Möglichkeiten der Abwärme Nutzung. bei Druckluftkompressoren. Möglichkeiten der Abwärme Nutzung von Druckluftkompressoren

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1 von Druckluftkompressoren Das Unternehmen Familienunternehmen mit Tradition Gegründet 1919 in Coburg 3 Produktions-Standorte in Coburg, Gera, Lyon Vertrieb und Service weltweit mit 60 Niederlassungen & 40 Partnern 2011: ca Mitarbeiter weltweit davon in Deutschland mit 250 Auszubildenden 1

2 Einsparpotentiale: Energiekosten in % ca. 6% 1 bar Druckabsenkung mit moderner übergeordneter Steuerung bei der Erzeugung Verringerung des Druckluftverbrauchs durch ca. 4,5% Minimierung der Leckagen bei Druckabsenkung Bessere Auslastung der Kompressoren durch optimale Abstimmung mittels ca. 10% interner Steuerung ca. 10% Zusätzliche Einsparmöglichkeiten: Wärmerückgewinnung Ausstattung der Kompressoren mit modernen Kompressorblöcken, effizienter Kraftübertragung und IE3 - Motoren Einsparungspotential Anwendungsbereiche Warmluftheizung für Betriebsräume Warmluft für Trocknungsprozesse Aufbau von Warmluftschleusen Vorerwärmung von Brennerluft Raumtemperierung Einspeisen in Zentralheizungssysteme Warmwasser für Duschund Waschräume Reinigen von Werkstücken Galvanik Nutzwasser für Kantinen und Großküchen Schwimmbeckenaufheizung Reinigungswasser in der Lebensmittelindustrie 2

3 Anwendungsbereiche Einsatzgebiete von Heißwasser ca. 5 % + 80 C 80 C ca. 50 % 70 C Gebäudeheizung Vorlauftemperatur 60 C ca. 30 % 50 C Warmwasserleitung Vorlauftemperatur ca. 14 % 40 C 30 C Vorheizen von Warmwasser, Prozesswasser, Versorgungsluft, Fußbodenheizung Wärmerückgewinnung bei Schraubenanlagen 100 % gesamte elektrische Leistungsaufname 25 % Umgebungswärme ca. 5 % Abwärme vom Antriebsmotor ca. 2 % Wärmeabgabe der Kompressorenanlage an die Umgebung 25 % Energiepotential Druckluft ca. 76 % durch die Kühlung des Fluids rückgewinnbare Wärmeleistung ca. 15 % durch Kühlung der Druckluft rückgewinnbare Wärmeleistung ca. 2 % Wärmeleistung, die in der Druckluft verbleibt ca. 96 % für Wärmerückgewinnung nutzbare Wärmeleistung 3

4 Raumheizung durch Abluftwärme Sommer - Abluft Winter - Heizen Zuluft Umluft 96 % der elektrischen Leistungsaufnahme nutzbar. Raumheizung durch Abluftwärme Einsparungen durch Warmluftheizung Rechenbeispiel: luftgekühlter Schraubenkompressor Typ CSD 85 (45 kw Antriebsmotor-Nennleistung nach IE3) Verdichterwellenleistung: Motorwirkungsgrad: Heizperiode: Verdichterlastlaufzeit: Heizölpreis: Heizwert des Öls: Heizungswirkungsgrad: gesamte elektr. Leistungsaufnahme inkl. Lüftermotor: 45,7 kw 94% 125 Tage 8 Stunden/Tag 0,90 /l 35,5 MJ/l = 9,87 kwh/l (1 MJ = 0,278 kwh) 0,9 49,7 kw Nutzbare Wärmeleistung in der Warmluft: = 96 % der gesamten Leistungsaufnahme = 0,96 x 49,7 kw = 47,71 kw Einsparung: nutzbare Energie x Laststunden x Heizölpreis Heizwert des Öls x Heizungswirkungsgrad = 47,71 kw x h x 0,90 /l 9,87 kwh/l x 0,9 = 4.834,- bei Laststunden pro Jahr Nachteil: nur unmittelbar in Kompressornähe nutzbar!!! 4

5 Raumheizung durch Abluftwärme Luftkanäle leiten die erwärmte Kühlluft an die Stelle, die geheizt werden soll Lagerräume oder Werkstätten können mit Kompressorabwärme beheizt werden besteht kein Heizluftbedarf, wird die Abwärme mit einer Klappe ins Freie geleitet thermostatisch gesteuerte, motorisierte Klappen können mit dosierten Warmluft- (Teil-)Strömen die Temperatur in den Räumen konstant halten Wärmerückgewinnung bei fluidgekühlten Schraubenanlagen 5

6 Wärmerückgewinnung bei fluidgekühlten Schraubenanlagen Wärmetauscher Paket aus verlöteten, geprägten Edelstahlplatten sehr gute Wärmeübertragung kompakte Bauweise für Warmwasser ohne Trinkwasserqualität Fluideintritt Wasseraustritt max. 70 C Nicht für Trinkwasser geeignet! Fluidaustritt Wassereintritt Warmwassernutzung Wärmetauschersystem bei fluidgekühlten Schraubenkompressoren Druckluft WRG Wasser kalt WRG Wasser warm Ansaugluft heißes Kühlfluid Plattenwärmetauscher Thermoventil für Wärmetauscher Thermoventil für internen Fluidkreislauf Kühler Lüfter WRG- Wassertemperatur bis zu +70 C 6

7 Warmwassernutzung Einsparung durch Warmwasserheizung Rechenbeispiel: luftgekühlter Schraubenkompressor Typ CSD 85 (45 kw Antriebsmotor-Nennleistung nach IE3) Gesamtaufnahmeleistung: 49,7 kw Heizperiode: 125 Tage Verdichterlastlaufzeit: 8 Stunden /Tag Heizölpreis: 0,90 /l = 0,76 x 49,7 kw = 37,8 kw Heizwert des Öls: 35,5 MJ/I = 9,87 kwh/l (1 MJ = 0,278 kwh) Heizungswirkungsgrad: 0,9 Nutzbare Wärmeleistung zur Erwärmung von Industriewasser: = 76 % der Aufnahmeleistung Einsparung: nutzbare Energie x Laststunden x Heizölpreis Heizwert des Öls x Heizungswirkungsgrad = 37,8 kw x h x 0,90 /l 9,87 kwh/l x 0,9 = 3.830,- bei Laststunden pro Jahr Vorteil: transportierbar!!! Warmwassernutzung Installationsbeispiel Warmwasserheizung Luftgekühlter Schraubenkompressor Druckluftnetz Wärmerückgewinnungssystem Warmwasser-Speicherbehälter, um Temperatur-Schwankungen zu reduzieren Ansaugfilter Druckluftnachkühler Verdichter Fluidabscheider Thermoventil 1 Wasser warm T max Luftpolster Fluid warm Fluid warm Fluidkühler Fluid kalt Thermoventil 2 Fluid kalt Wasser kalt T min Warm-Wasser- Verbraucher Heizung Zulauf Heizung Rücklauf Kaltwasserzulauf 7

8 Ansaugregler (Einlassventil) 1. Stufe (ND) Pulsationsdämpfer 1. Stufe Druckluftkühler 1. Stufe wgk. Kondensatabscheider 1. Stufe 2. Stufe (HD) Pulsationsdämpfer 2. Stufe Rückschlagventil Druckluftkühler 2. Stufe wgk. Kondensatabscheider 2. Stufe Druckluftaustritt Ölkühler Ölfilter Öl-Thermostatventil Elektromotor Wärmerückgewinnung bei 2-stufig, trockenverdichtenden, wassergekühlten Schraubenanlagen Warmwassernutzung Wärmetauschersystem bei trockenverdichtenden Schraubenkompressoren (mit Wasserkühlung) Sicherheitskühlsystem WRG Wasser kalt Sekundär Kühlwasser Eintritt Sekundär Kühlwasser Austritt WRG Wasser kalt WRG Wasser warm WRG (Kühlwasser) Eintrittstemperatur bis +50 C möglich! Bei WRG (Kühlwasser) Eintrittstemperatur >+50 C wird ein Sicherheitskühlsystem (zusätzliche Anbindung Sekundärkreislauf) eingesetzt Ansaugluft Druckluft Sekundär Kühlwasser Austritt Sekundär Kühlwasser Eintritt Externer Druckluftnachkühler (Option) 8

9 Wärmetauscher Sicherheitswärmetauscher für Warmwasser mit Trinkwasserqualität bis 70 C Lebensmittelindustrie, Kantinen und Großküchen Für Trinkwasser geeignet! Erwärmung von Trinkwasser chemische und pharmazeutische Industrie Druckwächter Sicherheitsraum Ausgleichsgefäß Wasseraustritt Wassereintritt Fluidaustritt Fluideintritt 9

10 Praxisbeispiel: Heizungsanbindung Kompressor CSD 162 SFC-8 bar, 90 kw Antrieb FU geregelt, 2007 in Betrieb genommen Praxisbeispiel: Heizungsanbindung Austritt Kompressorseite, Wasser kalt und warm Temperaturanzeige Druckanzeige 10

11 Praxisbeispiel: Heizungsanbindung Installation eines Speichers, Anschluss an den Rücklauf der Heizung und verbinden eines Plattenwärmetauscher an den Speicher. Praxisbeispiel: Heizungsanbindung Einsparung = Installation eines Wärmemengenzählers, um die Einsparung zu dokumentieren. 11

12 Praxisbeispiel: Abluftfortführung Abluftfortführung in den Nebenraum oder ins Freie. Zusammenfassung: Abwärme nutzen! Jeder Kompressor erzeugt Wärme bis 96 % der aufgenommenen Energie Nutzung der Abwärme durch Umleiten der Abluft zur Raumheizung Wärmeübertragung durch Wärmetauscher zwischen Kühlfluid/-öl und Nutzwasser bei fluidgekühlten Schraubenkompressoren (luft-/wassergekühlt) Hauptsächliche Wärmeübertragung durch Wärmetauscher zwischen Druckluft und Nutzwasser (Kühlwasser) bei trockenlaufenden wassergekühlten Schraubenkompressoren Sicherheitswärmetauscher bei direkter Nutzung des Wassers 12

13 Georg Manthey Gebietsverkaufsleiter KAESER Kompressoren AG Tel: Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit 13