Przemysłowa pompa ciepła ma sens wtedy, gdy proces potrzebuje ciepła o umiarkowanej temperaturze, a zakład ma skąd je odzyskać. Pompa ciepła wysokotemperaturowa konkuruje z kotłem gazowym i grzałkami, ale nie w każdym procesie wygrywa. Decyduje temperatura zasilania pompy ciepła, odzysk ciepła odpadowego i liczba godzin pracy. Porównujemy te trzy źródła i odpowiadamy na pytanie: pompa ciepła czy kocioł gazowy.
Zadzwoń: +48 501 179 381, pracujemy na terenie całej Polski.
Spis treści:
Trzy źródła ciepła dla procesu: porównanie
W zakładach spotykamy trzy sposoby grzania wody technologicznej, kąpieli i powietrza do suszenia. Każdy ma inną charakterystykę, dlatego zestawiamy je obok siebie, zanim przejdziemy do liczb procesu. Wysokotemperaturowa pompa ciepła przemysłowa jest w tym zestawieniu najmłodsza, więc budzi najwięcej pytań.
| Cecha | Przemysłowa pompa ciepła | Kocioł gazowy | Grzałki elektryczne |
|---|---|---|---|
| Temperatura zasilania | Seryjne jednostki orientacyjnie do około 90°C, wyżej tylko jednostki specjalne | Praktycznie bez ograniczeń dla procesów wodnych i parowych | Bez ograniczeń, zależy od grzałki |
| Ile ciepła z jednostki energii | Kilka jednostek ciepła z jednej jednostki prądu, zależnie od temperatur | Nieco mniej niż jedna jednostka ciepła z jednostki gazu | Jedna jednostka ciepła z jednostki prądu |
| Potrzebne źródło | Ciepło odpadowe albo powietrze, woda, grunt | Przyłącze gazu i komin | Tylko przyłącze elektryczne |
| Wrażliwość na temperaturę źródła | Duża: im cieplejsze źródło, tym lepiej | Brak | Brak |
| Nakład na start | Wysoki, zależny od mocy i źródła | Średni | Niski |
| Serwis | Układ chłodniczy, F-gaz, przeglądy jak w chillerze | Przeglądy palnika i komina | Minimalny |
Tabela pokazuje zatem, dlaczego grzałki wygrywają przy małych mocach i krótkim czasie pracy, a kocioł przy wysokich temperaturach. Pompa ciepła wysokotemperaturowa zajmuje środek: duża liczba godzin, średnia temperatura i dostępne ciepło odpadowe.
Temperatura zasilania pompy ciepła: gdzie jest granica
Sprawność pompy ciepła zależy przede wszystkim od różnicy między temperaturą źródła a temperaturą zasilania. Im mniejszy ten skok, tym więcej ciepła z każdej kilowatogodziny prądu, czyli wyższy współczynnik COP. Dlatego przemysłowa pompa ciepła, która podnosi temperaturę z 35°C na 65°C, pracuje wyraźnie lepiej niż ta sama jednostka grzejąca z 10°C na 85°C.
Seryjne jednostki wysokotemperaturowe, nazywane też pompami ciepła HT, pracują orientacyjnie do około 90°C na zasilaniu. Wyższe temperatury, do procesów parowych, osiągają urządzenia specjalne na czynnikach takich jak dwutlenek węgla, butan albo amoniak. To już jednak projekty indywidualne, z innym poziomem nakładów. Przegląd technologii i danych rynkowych publikuje European Heat Pump Association.
Przy wyborze liczymy więc nie jedną wartość sprawności, tylko jej przebieg w roku. Zimą źródło bywa bowiem chłodniejsze, a proces wymaga tego samego. Temperatura zasilania pompy ciepła powinna być zatem najniższa, jaką proces zaakceptuje. Obniżenie jej o kilka stopni daje często więcej niż droższa jednostka, ponieważ poprawia sprawność przez cały rok.
Suszenie: osobny przypadek
W suszarniach ciepło wraca natomiast w powietrzu wywiewanym razem z wilgocią. Pompa ciepła do suszenia schładza to powietrze, odbiera skropliny i oddaje ciepło z powrotem do komory. Źródło ma wtedy wysoką temperaturę, więc skok jest mały, a wykorzystanie ciepła odpadowego niemal pełne. Takie układy działają podobnie do tych, które opisujemy przy suszarniach kontenerowych, tylko w większej skali.
Odzysk ciepła odpadowego jako źródło
Dobre źródło to takie, które zakład i tak musi schłodzić. Na przykład skraplacz chillera, chłodnica sprężarki powietrza, woda po myciu linii albo powietrze z suszarni oddają ciepło na poziomie kilkudziesięciu stopni. Ciepło odpadowe w zakładzie jest zwykle większe, niż zakłada obsługa. Odzysk ciepła odpadowego z tych miejsc daje pompie ciepła ciepłe źródło przez cały rok.
- Skraplacz albo odzysk z chillera procesowego, zwłaszcza przy pracy ciągłej.
- Chłodzenie sprężarek powietrza, które oddają większość pobranej energii w cieple.
- Ścieki technologiczne i woda po myciu w zakładach spożywczych.
- Powietrze wywiewane z suszarni, kabin i pieców po obniżeniu temperatury.
- Obiegi chłodzenia maszyn, na przykład wtryskarek i wytłaczarek.
Układ, w którym jedna maszyna jednocześnie chłodzi proces i grzeje inny, jest zatem najbardziej opłacalny. Opisujemy go szerzej w tekście o odzysku ciepła z chillerów. Pompa ciepła do procesu technologicznego zastępuje wtedy część dry coolera i część kotła naraz.
Kiedy przemysłowa pompa ciepła się opłaca
Decyzję opieramy na kilku liczbach z procesu, a nie na ogólnych hasłach. Pompa ciepła zamiast kotła to bowiem rachunek, nie ideologia. Zbieramy je przed wyceną, bo bez nich porównanie jest zgadywaniem. Oto, co liczymy.
- Wymaganą temperaturę zasilania i powrotu oraz to, czy da się ją obniżyć.
- Moc cieplną i liczbę godzin pracy w roku, z podziałem na sezony.
- Temperaturę i dostępność źródła, koniecznie z pomiaru, nie z deklaracji.
- Stosunek ceny kilowatogodziny prądu do ceny kilowatogodziny gazu w zakładzie.
- Jednoczesność zapotrzebowania na chłód i ciepło w ciągu doby.
- Miejsce, przyłącze elektryczne i możliwość wpięcia w instalację ciepła technologicznego.
Prosta zasada: pompa ciepła czy kocioł gazowy rozstrzyga się przez porównanie kosztu jednej kilowatogodziny ciepła. Dla pompy to cena prądu podzielona przez średnioroczną sprawność, natomiast dla kotła cena gazu podzielona przez sprawność kotła. Jeśli prąd kosztuje trzy razy więcej niż gaz, pompa ciepła musi mieć sprawność średnioroczną wyraźnie powyżej trzech, żeby wyjść na plus. Przy ciepłym źródle odpadowym to osiągalne, przy powietrzu zimą już nie.
Dochodzi do tego liczba godzin, czyli drugi filar rachunku. Przy pracy ciągłej nakład zwraca się szybciej, natomiast przy jednej zmianie znacznie wolniej. Dlatego pompa ciepła wysokotemperaturowa wypada dobrze przede wszystkim w zakładach z procesem całodobowym i ciepłem odpadowym pod ręką. Pytanie „pompa ciepła czy kocioł gazowy” ma wtedy prostą odpowiedź.
Kiedy zostać przy kotle albo grzałkach
Nie każdy proces nadaje się jednak do pompy ciepła. Jeśli wymaga pary albo wody powyżej możliwości seryjnych jednostek, kocioł zostaje. Jeśli ciepło potrzebne jest kilkaset godzin w roku, grzałki będą tańsze w całym cyklu życia. Podobnie, gdy jedyne źródło to powietrze zewnętrzne, a szczyt zapotrzebowania przypada na mróz.
Dobrym kompromisem bywa wówczas układ hybrydowy. Przemysłowa pompa ciepła pokrywa podstawę zapotrzebowania przez większość roku, a kocioł albo grzałki dogrzewają w szczycie i przy wyższych temperaturach. Taki układ wymaga sterowania, które wybiera tańsze źródło w danej chwili, i poprawnego wpięcia w instalacje ciepła technologicznego.
Każdy dobór poprzedzamy zatem pomiarami w zakładzie: temperatury źródła, mocy odbioru i godzin pracy. Na tej podstawie przygotowujemy porównanie wariantów, na przykład pompa ciepła a kocioł gazowy w układzie hybrydowym. Jednostki po uruchomieniu wymagają przeglądów jak chillery, co opisujemy na stronie o serwisie pomp ciepła.
Czytaj także:
Przemysłowa pompa ciepła: pytania klientów
Jaką temperaturę zasilania da seryjna pompa ciepła?
Orientacyjnie do około 90°C w jednostkach wysokotemperaturowych dostępnych seryjnie. Wyższe wartości, w tym para, wymagają natomiast urządzeń specjalnych na czynnikach naturalnych. Dokładny zakres zależy od producenta i temperatury źródła.
Czy pompa ciepła do procesu technologicznego działa zimą?
Tak, jeśli źródłem jest ciepło odpadowe, które zimą nie znika. Przy powietrzu zewnętrznym sprawność spada razem z temperaturą. Dlatego do procesów wybieramy źródła z zakładu, a nie z dworu.
Jak sprawdzić, czy mam dość ciepła odpadowego?
Pomiarem temperatury i przepływu w miejscach, które dziś są chłodzone. Rejestrujemy je przez kilka dni, żeby zobaczyć zmienność w ciągu zmian. Następnie wynik porównujemy z zapotrzebowaniem procesu.
Czy pompa ciepła wymaga innego serwisu niż kocioł?
Tak, bo to układ chłodniczy z czynnikiem. Potrzebne są więc kontrole szczelności, wpisy w CRO i przeglądy sprężarki. Wykonują je certyfikowani technicy F-gaz.
Od czego zależy koszt takiej inwestycji?
Od mocy, wymaganej temperatury, rodzaju źródła i zakresu prac instalacyjnych. Znaczenie ma też to, czy pompa zastępuje kocioł w całości, czy pracuje w układzie hybrydowym. Dlatego wycenę przygotowujemy po pomiarach w zakładzie.
Co przygotować przed telefonem
Porównanie wariantów przygotujemy szybciej, jeśli znasz podstawowe dane procesu. Nie musisz mieć projektu, ponieważ wystarczą wartości z technologii i rachunków.
- Wymaganą temperaturę zasilania i powrotu oraz moc cieplną procesu.
- Liczbę godzin pracy w roku i podział na zmiany.
- Listę urządzeń, które dziś oddają ciepło do otoczenia: chillery, sprężarki, suszarnie.
- Obecne źródło ciepła i roczne zużycie gazu albo prądu na ten cel.
Zadzwoń: +48 501 179 381 albo napisz na info@coolingflow.pl. Zgłoszenie możesz też wysłać przez formularz kontaktowy na stronie. Odbieramy od poniedziałku do soboty od 8:00 do 16:00. Wyjeżdżamy z głównego oddziału w Wałsnowie 22b oraz ze Szczecina, na terenie całej Polski.
