Wärmerückgewinnung bei Drucklufterzeugern
Früher wurde dieses Thema bestenfalls belächelt – heute ist es aktueller denn je. Die drastisch steigenden Energiekosten sowie Umweltaspekte erfordern einen möglichst effizienten Einsatz aller Energieträger. Die Investitionen für einen Drucklufterzeuger betragen nur etwa 12 % der Gesamtkosten. Für die Energiekosten dieser Technologie müssen aber rund 75 % veranschlagt werden. Das dabei anfallende Abwärmeaufkommen kann man effektiv als Energieeinsparbzw.Wärmerückgewinnungspotential nützen.
Wärmediagramm – Wärmefluss bei öleingespritzten Schraubenkompressoren und Möglichkeiten der Wärmerückgewinnung. Fotos: AGRE Kompressoren
Dieser Artikel soll anhand von 3 Anwendungsmöglichkeiten die enormen Wärmerückgewinnungspotentiale von Drucklufterzeugern näher aufzeigen.Abwärmenutzung durch intelligente RegelungstechnikFür die Einsparung von Energie kosten bietet sich vor allem die bei der Drucklufterzeugung anfallende Abwärme an. Sie steht nicht nur mit einem ausreichenden Temperatur – niveau zur Verfügung, sondern ist in der Regel auch mit geringem Aufwand nutzbar. Ein österreichischer, anerkannter Kompressoren-Hersteller bietet anwendungsbezogene und erprobte Systeme zur Gewinnung von Heizluft, Brauchwasser-Erwärmung und Heizwasser-Erwärmung an. Das Ankoppeln des Kompressors an ein Heizsystem bedeutet immer einen Eingriff in den Wärmehaushalt. Die anfallende Wärme am Kompressor entspricht nur in seltenen Fällen dem aktuellen Bedarf des Heizungssystems. Um so mehr kommt es auf ein sinnvolles Zusammenspiel von Druckluftbedarf, Wärmeanfall und Wärmebedarf für Heizzwecke an. In Verbindung mit speziell für die Abwärmenutzung an Kompressoren entwickelten Thermokopplern bietet das Unternehmen eine elektronische Steuereinheit für eine bedarfsgerechte Temperaturregelung.
Peter Lamm, AGRE-Geschäftsführer, und Gerhard Spindler, AGRE-Verkaufsleiter, mit einer wärmerückgewinnenden, umweltfreundlichen ALLEGRO.
„Verheizen“ von AbwärmeGrundsätzlich kann bei jedem Kompressorsystem die Abwärme wirtschaftlich genutzt werden. Die Erstellung eines Wärmediagramms zeigt jedoch, dass dies bei einem öleingespritzten, gekühlten Schraubenkompressor besonders einfach ist. Hierbei können allein über den Ölkühler etwa 72 % der aufgenommenen Energie als Wärme abgeführt werden. Fakten, die klar für eine Investition einer Wärmerückgewinnung sprechen. Damit man ungefähr eine Vorstellung der Größenordnungen bekommt: 10–15 kW entsprechen der durchschnittlichen Heizleistung eines Einfamilienhauses. Beim Verdichten von Luft entsteht Wärme. Diese Verdichtungswärme eines Kompressors entspricht mengenmäßig annähernd der Leistungsaufnahme seines Motors. Diese Wärme muss abgeführt werden. Eine intensive Kühlung ist notwendig.Der Kompressor soll im zulässigen Temperaturbereich, mit hohem Wirkungsgrad arbeiten, die Druckluft soll kühl und trocken sein. Die im Kühlungsmedium Luft oder Wasser gespeicherte Energie kann buchstäblich „sinnvoll genutzt“ oder „sinnlos vertan“ werden. An diesem Punkt beginnt Abwärme-Nutzung.Wärme für BrauchwasserDer Vorgang der Wärmerückgewinnung ist der gleiche wie bei der Heizwassererwärmung. Der Einsatz von Sicherheits-Wärmeaustauschern bzw. von Zwischenkreisläufen verhindert selbst bei Defekten ein Eindringen des Öls in das Brauchwasser. Das wird durch ein Doppelrohr erreicht, in dem zwei Rohre ineinander stecken. Durch das Innere strömt das Wasser, das erwärmt werden soll. Im Raum zwischen den beiden Rohren steht ein Sperrmedium, das durch einen Druckwächter überwacht wird. Bei einem Durchbruch löst der Wächter einen Alarm aus.
Schema Raumheizung durch Abluft. 1 Ausblasstück 45° mit Vogelschutzgitter, 2 Kanal gerade, 3 T-Stücke mit Jalousieklappen und Steuerung, 4 Kanal mit Mischluftklappe, 5 Ausblasbogen, 6 Stützventilator, 7 Segeltuchstutzen mit Anschlussflansche, 8 Bogen 90°, 9 Anschlussstück für Kompressor, 10 Ansaug kanal mit Jalousieklappe und Mauerstutzen, 11 Ansaugjalousie mit Stellmotor, 12 Raumthermostat.
Warmwasser für HeizzweckeBei der Heizwasserbereitung kommen einfache Platten-Wärmeaustauscher zum Einsatz. Das Heizungswasser wird durch die Wärmetauschplatten in einem geschlossenen Mantel geführt. Zwischen Platten und Mantel fließt das heiße Kompressorenöl und gibt seine Wärmeenergie an das Heizwasser ab. Die Anordnung ist unkompliziert, der Mehraufwand für Investitionen gering. Durch die Einsparung von Heizkosten amortisiert sich die Anlage oftmals in weniger als einem Jahr.Raumheizung durch AbluftWarmluft für Heizzwecke. Die erwärmte Kühlluft wird über ein Kanalsystem zur Raumbeheizung verwendet. Durch temperaturgesteuerte Klappen wird eine geregelte, einstellbare Raumtemperatur erzielt. Die Länge der Kanäle ist durch die Restpressung des Kompressors begrenzt. Für längere Kanäle werden Zusatzventilatoren benötigt. Im Winter wird die Wärme der Abluft ganz oder teilweise für Heizzwecke genutzt, im Sommer wird sie über einen Abluftkanal ins Freie geblasen.