2
Restwarmte? Waarom?
Zakelijk Milieu Regelgeving/vergunning Besparing/productieverhoging Comfort Persoonlijk Simpel en logisch Besparing........
Aan de slag!
3
Inhoudsopgave
inleiding
Trias Energetica
Energie versus exergie
algemeen
Gelijktijdigheid van warmtevraag en warmteaanbod
Optimaal hergebruik via Pinch analyse
koudetechniek
Restwarmte niveau’s van koelinstallatie
Warmtepompen
5
Trias Energetica
Trias Energetica:
1.Energieverbruik proces minimaliseren
- Beperk koelbehoefte basis proces.
- Naar elkaar brengen van To en Tc
2. Duurzame energie inzetten.
3. Fossiel toepassem met zo hoog mogelijk rendement
- 1K verlaging van condensortemperatuur levert 2 tot 3% hogere COP op.
- 1K verhoging van verdampertemperatuur levert 3 tot 4% hogere COP op.
6
1 MJ
Elektriciteit
1 MJ
Warmte
1 MJ
Warmte Elektriciteit
0,5 MJ
T T = 313 °C
Tekortkomingen Trias Energetica Ontbreken van waardering kwaliteit van energie Inpassing warmtepompen, warmte/kracht niet te beoordelen
Energie versus Exergie
7
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen De exergiewaarde van arbeid : Exw = W De exergiewaarde warmte : Exq = (1 - T0/T) * Q waarin: T0 = omgevingstemperatuur [K] T = temperatuur van de warmtestroom [K] Q = hoeveelheid warmte (J of W)
Trias Exergetica
Oplossing: Reduceer exergieverliezen (= beperken van temperatuurdegradatie)
Merk op dat een warmtepomp ook exergie uit de omgeving haalt!
9
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Gelijktijdigheid vraag en aanbod
Warmteaanbod en -vraag vallen vaak niet samen (tijd, temperatuur, hoeveelheid). Tijd oplossing: Warmtebuffer zorgt voor ontkoppeling van vraag en aanbod in tijd economisch: Efficient voor kort cyclische periodes (dag/nacht , productie /reinigen) Temperatuur & hoeveelheid probleem: Warmte aanbod niet direct passend voor directe hergebruik oplossing: Naverwarmen /opwaarderen m.b.v. gasboiler/warmtepomp/ zonwarmte om temperatuur en/of hoeveelheid af te stemmen.
10
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Pinch analyse
Pinch analyse Methodiek om de minimum noodzakelijke energieverbruik van een proces te bepalen door maximaal hergebruik van restwarmte via procesintegratie. Typische toepassing Complexe processen meerdere te verwarmen en te koelen deelprocessen
11
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Pinch analyse
1
3
2
4
Vraag: Is er optimaal gebruik gemaakt van warmtehergebruik?
Energie behoefte bestaande proces schema - 30 kW warmteafvoer via koelwater -170 kW verhitting met stoom
13
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Pinch analyse
Eén spelregel: 1. geen warmtetransport over de pinch;
2. geen koeling boven de pinch;
3. geen verhitting onder de pinch.
The Pinch
minimum temperature
difference (10K)
10 kW
De lijn “cold total” is in zijn geheel horizontaal verschoven (10kW) zodat er een temperatuur verschil van bijvoorbeeld 10K over de pinch ontstaat.
14
2. Haal exergie
uit omgeving
Pinch analyse
Energie behoefte geoptimaliseerd proces schema. -Onder de pinch: 10 kW warmteafvoer via koelwater -boven de pinch: 150 kW verhitting met stoom
Restwarmte uit koelinstallaties
Drie beschikbare warmtestromen
condensatie warmte
• veel warmte (± 100% koelvermogen)
• lage T ( zomer max 30, winter max 20
• Verhogen T kost 2-3% rendement per °C
oververhitting persgassen (zuiger/scroll)
• Geringe hoeveelheid warmte (10-30 % koelvermogen)
• Hoge T (afhankelijk systeem 45 tot 60 °C)
• Interne ww verhoogd capaciteit en temperatuur.
Warmte oliekoeler (schroefcompressor)
• Geringe hoeveelheid warmte (±4 % koelvermogen)
• hoge T (afhankelijk systeem 40 tot 55 °C)
17
Restwarmte uit koelinstallaties
15-20% condensatie 100%
Cyclus zonder interne ww
oververhitting persgas = 15-20%
18
Restwarmte uit koelinstallaties
25-30% condensatie 100%
Cyclus met interne ww
oververhitting persgas = 25-30%
Restwarmte uit koelinstallaties
Uitvoering de-superheater met warmtebuffer voor het voorverwarmen van bijvoorbeeld reinigingswater
denk aan legionella veiligheid!
Kan dit nog beter?
1. Is er een warmtebehoefte en warmteoverschot met een
temperatuur verschil dat binnen het bereik van een warmtepomp
ligt?
2. Is de verhouding tussen warmteoverschot (onder pinch) en het
warmtetekort (boven pinch) geschikt voor toepassing van een
warmtepomp?
3. Zijn de temperatuurniveau ’s haalbaar met de huidige stand der
techniek?
Overweeg een warmtepomp!
Warmtepompen en pinch temperatuur
utilities
proces
1 2
3 4
40
50 35
20
10
20
verwarming
elektriciteit
koeling
utilities
warmtepompen
proces
1 2
3 4
w w w p
warmtewisselaars
40
30 20
20 10
20
15
20
10
w k
verwarming
elektriciteit
koeling
Integratie warmtepompen en warmtewisselaars
Voorbeeld van schilbenadering
Conclusie
Economisch en toekomst bestendig handelen
Als U maandelijks een flinke gasrekening heeft (reinigingswater, proceswarmte en/of ruimteverwarming) en U heeft een middelgrote tot grote koelinstallatie, dan is zeker zinvol om de haalbaarheid van WTW te onderzoeken.
Wij helpen U graag met een Quick Scan of vragen rondom dit onderwerp*.
*Ervaring leert dat aandacht voor energiegebruik meer oplevert dan enkel energiebesparing!