Pompa Ciepła jako Narzędzie do Odzyskiwania Ciepła Odpadowego

Odzyskiwanie ciepła odpadowego jest jednym z najbardziej wydajnych  sposobów na zwiększenie efektywności energetycznej w przemyśle. W tym kontekście pompy ciepła stają się kluczowym rozwiązaniem, które pozwala na wykorzystanie energii, która w przeciwnym razie zostałaby bezpowrotnie utracona. Dzięki zaawansowanej technologii, możliwe jest nie tylko zmniejszenie kosztów operacyjnych, ale także znaczne ograniczenie emisji CO₂.

Czym jest ciepło odpadowe i dlaczego warto je odzyskiwać?

Ciepło odpadowe to energia cieplna powstająca jako produkt uboczny procesów przemysłowych, takich jak:

•           chłodzenie maszyn,
•           spalanie paliw,
•           procesy chemiczne czy metalurgiczne.

W wielu zakładach przemysłowych ciepło to jest emitowane do atmosfery lub odprowadzane do wody, co oznacza straty energetyczne. Odzyskiwanie tej energii za pomocą pomp ciepła umożliwia jej ponowne wykorzystanie w procesach produkcyjnych, ogrzewaniu, a nawet chłodzeniu.

Jak działa pompa ciepła w odzyskiwaniu ciepła odpadowego?

Ciepło odpadowe z procesów grzewczych często można odzyskać jedynie przy użyciu wymienników ciepła. Jednak w przypadku zanieczyszczonego powietrza procesowego realizacja tego zadania może być niezwykle trudna. Dodatkowym wyzwaniem jest fakt, że ciepło odpadowe zwykle występuje w temperaturach niższych niż wymagane w dalszych procesach. W takiej sytuacji kluczową rolę odgrywa pompa ciepła. Dzięki wykorzystaniu energii elektrycznej uruchamiane są kompresory pompy, które podnoszą temperaturę odzyskanego ciepła do poziomu spełniającego wymagania technologiczne. Technologia pomp ciepła opiera się na cyklicznej pracy czynnika roboczego – chłodziwa, które na przemian ulega parowaniu i skraplaniu. Proces rozpoczyna się w niskotemperaturowym wymienniku ciepła (parowniku), gdzie czynnik roboczy odparowuje pod niskim ciśnieniem, pochłaniając ciepło ze źródła, którym może być dowolne stałe ciepło odpadowe. Następnie sprężarka podnosi ciśnienie i temperaturę czynnika roboczego, dostosowując je do wymagań procesu skraplania. W wysokotemperaturowym wymienniku ciepła (skraplaczu) czynnik oddaje zgromadzone ciepło do odbiornika – najczęściej poprzez kondensację pod wysokim ciśnieniem. W efekcie powstaje ciecz o wysokiej temperaturze lub gorąca woda, która może być wykorzystana w procesach technologicznych lub systemach grzewczych.

W uproszczeniu zatem proces wygląda w następujący sposób:

1. Źródło ciepła:
   Pompa ciepła odbiera ciepło z niskotemperaturowych źródeł, takich jak powietrze wywiewane, woda technologiczna, spaliny czy ciepło generowane przez maszyny.
2. Podnoszenie temperatury:
   Za pomocą sprężarki pompa podnosi temperaturę ciepła, czyniąc je użytecznym w innych procesach.
3. Wykorzystanie: Uzyskana energia cieplna może być używana do ogrzewania budynków, podgrzewania wody procesowej, a nawet wytwarzania pary technologicznej.