Em muitas fábricas, o sistema de refrigeração rejeita calor o dia todo, enquanto outro sistema queima gás ou usa eletricidade para produzir água quente ou vapor de baixa pressão. Isso parece normal porque é assim há anos. Mas também é um desperdício silencioso. Se sua fábrica precisa de refrigeração e aquecimento simultaneamente, a recuperação de calor residual do condensador pode transformar esse calor rejeitado em água quente útil, calor de processo ou parte do fornecimento de vapor. Este artigo explica as vantagens dessa tecnologia em relação às caldeiras tradicionais a gás e elétricas e onde ainda é necessário um projeto cuidadoso.
Por que o calor desperdiçado no condensador representa um custo oculto?
A refrigeração não "destrói" o calor. Ela transfere o calor do lado frio para o lado do condensador. Em um sistema normal, grande parte desse calor é dissipada para o exterior através de condensadores ou água de resfriamento. Então, a fábrica paga novamente para produzir água quente. É um pouco como levar comida quente até a porta, jogá-la fora e depois pedir o jantar.
As caldeiras adicionam calor, a recuperação reutiliza o calor.
Uma caldeira a gás ou elétrica gera calor a partir de combustível ou energia. Um sistema de recuperação de calor por condensação aproveita o calor já existente no ciclo de refrigeração e o eleva a uma temperatura mais útil. É por isso que a economia pode ser significativa em instalações que operam simultaneamente com armazenamento refrigerado, congelamento, processamento refrigerado, lavagem e aquecimento.
MONTECH Condensando a Solução do Sistema de Recuperação de Calor é construído em torno dessa ideia. Pode utilizar recuperação de calor sensível, bombas de calor de alta temperatura, armazenamento térmico fora do horário de pico, bombas de calor a vapor e compressores de vapor. Cada opção se adapta a uma tarefa de aquecimento diferente, para que você não precise forçar uma única máquina a realizar todas as funções.
Os melhores locais precisam de sistemas de aquecimento e refrigeração em conjunto.
Este sistema é mais prático quando as cargas de aquecimento e resfriamento se sobrepõem. Pense em frigoríficos com tanques de escaldagem, fábricas de processamento de frutos do mar com câmaras frigoríficas e necessidade de lavagem com água quente, laticínios com processos de pasteurização e limpeza, cervejarias com lavagem de garrafas, fábricas de alimentos congelados, hotéis, piscinas e outros locais com demanda constante de água quente.
Se a sua necessidade de aquecimento for pequena ou ocorrer apenas uma vez por semana, o retorno do investimento pode ser baixo. Mas quando a refrigeração funciona todos os dias e a água quente também é necessária diariamente, a recuperação de energia começa a fazer mais sentido.
Como um sistema de recuperação de calor produz água quente útil?
A lógica de funcionamento é semelhante à de uma bomba de calor. Um fluido de trabalho a baixa temperatura absorve calor, o compressor aumenta a pressão e a temperatura, e o condensador libera calor na água. A principal diferença reside na fonte de calor. Neste caso, o sistema utiliza o calor da condensação proveniente do sistema de refrigeração.
Água quente a 85°C atende a muitas necessidades da fábrica.
Uma bomba de calor de condensação com recuperação de calor pode recuperar o calor de um sistema de refrigeração, pressurizar o fluido refrigerante novamente e elevar a temperatura de saturação. Através da liberação de calor por condensação, ela pode produzir água quente a até 85°C. Os fluidos refrigerantes mais comuns são o R717, o R507A e o R134a, com compressores de parafuso em formatos abertos ou semiabertos.
Essa faixa de temperatura é adequada para aquecimento industrial, reposição de água em caldeiras, água de limpeza e alguns pré-aquecimentos de processos. Para muitos compradores, 85 °C já é suficiente. Não há necessidade de buscar vapor se a água quente resolve o problema. Os operadores também apreciam sistemas simples, não apenas os gerentes.
Água quente acima de 90°C pode substituir o vapor em alguns processos.
Alguns processos exigem temperaturas mais elevadas. A tecnologia de bomba de calor com recuperação total de calor pode produzir água quente a temperaturas ultra-altas, acima de 90 °C, que pode substituir o vapor da caldeira em determinadas tarefas, como tanques de escaldagem em linhas de abate.
Isso não significa que todo processo a vapor deva ser substituído por água quente. Ainda é necessário verificar o nível de temperatura, a vazão, o método de contato do processo e a precisão do controle. Mas, em muitas tarefas de aquecimento, a água quente é mais fácil de manusear, mais fácil de dosar e mais simples de manter do que o vapor.
Quando é que é melhor do que caldeiras a gás ou elétricas?
Uma caldeira é direta e familiar. Essa é a sua vantagem. No entanto, o aquecimento direto pode não ser a opção mais econômica quando sua planta já rejeita grandes quantidades de calor da refrigeração. A verdadeira comparação deve incluir o custo do combustível, o preço da eletricidade, a manutenção, a pressão de carbono, as normas de segurança e a vida útil do equipamento.
Isso reduz o gasto repetido de energia.
As caldeiras tradicionais geram calor do zero a cada ciclo. Um sistema de recuperação reutiliza primeiro o calor do condensador e, em seguida, adiciona energia apenas para elevar a temperatura ao nível necessário. Isso pode reduzir a quantidade de combustível comprado ou o uso de aquecimento elétrico direto.
Em um caso não especificado de modernização industrial, um processo dependia totalmente do vapor da caldeira para o refervedor. Após a adição de um processo indireto com bomba de calor, o calor do vapor de topo foi recuperado e enviado de volta ao processo. O projeto utilizou unidades de compressores de parafuso duplo com injeção de óleo, com capacidade de refrigeração de 23,4 MW e capacidade de aquecimento de 27,4 MW. Os cálculos de custo de energia mostraram uma economia anual de mais de 40 milhões de RMB e uma redução anual de 79.530 toneladas de carbono.
Reduz a carga da caldeira sem alterar tudo.
A maioria das fábricas não quer substituir todas as caldeiras da noite para o dia. E tudo bem. Uma solução melhor costuma ser a substituição parcial. O sistema de recuperação pode lidar com a demanda base de água quente ou vapor de baixa pressão, enquanto as caldeiras existentes atendem aos picos de demanda, necessidades de reserva e condições especiais do processo.
Por exemplo, bombas de calor com recuperação total de calor podem gerar vapor de baixa pressão para substituir parcialmente caldeiras a vapor na lavagem de garrafas de cerveja ou na pasteurização de laticínios. A caldeira permanece, mas funciona menos. Isso representa uma sensação de menor risco para as equipes de produção.
E quanto ao vapor de baixa pressão e temperaturas mais elevadas?
Alguns compradores ouvem "recuperação de calor" e pensam que se trata apenas de água morna. Essa visão é muito limitada. Com a solução correta, o calor de baixa qualidade pode ser transformado em água quente ou vapor em alta temperatura. O segredo é combinar a fonte de calor com o uso final desejado.
As bombas de calor de alta temperatura podem atingir 120°C.
Uma unidade de bomba de calor para água quente ou vapor de alta temperatura pode recuperar calor da água de origem acima de 60°C. Ela pode produzir água quente a até 120°C ou vapor saturado a 2 bar. Isso a torna útil para recuperação de calor residual industrial e substituição de vapor.
Uma bomba de calor centrífuga a vapor com maior capacidade de elevação de temperatura pode recuperar calor residual de fontes com temperaturas tão baixas quanto 20 °C e produzir água quente a até 140 °C ou vapor saturado a 3,6 barA. Isso abre caminho para um aproveitamento mais profundo do calor residual, mas também significa que o projeto deve ser meticuloso. A estabilidade da fonte de calor, a seleção do compressor e o dimensionamento do trocador de calor não são aspectos que possam ser considerados por acaso.
O aumento de potência a vapor pode reutilizar o vapor de escape.
Se o seu processo já produz vapor de baixa pressão ou vapor instantâneo, um compressor de vapor pode comprimi-lo diretamente e aumentar a pressão. Os dados da base de conhecimento incluem o aumento da pressão do vapor até 14 barG e cerca de 200 °C. O sistema utiliza vapor de água como fluido de trabalho e pode ser usado para ajuste de potência do vapor, evaporação, cristalização e reebulição.
Para uma fábrica que libera vapor instantâneo, é doloroso presenciar isso quando se conhecem os números. Esse vapor ainda tem valor. Deixá-lo escapar nem sempre é evitável, mas não deve ser a primeira opção.
Como você deve planejar um projeto real?
Um projeto de recuperação deve começar com dados, não com fotos de equipamentos. Você precisa conhecer a curva de carga do sistema de refrigeração, a quantidade de calor do condensador, a demanda de água quente, a temperatura do processo, as horas de operação, a qualidade da água, as limitações de espaço e as regras de backup. Atalhos nessa etapa geralmente causam problemas mais tarde.
Combine a fonte de calor com o usuário de calor.
Comece verificando quando o aquecimento está disponível e quando é necessário. Se a refrigeração funciona à noite, mas a água quente é necessária pela manhã, o armazenamento térmico fora do horário de pico ou um reservatório de água quente podem ajudar. A solução também inclui o armazenamento térmico de eletricidade fora do horário de pico, que pode armazenar energia fria ou calor quando a energia é mais barata e usá-la durante o dia.
Para revisão inicial do projeto, o consulta de processo completo Esta página é útil porque o projeto pode envolver refrigeração, água quente, vapor, lógica de controle, tanques de armazenamento e espaço de instalação simultaneamente.
Observe toda a cadeia energética.
Um bom sistema de recuperação de calor não deve interferir no sistema de refrigeração. Ele deve manter o sistema de refrigeração estável, ao mesmo tempo que direciona o calor para o usuário correto. Por isso, o projeto deve considerar compressores, condensadores, trocadores de calor, bombas, sistemas hidráulicos, controles e dispositivos de segurança em conjunto.
MONTECH apoia isso através de solução planejamento, integração de sistemas e toda a cadeia industrial capacidade. Para operação a longo prazo, o escopo do serviço também é importante, incluindo planejamento de projetos, consultoria técnica, projeto de engenharia, equipamentos completos, instalação e comissionamento, treinamento de pessoal, manutenção de sistemas, diagnóstico e atualização de sistemas e gestão de energia por contrato.
O que os compradores devem verificar antes de substituir o sistema de aquecimento da caldeira?
Antes de escolher um sistema de recuperação de calor residual de condensação, solicite um balanço térmico claro. O fornecedor deve apresentar a fonte de calor recuperado, a produção de água quente, a produção de vapor (se necessário), as horas de funcionamento, a redução esperada no consumo de combustível e o modo de controle.
Não compare apenas o preço de compra.
Uma caldeira pode parecer mais barata inicialmente. Mas se ela queima combustível todos os dias enquanto o calor do condensador é desperdiçado no exterior, o custo operacional pode ser maior ao longo de toda a vida útil da instalação. Compare o custo total, não apenas o item referente ao equipamento no orçamento.
Confirme a temperatura, o fluxo e o nível de reserva.
É necessário confirmar a temperatura da água, a vazão, a demanda máxima, os requisitos de higiene, o nível de pressão e o sistema de aquecimento de reserva. Em fábricas de alimentos, uma pequena variação de alguns graus pode afetar a limpeza ou a qualidade do processo. É melhor fazer perguntas básicas logo no início do que ter que lidar com problemas de água quente instável durante a produção.
Para um projeto específico, você pode enviar dados operacionais através do contato Consulte a página e solicite uma solução prática, como recuperação de calor sensível, bomba de calor de alta temperatura, bomba de calor a vapor, compressor a vapor ou um plano combinado.
FAQ
P1: A recuperação de calor residual do condensador pode substituir completamente uma caldeira a gás?
R: Às vezes, mas nem sempre. Depende da sua demanda de água quente ou vapor, da temperatura necessária, das horas de funcionamento e das necessidades de reserva. Muitas usinas utilizam esse sistema para suprir a demanda base e manter as caldeiras em funcionamento apenas nos horários de pico.
Q2: Qual a temperatura da água quente que uma bomba de calor de condensação com recuperação de calor pode produzir?
A: Uma unidade de bomba de calor de condensação com recuperação de calor pode produzir água quente até 85 °C. A tecnologia de bomba de calor com recuperação total de calor também pode produzir água quente a temperaturas ultra-altas, acima de 90 °C, para determinados processos.
Q3: O sistema consegue produzir vapor?
R: Sim. Uma bomba de calor para água quente ou vapor de alta temperatura pode produzir água quente a até 120 °C ou vapor saturado a 2 barA. Um sistema com maior elevação de temperatura pode atingir 140 °C de água quente ou 3,6 barA de vapor saturado.
Q4: Quais setores industriais se beneficiam mais com a recuperação do calor residual do condensador?
A: Os locais que necessitam tanto de aquecimento quanto de refrigeração são os que mais se beneficiam, como matadouros, processamento de frutos do mar, laticínios, cervejarias, fábricas de alimentos congelados, hotéis, piscinas e unidades de produção com cargas constantes de lavagem ou aquecimento de processos.
Q5: Que dados devo preparar antes de solicitar um orçamento?
A: Prepare informações sobre capacidade de refrigeração, dados de calor do condensador, temperatura da água quente, vazão, pressão do vapor (se necessário), horas de funcionamento diárias, layout do local, qualidade da água e custo atual do combustível da caldeira.