Agenda 1. Das Unternehmen KAESER 2. Rahmenbedingungen 3. Anwendungsbereiche 4. Wärmerückgewinnung bei Schraubenanlagen 5. Abwärmenutzung / Beispiel 6. Warmwassernutzung / Beispiel 7. Energieeinsparpotentiale 8. Zusammenfassung Abwärmenutzung 9. Praxisbeispiel 10.Diskussion Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 1 Kaeser Kompressoren Das Unternehmen
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2. Rahmenbedingungen Energiesparende Konzepte erstellen und planen Energiesparende Komponenten: Schraubenkompressor, Kälte- /Hybridtrockner, Steuerungen, Druckhaltesysteme, Wärmerückgewinnung, Dimensionierung des Rohrleitungsnetzes Energieverbräuche aufzeichnen für Energieaudits CAD 2D-Zeichnung Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 4 CAD 3D-Zeichnung
2. Rahmenbedingungen Abwärme zurückgewinnen zur Wassererwärmung (Brauchwasser, Heizungswasser, Prozesswasser) Warmluft zum Heizen von Räumen Plattenwärmetauscher oder Rohrbündelwärmetauscher-Kit Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 5
7.1 Anwendungsbereiche Anwendungsbereiche der Wärmerückgewinnung 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 Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 6 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.1 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 Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 7 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.2 Wärmerückgewinnung bei Schraubenanlagen Wärmefluss 25 % 100 % gesamte elektrische Leistungsaufname 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 Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 8 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.3 Raumheizung durch Abluftwärme Sommer - Abluft Winter - Heizen Zuluft Umluft 96 % der elektrischen Leistungsaufnahme nutzbar. Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 9 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.3 Raumheizung durch Abluftwärme Einsparungen durch Warmluftheizung Rechenbeispiel: luftgekühlter Schraubenkompressor Typ CSD 85 Verdichterwellenleistung: Motorwirkungsgrad: Heizperiode: Verdichterlastlaufzeit: Heizölpreis: Heizwert des Öls: Heizungswirkungsgrad: 48,3 kw 0,94 125 Tage 8 Stunden/Tag 0,70 /l 35,5 MJ/l = 9,87 kwh/l (1 MJ = 0,278 kwh) 0,9 Nutzbare Wärmeleistung in der Warmluft: = 96 % der gesamten Leistungsaufnahme = 0,96 x 51,4 kw = 49,32 kw Einsparung: nutzbare Energie x Laststunden x Heizölpreis Heizwert des Öls x Heizungswirkungsgrad gesamte elektr. Leistungsaufnahme: 51,4 kw = 49,32 kw x 1.000 h x 0,70 /l 9,87 kwh/l x 0,9 =3.887,- bei 1.000 Laststunden pro Jahr Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 10 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.3 Raumheizung durch Abluftwärme Beispiel zum Heizenergiebedarf Rechenbeispiel: luftgekühlter Schraubenkompressor Beheizung eines Gebäudes mit 500 m² zu beheizender Grundfläche Jahresheizenergieverbrauch nach WSVO 95: 100 kwh/(m² a) Heizperiode: 125 Tage Verdichterlaufzeit: 8 Stunden/Tag gesamter Jahresheizenergieverbrauch: 500 m² x 100 kwh/(m² a) = 50.000 kwh/a erforderliche Heizleistung pro Tag: 50.000 kwh/a 125 Tage/a = 400 kwh/tag nutzbare Wärmeleistung des Kompressors: 50 kw nutzbare Heizenergie pro Tag: 50 kw x 8 Stunden / Tag = 400 kwh / Tag Immer Sicherheitsreserven einkalkulieren Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 11 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.4 Warmwassernutzung Wärmetauschersystem bei fluidgekühlten Schraubenkompressoren WRG Wasser kalt Druckluft Ansaugluft heißes Kühlfluid Plattenwärmetauscher Thermoventil für Wärmetauscher Thermoventil für internen Fluidkreislauf Kühler Lüfter WRG Wasser warm Animation starten Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 12 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.4 Warmwassernutzung Installationsbeispiel Warmwasserheizung luftgekühlter Schraubenkompressor Druckluftnetz Wärmerückgewinnungssystem Warmwasser-Speicher- Behälter Ansaugfilter Druckluftnachkühler Verdichter Fluid warm Fluidkühler Fluid kalt Fluid warm Thermoventil 1 Fluid kalt Wasser warm Wasser kalt T max T min Luftpolster Fluidabscheider Warm-Wasser- Verbraucher Heizung Zulauf Heizung Rücklauf Thermoventil 2 Kaltwasserzulauf Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 13 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.4 Warmwassernutzung Einsparung durch Warmwasserheizung Rechenbeispiel: luftgekühlter Schraubenkompressor Typ CSD 85 Gesamtaufnahmeleistung: 52,5 kw Heizperiode: 125 Tage Verdichterlastlaufzeit: 8 Stunden /Tag Heizölpreis: 0,70 /l 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 = 0,76 x 52,5 kw = 39,9 kw Einsparung: nutzbare Energie x Laststunden x Heizölpreis Heizwert des Öls x Heizungswirkungsgrad = 39,9 kw x 1.000 h x 0,70 /l 9,87 kwh/l x 0,9 = 3.144,-- bei 1.000 Laststunden pro Jahr Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 14 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.4 Warmwassernutzung Gesamteinsparung Industriewassererwärmung + Warmluftnutzung Rechenbeispiel: luftgekühlter Schraubenkompressor Typ CSD 85 Aufgeheizte Industriewassermenge pro Std. bei Eintrittstemperatur: 20 C, Austrittstemperatur: 50 C Kalorimetrische Gleichung: Q = m x c x t Q = Wärmeleistung, m = Massenstrom, c = spez. Wärmekapzität, t = Temperaturdifferenz Zahlenwerte zum Beispiel: Q = 39,9 kw c Wasser = 4,18 kj/kg K t = 30 K 1 kw = 3.600 kj/h m = = 39,9 kw x 3.600 4,18 kj/kg K x 30 K kj / h kw = 1.144 kg/h = 1,1 m 3 /h Industriewasser Zur Raumheizung verbleibende Energie: 20 % der gesamten Leistungsaufnahme = 0,20 x 52,5 kw = 10,5 kw Q c x t Einsparung: nutzbare Energie x Laststunden x Heizölpreis Heizwert des Öls x Heizungswirkungsgrad = = 10,5 kw x 1.000 h x 0,70 /l 9,87 kwh/l x 0,9 827,-- bei 1.000 Laststunden Gesamteinsparung: 3.144,-- (bei Industriewassererwärmung) 827,-- (bei Warmluftnutzung) 3.971,-- bei 1.000 Laststunden, pro Jahr Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 15 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.5 Wärmetauscher Rohrbündelwärmetauscher bis max. 70 C Wasseraustrittstemperatur für Warmwasser ohne Trinkwasserqualität Fluideintritt Fluidaustritt Wasseraustritt Wassereintritt *Geradrohr-Wärmetauscher Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 16 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.5 Wärmetauscher Plattenwärmetauscher Paket aus verlöteten, geprägten Edelstahlplatten sehr gute Wärmeübertragung kompakte Bauweise für Warmwasser ohne Trinkwasserqualität bis 70 C Fluideintritt Wasseraustritt Nicht für Trinkwasser geeignet! Fluidaustritt Wassereintritt Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 17 Kapitel 7: Abwärme nutzen
7.5 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 Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 18 Kapitel 7: Abwärme nutzen
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 Kühlöl und Nutzwasser Wärmenutzung bei trockenlaufenden Schraubenkompressoren über Luft- und Schmieröl-Wärmetauscher Sicherheitswärmetauscher bei direkter Nutzung des Wassers Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 19 Kapitel 7: Abwärme nutzen
9. Praxisbeispiel Kaeser Kompressoren AG / www.kaeser.com / Seite 20
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