Drucklufttechnik

Mehr Effizienz in der Druckluft durch Abwärmenutzung

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Direkte Nutzung der Abwärme für Prozesse amortisiert sich schnell

Bei der ersten Variante leiten Luftkanäle mit thermostatisch gesteuerten Klappen (zur Temperierung) die warme Abluft von den Kompressoren zum Heizen direkt in benachbarte Betriebsräume. Um die Effektivität dieser Warmluftheizung nicht einzuschränken, sollte der Weg der Abluft vom Kompressor zum Einsatzort jedoch nicht zu weit sein.

Bei diesem Verfahren gibt es zwischen den Hauptbauarten, fluidgekühlten und trocken verdichtenden Schraubenkompressoren, so gut wie keine Unterschiede. Beide geben an ihren Nachkühlern bis zu 96 % der zugeführten Energie über die erwärmte Kühlluft wieder ab; deren Temperatur liegt etwa 20 K über der ursprünglichen Kühllufttemperatur.

Einen zusätzlichen Kostenvorteil bieten primär luftgekühlte Anlagen: Luftkühlung ist um etwa 60 % kostengünstiger als Wasserkühlung. Heute stehen Schraubenkompressoren mit bis zu 355 kW luftgekühlt zur Verfügung. Auch wenn sie nicht ganzjährig genutzt werden kann, lohnt sich diese Art der Wärmerückgewinnung: Die Investition für die Warmluftführung ist relativ niedrig und amortisiert sich in der Regel schon innerhalb eines Jahres.

Erhebliche Systemunterschiede bei der indirekten Abwärmenutzung

Auch das indirekte Nutzen der Abwärme durch Wassererwärmung ist bei fluidgekühlten wie bei trocken verdichtenden Schraubenkompressoren möglich. Allerdings gibt es erhebliche Systemunterschiede. 76 bis 96 % der installierten Kompressorleistung stehen hier zur Zweitnutzung bereit.

Am kostengünstigsten sind Plattenwärmetauscher. Besonders sensible Anwendungen, wie etwa das Erwärmen von Trinkwasser, erfordern allerdings Sicherheitswärmetauscher.

  • Fluidgekühlte Schraubenkompressoren mit Wärmetauscher und einem zweiten Mediumskreislauf zum Erwärmen von Wasser auf bis zu 70 °C sind schon lange erhältlich. Dabei ist es gleich, ob primär mit Luft oder Wasser gekühlt wird. Zwischen Vor- und Rücklauf besteht eine Temperaturdifferenz von 20 bis 25 K. Ein Überschreiten dieser Werte hat steigenden Energie- und Wartungsbedarf zur Folge. Der Vorteil fluidgekühlter Kompressoren ist, dass sowohl primär luft- als auch wassergekühlte Versionen mit Systemen zur Wassererwärmung ausgestattet werden können. Bei den luftgekühlten Anlagen kommt noch der Kostenvorteil von circa 30 % für die Kühlung hinzu.
  • Trocken verdichtende Schraubenkompressoren eignen sich im Gegensatz zu den fluidgekühlten nur in primär wassergekühlter Ausführung zum Erwärmen von Wasser. Dafür ist ein direkter Eingriff in den Mediumskreislauf erforderlich. So lassen sich beiden Verdichtungsstufen je rund 45 % der rückgewinnbaren Wärme entnehmen, etwa 6 % stehen zusätzlich über den Ölkreislauf zur Verfügung – insgesamt also 96 %. Bei einer Temperaturdifferenz von etwa 30 K zwischen Vor- und Rücklauf kann das Kühlwasser wie bei den fluidgekühlten Versionen auf Temperaturen von bis zu 70 °C erwärmt werden. Auf die Effizienz der Drucklufterzeugung hat das keinen Einfluss. Allerdings ist meist noch ein zweiter Nachkühler erforderlich, um die Drucklufttemperatur an die Erfordernisse der nachgeschalteten Aufbereitung anzupassen. Mit einem Druckverlust von etwa 0,6 % beeinträchtigt er die Energieeffizienz aber kaum.

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