2002 - 2012 - portalrsi.it.kielce.plportalrsi.it.kielce.pl/pliki/zagospodarowanie_ciepa_8727817.pdf · Wymienniki ciepła to urządzenia, w których zachodzi celowa wymiana ciepła

2002 - 2012

Projekt „Perspektywy RSI Świętokrzyskie -IV Etap” jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Partner Projektu: Świętokrzyskie Centrum Innowacji i Transferu Technologii Sp. z o.o.

al. Solidarności 34, 25–323 Kielce

tel.041 34 32 910, fax: 041 34 32 912

e–mail: [email protected], www.it.kielce.pl

Możliwości zagospodarowania ciepła odpadowego podczas dnia informacyjnego w ramach projektu „Perspektywy

RSI Świętokrzyskie - IV Etap” finansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Tomasz Mania

Kielc 30.06.2015

Tomasz Mania

PREZES ZARZĄDU

Polskiego Stowarzyszenia Pomp Ciepła

Uniwersytet Technologiczno - Przyrodniczy Bydgoszcz

Sopocka Szkoła Wyższa SOPOT

e-mail: [email protected]; tel.506-792-051



Wstęp

- podstawy odzysku i sposoby wykorzystania energii cieplnej odpadowej

- ocena zasobów energii odpadowej

- wskaźniki jakościowe i ilościowe

- źródła ciepła odpadowego - instalacje grzewcze

- chłodnicze i klimatyzacyjne itp.

- instalacje odzysku ciepła

- przykłady wykorzystania ciepła odpadowego

- podsumowanie



Literatura



Literatura



Literatura



Pojęcie Energii Nazwa pochodzi od T. Younga (1807r).

ENERGIA (jedna z podstawowych wielkości fizycznych) – jest skalarną wielkością

charakteryzującą stan układu; służy do ilościowego określenia różnych rodzajów ruchu i

wzajemnego oddziaływania układów fizycznych (ciał, układów ciał, pól fizycznych).

(W myśl Dyrektywy 2012/27/UE energia oznacza wszelkie formy nośników energii, paliwa, energię

cieplną, energię ze źródeł odnawialnych, energię elektryczną lub każdą inną formę energii)

Zasada zachowania energii: w odosobnionym układzie ciał całkowita energia w nim

zawarta jest wielkością niezmienną.

Energia nie może powstać z niczego, ani całkowicie zniknąć. Może przepływać z układu

do otoczenia lub na odwrót. Może podlegać konwersji z jednej postaci w drugą.

Sposoby doprowadzania i wyprowadzania energii w urządzeniach technicznych:

- za pomocą prądu elektrycznego,

- przez wykonanie pracy mechanicznej,

- przez przepływ ciepła,

- za pomocą strumienia czynnika.

Energia i nośniki energii

8

Przemiany energii:

-przetwarzanie energii z jednej postaci w inną

-zmiana parametrów nośnika energii:

- transformacja, tzn. zmiana parametrów tego samego

nośnika (wymiennik ciepła, transformator)

- konwersja, tzn. zmiana rodzaju nośnika

(kocioł: en.chem. paliwa en. spalin en. pary wodnej) (turbozespół: en. pary wodnej en.

mech. en.elektrycz.)

Przetwórnie energii:

-elektrownie: cieplne (kondensacyjne, spalinowe, geotermalne), wodne, wiatrowe,

-elektrociepłownie i ciepłownie,

-gazownie, koksownie,

-rafinerie.


Podział energii:

-proste zjawiska fizyczne – energia mechaniczna, elektromagnetyczna, grawitacyjna,

chemiczna, jądrowa

-układy ciał makroskopowych (domena termodynamiki): energia zewnętrzna:

- en. kinetyczna ruchu makroskopowego układu (ruch postępowy, obrotowy, płaski)

- en. potencjalna układu w zewnętrznym polu sił energia wewnętrzna:

- en. ruchu postępowego i obrotowego cząsteczek

- en. ruchu drgającego (oscylacji) atomów w cząsteczkach

- en. potencjalna sił międzycząsteczkowych

- en. stanów elektronowych w atomach i cząsteczkach

- en. chemiczna, związana ze zmianami budowy chemicznej cząsteczek

- en. jądrowa, związana ze zmianami budowy jąder atomów


Poziomy wykorzystania energii:

energia pierwotna (nie podlegała żadnej przemianie) = nieodnawialne zasoby pierwotnych

paliw organicznych (węgiel kamienny i brunatny, drewno, torf, ropa naftowa, gaz),

energia wtórna

(uzyskana w wyniku przemian dokonanych na energii pierwotnej lub innej wtórnej)

energia elektryczna, energia cieplna,

paliwa wtórne: stałe, ciekłe i gazowe (koks, benzyna, olej opałowy, LPG itd.)

nośniki energii: woda, para wodna, wodór, sprężone powietrze itd.

Energia wtórna:

-en. bezpośrednia (do przesyłania),

-en. użyteczna (dopasowana do odbiorników):

en. świetlna – lampy (prawie wyłącznie en. elektryczna), en. mechaniczna – silniki

en. cieplna nisko-, średnio- i wysokotemperaturowa – grzejniki, termy, piece, reaktory

en. chemiczna – reaktory chemiczne (przemysłowe procesy technologiczne)

Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki następuje zatem wymiana energii, przy czym część układu

czy też układ o temperaturze wyższej oddaje energię układowi o temperaturze niższej.

Związki ilościowe określające ilości wymienianej energii podlegają oczywiście pierwszej

zasadzie termodynamiki.

Tak więc nauka o wymianie ciepła wiąże się w sposób zasadniczy i bliski z termodynamiką.

promieniowanie

Ciepło

Ciepło to forma transportu energii termicznej (składowej energii wewnętrznej);

transport ten odbywa się w sposób samorzutny od jednego ciała do drugiego na skutek

istniejącej między nimi różnicy temperatury (gradientu temperatury)

Możliwości zagospodarowania ciepła odpadowego podczas spotkania branżowego w ramach projektu „Perspektywy RSI Świętokrzyskie - IV

Etap” finansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Największa zmiana temperatury na jednostkę długości zachodzi w kierunku

normalnym do powierzchni (linii) izotermicznych i nosi nazwę

gradientu temperatury.

Gradient temperatury

W niejednorodnym polu temperatury występuje przepływ ciepła, dla

którego można zdefiniować strumień ciepła.

STRUMIEŃ CIEPŁA jest to stosunek elementarnej ilości ciepła dQ do

czasu trwania wymiany tej ilości ciepła

Po odniesieniu strumienia ciepła do jednostki powierzchni F (ściśle określonej w

przestrzeni) otrzymuje się wektor zwany gęstością strumienia ciepła

Strumień ciepła

Występują 3 główne mechanizmy wymiany ciepła:

-przewodzenie, jeżeli gradient temperatury występuje w nieruchomym ośrodku, który

może być ciałem stałym lub cieczą

-konwekcja, to wymiana ciepła zachodząca między powierzchniami, a omywającymi je

płynami (poruszającymi się) posiadającymi różne temperatury

-promieniowanie (radiacja) - wszystkie powierzchnie znajdujące się w skończonej

temperaturze emitują promieniowanie elektromagnetyczne, stąd w przypadku braku

medium pośredniczącego, występuje wymiana ciepła poprzez radiację między

powierzchniami o różnej temperaturze

Mechanizmy wymiany ciepła

Mechanizmy wymiany ciepła

1 – promieniowanie

2 – przewodzenie

3 - konwekcja

Przewodzenie ciepła jest zjawiskiem polegającym na przenoszeniu się energii

wewnątrz ośrodka materialnego lub z jednego ośrodka do drugiego przy ich

bezpośrednim zetknięciu, z miejsc o temperaturze wyższej do miejsc o temperaturze

niższej, przy czym poszczególne cząstki rozpatrywanego układu nie wykazują

większych zmian położenia.

W gazach oraz cieczach energia przenosi się głównie przez bezładne

zderzenia cząsteczek. W ciałach stałych przewodzenie ciepła polega przede

wszystkim na przenoszeniu energii przez swobodne elektrony (dobre przewodniki

ciepła) oraz drgania atomów w siatce krystalicznej.

gdzie: q – gęstość strumienia ciepła [W/m2], λ – współczynnik przewodzenia ciepła [W/mK], T – temperatura [K], d – grubość warstwy [m].

Przewodzenie ciepła

q = (t w1 - t w 2 ) d

dla ścianki plaskiej

Þ q = - l gradT

l

Jean Baptiste Joseph Fourier

(1768-1830)

Isaac Newton (1643-171227)

Konwekcja albo unoszenie ciepła występuje wówczas, gdy poszczególne cząstki

ciała, w którym przenosi się ciepło, zmieniają swoje położenie. Zjawisko to jest

charakterystyczne dla płynów i gazów, przy czym przenoszenie energii odbywa

się wskutek mieszania się płynu, a także w niewielkim stopniu przez przewodzenie.

Konwekcja wiąże się ściśle z przejmowaniem ciepła - wymianą ciepła między

powierzchnią ciała stałego a opływającym ją płynem.

Gęstość strumienia ciepła przekazywanego tą drogą opisuje prawo Newtona:

gdzie:

q – gęstość strumienia ciepła [W/m2],

a – współczynnik przejmowania ciepła [W/m2K],

Tp – temperatura płynu [K],

Ts – temperatura ścianki [K]

Konwekcja

q = a (T - T ) s p

Promieniowanie ciepła odbywa się zgodnie z prawem Stefana—Boltzmanna,

według którego energia wypromieniowana przez ciało doskonale czarne jest

proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury bezwzględnej tego ciała.

Joseph Stefan (1835-1893) Ludwig Eduard Boltzmann (1844-1906)

Promieniowanie

Matematycznie prawo to wyraża się wzorem:

gdzie:

s – stała Stefan’a-Boltzmann’a, 5.67 10-8

[W/m2K4] T – temperatura ciała [K]

e (T ) = q = sT 4 b

Systemy odzyskiwania energii

Rekuperacja powierzchniowa wymiana ciepła

Wymiana ciepła poprzez ściankę

Wymienniki z rur gładkich

Wymienniki płytowe

Wymiana ciepła za pomocą czynnika pośredniczącego

Wymienniki z wymuszonym

obiegiem czynnika

Wymienniki termowodne z

płynnymi żebrami

Z termowodami grawitacyjnymi

Z termowodami kapilarnymi

Regeneracja (wymiana za pomocą masy lub roztworu

akumulacyjnego)

Roztwór akumulacyjny Masa akumulacyjna

Szybkoobrotowe wymienniki ciepłą

Wymienniki wolnoobrotowe

Wymienniki ciepła jawnego

Wymienniki ciepła

i masy

Pompa Ciepła

Klasyfikacja wymienników stosowanych

w systemach odzyskiwania energii

Stosowane metody odzyskiwania ciepła (energii)

z powietrza wymienianego

Układy bez medium pośredniczącego

Recyrkulacja

Regerneracyjny obrotowy wymiennik

ciepła

Krzyżowo – płytowy wymiennik ciepła

Układy z medium pośredniczącym

Płynne żebro

Układ glikolowy

Pompa ciepła

Sposoby odzyskiwania ciepła stosowane w

urządzeniach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych

Wybrane technologie w układach odzysku energii cieplnej

1. wytwornice pary technologicznej (kotły odzyskowe)

– napędzane wysokotemperaturowym źródłem ciepła

2. pompy ciepła

3. turbiny gazowe połączone z generatorem

4. układy skojarzone (kogeneracyjne):

• ORC

• silniki spalinowe tłokowe

• silniki Stirlinga

• ogniwa paliwowe

http://automatykab2b.pl/technika/6230-technologia-kogeneracyjna-i-trojgeneracyjna-oraz-

odzyskiwanie-ciepla-w-systemach-zintegrowanych-zapewniaja-oszczednosci#.VZEO9_l_t8k

Rodzaje wymienników ciepła

Wymienniki ciepła to urządzenia, w których zachodzi celowa wymiana ciepła

między czynnikami. Urządzenia takie są szeroko stosowane we współczesnej

technice.

W najbardziej ogólnym podziale rozróżnia się następujące typy wymienników

ciepła:

•wymienniki przeponowe (rekuperatory),

•wymienniki z wypełnieniem (regeneratory),

•wymienniki mieszankowe.

Podział alternatywny:

•współprądowe

•przeciwprądowe

•krzyżowe


Rekuperator

https://pl.wikipedia.org/wiki/Rekuperator http://ekoryniec.pl/rekuperacja

Rekuperatory (wymienniki przeponowe lub

powierzchniowe). Oba płyny, tj. oddający i

pobierający ciepło, płyną po obu stronach

ściany (przepony) w sposób ciągły.

Wymiana ciepła i temperatur obu płynów

najczęściej nie zmienia się w czasie, a cały

proces wymiany ciepła można traktować

jako ustalony.




Regenerator W wymiennikach tych nie ma przepony oddzielającej oba gazy, a ich przepływ odbywa się w tych samych kanałach na zmianę. Gaz grzewczy oddaje swe ciepło wypełnieniu, ogrzewając je, a gaz ogrzewany odbiera ciepło zmagazynowane w tym wypełnieniu. Wypełnienia regeneratora mogą być ceramiczne (ceglane) lub metalowe (z blach falistych lub folii karbowanej). Aparaty te są przełączane okresowo, wobec czego procesy wymiany ciepła i temperatur są nieustalone, czyli zmienne w czasie



Regeneracyjny obrotowy wymiennik ciepła z sekcją czyszczącą

Rodzaje wymienników ciepła - podsumowanie

Rodzaje wymienników ciepła Wymiennik mieszankowy – szczególny przypadek wymiennika w których proces

wymiany ciepła następuje poprzez bezpośredni kontakt, na skutek mieszania się

czynników, choć sam proces wymiany ciepła traktowany jest jako uboczny.

Chłodnia kominowa Skraplacz natryskowy

http://energetyka.inzynieria.com/cat/1/art/37007/wymienniki-ciepla#ixzz3eOuR9Msb

http://energetyka.inzynieria.com/cat/1/art/37007/wymienniki-ciepla



Rodzaje wymienników ciepła •współprądowe

Przebieg przemiany termicznej w wymienniku współprądowym.

http://atermal.pl/budowa-wymiennika-ciepla.html

Rodzaje wymienników ciepła •przeciwprądowe

Przebieg przemiany termicznej w wymienniku ciepła przeciwprądowym http://rekuperacjalodz.pl/tmasl-32/43-krzyzowo-przeciwpradowy-wymiennik-ciepla.html

http://atermal.pl/budowa-wymiennika-ciepla.html

Rodzaje wymienników ciepła •Przeciwprądowy – krzyżowy

http://rekuperacjalodz.pl/tmasl-32/43-krzyzowo-przeciwpradowy-wymiennik-ciepla.html

SPRAWNOŚĆ

× 100 h 3 - h1

h 2 - h1 η = c

× 100 t3 - t1

t 2 - t1 η = t

× 100 X3 - X1

X2 - X1 η = X

Odzysk ciepła w układach wentylacji i klimatyzacji

ZALETY

-prostota i niezawodność,

-niski koszt inwestycyjny,

-łatwe sterowanie;

WADY

-zawracanie części zużytego

powietrza do pomieszczenia

ß -przenikanie zapachów i

zanieczyszczeń, gorsza jakość

powietrza

ß

-ograniczenia stosowania

Recyrkulacja powietrza

Oznaczenia wymienników ciepła

Symbole wymienników ciepła stosowane na schematach procesowych zdefiniowane są

normami (np. ISO 10628[7])

Przykłady symboli stosowanych na schematach procesowych

https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a

https://pl.wikipedia.org/wiki/Wymiennik_ciep%C5%82a#cite_note-CITEREFISO_10628-7


http://mailgrupowy.pl/shared/resources/12708,aparaturoznawstwo/35569,wyklady


http://mailgrupowy.pl/shared/resources/12708,aparaturoznawstwo/35569,wyklady


Podsumowanie

Energia tracona na sposób ciepła

– Ciepło wysokotemperaturowe z przedziału około 650⁰C wzwyż, można

zagospodarować efektywnie na wiele sposobów. Rozsądnym kierunkiem

wykorzystania energii odpadowej o wysokiej jakości jest tworzenie kaskady,

począwszy od wysokiej aż do umiarkowanej temperatury – istnieje wtedy

możliwość zagospodarowania takiego ciepła z zyskiem. Należy pamiętać, że

tak wysokie wartości temperatury nośnika ciepła odpadowego powstają

wyłącznie bezpośrednio ze spalania paliwa.

–Ciepło średniotemperaturowe w zakresie temperatur od około 230 do 650⁰C.

W większości są do wykorzystania jako gazy odlotowe procesu spalania.

–Ciepło niskotemperaturowe już od kilkudziesięciu °C, za to z reguły nie

przekraczające 120-150⁰C (czyli z zakresu, który do niedawna uchodził

za ciepło nieopłacalne w odzysku). Stosunkowo niskie zainteresowanie

konwersją ciepła na pracę, chociaż jest to możliwe. Niskotemperaturowe ciepło

odpadowe służy głównie do celów grzewczych oraz do wstępnego ogrzewania

substratów używanych w procesach technologicznych.

Energia tracona na sposób ciepła Przykładowe źródła ciepła wysokotemperaturowego

Energia tracona na sposób ciepła Przykładowe źródła ciepła średniotemperaturowego Przykładowe źródła ciepła niskotemperaturowego

Definicje Energia Odpadowa, Egzergia

Energia odpadowa – energia bezużytecznie odprowadzana do

otoczenia pomimo tego, że dzięki wysokiej jakości (egzergii) nadaje się

do dalszego wykorzystania w sposób ekonomicznie opłacalny.

Korzyści płynące z wykorzystania energii odpadowej:

-oszczędność paliw podstawowych (pierwotnych i wtórnych)

-obniżenie nakładów na transport

-obniżenie nakładów na przetwarzanie paliw

-efekt ekologiczny – obniżenie emisji związków szkodliwych

Egzergia º praca maksymalna (miara ilościowa jakości energii): praca, jaką

można uzyskać z ciała fizycznego dążącego na drodze przemian odwracalnych

do równowagi z otoczeniem, przy ewentualnym wykorzystaniu

bezwartościowego ciepła z otoczenia.

dla dowolnej substancji fizycznej: [kJ / kg] b º lmax = h1 - hot + Tot (sot - s1 )

Rodzaje energii odpadowej Energia odpadowa:

- fizyczna - entalpia fizyczna spalin i gazów odlotowych o podwyższonej temperaturze

- egzergia fizyczna gazów odlotowych, wynikająca z ich podwyższonego ciśnienia

- entalpia fizyczna oparów

- entalpia fizyczna stałych i ciekłych produktów procesu, wynikająca z podwyższonej

temperatury (dotyczy także produktów użytecznych jeśli ich wysoka temperatura

nie jest potrzebna do dalszego procesu technologicznego)

- ciepło chłodzenia elementów konstrukcyjnych

- chemiczna - energia chemiczna palnych gazów odlotowych

- egzergia chemiczna niepalnych gazów odlotowych (np. azotu, gazów szlachetnych)

- energia chemiczna palnych odpadów stałych komunalnych i przemysłowych

- egzergia chemiczna niepalnych odpadów komunalnych i przemysłowych (surowce

wtórne)

Chemiczna energia odpadowa wynika z różnicy składu chemicznego substancji odpadowej w

stosunku do powszechnie występujących składników otoczenia.

Egzergię chemiczną określa się na podstawie tablic (w przypadku substancji jednorodnych) lub

wzorów empirycznych (zależnych od rodzaju paliwa)

Sposoby wykorzystania energii odpadowej

➢wewnętrzne: energia odpadowa jest wykorzystana dla potrzeb procesu

wykorzystującego tą energię (np. wstępne podgrzanie powietrza potrzebnego do spalania,

wstępne podgrzanie wsadu)

zalety: - zgodność czasowa podaży z zapotrzebowaniem

- bezpośrednia oszczędność energii (np. energii chemicznej paliwa)

- znaczna efektywność energetyczna procesu

➢zewnętrzne: wytwarzanie nośnika energii dla odbiorców znajdujących się poza

rozpatrywanym urządzeniem; podaż energii odpadowej jest zależna od sposobu działania

urządzenia, więc nie może być dostosowana do zapotrzebowania (okresowe nadmiary lub

niedobory wytwarzanego nośnika energii) – konieczność instalowania zasobników energii lub

źródeł szczytowych

przykłady - produkcja pary z gorącej wody w kotłach odzyskowych

- produkcja energii elektrycznej w turbinach odzyskowych

- produkcja „chłodu” w urządzeniach absorpcyjnych zasilanych spalinami

- produkcja pary w instalacjach chłodzenia wyparkowego

Efekt ekonomiczny odzysku energii odpadowej

Sposoby definiowania oszczędności energii:

- oszczędność bezpośrednia – dotyczy urządzenia wytwarzającego energię odpadową i urządzeń

zasilanych nośnikiem wytworzonym w urządzeniu odzyskowym (Ezi)

- oszczędność energii pierwotnej (na przykładzie kogeneracji):

gdzie: hH CHP – sprawność cieplna produkcji kogeneracyjnej def. jako roczna produkcja ciepła użytkowego podzielona przez wsad paliwa wykorzystany do wyprodukowania sumy ciepła użytkowego i energii elektrycznej z kogeneracji,

hH Ref – wartość referencyjna sprawności produkcji ciepła w układzie rozdzielonym, hE CHP – sprawność elektryczna produkcji kogeneracyjnej def. jako roczna produkcja energii

elektrycznej z kogeneracji podzielona przez wsad paliwa wykorzystany do wyprodukowania sumy ciepła użytkowego i energii elektrycznej z kogeneracji. Jeżeli dana jednostka wytwarza energię mechaniczną, roczna produkcja energii elektrycznej z kogeneracji może być zwiększona o dodatkowy element stanowiący ilość energii elektrycznej równą ilości tej energii mechanicznej,

hE Ref – wartość referencyjna sprawności dla produkcji energii elektrycznej w układzie rozdzielonym.

Kotły odzyskowe

Rys. Schematy kotłów odzyskowych;

a) wysokotemperaturowy, b) niskotemperaturowy

1. przegrzewacz pary

2. parownik

3. podgrzewacz wody

4. podgrzewacz powietrza

5. pompa zasilająca

6. pompa obiegowa

Kotły odzyskowe

Rys. Schematy kotłów odzyskowych;

a) wysokotemperaturowy, b) niskotemperaturowy

Po oksydacji substancji zanieczyszczających w wysokiej temperaturze, energia jest

odzyskiwana z strumienia odlotowego w dopalaczu lub w innym miejscu, zmniejszając w

ten sposób ogólne koszty eksploatacyjne.

Kotły odzyskowe

Podział kotłów odzyskowych cd.:

-ze względu na sposób cyrkulacji wody:

- kotły o cyrkulacji naturalnej

- kotły o cyrkulacji wymuszonej

-ze względu na mechanizmy wymiany ciepła:

- radiacyjne

- konwekcyjne

- radiacyjno-konwekcyjne

-ze względu na kierunek przepływu:

- pionowe (jednociągowe, dwuciągowe)

- poziome

Kocioł odzyskowy o temperaturze spalin wyższej od 500°C powinien być wyposażony w „by-

pass” - kanał obejściowy spalin.

Kotły odzyskowe

Sposoby czyszczenia powierzchni ogrzewalnych:

(stężenie pyłu w piecach metalurgicznych dochodzi do 3.5 kg/kmol)

➢rozpuszczanie i zmywanie osadów:

- zmywanie wodą (najczęściej; stosowane przy stalowych, gładkich rurach)

wady: częste wyłączenia kotła, wzmożona korozja orurowania i zużycia wymurówki

➢metody mechaniczne wykorzystujące:

- dynamikę strugi (np. zdmuchiwanie powietrzne lub parowe – zużycie pary w takim

procesie to ok. 10% wydajności kotła)

- uderzenie mechaniczne (uderzenie śrutem transportowanym pneumatycznie)

- działanie sił bezwładności metoda wibracyjna (wibratory elektromagnetyczne lub elektromechaniczne) metoda impulsowa

(wykorzystanie fali uderzeniowej kontrolowanego wybuchu

mieszanki paliwa gazowego i powietrza)

Odzysk strat ciepła z elementów konstrukcyjnych

Chłodzenie wodne: najczęstszy przypadek chłodzenia ze względu na powszechną

dostępność wody (w naszym klimacie);

optimum: prędkości przepływu wody – do 3 m/s,

temperatura wody poniżej 40°C (dla ochrony przed kamieniem kotłowym),

przyrost temperatury do 20 K.

Zalety:

-brak konieczności przygotowania chemicznego wody jeśli jej temperatura nie przekracza 40°C

-niewielkie ciśnienia w instalacji chłodzenia

Wady:

-znaczne wydatki objętościowe

-nakłady energetyczne napędu pomp obiegowych

-w zamkniętych układach chłodzenia konieczność stosowania chłodni (wentylatorowych,

kominowych)

-konieczność uzdatniania wody jeśli jej temperatura w układzie chłodzenia przekracza 40°C

Odzysk strat ciepła z elementów konstrukcyjnych

Chłodzenie wodne z odparowaniem (chłodzenie wyparkowe):

jedna z najskuteczniejszych metod chłodzenia z uwagi na wykorzystanie ciepła utajonego

(przemiany fazowej)

Systemy chłodzenia:

-w obiegu naturalnym

-w obiegu wymuszonym

-współpraca z kotłem odzyskowym (pozwala na produkcję pary przegrzanej)

-z czynnikiem pośrednim

W obiegu naturalnym zdecydowanie niższe nakłady inwestycyjne ze wzgl. na brak pomp obiegowych.

W obiegu wymuszonym stosuje się min. 2 pompy obiegowe (zasilane z różnych źródeł); czynnik roboczy

występuje w podwyższonym ciśnieniu (do 1.5 MPa).

W układach chłodzenia z nośnikiem pośrednim wykorzystuje się czynnik wysokowrzący, tj. o normalnej

temperaturze wrzenia do 250°C (oleje, gliceryna, naftalen) – czynnik ten przekazuje energię cieplną w

wymienniku, który stanowi jednocześnie rolę parownika systemu chłodzenia.

Odzysk niskotemperaturowej energii odpadowej

Nośnik niskotemperaturowej energii odpadowej: ciecz (do ~150°C) i gaz (do ~ 300°C). Obszary

wykorzystania – kogeneracja w układach ORC, rolnictwo, cele socjalno- grzewcze Wskaźniki oceny źródła energii odpadowej niskotemperaturowej:

- wskaźnik jakości energii

- sprawność wykorzystania nośnika

Sposoby zagospodarowania energii odpadowej:

- przygotowanie ciepłej wody użytkowej

- podgrzew powietrza dla celów kotłowych

- podgrzew wody dla celów ciepłowniczych

źr

= Tźr - Tot

e T

j Tźr – temperatura źródła/nośnika

Tot – temperatura otoczenia

f

- źródło ciepła dla ORC, pomp ciepła, chłodziarek absorpcyjnych, rur ciepła

50

Dhe h = e

h

Dhe – spadek entalpii nośnika podczas przekazu ciepła

h – entalpia fizyczna nośnika energii odpadowej f

Wymienniki do odzysku niskotemperaturowej en. odpadowej

Aspekty stosowania rur ciepła: -zastosowanie w przemyśle chemicznym, spożywczym, suszarniach, instalacjach klimatyzacyjno-

wentylacyjnych, chłodnictwie

-odzysk energii ze środowisk korozyjnych (media agresywne chemicznie nie mają bezpośredniego

kontaktu z nośnikiem energii po stronie użytkownika)

-współczynnik przejmowania ciepła od strony czynnika niskowrzącego do 10 kW/m2K

-współczynnik przejmowania ciepła po stronie odbioru do 50 W/m2K

Aspekty stosowania wymienników regeneracyjnych:

-zastosowanie w układach gaz-gaz instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnych

-nośniki o niskim stopniu zanieczyszczenia i zbliżonych ciśnieniach roboczych

-prędkość obrotowa płynnie regulowana w zakresie 0 10 obr/min

-znaczne opory hydrauliczne przepływu

-obecność dodatkowej warstwy absorbującej wilgoć pokrywającej wirnik przeznaczony do pracujący

w temperaturach poniżej punktu rosy

Wymienniki do odzysku niskotemperaturowej en. odpadowej

Aspekty stosowania wymienników z czynnikiem pośrednim: -czynnik pośredniczący w odzysku energii cieplnej stanowi głównie woda lub olej grzewczy

-koszt inwestycyjny podwyższa obecność pompy cyrkulacyjnej

-zaletę stanowi możliwość transportu energii na znaczne odległości, przy czym sprawność

energetyczna uwarunkowana jest jakością izolacji termicznej

Aspekty stosowania wymienników płytowych:

-możliwość pracy z cieczami agresywnymi chemicznie

-możliwość pełnienia funkcji parownika lub skraplacza w instalacji

-typowe ciśnienia robocze - do 30 bar

-typowe temperatury pracy - do 200°C

-podstawowy warunek pracy - zachowanie szczelności

Aspekty stosowania wymienników lamelowych:

- wysoki stopień rozwinięcia powierzchni

- wysokie wartości współczynnika przenikania ciepła (podobnie jak dla wym. płytowych)

- ciśnienia robocze - do 40 bar

- temperatury pracy - do 500°C

Źródłem odzyskiwanej energii mogą być piece (łącznie z kotłowniami

termoolejowymi) oraz urządzenia chłodnicze (mroźnie, komory

składowania etc.). Pozyskana energia może być wykorzystana przez

urządzenia grzewcze, chłodnicze, podgrzewacze wody, myjki oraz

garownie, urządzenia do zaparzania mąki, smażalniki, wytwornice pary

oraz temperówki. Najczęściej stosowanym nośnikiem energii jest woda,

która – podgrzana przez wymiennik ciepła – przekazuje wytworzoną

energię docelowo do urządzeń wykorzystujących ciepło z pary i spalin.

ODZYSKIWANIE CIEPŁA ZE SPALIN

Odzysk ciepła z gorących spalin przemysłowych na wymiennikach z rur stalowych

eliptycznych, ocynkowanych ogniowo.

Rysunek 1. Przykłady sposobów zagospodarowania odzyskanej energii.

Projekt obejmował odzysk ciepła z gorących spalin suszarki i przekazanie go do zakładowej

kotłowni, która zapewnia energię cieplną całej technologii produkcji lakierni. Temperatura gorących

spalin dochodzi do maksymalnie 350°C i ochładza się na wymienniku do poziomu 90-100°C.

Medium grzewcze stanowi gorąca woda o parametrach 75°C/95°C, która przekazuję energię do

kotłowni. Sumaryczny zysk energetyczny zrealizowanego projektu wynosi od 700 do 1000kWh w

zależności od temperatury spalin i możliwości „przyjęcia energii” przez kotłownię. Czas zwrotu

instalacji zawiera się w okresie 6-9 miesięcy!!!!!!.

http://www.hx-opole.pl/prasa-foldery/publikacje/111-odzyskiwanie-ciep%C5%82a-ze-spalin

Zalety rur cieplnych

http://www.hx-opole.pl/produkty/ekonomizery


Urządzenia GEA ECONIMIZER to zwarta konstrukcja składająca się z wymiennika ciepła oraz obudowy wraz z

przepustnicą, stanowiącą jedną całość.

Dodatkową zaletą urządzeń GEA ECONOMIZER jest możliwość transformacji odzyskanego ciepła bezpośrednio do

dowolnego innego medium (nośnik ciepła) np. wody, oleju grzewczego. Możliwość bezpośredniej transformacji

wpływa na wzrost sprawności urządzenia.


Instalacja odzysku ciepła z pieca szklarskiego z zastosowaniem minisiłowni i

generatora zasilającego elektrody do podgrzewania szkła.

http://www.ntplus.pl/produkty.html

Instalacja odzysku ciepła spalin do podgrzewania ciepłej wody użytkowej i

centralnego ogrzewania.


Instalacja odzysku ciepła spalin do podgrzewania wsadu pieca


Instalacja odzysku ciepła spalin do podgrzewania powietrz nadmuchowego

palnika.


Recykling energii - system odzysku ciepła z wymiennikami MIWE

http://mistrzbranzy.pl/artykuly/pokaz/id/1335





Absorpcyjny system chłodniczy w piekarni Piece MIWE i odzysk ciepła

Przetworzyć energię cieplną na chłód – agregat absorpcyjny Termster

http://www.grupaibc.pl/pl/euroserwis_system_odzysku_ciepla

Zbiornik do odzysku ciepła pionowy stojący

Zbiornik do odzysku ciepła pionowy wiszący


ODZYSK CIEPŁA Z URZĄDZEŃ CHŁODNICZYCH z wymiennikiem wewnętrznym

Systemy odzyskiwania ciepła mogą być wykonane w formie zbiorników z wbudowanymi wymiennikami

ciepła dla pojedynczych agregatów chłodniczych oraz jako zbiorniki z zewnętrznymi wymiennikami ciepła

dla zespołów sprężarkowych.


ODZYSK CIEPŁA Z URZĄDZEŃ CHŁODNICZYCH z wymiennikiem zewnętrznym

Zastosowanie przy wymienniku płaszczowo-rurowym zaworu trójdrożnego

gwarantuje stałą temperaturę wyjściową ciepłej wody przy zmiennym obciążeniu

zespołu sprężarkowego.

http://www.kaeser.pl/Products_and_Solutions/Rotary-screw-compressors/heat-recovery/default.asp

http://www.kaeser.pl/Products_and_Solutions/Rotary-screw-compressors/heat-recovery/default.asp

Wykorzystanie ciepła odpadowego ze sprężarek w układach sprężonego powietrza

Przepływ energii oraz możliwości wykorzystania energii odpadowej

Przykład cenowy układu 12 890.30 zł brutto

Zewnętrzny odzysk ciepła BOGE duotherm oszczędza pieniądze, ponieważ używasz

72 procent nakładu energii do sprężarki w postaci ciepła używanego do ogrzewania lub

ogrzewania

Filtr ssania

Regulator ssania

Stopień sprężania

Zbiornik powietrzno - olejowy

Separator oleju

Zawór termostatyczny olejowy

Chłodnica oleju

Filtr oleju

Zawór zwrotny ciśnienia minimalnego

Chłodnica końcowa sprężonego powietrza

Wymiennik ciepła

Wymiennik ciepła "Duotherm BPT"

http://www.comfilter.pl/faq/odzysk_ciepla.html

Wymiennik ciepła "Duotherm BSW"

Filtr ssania

Regulator ssania

Stopień sprężania

Zbiornik powietrzno - olejowy

Separator oleju

Zawór olejowy termostatyczny

Chłodnica oleju

Filtr oleju

Zawór zwrotny ciśnienia minimalnego

Chłodnica końcowa sprężonego powietrza

Bezpieczny wymiennik ciepła

Bezpiecznik ciśnieniowy przepływu

naczynie wyrównawcze

Do ogrzania wody pitnej i użytkowej służy system "Duotherm BSW". Ze względu na

zaostrzone przepisy sanitarne w systemie tym chodzi o inne wymogi bezpieczeństwa

dla wymiennika ciepła. Dwa niezależne obiegi są oddzielone od siebie za pomocą

cieczy separacyjnej.


Mówienie o odzysku ciepła ma sens i przynosi konkretne efekty ekonomiczne dla

urządzeń o dużej i średniej mocy. W praktyce opłaca się rozważać możliwości

odzysku ciepła dla maszyn o mocy przekraczającej 10 kW.


Schemat ideowy odzysku ciepła ze ścieków

(wg Müller E., Schmid F., Stodtmeister W., Kobel B., Heizen und Kühlen mit Abwasser, w: „Ratgeber für

Bauherrn und Kommunen“, 2005)

http://betonix83.wrzuta.pl/obraz/09uoDFiVrvI/odzysk_ciepla_z_wody_recover_heat_from_waste_water

Odzysk ciepła ze ścieków na poziomie budynku mieszkania

Odzysk ciepła ze ścieków

Wymiennik do odzysku ciepła z wody. Zysk pod prysznicem

Rekuperator taki jest w stanie odzyskać od 35% do 45% ciepła z wody, co daje nam od 10 do 16oC,

które jest przekazywane zimnej wodzie.

http://www.instalator.pl/index.php/pl/instalacje/6865-wymiennik-do-odzysku-ciepla-z-wody-zysk-pod-prysznicem

Wykorzystanie ciepła zawartegow spalinach polega

na ich schłodzeniu z jednoczesnym skropleniem

pary wodnej w nich zawartej.

http://www.kominkitychy.pl/

Wkład kominkowy lub piec w połączeniu z masą akumulacyjną

http://www.owo.pl/kominki-wymienniki-bonus/

Stalowo akumulacyjny wymiennik akumulacyjny HOPPER i CUMULUS

Nasady kominkowe z odzyskiem ciepła

http://allegro.pl/kominek-duzy-z-montazem-krakow-kominki-niepolomice-

i5183958105.html

http://allegro.pl/listing/user/listing.php?us_id=12707351&order=td&string=ODZYSK+CIEP%C5%81A&search_scope=userItems-12707351&bmatch=seng-v10-p-sm-isqm-1-o-1222

Centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła

Wymiennik ciepła przecipradowy

Gruntowy wymiennik ciepła do podgrzewania i

schładzania powietrza wentylacyjnego

Rekuperator miejscowy z ceramicznym akumulacyjnym wymiennikiem ciepła

Model ze skraplaczem chłodzonym powietrzem – wersja konfiguracyjna z dwoma wentylatorami:

nawiewnym i wywiewnym, oraz wentylatorami sekcji wymiennika skraplacza

Zastosowanie krzyżowo-płytowych wymienników ciepła to większe zużycie energii przez

system wentylacyjny oraz większa emisja dwutlenku węgla do środowiska naturalnego

Centrale dachowe typu roof-top – systemy odzysku energii

Rocznie przy zastosowaniu pompy ciepła jako systemu odzysku ciepła uzyskano 27% oszczędności w

zużyciu energii elektrycznej w odniesieniu do krzyżowo-płytowych wymienników odzysku ciepła. Mniejsze

zużycie energii elektrycznej to również większe korzyści dla środowiska naturalnego.

Porównanie charakterystycznych parametrów (średniej rocznej efektywności

energetycznej, emisji CO2) krzyżowo-płytowych wymienników ciepła o różnej sprawności

(50, 65, 80%) oraz systemu odzysku ciepła z wykorzystaniem pompy ciepła typu powietrze–

powietrze

Zastosowanie układów chłodniczych o nierównomiernym rozkładzie wydajności ziębienia, wynikającym z

zastosowania sprężarek różnej mocy oraz tradycyjnych rozwiązań, porównano na przykładzie kina z 230

miejscami znajdującego się w centrum handlowym. Analizę przeprowadzono dla zróżnicowanej frekwencji osób.

W pierwszym przypadku sala była w całości wypełniona, w drugim – liczba 90 osób, czyli 40% maksymalnego

obłożenia. Przy pełnej frekwencji ilość powietrza świeżego stanowiła 80% udziału w powietrzu nawiewanym, zaś

przy niskiej frekwencji strumień objętościowy powietrza świeżego miał 30% udziału w powietrzu nawiewanym do

pomieszczenia.

Odzysk ciepła ze ścieków w krytych pływalniach

Odzysk ciepła ze ścieków

Ścieki szare powstające w krytych pływalniach pochodzą z

natrysków, płukania filtrów i zrzucania wody basenowej.

Temperatura wody w krytej pływalni wynosi :

natryski: 39–41°C,

basen pływacki: 25–26°C,

basen rekreacyjny: 28–30°C,

basen dla dzieci (brodzik): 30–32°C,

basen do masażu (whirlpool): 35–36°C,

woda popłuczna z filtrów: 25–35°C.

Odzysk ciepła ze ścieków w krytych pływalniach – schemat działania

Centrala AquaCond ma za zadanie podgrzewać zimną wodę wodociągową do temperatury

użytkowej, wykorzystując ciepłe ścieki jako źródło ciepła. Odzysk ciepła opiera się na

wykorzystaniu układu pompy ciepła oraz współpracującego z nią rekuperatora (przeciwprądowego

wymiennika ciepła).

Odzysk ciepła ze ścieków w krytych pływalniach

Układy odzysku ciepła ze ścieków z zastosowaniem centrali odzysku ciepła ze ścieków

Menerga typu AquaCond zostały zrealizowane w krytych pływalniach

EKONOMIKA ODZYSKU CIEPŁA ZE ŚCIEKÓW

W PRALNIACH PRZEMYSŁOWYCH

Rys. 1. Schemat układu z wymiennikiem ciepła

Podgrzewanie wody świeżej następuje w wymienniku ciepła (Rys. 1). Do podgrzewania wody świeżej o

temperaturze 10 °C do temperatury 35 °C należy zastosować wymiennik ciepła o parametrach sieci 80/60 °C i

dostarczyć 30 kW ciepła. W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony jako stosunek

zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii wynosi 1

Podgrzewanie wody świeżej następuje w rekuperatorze i wymienniku ciepła (Rys. 2). Odprowadzając do

kanalizacji ścieki o temperaturze początkowej 31°C następuje ich schłodzenie w rekuperatorze ścieki/woda

świeża do temperatury 14 °C. Jednocześnie następuje podgrzanie wody świeżej z 10 °C do 27 °C. Do podgrzania

wody świeżej o temperaturze 27 °C do temperatury 35 °C należy zastosować dodatkowy wymiennik ciepła o

parametrach sieci 80/60 °C i dostarczyć 10 kW ciepła. W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony

jako stosunek zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii wynosi 3.

Rys. 2. Schemat układu z rekuperatorem i wymiennikiem ciepła.

Podgrzewanie wody świeżej następuje w skraplaczu pompy ciepła (Rys. 3). Odprowadzając do kanalizacji ścieki

o temperaturze 31 °C następuje ich schłodzenie w parowaczu wody pompy ciepła do temperatury 12 °C.

Jednocześnie następuje podgrzanie wody świeżej w skraplaczu pompy ciepła z temperatury 10 °C do 35 °C. Do

otrzymania wymiany ciepła na skraplaczu i parowniku pompy ciepła należy zastosować pompę ciepła ze

sprężarką o mocy elektrycznej 7,5 kW. W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony jako stosunek

zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii elektrycznej wynosi 4.

Rys. 3. Schemat układu z pompą ciepła.

Podgrzewanie wody świeżej następuje w rekuperatorze i skraplaczu pompy ciepła (Rys. 4). Odprowadzając do

kanalizacji ścieki o temperaturze 31 °C następuje ich schładzanie w rekuperatorze ścieki - woda świeża do

temperatury 14 °C. Kolejne schładzanie ścieków następuje w parowniku pompy ciepła do temperatury 8 °C.

Jednocześnie następuje podgrzewanie wody świeżej w rekuperatorze z temperatury 10 °C do 27 °C, a następnie

w skraplaczu pompy ciepła z temperatury 27 °C do 35 °C. W układzie tym współczynnik odzysku ciepła wyrażony

jako stosunek zapotrzebowanego ciepła do dostarczonej energii elektrycznej wynosi 10.

Rys. 4. Schemat układu z rekuperatorem i pompą ciepła.

Porównując układy podgrzewania wody świeżej można stwierdzić, że z punktu widzenia odzysku ciepła ze

ścieków najlepszy jest układ podgrzewania wody świeżej z rekuperatorem i pompą ciepła. W układzie tym

stosunek ilości zapotrzebowanego ciepła do dostarczonego ciepła (energii elektrycznej) wynosi 10 (Tabela 1).

Oznacza to, że do podgrzania wody świeżej o temperaturze 10 °C do temperatury 35 °C należy dostarczyć 10

razy mniej energii elektrycznej niż w układzie z wymiennikiem ciepła. W układzie tym następuje też największe

schłodzenie ścieków.

Obiekty pralni przemysłowych charakteryzują się nierównomiernym rozłożeniem obciążenia zrzutu ścieków do

kanalizacji w ciągu doby jak i ilościowych w czasie. Zależy to od ilości pracujących jednocześnie urządzeń

pralniczych. Stąd też należy w instalacji odzysku ciepła ze ścieków zastosować zbiornik retencyjny na ścieki, który

umożliwi stały dopływ ścieków do centrali odzysku ciepła ze ścieków niezależnie od stopnia wykorzystania pralni.

Do akumulacji ciepła w wodzie świeżej należy wykorzystać zasobniki ciepłej wody użytkowej służące do

magazynowania ciepłej wody świeżej przeznaczonej do dalszego wykorzystania w procesach zachodzących w

pralni. Pomiędzy zbiornikiem na ścieki oraz pompą ścieków należy zastosować filtr wstępny ścieków (łapacz

włosów i włókien). Układ odzysku ciepła ze ścieków będzie się składał ze: zbiornika retencyjnego na ścieki, filtra

wstępnego ścieków, pompy ścieków, centrali odzysku ciepła ze ścieków, orurowania i zaworów, automatyki

umożliwiającej współpracę układu odzysku ciepła z istniejącymi układami wodno -kanalizacyjnymi oraz przyłączy

ścieków

Rys. 5. Schemat układu odzysku ciepła ze ścieków z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła w pralni.

Układ odzysku ciepła ze ścieków z centralą z rekuperatorem

Centrala odzysku ciepła ze ścieków z rekuperatorem posiada parametry:

- czas pracy centrali odzysku ciepła ze ścieków 8400 godz/rok

- sposób odzysku ciepła rekuperator

- wydajność cieplna 32 kW

dla: ścieki dopływ 28 oC

woda świeża dopływ 10 oC

- pobór mocy elektrycznej 0,4 kW (pompa ścieków + automatyka)

Dla przyjętego czasu pracy układu oraz ceny ciepła i energii elektrycznej, koszt zużytej energii elektrycznej przez

układ wyniesie:

0,4 kW * 8 400 godz * 0,50 PLN/kWh = 1 680 PLN/rok (1)

koszt odzyskanego ciepła wyniesie:

32 kW * 8 400 godz * 50 PLN/GJ * 0,0036 = 48 384 PLN/rok (2)

Zaoszczędzona kwota (różnica pomiędzy kosztem odzyskanego ciepła, a kosztem zużytej energii elektrycznej)

wyniesie:

48 384 PLN/rok – 1 680 PLN/rok = 46 704 PLN/rok (3)

Koszt układu odzysku ciepła ze ścieków o wydatku 1,8 m3/godz z centralą odzysku ciepła z rekuperatorem

wynosi ok. 110 000 PLN.

Szacunkowy czas zwrotu poniesionej inwestycji wyniesie:

110 000 PLN : 46 704 PLN/rok = 2,36 lat (4)

Układ odzysku ciepła ze ścieków z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła

Centrala odzysku ciepła ze ścieków z rekuperatorem i pompą ciepła posiada parametry:

- czas pracy centrali odzysku ciepła ze ścieków 8400 godz/rok

- sposób odzysku ciepła rekuperator i pompa ciepła

- wydajność cieplna 52 kW

dla: ścieki dopływ 28 oC

woda świeża dopływ 10 oC

- pobór mocy elektrycznej 3,8 kW (pompa ciepła + pompa ścieków + automatyka)

Dla przyjętego czasu pracy układu oraz ceny ciepła i energii elektrycznej, koszt zużytej energii elektrycznej przez

układ wyniesie:

3,8 kW * 8 400 godz * 0,05 PLN/kWh = 15 960 PLN/rok (5)

koszt odzyskanego ciepła wyniesie:

52 kW * 8 400 godz * 50 PLN/GJ * 0,0036 = 78 624 PLN/rok (6)

Zaoszczędzona kwota (różnica pomiędzy kosztem odzyskanego ciepła, a kosztem zużytej energii elektrycznej)

wyniesie:

78 624 PLN/rok – 15 960 PLN/rok = 62 664 PLN/rok (7)

Koszt układu odzysku ciepła ze ścieków o wydatku 1,8 m3/godz z centralą odzysku ciepła z rekuperatorem i

pompą ciepła wynosi ok. 150 000 PLN.

Szacunkowy czas zwrotu poniesionej inwestycji wyniesie:

150 000 PLN : 62 664 PLN/rok = 2,39 lat (8)

Koszt ciepła dostarczonego urządzeń pralniczych oraz ciepła traconego ze ściekami

yKoszt ciepła

a - koszt ciepła dostarczonego,

b - koszt ciepła traconego ze ściekami,

c – zaoszczędzony koszt w układzie odzysku ciepła z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła,

d – zaoszczędzony koszt w układzie odzysku ciepła z centralą z rekuperatorem.

Zastosowanie układu odzysku ciepła ze ścieków

Otrzymany czas zwrotu inwestycji jest dla układu odzysku ciepła z centralą z rekuperatorem, jak i z rekuperatorem

i pompą ciepła poniżej 3 lat. Jednak układ z rekuperatorem i pompą ciepła pozwala po następnych 3 latach

eksploatacji zaoszczędzić kwotę 187 922 PLN, natomiast układ z rekuperatorem 140 112 PLN. Zaoszczędzona

kwota z odzysku ciepła ze ścieków w układzie z rekuperatorem i pompą ciepła jest 1,34 razy większa niż w

układzie z rekuperatorem. Potwierdza to założenie z przykładu 4, że układ z rekuperatorem i pompą ciepła jest

najkorzystniejszy z punktu widzenia ekonomiki odzysku ciepła ze ścieków.

Rys. 7. Zwrot kosztów inwestycji układów odzysku ciepła:

a - z centralą z rekuperatorem i pompą ciepła,

b - z centralą z rekuperatorem.

Przykład praktycznie zrealizowanego układu odzysku ciepła ze ścieków został przedstawiony na

rys. 8, 9. W układzie pomierzono temperatury wody świeżej i ścieków w czasie pracy centrali

odzysku ciepła ze ścieków pracującej z rekuperatorem oraz rekuperatorem i pompą ciepła (Tabela

2). Pomierzone temperatury potwierdzają, że ilość odzyskanego ciepła jest większa w przypadku

centrali odzysku ciepła pracującej z rekuperatorem i pompą ciepła, niż centrali pracującej tylko z

rekuperatorem.

Rys. 8. Centrala odzysku ciepła ze ścieków z

rekuperatorem i pompą ciepła.

Rys. 9. Układ odzysku ciepła ze ścieków z centralą

z rekuperatorem i pompą ciepła.

Rozwiązania powyższe, zarówno układu z rekuperatorem, jak i z rekuperatorem i pompą

ciepła, kwalifikują to tego typu termomodernizacje do realizacji inwestycji, w których

finansowanie i zwrot poniesionych kosztów na termomodernizację następuje z pieniędzy

uzyskanych z zaoszczędzonego ciepła ze ścieków.

Zastosowanie układu odzysku ciepła ze ścieków w obiektach pralni może przynieść

znaczne oszczędności w zakresie podgrzewu wody wodociągowej, przy wykorzystaniu

ciepła odpadowego.

Czas zwrotu inwestycji zakupu układu odzysku ciepła ze ścieków jest bardzo krótki,

bowiem wynosi mniej niż 3 lata pracy układu, niezależnie czy układu jest wyposażony w

rekuperator i pompę ciepła, czy sam rekuperator.

Wnioski

Najbardziej efektowny, pod względem energetycznym i ekonomicznym, układ odzysku

ciepła ze ścieków jest wyposażony w rekuperator oraz pompę ciepła!!!!!!!!

Elektrownie rozprężonego strumienia pary są najbardziej

powszechne.

Elektrownie cyklu binarnego (dwuczynnikowe) działają na wodzie o niższych temperaturach od około 225 ° -360 ° F (107 ° -182 ° C).

Elektrownie te wykorzystują wysoką temperaturę wody do gotowania płynu roboczego, zwykle związków organicznych o niskiej

temperaturze wrzenia (np. freon o temperaturze wrzenia – 33 stopnie Celsjusza). Płyn roboczy odparowuje w wymienniku ciepła a

następnie jest użyty do obracania turbiny. Woda jest następnie wstrzykiwana z powrotem do gruntu do ponownego podgrzania.

Zarówno woda jak i ciecz robocza są przechowywane oddzielnie podczas całego procesu, więc szanse na ich emisje do powietrza

są minimalne lub żadne.

Schematy wybranych ciepłowni geotermalnych – Mszczonów

Rurociąg preizolowany o dł. 1650 m od ujęcia do ciepłowni w centrum miasta; Brak otworu zatłaczającego;

Bardzo niski stopień mineralizacji (ok. 5g/l)– docelowe wykorzystanie wody jako pitnej;

Druga w Europie ciepłownia pod względem wykorzystania wody geotermalnej jako wody pitnej.

głębokość złoża

temperatura:

wydajność

złoża:

1600 m

40 °C

60 m3/h

Schematy wybranych ciepłowni geotermalnych – Mszczonów

1 gazowy wysokotemperaturowy kocioł wodny

2 gazowe niskotemperaturowe kotły wodne

Moc znamionowa instalacji grzewczej 12 MW

moc 1.9 MW

moc 2.4 MW (każdy)

Gazowe kotły wodne Absorpcyjna pompa ciepła

Schematy wybranych ciepłowni geotermalnych – Podhale

Rurociąg długości 15 km

System ciepłowniczy Bańska Niżna/Biały Dunajec – Zakopane

Ciśnienie na głowicy 2.6 MPa; Moc – 42 MW

Zasilanie (poprzez wodę sieciową): ok. 200 budynków mieszkalnych, kościół, szkoła w miejscowości Bańska

Niżna oraz system kaskadowy Laboratorium Geotermalnego PAN (suszarnia drewna, szklarnia, hodowla

rybek, tunel foliowy roślin, basen kąpielowy);

Schematy wybranych ciepłowni geotermalnych – Podhale

Kaskadowy system wykorzystania energii geotermalnej

w Laboratorium Geotermalnym IGSMiE PAN na Podhalu

Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej

- organiczny obieg Rankine’a (ORC).

Celem dyrektywy jest zwiększenie efektywności energetycznej i poprawa bezpieczeństwa dostaw

poprzez stworzenie ram dla wspierania i rozwoju produkcji ciepła i energii elektrycznej w układzie

kogeneracji o wysokiej wydajności opartej na zapotrzebowaniu na ciepło użytkowe i

oszczędnościach w energii pierwotnej na wewnętrznym rynku energii, z uwzględnieniem

specyficznych uwarunkowań krajowych, szczególnie w odniesieniu do warunków klimatycznych i

ekonomicznych.

Technologie kogeneracyjne objęte dyrektywą:

-turbina gazowa w układzie kombinowanym z odzyskiem ciepła,

-turbina parowa przeciwprężna,

-turbina parowa upustowo-kondensacyjna,

-turbina gazowa z odzyskiem ciepła,

-silnik spalinowy,

-mikroturbiny (o maksymalnej mocy niższej niż 50 kWe),

-silniki Stirlinga,

-ogniwa paliwowe,

-silniki parowe,



Certyfikaty energetyczne

– błękitnego – z nowych, wysokosprawnych źródeł

• zielone – świadectwa pochodzenia energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii

• czerwone – świadectwa pochodzenia energii elektrycznej z wysokosprawnej kogeneracji, czyli

łącznej produkcji prądu i ciepła

• żółte (wcześniej niebieskie) – świadectwa pochodzenia z małych źródeł kogeneracyjnych o mocy

do 1 MW lub opalanych gazem

•fioletowe – świadectwa pochodzenia ze źródeł wykorzystujących metan uwalniany i ujmowany

przy dołowych robotach górniczych (w czynnych, likwidowanych lub zlikwidowanych kopalniach

węgla kamiennego) lub gaz uzyskiwany z przetwarzania biomasy – biogaz.

•białe – mające na celu promowanie poprawy efektywności energetycznej i obniżanie zużycia

energii końcowej

Dodatkowo, rozważa się wprowadzenie kolejnych certyfikatów:

– pomarańczowego – ze źródeł zaopatrzonych w instalacje wychwytywania i zatłaczania

dwutlenku węgla (CCS- Carbon Capture and Storage)



Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków

technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dz. U. nr 75, poz.

690. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające

rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i

ich usytuowanie. Dz. U. nr 201, poz. 1238. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie

ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy. Dz. U. nr 169, poz. 1650. Polska Norma PN-83/B-03430 Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania

zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania.

Akty prawne i normatywne





• przepisy,

• specyfika i przeznaczenie pomieszczeń,

• szczelność układu (brak przecieków powietrza wywiewanego do nawiewanego),

• odzysk wilgoci,

• rewersyjność działania,

• niebezpieczeństwo szronienia,

• głośność pracy,

• uwarunkowania przestrzenne, nośność elementów budowlanych,

• bezpieczeństwo, jakość wykonania i wygoda użytkowania,

• koszt inwestycyjny,

• sprawność odzysku ciepła,

• minimalizacja zużycia energii.

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

50 60 70 80 90

Koszt w

ytw

orz

enia

cie

pła

[zł/sezon]

Wybór układu odzysku ciepła

Sprawnoś ć odzys ku ciepła [%]

***) stosunek objętości zajmowanej przez wymiennik do natężenia przepływu powietrza.

*) możliwość powstania nieszczelności w trakcie eksploatacji,

**) przekazywanie ciepła w obie strony możliwe jedynie w przypadku

rurki ciepła z wewnętrznym pokryciem kapilarnym, zainstalowanej poziomo,

Wybór układu odzysku ciepła

Cecha Wymiennik

krzyżowo-

płytowy

Obrotowy

wymiennik

regeneracyjny

Wymiennik

typu „rurka

ciepła”

Układ z

medium

pośrednim

Średnia sprawność odzysku

ciepła

[%]

50 - 70 65 - 80 45 - 60 40 - 55

Odseparowanie powietrza

wywiewanego od

nawiewanego

TAK* NIE TAK TAK

Odzysk wilgoci NIE TAK NIE NIE

Konieczność ciągłego

doprowadzania energii

napędowej

NIE TAK NIE TAK

Przenoszenie ciepła między

oddalonymi kanałami

powietrza

NIE NIE NIE TAK

Rewersyjność

przekazywania ciepła

TAK TAK NIE** TAK

Wskaźnik zwartości

budowy*** [m3/(10000

m3/h)]

2 -3 1,0 – 1,8 0,8 – 1,4 0,8 – 1,4

LITERATURA

1. Pudlik W.: Wymiana i wymienniki ciepła, Politechnika Gdańska, Gdańsk, 2008.

2. Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. WNT, 1998.

3. Materiały firmy ORMAT, 2010.

4. Chmielniak T.: Technologie energetyczne. WNT, 2008.

5. Nowak W., Stachel A., Borsukiewicz-Gozdur A.: Zastosowania odnawialnych źródeł energii.

Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2008.

6. Polko K.: Modelowanie procesu odzysku ciepła odpadowego spalin wylotowych. Praca doktorska, Politechnika

Wrocławska, 2012.

7. Wajs J.: Materiały wykładu „Odzysk ciepła z instalacji przemysłowych”.

8. Wajs J.: Materiały wykładu „Odzysk ciepła w urządzeniach małej i średniej mocy”, układy energetyczne.

9. Targański W.: Materiały wykładu „Odzysk ciepła w urządzeniach małej i średniej mocy”, układy wentylacji i

klimatyzacji.

10. www.reku.net.pl

11. www.multicomfort.pl

http://smfpoland.pl/wymienniki-heat-pipe/dla-kogo/

http://www.inzynierbudownictwa.pl/drukuj,7720



http://www.reku.net.pl/

http://www.multicomfort.pl/

Czym się zajmujemy :

- organizacja szkoleń i konferencji związanych z OZE i efektywnością energetyczną

- szkolenia instalatorów OZE – program EUCERT / program UDT

- współpraca z biznesem i realizacji projektów inwestycyjnych

- propagowaniem systemów opartych o pompy ciepła i OZE

- doradztwem inwestycyjno – finansowym związanym z OZE i budownictwem

ekoenergetycznym

- koncepcje oraz projekty układów instalacyjnych opartych o OZE

- wdrażanie projektów budynków zero i plus energetycznych

- współpraca z licznymi organizacjami w kraju jak i zagranicą

Kim jesteśmy :

- organizacją non – profit nie związaną z żadną firmą

- jednostką badawczo – rozwojową

- jednostką sektora MŚP

Musimy nauczyć się uzyskiwać potrzebną nam energię bez zużywania

surowców

http://cytatybaza.pl/autorzy/nikola-tesla.html






PRZYKŁADOWE REALIZACJE, KONCEPCJE, PROJEKTY

Inwestycja zrealizowana 2013 – SOPOT SKŻ

Inwestycja zrealizowana 2012

Molo Sopot

Inwestycja w trakcie realizacji 2016 – MW w Tczewie Projekt budowlano-wykonawczy 2014

Zeroenergetyczny budynek RS w Purdzie

Centrum badawcze PAN w Jabłonnej – koncepcja i założenia

projektowe

systemu pomp ciepła i systemów budowlanych

SEMINARIUM PRACODAWCY POMORZA 2015

Wszelkie prawa zastrzeżone

Koncepcja energetyczna

Kolej Metropolitalna

Koncepcja i projekty

Termomodernizacja

Budynku I.O. w Sopocie Możliwości zagospodarowania ciepła odpadowego podczas spotkania branżowego w ramach projektu „Perspektywy RSI Świętokrzyskie - IV


Dziękujemy za uwagę



Documents

2002 - 2012 - portalrsi.it.kielce.plportalrsi.it.kielce.pl/pliki/zagospodarowanie_ciepa_8727817.pdf · Wymienniki ciepła to urządzenia, w których zachodzi celowa wymiana ciepła