Lämmön talteenotto ja hyödyntäminen lämmityksessä ja lämpimän veden tuotannossa
Lämmön talteenotto Säästä rahaa ja ympäristöä Miksi lämmön talteenotto? Oikeastaan kysymyksen pitäisi kuulua Miksi ei?, sillä jokainen ruuvikompressori muuttaa siihen johdetun (sähköisen) käyttöenergian 100-prosenttisesti lämpöenergiaksi. Tästä energiasta jopa 6 % voidaan hyödyntää lämmityksessä tai lämpimän veden tuotannossa. Näin primäärienergian tarve pienenee ja kokonaisenergiatase paranee huomattavasti. Kaasulämmitys 24,-... 56.723,- /vuosi Levylämmönvaihdinjärjestelmät Kompressorin koko Pieni Keskisuuri Suuri Kompressorityyppi SM BSD 3 FSD 471 100 % sähköinen tehonotto yhteensä 25 % ympäristölämpö 25 % paineilman energiapotentiaali Kompressorin lämpö Ruuvikompressori muuttaa siihen johdetun sähköisen käyttöenergian 100-prosenttisesti lämpöenergiaksi. Lämmönvirtauskaavio (vas.) osoittaa, kuinka tämä energia jakautuu kompressorijärjestelmässä ja kuinka paljon siitä voidaan hyödyntää: Noin 6 % odottaa hyödyntämistään, 2 % jää lämpönä paineilmaan ja 2 % poistuu järjestelmästä säteilylämpönä. Kuinka tämä hyödynnettävissä oleva energia muodostuu paineilmaan? Öljylämmitys 331,-... 63.,- /vuosi Lämmön talteenotto 6 % hyödynnettävissä oleva poistolämpö Nimellisteho kw kw kw Säästöpotentiaali vuodessa käytettäessä lämmitysöljyä 2,- 6.326,- 33.,- 3.26 24.644.126 kg CO 2 kg CO 2 kg CO 2 Yksityiskohdat n laskemiseksi: ks. sivut 10 ja. n. 5 % käyttömoottorin poistolämpö n. 76 % jäähdytysöljyn jäähdyttämisen kautta hyädynnettävissä n. 6 % lämmön talteenoton kautta hyödynnettävissä oleva n. % paineilman jäähdyttämisen kautta hyödynnettävissä n. 2 % kompressorilaitteiston lämpösäteily ympäristöön n. 2 % paineilmaan jäävä lämpöteho Vastaus on yksinkertainen ja ehkä yllättäväkin: Puristusvaiheen aikana, jolloin sähköinen käyttöenergia muuttuu lämpöenergiaksi, kompressorin imemään ilmaan muodostuu samalla energiapotentiaali. Tämä vastaa noin 25 %:a kompressorin sähköisestä tehonotosta. Potentiaali voidaan hyödyntää vasta, kun paineilmasta purkautuu paine sen käyttökohteessa ja paineilma samalla ottaa lämpöenergiaa ympäristöstään. Paineilmajärjestelmän paine- ja vuotohäviöistä riippuu, kuinka suuri osa tästä energiasta voidaan hyödyntää. Sähköinen ottoteho 2 3
Lämmön talteenotto Primäärienergian käytön minimointi lämmityksessä Nykyaikaiset, kauttaaltaan koteloidut ruuvikompressorit soveltuvat erinomaisesti lämmön talteenottoon. Erityisesti suora poistolämmön hyödyntäminen ilmakanavajärjestelmän kautta mahdollistaa suuren hyödyntämispotentiaalin: jopa 6 % käytetystä energiasta voidaan hyödyntää lämpönä. Tämä pätee riippumatta siitä, onko käytössä oleva ruuvikompressori öljyjäähdytteinen vai öljyttömästi puristava. 6 % jopa hyödynnettävissä lämpönä Poistolämmön hyödyntäminen kannattaa Kompressori muuttaa siihen johdetun sähköisen käyttöenergian 100-prosenttisesti lämpöenergiaksi. Tästä määrästä jopa 6 % voidaan hyödyntää lämpöteknisesti. Tätä potentiaalia ei kannata jättää hyödyntämättä! Lämpimän poistoilman hyödyntäminen lämmityksessä Kompressorin lämmennyt jäähdytysilma voidaan johtaa ilmakanaviin ja hyödyntää erittäin tehokkaasti sisätilojen lämmityksessä. Tällä tavoin jopa 6 % kompressoriin syötetystä sähköisestä tehosta voidaan hyödyntää lämmityksessä tai prosessilämpönä. Viereisten tilojen lämmittäminen Kompressorien lämmennyt jäähdytysilma voidaan hyödyntää lämmityksessä johtamalla se kanavia pitkin suoraan lämmitettäviin tiloihin. Tällä tavoin kompressorien poistolämmöllä voidaan lämmittää esimerkiksi varasto-, korjaamo- ym. tiloja. 4 5
Lämmön talteenotto Primäärienergian käytön vähentäminen prosessi-, lämmitys- ja käyttöveden lämmityksessä Lämmönvaihtimien avulla hyödynnetyllä kompressorien poistolämmöllä lämmitys- ja käyttövesi voidaan kuumentaa 70 C:seen saakka, tarvittaessa myös 0 C:seen saakka. PTG-levylämmönvaihtimet on suunniteltu perinteiseen poistolämmön hyödyntämiseen lämmitys- ja käyttöveden lämmityksessä. Kohteissa, joissa lämmönvaihtimen ja veden käyttökohteen välissä ei ole muuta vesipiiriä ja joissa lämmitettävän veden puhtaudelle asetetaan erityisen tiukat vaatimukset, käytetään erityisiä turvalämmönvaihtimia. +70 C Prosessi-, lämmitys- ja käyttöveden lämmitys PWT-lämmönvaihdinjärjestelmillä kompressorin poistolämmön avulla voidaan tuottaa lämmintä vettä aina 70 C:n lämpötilaan saakka. Korkeampia lämpötiloja voi tiedustella valmistajalta. Lämmön syöttäminen lämmitysjärjestelmään Johdettaessa kompressorin poistolämpö vesikeskuslämmityksiin ja käyttövesijärjestelmiin kompressoriin syötetystä tehosta voidaan hyödyntää jopa 76 %. Tämä pienentää tuntuvasti primäärienergian tarvetta lämmityksessä. PTG-levylämmönvaihdin Kun ruuvikompressorien poistolämpö on tarkoitus hyödyntää vesikeskuslämmityksessä, käyttövesijärjestelmissä tai prosessilämmön tuottamisessa, ovat korkealaatuiset levylämmönvaihtimet ensisijainen valinta. 6 7
Varustus Poistolämmön hyödyntäminen lämmityksessä Kaikki KAESER-ruuvikompressorit voidaan liittää poistoilmakanaviin. Lämmennyt jäähdytysilma voidaan hyödyntää tilojen lämmityksessä. Käyttökohteita: kuivausprosessit hallien ja rakennusten lämmitys oviaukkojen lämmitys polttoilman esilämmitys. PTG-levylämmönvaihdin PTG-lämmönvaihdin voidaan asentaa kaikkiin ruuvikompressoreihimme SMsarjasta ylöspäin (5,5 kw:sta alkaen). Laitteiston koosta riippuen PTG-järjestelmä toimitetaan joko kompressoriin integroituna tai ulkoisesti asennettavana laitteena. Käyttökohteita: syöttö keskuslämmitysjärjestelmiin pesulat galvanointi yleinen prosessilämpö elintarviketeollisuuden puhdistusvesi uima-altaiden lämmitys suihku- ja pesutilojen lämmin vesi. Putkilämmönvaihdin Vesijäähdytteisiin laitteistoihin voidaan veden laadusta riippuen integroida levy- tai putkilämmönvaihdin. Asiantuntijamme auttavat mielellään käyttökohteeseenne parhaiten sopivan vaihtoehdon valinnassa. Ilmajäähdytteinen ruuvikompressori Lämmönvaihdin () Lämmin vesi Lämminvesisäiliö Kylmä vesi Vesikeskuslämmitys Suihku Kuva: Lämmön talteenoton kaavio Kuva: PTG-levylämmönvaihdin Kuva: Putkilämmönvaihdin Lämmitysenergian tarve (%) 100 % Vuotuinen lämmitysenergian tarve Lämpöä ei tarvita vain talvella On selvää, että talvella on lämmitettävä. Tämän lisäksi lämpöä tarvitaan myös ylimenokuukausien aikana. Suomessa lämmitysenergiaa tarvitaan vuosittain noin 5000 tunnin ajan. Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Kuva: ESD-kompressorin sisärakenne: levylämmönvaihtimesta, termostaattiventtiilistä ja täydellisestä putkituksesta koostuva järjestelmä
Tekniset tiedot Säästöt hyödynnettäessä poistolämpö ilmalämmityksessä PTG-levylämmönvaihdinjärjestelmällä saavutettavat säästöt bei Ruuvi- bei Maks. max. Moottorin Motor- Maximal Käytettävissä verfügbare lämpöteho Wärme- Hyödynnettävissä nutzbare Kühl- Schraubenkompressor paineessa druck leistung teho leistung maks. kompressori käyttö- Über- nimellis- nenn- oleva Warmluftmenge lämpeneminen heizung oleva Jäähdytysluftauf- lämminilman ilmamäärä Typ Tyyppi bar kw kw MJ/h K (circa) (noin) Lämmitysöljyn Heizöl-Einsparpotential Heizöl Säästö Heizkosten- lämm.- Lämmitysöljy CO 2 kustannuksissa l kg /Jahr /vuosi Maakaasun Erdgas-Einsparpotential Maakaasu Erdgas Säästö Heizkosten- lämm.- CO 2 kustannuksissa kg /Jahr m³ /vuosi bei bei max. Ruuvi- Maks. Schraubenkompressor paineessa kompressori käyttö- Überdruck Moottorin Motor- nimellis- nenn- leistung teho Käytettävissä Maximal oleva verfügbare lämpöteho Wärmeleistung maks. Typ Tyyppi bar kw kw MJ/h Lämpimän Warmwassermenge veden määrä Aufheizung Lämmitys 70 auf C:seen 70 C (ΔT 25 K) (ΔT 55 K) Platzierung PTG- Lämmitysöljyn Heizöl-Einsparpotential järjestelmän des PTG- Systems sijoitus Lämmitysöljy päästöjen pie- kustannuk- Heizöl CO 2-2 - Säästö Heizkosten- lämm.- nentyminen sissa int./ext. sis./ulk. l kg /Jahr /vuosi Maakaasun Erdgas-Einsparpotential Maakaasu Erdgas CO 2-2 - Säästö Heizkosten- lämm.- päästöjen kustannuksissa m³ kg /Jahr pienentyminen /vuosi SX 3 SX 4 SX 6 SX SM SM 12 SM SK SK 25 ASK 2 ASK 34 ASK 40 ASD 35 ASD 40 ASD 50 ASD 60 BSD 65 BSD BSD 3 CSD 5 CSD 105 CSD 125 CSDX 0 CSDX 5 DSD 2 DSD 2 DSD 202 DSD 23 DSDX 243 DSDX 2 ESD 352 ESD 442 FSD 471 FSD 571 2,2 3 4 5,5 5,5 7,5 1 1 25 37 55 0 0 0 0 200 3 2, 3,5 4,5 6,1 6,,0, 13,2,5 1,4, 26, 20,2 23, 2,3 34, 35,2 43,4 52,0 50 63 76 5 102 4 124 0 10 1 254 27 341 10 13 25 32 43 4 5 66 7 6 73 6 102 126 127 6 10 7 274 6 367 2 353 446 540 533 64 76 1001 1 1000 1000 1000 10 00 0 00 4000 4000 5000 0 0 00 5400 6500 000 000 400 400 10700 000 100 000 000 000 000 000 34000 40000 10 13 1 1 1 20 20 23 24 2 27 26 20 26 473 52 761 1031 4 31 27 354 52 5363 637 765 732 70 71 26 127 15 6 1 05 2744 33 33352 40564 403 57240 6264 7646 120 20 2 3133 4 543 604 7606 41 10510 12353 12413 625 33 44 231 26670 35 72 37 46705 536 6263 5 606 76203 2 051 061 13513 603 044 2055 Säästöpotentiaali 00 h kohti 32 40 6 54 52 1261 53 23 2577 313 34 3772 4444 525 65 6573 105 7 337 765 12 73 104 66 11 236 20 2763 33613 41270 47432 51 6367 74 0 1260 0 104 25 36 36 46 54 636 0 44 10570 134 136 0 74 235 234 346 6 31372 36602 46312 560 55276 676 2540 464 1032 12735 Säästöpotentiaali 00 h kohti 331,- 4,- 533,- 7,- 24,- 36,- 473,- 641,- 04,- 1.065,- 1.36,- 7,- 46,- 1.240,- 1.562,- 1.52,- 1.37,- 1.733,- 2.7,- 2.6,- 3.1,- 1.33,- 2.35,- 2.,- 3.,- 3.4,- 4.465,- 5.506,- 2.2,- 3.333,- 3.64,- 4.,- 5.552,- 6.46,-.203,- 4.,- 6.07,- 7.23,- 7.,-.3,-.,- 7.003,-.24,- 10.644,- 13.40,-.00,-.05,-.26,- 13.251,-.460,- 1.561,- 23.662,-.765,- 13.726,-.367,-.00,- 23.346,- 2.35,- 20.72,- 25.0,- 34.62,- 40.06,-.53,- 35.574,- 43.54,- 53.72,- 3.36,- 47.,- SM SM 12 SM SK SK 25 ASK 2 ASK 34 ASK 40 5,5 7,5 1 1.42,- 1.7,- 2.00,- bei Ruuvi- Schraubenkompressor kompressori bei Maks. max. Überdruck käyttöpaineessa Moottorin Motor- nimellistehnennleistung 4,6 6,2,3,4 12,0 13,6, 1, 34 43 4 61 71 Käytettävissä Maximal oleva verfügbare lämpöteho Wärmeleistung maks. Typ Tyyppi bar kw kw MJ/h ASD 35 ASD 40 ASD 50 ASD 60 BSD 65 BSD BSD 3 CSD 5 CSD 105 CSD 125 CSDX 0 CSDX 5 DSD 2 DSD 2 DSD 202 DSD 23 DSDX 243 DSDX 2 ESD 352 ESD 442 FSD 471 FSD 571 1 25 37 55 0 0 0 0 200 3,2 1,1,6 26,6 27,1 33,5 40,1 3,6 4,4 5,0 66 7 66 76 7 1 2 2 1 5 266 55 65 7 6 1 4 13 4 2 23 24 23 274 34 425 41 5 61 713 774 5 0, 0, 0,2 0,32 0,41 0,47 0,5 0,6 0,07 0,10 0,13 0, 0,1 0, 0,26 0,31 Lämpimän Warmwassermenge veden määrä Aufheizung Lämmitys 70 auf C:seen 70 C (ΔT 25 K) 0,52 0,62 0,74 0,2 0,3 1, 1,3 1,33 1,67 2,03 2, 2,70 2, 2,60 3, 4,10 4,00 4,0 5,0 6,0 7,40,20 (ΔT 55 K) 0,24 0,2 0,34 0,42 0,42 0,52 0,63 0,60 0,76 0,2 ulkoinen ulkoinen ulkoinen 777 104 03 202 256 3347 2 25 326 4333 55 626 77 127 PTG-lämmönvaihdinjärjestelmällä saavutettavat säästöt 644 6 12 13 1 105 2367 2773 12 36 2324 2634 3362 310 4734 5546 544,- 734,- 2,- 43,- 651,- 72,- 1.2,- 1.420,-,- 1.261,- 1.60,- 1.,- 2.343,- 1,03 1,24 1,03 1,1 1,52 1,5 1,2 2, 2,6 3,10 3,37 4, 3425 407 46 54 6107 4 037 6 1007 6 73 03 73 127 5 2652 261 32000 3761 44620 41 544 340 123 346 654 2056 24644 237 2743 3625 4055 4 4055 46705 560 725 7127 7264 105701 127 6 3467 Säästöpotentiaali 00 h kohti 23 3 4034 467 5061 6256 74 720 03 01 12325 3 12325 12 035 262 265 320 36 40 4673 5676 6760 06 34 101 12512 76 4 1076 036 24650 6 24650 234 36 44070 43324 534 64240 7350 02 346 Säästöpotentiaali 00 h kohti Platzierung PTG- Lämmitysöljyn Heizöl-Einsparpotential Maakaasun Erdgas-Einsparpotential järjestelmän des PTG- Systems sijoitus Lämmitysöljy Heizöl CO 2 - Säästö Heizkosten- lämm.- 2- Erdgas Heizkostenkustannuk- Maakaasu CO 2 - Säästö lämm.- kustannuksissa int./ext. l kg sissa /Jahr /vuosi m³ kg sis./ulk. /Jahr /vuosi 2.3,- 2.55,- 3.40,- 4.16,- 2.12,- 2.535,- 3.026,- 3.725,- 4.2,- 5.24,- 6.326,- 3.76,- 4.62,- 5.6,- 6.0,- 7.635,-.7,- 5.406,- 6.77,-.264,- 10.4,- 12.462,-.244,-.065,- 10.4,-.,-.1,- 1.6,-.244,- 10.644,- 13.56,-.526,- 1.2,-.400,-.247,- 1.,- 27.133,- 31.234,- 24.00,- 27.731,- 33.,- 41.61,-.2,- 37.255,- HSD 651 HSD 7 HSD 761 HSD 31 360 400 0 500 35 3 42 46 127 13 1 4 10000 13 732 60 465 10276 231 23477 25 2023 6573 7134 743 5 136 26 66 0 5.552,- 6.026,- 6.626,- 7.13,- 4.,- 5.351,- 5.2,- 6.36,- HSD 651 HSD 7 HSD 761 HSD 31 360 400 0 500 313 33 372 405 27 10 133 5 10,0,70 12,0,00 4,0 5,31 5,3 6,34 70536 7635 332 126 12352 2032 610 241 50 635 646 6 100 126610 1336 1260 4.3,- 53.477,- 5.62,- 63.,- 43.3,- 47.47,- 52.101,- 56.723,- Esimerkki säästölaskelmasta (ASD 35) Esimerkki säästölaskelmasta (ASD 35) Käytettäessä lämmitysöljyä Käytettäessä maakaasua Käytettäessä lämmitysöljyä Käytettäessä maakaasua Käytettävissä oleva lämpöteho maks.: 20,2 kw Öljyn lämpöarvo:,61 kwh/l Öljylämmityksen hyötysuhde: 0, Lämmitysöljyn hinta: 0,70 /l 1 kw = 1 MJ/h x 3,6 Käytettävissä oleva lämpöteho maks.: 20,2 kw Maakaasun lämpöarvo: 10,2 kwh/m³ Kaasulämmityksen hyötysuhde: 1,05 Maakaasun hinta: 0, /m³ 1 kw = 1 MJ/h x 3,6 Käytettävissä oleva lämpöteho maks.:,2 kw Öljyn lämpöarvo:,61 kwh/l Öljylämmityksen hyötysuhde: 0, Lämmitysöljyn hinta: 0,70 /l 1 kw = 1 MJ/h x 3,6 Käytettävissä oleva lämpöteho maks.:,2 kw Maakaasun lämpöarvo: 10,2 kwh/m³ Kaasulämmityksen hyötysuhde: 1,05 Maakaasun hinta: 0, /m³ 1 kw = 1 MJ/h x 3,6 20,2 kw x 2000 h Kustannussäästö: x 0,70 /l = 3.,- p.a. 0, x,61 kwh/l Kustannussäästö: 20,2 kw x 2000 h 1,05 x 10,2 kwh/m³ x 0, /m³ = 2.2,- p.a.,2 kw x 2000 h Kustannussäästö: x 0,70 /l = 2.3,- p.a. 0, x,61 kwh/l Kustannussäästö:,2 kw x 2000 h 1,05 x 10,2 kwh/m³ x 0, /m³ = 2.12,- p.a. Huomautus: Säästöpotentiaalit viittaavat käyttölämpötilassa oleviin kompressoreihin, jotka tuottavat paineilmaa maks. / / barin ylipaineella. Muiden paineiden kohdalla arvot voivat muuttua. Huomautus: Säästöpotentiaalit viittaavat käyttölämpötilassa oleviin kompressoreihin, jotka tuottavat paineilmaa maks. / / barin ylipaineella. Muiden paineiden kohdalla arvot voivat muuttua. 10
Kotonaan kautta maailman Maailmanlaajuisesti toimiva KAESER KOMPRESSOREN on yksi suurimmista kompressorien valmistajista ja paineilmateknisten järjestelmien toimittajista. Yritys kuuluu myös Suomessa alan johtaviin toimijoihin. Tytäryhtiöt ja yhteistyökumppanit yli 100 maassa takaavat, että asiakkaillamme on käytössään huippunykyaikaiset, tehokkaat ja luotettavat paineilmalaitteistot. Kokeneet paineilma-asiantuntijamme tarjoavat monipuolista neuvontaa ja löytävät yksilöllisen ja energiatehokkaan ratkaisun kaikkiin paineilman käyttökohteisiin. Globaali tietoverkkomme tuo asiantuntemuksemme maailmanlaajuisesti kaikkien asiakkaiden ulottuville. Vankan ammattitaidon omaava, maailmanlaajuisesti verkottunut myynti- ja huolto-organisaatio takaa KAESER-tuotteiden ja -palveluiden saatavuuden ja käytettävyyden kaikkialla maailmassa. Suomessa KAESERillä on omia toimipisteitä kahdeksalla paikkakunnalla. Omaa organisaatiotamme täydentää valtuutettujen jälleenmyyjien ja huoltoliikkeiden verkosto. KAESER Kompressorit Oy Tiilitie 1 020 Vantaa Puh. (0) 4 0400 Faksi (0) 4 00 Sähköposti: info.finland@kaeser.com www.kaeser.com P-6FI.3/ Oikeus teknisiin muutoksiin pidätetään.