Récupération de chaleur pour le transport pneumatique
Utilisation de la chaleur résiduelle pour les processus
Les entreprises attachent de plus en plus d'importance à l'optimisation énergétique de leur production. Ils passent au crible leurs installations et processus techniques. L'objectif : réduire les coûts et accroître la durabilité des opérations grâce à une utilisation plus rationnelle des ressources. Les opérateurs qui consomment beaucoup d'énergie disposent d'un levier particulièrement efficace pour améliorer leur rendement.
Utilisation de la chaleur résiduelle pour les processus
Outre le contrôle intelligent des installations et l'utilisation de compresseurs et de surpresseurs très efficaces, l'accent est mis sur les systèmes de récupération de la chaleur. Une part considérable de l'énergie utilisée pour la production d'air comprimé est naturellement convertie en chaleur. Cependant, les entreprises peuvent récupérer de grandes quantités d'énergie thermique de l'air pour une utilisation ultérieure avec seulement de faibles investissements en capital. Les entreprises alimentaires utilisent la chaleur pour le chauffage et la préparation d'eau chaude, mais aussi immédiatement pour la production.
Vous pouvez obtenir une augmentation maximale du rendement en mettant en œuvre un concept thermique complet pour votre installation d'air comprimé avec les solutions d'AERZEN. Cela fonctionne pour les nouvelles installations, mais peut également être réalisé pour les systèmes existants avec un minimum d'efforts et de dépenses.
Développement inévitable de la chaleur générée par l’air comprimé
L'efficacité énergétique est déterminante pour la rentabilité des générateurs d'air comprimé. Le spécialiste de l'air de process AERZEN relève ce défi grâce à une gamme efficace de conseils et de services, garantissant le fonctionnement économique de ses produits tout au long de leur cycle de vie. Les mesures visant à accroître le rendement de l'air de process explorent diverses possibilités. Elles sont axées sur l'optimisation de l'utilisation de l'énergie pour la compression, la réduction des pertes de charge et l'utilisation de concepts de maintenance économiques. Les systèmes intelligents jouent également un rôle important dans la surveillance continue des performances de l'usine. Néanmoins, c'est la récupération de chaleur qui offre le plus grand potentiel d'amélioration du rendement, et de loin.
Sources de chaleur dans la compression de l'air de process
Une grande partie de l'énergie utilisée au niveau du compresseur est convertie en énergie thermique. La compression de l'air génère des températures très élevées côté refoulement – allant jusqu'à 280 °C lorsqu'un compresseur à vis est utilisé, par exemple. Sans récupération de chaleur, les ventilateurs rejettent la chaleur inutile dans l'environnement. Une partie de l'énergie passe également de l'air de process à l'environnement via le système de tuyauterie.
En fonction de l'installation, l'exploitant peut récupérer jusqu'à 85 % de cette énergie précieuse et lui ouvrir une série d'autres applications opérationnelles. Le transfert de chaleur de l'air vers le fluide transporté, l'eau, assure la flexibilité nécessaire. Ceci est réalisé par des échangeurs thermiques spéciaux, directement en aval de l'étage compresseur dans le circuit d'air de process. Ils refroidissent l'air et transfèrent la chaleur vers le fluide transporté, l'eau. Une part plus faible de l'énergie utilisée s'accumule sous le capot d'insonorisation du compresseur, sous forme de chaleur. Le moteur, le silencieux et le compresseur dégagent dans l'air de la chaleur due aux pertes par frottement, par exemple. L'air à la sortie atteint des températures comprises entre 30 et 60 °C. Il peut être utilisé sans autre conversion pour chauffer des bureaux ou des zones de production situés à proximité. C'est pourquoi AERZEN équipe ses surpresseurs et ses compresseurs de conduits d'évacuation. Ils mettent en commun la chaleur qui pénètre ensuite dans les pièces connectées par des volets contrôlés.
Solutions techniques pour la récupération de chaleur
C'est l'air de process lui-même qui présente le plus grand potentiel de récupération de chaleur. Dans de nombreuses applications, l'air passe par plusieurs étapes de traitement après le compresseur. Les filtres, les réfrigérants finaux et les sécheurs adaptent les propriétés de l'air aux exigences du processus concerné. Les composants clés de la récupération de chaleur sont les réfrigérants finaux. L'air de process chaud circule autour d'eux. Les variantes de conception eau-air sont adaptées à des plages de températures particulièrement élevées. Ils transfèrent l'énergie thermique de l'air vers l'eau plus froide. Les opérateurs peuvent utiliser directement cette eau chauffée pour leurs processus ou transférer l'énergie vers un autre fluide.
Le chauffage des locaux, le traitement de l'eau chaude et la chaleur de process sont les domaines d'application les plus courants dans les entreprises alimentaires. AERZEN utilise des échangeurs thermiques compacts à faisceau tubulaire pour ses réfrigérants finaux avec récupération de chaleur. Le fluide comprimé circule dans les tuyaux réfrigérants. Ces derniers sont à leur tour entourés d'eau réfrigérante circulant dans la direction opposée. Cette conception est optimisée en termes de débit et ne provoque qu'une baisse de pression minimale dans le système d'air de process. Cela contribue à son tour à l'efficacité globale, car les surpresseurs ou les compresseurs doivent compenser les pertes de charge, ce qui consomme de l'énergie supplémentaire. De puissants circuits d'air de process fournissent de manière fiable de l'air comprimé de la qualité requise. Grâce à la récupération de chaleur intégrée, ils obtiennent également les meilleures notes en termes d'efficacité énergétique et de durabilité. La condition préalable est l'ajustement précis des composants individuels à un système global. C'est pourquoi AERZEN ne laisse rien au hasard lorsqu'il s'agit d'échangeurs thermiques, en utilisant un outil de conception pour le conseil. Il sélectionne l'appareil adéquat pour les installations nouvelles et anciennes de toutes tailles.
Rendre la chaleur résiduelle utilisable
La récupération de la chaleur par le transfert de l'énergie de l'air de process vers l'eau est une étape importante. Mais le potentiel d'économie ne devient financièrement et écologiquement viable que si l'on utilise de manière optimale l'énergie récupérée. Il convient d'identifier les besoins en chaleur du ou des processus qui peuvent le mieux être alimentés en énergie. Plusieurs critères doivent être respectés lors de leur sélection :
- Proximité spatiale entre la source et le puits de chaleur
- Approvisionnement fiable du processus destinataire
- Synchronisation de la production et de la demande de chaleur
- Différence de température suffisante entre les fluides
Applications pour la chaleur de process
Presque toutes les usines peuvent utiliser la chaleur récupérée pour les installations sanitaires ou le chauffage. À des températures comprises entre 70 et 90 °C, l'eau peut même remplacer une chaudière comme source de chaleur. En outre, de nombreuses applications de traitement de l'eau chaude et de la vapeur peuvent être trouvées dans l'industrie alimentaire, entre autres :
- Chauffage
- Nettoyage
- Pasteurisation
- Stérilisation
Dans ce cas, l'énergie récupérée dans l'installation d'air de process est généralement utilisée pour préchauffer le fluide. Si le niveau de température de l'eau de refroidissement tombe en dessous de la température cible pour le fluide de process, la solution ne peut pas remplacer complètement le générateur de chaleur principal. Néanmoins, l'utilisation de la chaleur récupérée permet de réaliser immédiatement des économies d'énergie. Pour des transferts efficaces, la différence de température entre l'eau de l'échangeur thermique et le fluide cible doit être d'au moins 5, voire 10 kelvins. Il est important que la récupération de chaleur puisse alimenter les processus connectés en chaleur de manière aussi continue que possible. De cette manière, les coûts liés à l'installation d'échangeurs thermiques et de conduites sont rentabilisés très rapidement. Cela fait du système une option intéressante, même pour les petites installations en marche continue.
Le flux de chaleur récupéré en continu offre un potentiel supplémentaire dans la nouvelle planification et l'investissement de remplacement du principal générateur de chaleur pour le processus cible. La stabilité de l'approvisionnement en chaleur vous permet de réduire en conséquence les réserves de capacité pour les besoins de chaleur de pointe. Si, en revanche, la chaleur de l'installation d'air de process n'est pas fournie de manière stable, vous avez besoin, en tant qu'exploitant, d'un générateur de vapeur plus efficace. L'écart entre la production de chaleur et son utilisation nécessite un stockage intermédiaire coûteux, associé à d'importantes pertes. Les conditions structurelles sont un autre critère de sélection du dissipateur thermique. Les longs trajets de transport entre la récupération de chaleur et le processus entraînent des coûts de ligne plus élevés et des pertes d'énergie sur le trajet de transport.
Des solutions intégrées sont nécessaires
Les circuits d'air de process durable sont désormais dotés d'un système intégré de récupération de la chaleur. Les avantages économiques et écologiques considérables compensent les dépenses gérables en très peu de temps. Cela permet aux exploitants de continuer à faire un usage économique à long terme de leurs anciennes installations. Lespossibilités de subvention, telles que celles offertes par l'Office fédéral de l'économie et du contrôle des exportations (BAFA) avec son programme de financement pour une meilleure efficacité énergétique, peuvent contribuer à un amortissement encore plus rapide. Les mesures éligibles vont de la modernisation des contrôles du système principal et des échangeurs thermiques à la conception de nouvelles installations. L'utilisation d'échangeurs thermiques de haute qualité et de systèmes de contrôle à la source de chaleur n'est pas suffisante pour concevoir un système efficace de récupération de chaleur. L'intégration de processus d'utilisation est au moins aussi importante. Seule une interconnexion efficace des sources et des puits aura un effet décisif sur le rendement de l'ensemble du système.
AERZEN propose des conseils, des accessoires et de la maintenance à partir d'une source unique, en se basant sur ses propres dispositifs de récupération de chaleur. Ils peuvent être adaptés de manière flexible et permettent ainsi l'optimisation énergétique des installations plus anciennes. C'est ainsi qu'AERZEN répond à sa volonté de créer une valeur ajoutée à long terme pour ses clients avec ses systèmes d'air de process. Les spécialistes internes des applications aident les clients à dimensionner les composants. AERZEN installe également sa solution de surveillance du système à la demande des clients. Elle fournit les informations en temps réel nécessaires à une exploitation et une maintenance optimales.
