Tepelné čerpadla (TČ) rozdeľujeme podľa toho, z akého prostredia teplo odoberajú (t.j. zo vzduchu, vody, zeme - vrty alebo podzemné kolektory, prípadne z iných zdrojov) a do akého média ho vkladajú. Teplonosnou látkou je hlavne vzduch, voda alebo nemrznúca kvapalina. Ďalšie uplatnenie TČ je všade tam, kde vzniká odpadné teplo, ktorého teplota je pre praktické použitie nedostatočná. Takouto oblasťou je aj priemysel.
Stručný obsah článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 4/2015.
Pomocou TČ je možné priamo vo forme pár čpavku (chemická značka NH3) odoberať a využiť odpadné kondenzačné teplo z čpavkových chladiacich zariadení napr. týchto prevádzok – mliekárne, pivovary, masokombináty, chladené a mrazené sklady, zimné štadióny a pod. V súčasnosti sa v priemysle Slovenskej republiky bežne využíva len vysokopotenciálne teplo (t.j. teplo obsiahnuté v prehriatych parách NH3 ) na prípravu teplej vody a časť NPT sa odvádza do ovzdušia vo forme odpadného tepla.
Podmienkou rýchlej návratnosti investície do TČ je hlavne súčasnosť medzi ponukou odpadného tepla a spotrebou „vyrobeného“ tepla. Návratnosť investície do TČ pri priemyselnej aplikácii je 2,5 až 7 rokov.
Dva príklady praktického využitia TČ v slovenskom priemysle (zkúsenosti spoločnosti GEA Refrigeration):
- Priemyselné systémy chladenia na báze čpavku (schéma 1):
V mnohých priemyselných prevádzkach, hlavne pri výrobe potravín, pri chladení procesných kvapalín v chemickom priemysle a podobne sú inštalované pomerne rozsiahle systémy chladenia s chladivom NH3. Po ochladení napr. potravín, rôznych kvapalín a iných médií je pomocou chladiaceho kompresora a odparovacieho kondenzátora odvedené toto odobrané teplo do ovzdušia ako odpadné teplo. Zároveň s chladením existuje v týchto podnikoch skoro trvalá potreba tepla na ohrev vody, vzduchu a pod., na čo sú využívané rôzne plynové alebo elektrické ohrievače. Aby sa ušetrili tieto zdroje energie (zemný plyn, elektrická energia), je možné využiť odpadné teplo z kondenzačnej strany existujúceho chladiaceho okruhu a s pomocou tepelného čerpadla ho využiť napr. na ohrev vody v bežnom rozsahu +60 až +70 °C pre všeobecné použitie.
- Rôzne možnosti pripojenia tepelných čerpadiel (schéma 4):
Rôzne možnosti pripojenia troch TČ v tomto prípade na jeden zdroj odpadného tepla (100 %) teploty +20 °C. Každé TČ je samostatné, v každom môže byť iné chladivo a každé môže ohrievať výstupné médium na inú teplotu. TČ1 odoberá 10 %, TČ2 20 % a TČ3 odoberá 60 % tepla zo zdroja odpadného tepla. Na sekundárnej strane TČ sa médium zohrieva na +70 °C (TČ1), +50 °C (TČ2) a na +40 °C (TČ3). Čím je rozdiel teploty zohriateho média na sekundárnej strane TČ a teploty zdroja odpadného tepla väčší, tým horšia je efektívnosť prevádzky TČ a naopak. Efektívnosť práce TČ udáva výkonové číslo COP, čím vyššie, tým lepšie.*
Ing. Vladimír Šimončič, GEA Refrigeration Czech Republic, s. r. o.
Obrázky:
Tepelné čerpadlo s piestovým kompresorom (potravinársky podnik v Bratislave)
Schéma 1 – Priemyselné systémy chladenia na báze čpavku
Schéma 4 – Rôzne možnosti pripojenia tepelných čerpadiel
