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Wärmerückgewinnung bei Gebläse & Co.

Abwärme bei Druckluftanwendungen – so machen Sie mehr aus warmer Luft

| Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Energiebilanz eines typischen trockenlaufenden einstufigen Schraubenverdichters (zum Vergrößern siehe Bildergalerie)
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Energiebilanz eines typischen trockenlaufenden einstufigen Schraubenverdichters (zum Vergrößern siehe Bildergalerie) (Aerzen)

Die Verwendung von Prozesswärme wird unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten immer attraktiver – Aerzen bietet jetzt innovative Lösungskonzepte für die Drucklufterzeugung, um den Energieaufwand nachhaltig zu senken. Einsparungen von über 90 Prozent sind ohne großen Aufwand möglich, so das Versprechen.

Schwindende Ressourcen fossiler Energieträger und stetig anwachsender Energiebedarf erfordern nicht nur steigende Investitionen in Technologien erneuerbarer Energieträger, wie Wind, Sonne, Erdwärme und biologisch nachwachsende Ressourcen, sie bedingen das Wachstum zukünftig strategischer Märkte. Insbesondere bei der Prozesslufterzeugung ist eine Energieeinsparung sinnvoll, zumal der größte Teil der Lebenszykluskosten durch den Verbrauch an elektrischer Energie geprägt ist.

Aus thermodynamischen Gründen fällt bei Druckluftanwendungen immer Abwärme an (elektrische Energie von der Antriebsleistung wird in Wärme umgewandelt). Diese Wärme tritt zum einen in Form von Abwärme von Motor, Verdichter und Schalldämpfer auf, zum anderen findet man sie in Form der Temperaturerhöhung des Prozessgases. In vielen Fällen geht diese Wärme allerdings ungenutzt verloren. Sie wird durch Abluftkanäle, bzw. Ventilatoren nach außen geführt oder durch die Druckluftverteilung abgegeben, während nebenan die Heizungsanlage läuft. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten der Wärmerückgewinnung beim Betreiben von Gebläsen, Drehkolben- und Schraubenverdichtern oder Turbogebläsen.

1. Kühlluft zur Raumbeheizung

Die Kühlluft für die Stufe, den Schalldämpfer und das Rohrleitungssystem unter der Schallhaube sowie die Abluft vom Ölkühler können sinnvoll zur Raumerwärmung genutzt werden. Abluftkanäle am Aggregat bündeln die Abwärme (30–60 °C) und transportieren sie als Heizungsluft gezielt an die Orte, die zu beheizen sind. Durch einen temperaturgesteuerten Auslass kann so eine geregelte Raum­temperatur erzielt werden. Abhängig von der Heizperiode wird überflüssige Luft über den Abluftkanal ins Freie gelassen.

2. Einsatz von Wärmetauschern

Ein weiterer Weg zur Wärmerückgewinnung ist die Nutzung der im verdichteten Medium gespeicherte Energie über einen Wärmetauscher. Der Vorteil besteht darin, dass die Wärme dann von dem Ort entnommen wird, an dem sie auch erzeugt wird – Energieverluste also nur durch die zurückgelegte Strecke zum Endverbraucher entstehen. Das erwärmte Medium durchläuft bei diesem Funktionsprinzip einen Wärmetauscher, der das durchströmende Wasser auf Zieltemperatur erwärmt (gilt nur für Lösungen in der Klärwerkstechnologie) oder der das Gas auf unter 50 °C herunterkühlt (gilt nur für die Pneumatik), beides natürlich bei Auslegung mit optimiertem Wärmeübertrag.

Die erhitzte Wassermenge und Temperatur sind folglich abhängig von der Durchlaufgeschwindigkeit des Mediums im Wärmetauscher, der Rohrbündellänge, der Oberfläche der Rohre, der eingesetzten Materialien und von der Größe des Wärmetauschers. Abhängig von der Ausführung des Wärmetauscher kann des erhitze Wasser als Prozess- oder Brauchwasser Verwendung finden. Zu einem großen Teil wird das Heißwasser auch bei dieser Art der Wärmerückgewinnung in das zentrale Heizungssystem eingespeist. Über 85 % der Wärmeenergie können auf diesem Weg zurückgewonnen werden.

Fazit

Die Erzeugung von Prozessluft kann auf energieeffiziente und kostensparende Art erfolgen. Das Einsparungspotenzial werde allerdings selten von Anlagenbetreibern als solches erkannt, so Aerzen. Mit vergleichsweise geringen Investitionskosten ließen sich Aufwendungen für Installation bzw. Integration in den Prozessablauf des Betriebes bereits nach wenigen Monaten amortisieren. Als Anwendungsspezialist bietet Aerzen punktgenaue Auslegung der Wärmetauscher nach maximal übertragbarer Wärmemenge und bei geringst möglichem Druckverlust. Auch ältere Druckluftanlagen können energetisch optimiert und nachgerüstet werden.

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