Децентрализация воздухоснабжения

   Экономические реалии современной России заставляют искать все новые способы повышения эффективности использования энергоресурсов. Особенно это актуально для объектов промышленности. В данной статье речь пойдет о том, как можно с выгодой использовать тепло сжатия компрессора на отопление помещений.

   В начале девяностых годов системы воздухоснабжения для предприятий были удавкой, душащей производство. Этому было несколько причин, наибольшую роль среди которых играл общий спад производства. Нередко ситуация требовала запускать крупные компрессоры, когда потребность в сжатом воздухе была мизерной по сравнению с прежней. К перепроизводству энергоносителя вынуждала традиционно применяемая централизованная схема распределения сжатого воздуха. Следствием такого положения дел стал общий упадок промышленного воздухоснабжения, повлекший увеличение себестоимости продукции и резкое снижение ее конкурентоспособности.

   В середине девяностых годов стало очевидно, что ситуация заходит в тупик. Производство постепенно наращивалось, а компрессорное хозяйство в том его состоянии препятствовало развитию. Положение ухудшалось тем, что новые требования к технологии должны были подкрепляться и более высокими показателями качества воздуха, что прежние системы обеспечить оказались не в состоянии. Руководство многих предприятий озадачилось проблемой выхода из сложившейся ситуации, и одним из решений явилась локализация генерирующих мощностей. Локальная схема воздухоснабжения позволила многим производителям встать на ноги, и сейчас они являются чиллерами в своих отраслях.

   Децентрализация является действенным инструментом повышения энергетической эффективности систем воздухоснабжения. Основные технические аспекты такого подхода достаточно хорошо известны. Заключаются они в следующем:

   • отказ от водяного контура охлаждения;
   • снижение затрат энергии на прокачку по воздухопроводам;
   • более четкое регулирование;
   • отсутствие утечек в магистралях;

   • возможность отказаться от отдельного здания или помещения под компрессорную станцию, которые к тому же надо отапливать и освещать.


   Существуют и косвенные преимущества децентрализации, одним из которых является модернизация парка компрессоров. И действительно, при переходе от централизованной схемы к локальной необходимо внедрять новые компрессоры, в большинстве своем — винтовые. К плюсам можно отнести и более четкое соответствие генерации и потребления. Это достигается необходимостью повторного учета потребностей локальной группы потребителей и разумного подбора компрессора.
   Но существует еще один фактор, ярко иллюстрирующий правильность перехода к локальным схемам воздухоснабжения, — это возможность обогрева помещений посредством утилизации тепла сжатия.

   Как известно, в маслозаполненном винтовом компрессоре (а именно такие применяются в подавляющем большинстве случаев при проведении децентрализации) основная часть энергии, примерно 72% потребляемой компрессором мощности, передается маслоохладителю. В компрессоре с воздушным охлаждением вся тепловая энергия, за исключением присутствующей в сжатом воздухе остаточной теплоты, а это около 4%, передается охлаждающему воздуху. Таким образом, чуть ли не вся мощность на валу компрессора превращается в тепло воздуха, заполняющего помещение, в котором расположено компрессорное оборудование. Чтобы защитить компрессор от перегрева, это тепло необходимо отвести, так же как и тепло от осушителей и другого оборудования.

   Как правило, температура компрессорного помещения должна находиться в пределах от 0 до +30 °С. Обычно предельные значения температуры воздуха в помещении ограничиваются +40—45 °С. В зимний период помещение, в котором расположен компрессор, отапливают, получая тепло от котельной.

   Как было отмечено выше, при использовании компрессора выделяется значительное количество тепла. Для его утилизации до недавнего времени затрачивались значительные ресурсы — как технические (содержание в исправном состоянии градирен, систем водоподготовки, профилактика, обслуживание), так и финансового характера (оплата труда персонала, тарифов на воду, затраты на химреагенты, электроэнергию). Нередки бывают и экологические штрафы.
   Внедрение винтовых компрессоров позволило резко снизить подобные расходы, а в большинстве случаев свести их к нулю. Это обстоятельство часто оказывалось наиболее значимым аргументом в пользу децентрализации системы воздухоснабжения.
   Но этот уже хорошо известный положительный эффект можно еще увеличить, отказавшись от необходимости оплачивать утилизацию тепла сжатия. Это тепло можно с выгодой использовать, например, на отопление помещений. Однако нужно отметить, что доступно это только пользователям компрессоров с напорными вентиляторами охлаждения.

   В зависимости от модели и мощности компрессора охлаждающий воздух в нем нагревается в среднем на 20 °С. Значит, всасываемый воздух с температурой 15—20 °С на выходе из системы охлаждения нагревается до 40 °С. Эта величина является стандартной для обычных воздушных систем отопления, широко применяемых в США и Европе не только в промышленности, но и в гражданском строительстве.
   В летний период или когда отопление не требуется, тепло из системы охлаждения компрессора отводится за пределы помещения. При выбросе на улицу на отверстии в обязательном порядке необходимо иметь утепленный воздушный клапан. Это необходимо для того, чтобы предотвратить охлаждение компрессора в нерабочее время и исключить его повреждение при холодном пуске.

   Когда воздух в помещении компрессорной сильно запылен, забор воздуха осуществляется напрямую с улицы. Для регулирования и поддержания температуры всасываемого воздуха в рабочих пределах в зимний период осуществляется частичная рециркуляция теплого воздуха из системы охлаждения. Контроль температуры воздуха на всасывании осуществляется автоматической системой, состоящей из трех температурных датчиков, контроллера и регулируемых вентиляционных заслонок. Уличный клапан также необходимо утеплить во избежание его замерзания и заедания.

   Получение подобного экономического эффекта при наличии центральной компрессорной станции затруднительно ввиду расположения последней в отдельно стоящем здании и неэффективности транспортировки нагретого воздуха через наружные сети. Эффект от отопления помещения самой компрессорной станции невелик ввиду ее малой площади и небольших температурных компенсаций за счет собственных внутренних тепловыделений.
   Однако не всегда существует возможность отказаться от традиционных систем отопления. Необходимым условием для этого является наличие стабильного потребления и, соответственно, генерация сжатого воздуха в течение всего рабочего дня.
   Воспользоваться вышеназванными преимуществами в полной мере имеют возможность пользователи компрессорного оборудования Atlas Copco. Высочайшее качество компрессорного и воздухоподготовительного оборудования Atlas Copco в совокупности с оперативной работой сервисной службы заслужили положительные отзывы. А мнение конечного пользователя — это главный показатель эффективности работы компании.