonego towaru i oddajemy je w skraplaczu. Wspominamy też coraz częściej, lub praktycznie zawsze o fakcie, że ciepło to można wykorzystać. Ta ostatnia myśl skłania autora do stwierdzenia, że odzysk ciepła z instalacji chłodniczej stał się już elementem tak podstawowym jak samo chłodnictwo. Oczywiście nadal wiele instalacji nie jest wyposażonych w odzysk, niemniej jednak nie wyobrażamy sobie nowej instalacji bez chociażby rozważenia, co można zrobić z pozyskanym w procesie chłodniczym ciepłem.
Rozważania o odzysku ciepła należy rozpocząć od precyzyjnego określenia, w którym miejscu znajduje się ciepło do odzyskania, ile jego jest, w jakiej jest temperaturze i co można z nim zrobić.
W naszych rozważaniach posłużmy się przedstawionym schematem układu chłodniczego na rysunku 1. pracującym przy następujących założeniach:
Na dzień dzisiejszy nie spotyka się instalacji odzyskujących energię inną niż ciepło skraplania. Określenie odzysk ciepła skraplania jest oczywiście uproszczeniem. W rzeczywistości pod tym terminem kryją się trzy strumienie ciepła:
Przykładowo dla instalacji chłodniczej o mocy 100 kW pracującej w warunkach jak powyżej można uzyskać następujące ilości energii o wartościach temperatury:
Energia pochodząca z ciepła skraplania oraz dochłodzenia pozwala na ogrzanie 3,6 m3 wody od temperatury 5°C do 35°C w ciągu godziny (86 m3 w ciągu doby). Uwzględniając sprawność wymiennika 75% oraz całkowity czas pracy sprężarek w ciągu doby 50% daje to 32 m3 wody na dobę lub 11 680 m3/rok.
Po zapoznaniu się z powyższymi wynikami nasuwają się następujące wnioski: dostępne ciepło można podzielić na to wysokotemperaturowe, którego niestety jest niewiele oraz na niskotemperaturowe, którego jest dostępna znaczna ilość.
W obiektach handlowych temperaturę ciepłej wody użytkowej utrzymuje się w okolicach 50°C oraz 60°C dla C.O. (czasem 90°C). Oznacza to, że bezpośrednio do ogrzania wody wykorzystać można jedynie ciepło przegrzania. Całą resztę dostępnej energii należy traktować jako wstępne podgrzanie wody, która nadal musi być dogrzana przez inne źródło ciepła (np. kocioł).
Jak już autor wspominał we wcześniejszym artykule, większość obiektów handlowych z instalacjami chłodniczymi (sklepy spożywcze, hipermarkety itd.) posiada taką proporcję wielkości instalacji chłodniczej do zapotrzebowania w wodę użytkową, że wykorzystanie jedynie ciepła przegrzania pozwala na zaspokojenie całego zapotrzebowania w ciepłą wodę użytkową.
Rys. 1. Schemat ogólny obiegu chłodniczego
Ile zatem możemy zaoszczędzić
Podliczmy w kilku wariantach, jakie oszczędności ekonomiczne oraz ekologiczne wynikają z ogrzania wody użytkowej ciepłem odpadowym z chłodnictwa przy założeniach:
Wyniki obliczeń przedstawione zostały w tabeli 1.
Rozwiązaniem kompromisowym jest wykorzystanie wody o temperaturze 35°C do ogrzewania pomieszczeń poprzez ogrzewanie podłogowe. Jest to bardzo efektywna energetycznie metoda, która bez dodatkowych nakładów energii (gaz, energia elektryczna, inne paliwa) pozwala wykorzystać całość dostępnego ciepła. Analogicznie więc 125 kW ciepła o temperaturze 35°C pozwoli ogrzać obiekt o kubaturze około 3000 m3.
Niestety odzysk ciepła z instalacji chłodniczej nie ma samych zalet. Istnieją ślepe uliczki, którymi niekiedy podążają klienci, a za nimi instalatorzy.
Przykładem takiej sytuacji jest chociażby wymuszone utrzymywanie podwyższonej temperatury skraplania (ciśnienia) w celu ogrzania wody do jak najwyższej temperatury. Jak wiemy, mimo iż wydajność instalacji chłodniczej oblicza się dla temperatury skraplania 45°C, to w rzeczywistości są to warunki najcięższe i przez znaczną większość czasu instalacja chłodnicza skrapla przy temperaturach niższych – załóżmy 32°C. Oczywiście obniżenie temperatury skraplania jest bardzo korzystne ze względu na zmniejszenie czasu pracy sprężarek oraz na zwiększenie COP. Sztuczne podwyższanie temperatury skraplania nie jest korzystne ekonomicznie.
Odzysk ciepła należy projektować tak, aby możliwie mało wpływał na podstawowe funkcje instalacji chłodniczej. Ze względu na niskie COP – bliskie 1 – oraz niewielkie ilości ciepła, odzysk ciepła z instalacji mroźniczej jest bardzo mało opłacalny. Przy COP 1 wydajność jest taka sama jak przy ogrzewaniu grzałką elektryczną, co nie pozostawia miejsca na zwrot finansowy inwestycji.
Jak wcześniej wspomniano odzysk ciepła należy projektować tak, aby nie miał negatywnego działania na układ chłodniczy. Na rysunku 2. przedstawiony został przykładowy sposób podłączenia wymiennika do odzysku ciepła.
Rys. 2. Schemat automatyki odzysku ciepła
Powyższy schemat stworzony jest zgodnie z wytycznymi producentów automatyki, jednak doposażony w dwa elementy, które poprawiają działanie.
Poza zwykle stosowanymi elementami automatyki dla bezpieczeństwa na linii by-passu do wymiennika ciepła warto stosować zawór elektromagnetyczny NC (A), który otwiera się w momencie zamknięcia zaworu głównego. Ta dodatkowa funkcja zabezpiecza przed niekontrolowanym powrotem czynnika chłodniczego (w postaci gazu lub cieczy) do sprężarki, a także przed zbieraniem się czynnika chłodniczego w wymienniku ciepła. Takie zjawisko z jednej strony powodowałoby znaczne zmiany poziomu czynnika w zbiorniku między włączeniem a wyłączeniem odzysku oraz uderzenia cieczowe, które mogą uszkodzić rurociągi.
(...)
Jaki wybrać wymiennik
(...)
Wymiennik płytowy
(...)
Wymiennik płaszczowo-rurowy
(...)
Podsumowanie
Słowem zakończenia, odzysk ciepła jest bardzo dobrą i prostą do realizacji metodą na oszczędność finansową oraz ekologiczną. Większość inwestorów wymaga zwrotu takiej inwestycji w ciągu 4 lat. Obliczenie czy jest to osiągalne – jak pokazano powyżej – jest bardzo proste. Poza finansowym niewykorzystanym handlowo i marketingowo pozostaje potencjał ekologiczny. Warto zwracać klientowi uwagę, że zmniejszenie produkcji CO2 dostaje niejako za darmo i może to wykorzystać w swoich kampaniach reklamowych.
Maurycy SZWAJKAJZER kierownik serwisu, projektant oraz kierownik projektu, |
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019