Průmyslové chlazení - úspory

Klimatická změna spojená s růstem průměrné roční teploty a extrémními vedry vyvolává stále větší potřebu průmyslové klimatizace a chlazení. Příčinu lze, podle dokumentu Vliv změny klimatu na zdraví lidí, zvířat a rostlin vypracovaného v roce 2009 pro Evropskou komisi, hledat ve zvyšujících se obavách Evropanů z úmrtnosti a nemocnosti související se zvyšující se průměrnou roční teplotou.


Dokladem pro to mohou být letní vlny veder v roce 2003, které údajně způsobily více než 70 000 úmrtí na našem kontinentě. Očekává se i růst počtu infekčních nemocí citlivých na teplotu, jako jsou infekce z potravin a další negativní dopady. Se stále širším využíváním chlazení a klimatizace souvisí i to, že objem spotřeby elektrické energie v letních měsících v posledních letech převyšuje její poptávku ve srovnání se zimou. Ne náhodou proto bývá chlazení označováno za žrouta elektřiny.
Vzhledem  k  předcházejícímu  je  proto  nejvyšší čas začít přemýšlet o řešení, které i za extrémních  situací  zajistí bezproblémový provoz firmy  a umožní minimalizovat rizika spojená  s  výpadky  výroby  za  extrémních podmínek a ohrožením lidského zdraví. Pro většinu  firem   a  rezidenčních  uživatelů  to bude znamenat zvážit instalaci odpovídajícího systému chlazení či klimatizace  nebo jeho výměnu za nové, energeticky  méně náročné.
 

Druhy chlazení a možnosti jejich využití

Zde  je  třeba  zdůraznit,  že  není  chlazení jako chlazení a volba nevhodného systému situaci  příliš  nezlepší.  Naopak  může  vést ke  zklamání  a  problémům,  kterým  je  lépe se vyhnout hned od počátku. Typů chlazení,  chladicích  systémů  a  klimatizací  (pozor, není  to  jedno  a  totéž,  jak  přetrvává  jeden z častých omylů) je řada, a pro neodborníky může být orientace v nich poměrně komplikovanou záležitostí. Proto doporučujeme už od počátku spolupracovat s odborníky, kteří dokážou  identifikovat   problémy  zákazníka, navrhnou  mu  dokonale funkční  řešení,  převedou teorii do praxe a dlouhodobě mu poskytnou potřebný servis. V takovém případě se pojmy ekologicky a ekonomicky v reálné praxi nevylučují, ale naopak jdou takříkajíc ruku  v  ruce.  Výhodou  komplexních  systémových řešení je rychlá finanční návratnost a minimální dopad na životní prostředí.
 

Kompresorové chladicí jednotky

V segmentu pro průmyslové chlazení se uplatňují hlavně kompresorové chladicí jednotky, které slouží jako zdroj chladu v sestavných chladicích a klimatizačních jednotkách, fan-coily (moderní designové jednotky vhodné jak pro vytápění, tak i pro chlazení), nebo pro chlazení technologií v průmyslu. Jsou vybaveny kompresorovým chladicím okruhem, který pracuje s ekologickým chladivem. Kompresorové chladicí jednotky se dále dělí na kompaktní jednotky s vodou nebo vzduchem chlazeným kondenzátorem (kondenzační teplo se odvádí do chladicí vody nebo do okolního vzduchu – obr. 1), nebo s odděleným kondenzátorem popř. výparníkem. Mezi jednotky s kompresorovým okruhem patří i tepelná čerpadla systému vzduch/voda nebo systému voda/voda.
 

Chladicí věže

Dalším zdrojem chladu v průmyslových aplikacích jsou chladicí věže (obr. 3). Jejich provedení je pro venkovní instalace s možností tlakově otevřeného nebo uzavřeného okruhu.  Jsou schopny chladit vodu až na 23 °C (léto). Pokud je požadavek na teploty nižší, tak je doporučováno kompresorové chlazení.
Výhody chlazení pomocí chladicí věže jsou v nižší energetické náročnosti a nižší pořizovací ceně. Je ale nutné dbát na hlídání kvality vody a zabezpečení ochrany proti mrazu.
Teplo odebrané kapalině je vyfukováno do okolí.  Jedná se o velice efektivní a levné řešení, jak ochladit kapaliny. Nevýhodou je min. dosažená teplota výstupní kapaliny, která je o cca 2 K vyšší než teplota okolí.

Free-cooling

Řadu chladicích systémů doplňuje ještě tzv. Free-cooling (volné chlazení) – tato technologie využívá nízkých venkovních teplot pro výrobu chladu (chladicí vody) bez nutnosti používání kompresorového chlazení. Provoz free-coolingových jednotek je z energetického hlediska velice nenáročný, protože při tomto druhu chlazení rotují pouze ventilátory, které nasávají vzduch skrz lamelový výměník s nemrznoucí kapalinou, která své teplo odevzdává do vzduchu a tím se ochlazuje, přičemž elektrický příkon ventilátorů bývá v porovnání s příkonem kompresorů desetinový.
 

Průmyslové prostory bez přítomnosti lidí

Samostatnou kapitolou je chlazení průmyslových prostorů, ve kterých se nevyskytují lidé, kde je funkce ochlazování nezbytná pro udržování provozní teploty. Například v potravinářském průmyslu, v nemocnicích, farmaceutickém průmyslu, laboratořích a podobně. Tam se uplatňují např. chladicí místnosti, kde chlazení probíhá v teplotním rozmezí přibližně 2 °C až 10 °C, nebo chladicí (příp. mrazicí) boxy, kde se teplota pohybuje přibližně mezi –2 °C až 4 °C (v mrazicích boxech kolem –18 °C až -20 °C). V převážně míře lze využít kompresorová chladicí zařízení.
 

Klimatizace

Funkci ochlazování pracovních prostor zajišťuje i klimatizace, která je však primárně určena hlavně pro pracoviště kancelářského typu, nikoli pro výrobní prostory a areály, které jsou doménou průmyslového chlazení.
 

Klíč k výběru chladicího zařízení

Pro průmyslové aplikace je obvykle standardně nejlepším řešením kompaktní průmyslová chladicí jednotka s integrovanou tlakovou akumulační nádobou a čerpadlem s co možno nejmenší zastavěnou plochou, (což splňuje například řada TAEevo TECH). Její univerzálnost umožňuje nasadit ji do jakéhokoliv oboru, kde je potřeba chladit. Obecně se většinou navrhuje technologie  free-coolingu (volné chlazení) pro snížení energetické náročnosti díky deskovým výměníkům a vzduchovým chladičům. Další nutností je korektně a technicky správně navržené vodní hospodářství, jako jsou čerpadla, dimenze potrubí, uzavírací a servisní armatury, velikosti akumulačních nádob až po parotěsné tepelné izolace.
V tepelném zpracování se mohou použít pro chlazení atmosférické chladiče nebo chladicí věže. Kompresorové chlazení se zde používá jen zřídka, podle druhu tepelného zpracování.
 

Úskalí nesprávně zvoleného systému

Základním problémem je nevšímavý přístup zákazníků k chladicímu systému coby nutné součásti výrobních linek. Obecně chladicí technologie samy o sobě nepřinášejí žádný zisk a tak je na ně také pohlíženo. Bohužel, řada firem začne řešit problém s nefunkčním chlazením, až když takový problém nastane. Doporučujeme tyto problémy řešit skrze půjčovnu chladicích jednotek, která dokáže nabídnout pomoc v urgentních případech a zároveň do budoucna vyřešit i problém s chlazením vůbec.

Klimatizace není chlazení

Další chybou je, že zákazníci často nerozlišují mezi jednotkami pro klimatizace a pro průmyslové chlazení a s tím souvisejícími pořizovacími cenami. Obecně, klimatizace je používána v průběhu roku jen pár měsíců a s tím také počítají výrobci. Zařízení je tedy levnější, jeho konstrukce je jednoduchá a interní komponenty jsou voleny s ohledem na provoz např. 5 měsíců v roce. Pro klimatizační jednotku tohoto určení, která se používá v průmyslové výrobě 24 hodin/365 dní v roce, znamená pak kontinuální provoz extrémní, a často neúnosné zatížení, zatímco chladicí jednotky pro průmyslové aplikace jsou právě na toto navrženy. Úměrně k tomu je pořizovací cena průmyslových chladičů mnohem vyšší, jejich návratnost je ale překvapivě rychlá. Vlastní návrh chladicího zařízení se navrhuje tak, aby výrobní linky byly v provozu trvale a s patřičnou přesností.
Pořizovací cena, která je úmyslně snižována na úkor technického vybavení a konstrukce zařízení, často představuje jediné kritérium.
 

Úspory na prvním místě

Možností, jak dosáhnout úspor v průmyslovém chlazení, je řada. V průmyslu se mimo jiných médií (plyny, stlačený vzduch apod.) používá chladicí voda. V aplikacích, kde je požadovaná teplota kapaliny nižší, než je teplota okolí, se uplatňují např. kompresorové chladicí jednotky pracující na principu obraceného Carnotova cyklu, kdy se chlad z prostředí (např. kapalin) odebírá pomocí plynu, který se lehce odpařuje a tím bere teplo jiné látce (materiálu). Srdcem takové cyklu je kompresor, který pro svůj chod potřebuje elektrickou energii. V praxi se uvádí, že jednotky s chladivovým okruhem pracují s účinnosti EER = 3 až 4 (tzn. jednotka s chladicím výkonem 100 kW má elektrický příkon cca 30 kW). Snižování provozních nákladů u některých technologií je možné dosáhnout tím, že se chladí pouze vzduchem bez nutnosti chodu kompresoru, tzv. free-cooling neboli volné chlazení. V tomto případě se využívá nízkých venkovních teplot pro výrobu chladu (chladicí vody) bez nutnosti používání kompresorového chlazení. Provoz free-coolingu je energeticky velice nenáročný.  Při chlazení se otočí pouze ventilátory, které nasávají vzduch skrz lamelový výměník s nemrznoucí kapalinou, ta své teplo odevzdává do vzduchu a tím se ochlazuje.
Elektrický příkon ventilátorů bývá v porovnání s příkonem kompresorů třetinový až čtvrtinový (účinnost EER = 10). Zde je třeba zdůraznit, že návratnost (obvykle se uvádí 3 roky)  free-coolingových  instalací je velmi závislá na požadované výstupní teplotě ochlazované kapaliny, lokalitě a vytíženosti výroby. Každou aplikaci je třeba posoudit individuálně a teprve poté lze s jistotou říci, za jaký čas se vložené prostředky vrátí.

Autor článku Ing Jiří Freund je vedoucím obchodního oddělen Divize chlazení společnosti Veskom.
Bylo publikováno v časopise  TZB HAUSTECHNIK





Zpět na výpis článků

Instalace průmysového komopresoru

Instalace průmysového komopresoru

V průběhu letošního jara jsme instalovali průmyslový chladič vody MTA GALAXY TECH pro našeho zákazníka EUROPASTA ADRIANA L...

O šroubových kompresorech víme vše!

O šroubových kompresorech víme vše!

Sháníte šroubový kompresor? Pomůžeme vám vybrat pro vaši společnost ten pravý. Firma Kompresory a chlazení s.r.o. je speci...

PF 2017

PF 2017

Děkujeme všem našim obchodním partnerům a zákazníkům za přízeň a přejeme Vám hodně zdraví a úspěchů v novém roce 2017.

MENUX