Spesialtilpasset rørvarmeveksler for luftkompressors spillvarmeutnyttelse
På mange fabrikker går luftkompressoren i timevis hver dag, og gjør jobben sin stille i hjørnet av anlegget. Den leverer trykkluft til ventiler, verktøy, pakkelinjer og produksjonsutstyr, men den kaster også overraskende mye energi i form av varme. Derfor har kompressor varmegjenvinning begynt å få mer oppmerksomhet. Atlas Copco bemerker at mer enn 90 % av den elektriske energien som brukes av en kompressor blir omdannet til kompresjonsvarme, mens Kaeser opplyser at i hovedsak 100 % av den elektriske energien som går inn i en industriell luftkompressor ender opp som varme et sted i systemet, med en svært stor andel av denne varmen som kan gjenvinnes til nyttige formål.
Det er her en lamellrørsvarmeveksler blir en svært praktisk løsning. Ideen er enkel: i stedet for å la kompressorvarme forsvinne ut i atmosfæren, overfører systemet denne varmen til en annen luftstrøm eller væskestrøm som faktisk kan brukes i anlegget. En rørdesign med ribber fungerer spesielt godt når luft er et av mediene, fordi finnene øker varmeoverføringsoverflaten og hjelper til med å flytte varmen mer effektivt mellom rørets-sidevæske og den omkringliggende luften. US Department of Energys referanser til damp og prosess-oppvarming merker spesifikt at varmevekslere med ribberør vanligvis brukes til å varme opp luft i tørke- og romoppvarmingsapplikasjoner, og det er nettopp grunnen til at de passer så naturlig inn i kompressorvarmegjenvinningsprosjekter.
Ved reell industriell bruk kan varmen fra en luftkompressor gjenvinnes på to vanlige måter. Den første er å fange opp den varme avtrekksluften fra en luft-avkjølt kompressor og lede den til et annet område som trenger varme. Kaeser beskriver dette som en enkel metode for romoppvarming, ved å bruke kanalsystem og kontroller for å sende den oppvarmede luften til verksteder, varehus eller nærliggende rom. Den andre metoden er å gjenvinne varme til en vann- eller prosess-væskesløyfe, og deretter føre den varme væsken gjennom en varmeveksler for et annet nyttig formål. Atlas Copco forklarer at vann-avkjølte kompressorsystemer kan gjenvinne varme inn i varmtvannskretser, og Kaeser bemerker at væskeoppvarming fra kompressorer kan brukes til bruksområder som vann fra kjele, prosess-væskeoppvarming, mat- og drikkeprosesser og varmtvannsservice.
For mange anlegg er en varmeveksler med ribber attraktiv fordi den gjør den gjenvunne energien til noe umiddelbart nyttig: oppvarmet luft. En fabrikk kan for eksempel gjenvinne varme fra kompressoroljekjøleren eller kjølevannssløyfen, sende den varme væsken gjennom en rørspiral med ribber og bruke en vifte til å blåse omgivelsesluft over finnene. Resultatet er varm luft som kan tilføres et verksted, et tørkerom, en frisk-luftsminkeenhet- eller et produksjonsområde i kaldere måneder. Det gjør at systemet føles mindre som en energi-effektivitetstillegg- og mer som et arbeidende anleggsutstyr som kompenserer for andre varmebehov hver dag kompressoren går. DOE-veiledning om kompressorsystemer sier at kompressorspillvarme kan brukes effektivt til romoppvarming og prosess-vannoppvarming, ofte med attraktiv tilbakebetaling fordi varmen allerede produseres uansett.
Det som gjør den finnede rørstilen spesielt egnet er luftens natur. Luft er et relativt dårlig-varmeoverføringsmedium sammenlignet med vann, så bare rør alene er ofte ikke nok hvis du vil ha en kompakt, effektiv spole. Ved å legge til finner får veksleren mye mer kontaktflate på luftsiden, noe som forbedrer ytelsen uten å gjøre enheten for stor. Det er grunnen til at ribberørsspoler er så mye brukt i luftvarmere, kanalvarmere,-sminkeluftenheter og tørkeutstyr. I et kompressorvarmegjenvinningssystem hjelper det samme prinsippet med å konvertere lav-spillvarme til en stabil og brukbar strøm av varm prosessluft.
En god kompressorvarmegjenvinningsdesign handler ikke bare om selve varmeveksleren. Hele systemet må matches riktig. Kaeser understreker viktigheten av et termisk samsvar mellom varmen tilgjengelig fra kompressoren og varmen som faktisk trengs i prosessen. Det punktet er viktigere enn mange er klar over. Hvis kompressoren går bare periodisk, men varmebehovet er kontinuerlig, kan det hende at den gjenvunne varmen ikke er nok alene. Hvis den tilgjengelige vanntemperaturen er for lav, kan det hende at luften som forlater rørspolen med ribber ikke er varm nok for bruken. Og hvis spolen kun velges ved gjetting, kan resultatet være et stort trykkfall, svak luftstrøm eller skuffende utløpstemperatur. Et godt-utformet system må balansere kompressordriftstimer, tilgjengelig varme, væsketemperatur, luftstrøm og målluft-av-tilstander.
En annen grunn til at disse systemene fortjener oppmerksomhet er omfanget av besparelsene. Atlas Copco sier at opptil 94 % av kompresjonsvarmen kan gjenvinnes, og Kaeser sier at opptil 96 % av varmen kan tas i bruk under de rette forholdene. Det er ikke løfter for hver installasjon, men de viser hvorfor varmegjenvinning fra kompressorer ofte er et av de mer praktiske energiprosjektene på en fabrikk. I stedet for å brenne nytt brensel eller legge til elektriske varmeovner for hver oppvarmingsoppgave, kan anlegget gjenbruke varme det allerede har betalt for én gang gjennom kompressorens strømforbruk.
Fra et anleggs-operatørsynspunkt er det egentlig det sterkeste argumentet for en varmeveksler med ribber i denne typen systemer. Det er ikke glamorøst utstyr. Den får vanligvis ikke søkelyset. Men det hjelper å gjøre en kompressor fra en ren strømforbruker til en delvis energikilde. Det kan redusere oppvarmingskostnadene, forbedre den generelle systemeffektiviteten og gjøre bedre bruk av utstyr som allerede kjører hver dag. I mange tilfeller er ikke den smarteste varmen på en fabrikk ny varme i det hele tatt. Det er varmen som allerede var der og ventet på å bli gjenvunnet og brukt riktig.
