Wärme- rückgewinnung

Was ist industrielle Wärmerückgewinnung?

In vielen industriellen Prozessen entstehen große Mengen an Wärme als Nebenprodukt. Industrielle Wärmerückgewinnung ist der Prozess, bei dem die von unterschiedlichsten industriellen Anlagen – einschließlich Vakuumpumpen und Kompressoren – erzeugte Wärme wiederverwendet wird, um Energieverbrauch und Betriebskosten zu senken.

Diese Vorgehensweise ist besonders vorteilhaft bei Maschinen im Dauerbetrieb, da hier erhebliche Wärmemengen entstehen können. Diese Wärme kann zurückgewonnen und für verschiedenste Anwendungen aufbereitet werden. Durch die Installation von Wärmerückgewinnungssystemen können Unternehmen nicht nur ihren Energieverbrauch senken, sondern auch insgesamt nachhaltiger werden.

Wärmerückgewinnung bei Vakuumpumpen

Alle Arten von industriellen Anlagen erzeugen während des Betriebs Wärme, darunter auch Vakuumpumpen. Wenn eine Vakuumpumpe Gas verdichtet, gibt sie eine geringe Menge Wärme ab. Je höher ihre Effizienz, desto weniger Wärme erzeugt sie. Ein Kühlsystem führt die überschüssige Wärme ab. Oftmals wird entweder eine Luftkühlung mittels Umgebungsluft oder eine Wasserkühlung mit offenem oder geschlossenem Kreislauf eingesetzt. Ohne ein System zur Wärmerückgewinnung wird die Wärme über das Kühlsystem abgeführt, und die Energie geht verloren.

Bei der Wärmerückgewinnung für Vakuumpumpen wird die Wärmeenergie von einem an das Kühlsystem der Vakuumpumpe angeschlossenen Wärmetauscher aufgenommen. Der Wärmetauscher überträgt die von der Vakuumpumpe abgegebene Wärmeenergie auf ein Wärmeübertragungsmedium, z.B. Wasser. Wärmetauscher verwenden Flüssigkeiten zur Wärmeübertragung, da diese über einen hohen Wärmeübergangskoeffizienten verfügen und somit Wärme effizient aufnehmen und abgeben.

Für eine effiziente Wärmeübertragung ist neben der Flüssigkeit auch das Design des Wärmetauschers entscheidend. Wärmetauscher sind so aufgebaut, dass die beiden Flüssigkeiten permanent Wärme austauschen können. Die Oberfläche für die Wärmeübertragung wird dazu maximiert. Es gibt verschiedene Designs mit unterschiedlichen Wirkungsgraden. Das einfachste Design ist der Doppelrohr-Wärmetauscher. Alle Wärmetauscher, wie komplex sie auch sein mögen, arbeiten nach dem gleichen Prinzip.

Der Prozess beginnt damit, dass die heißen Gase oder die heiße Kühlflüssigkeit durch eine Reihe von Kanälen oder Rohren im Wärmetauscher strömen. Gleichzeitig strömt ein kälteres Medium, wie Kühlwasser oder Luft, durch eine angrenzende Reihe von Kanälen oder Rohren. Die Wärme wird durch die Wände des Wärmetauschers an das kühlere Medium abgegeben. Dies geschieht durch Wärmeleitung, bei der Wärmeenergie vom wärmeren zum kälteren Medium übertragen wird. Die Wände bestehen daher aus Materialien wie Kupfer oder Aluminium, die eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen.

Diese neu erwärmte Flüssigkeit bzw. Luft kann dann für verschiedene industrielle Prozesse verwendet werden, die sonst eigene Energie zur Erwärmung benötigen würden, z.B. zum Vorwärmen von Speisewasser, zum Heizen von Gebäuden oder für Trocknungsprozesse. In manchen Fällen kann die überschüssige Wärme sogar direkt im Vakuumprozess wiederverwendet werden, z.B. als heißes Wasser für die Destillation oder Wärme für Tiefziehmaschinen.

Die Vorteile der Wärmerückgewinnung

Bessere Arbeitsumgebung

In einem normalen Setup, in dem Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird, erwärmt sich der Bereich um die Vakuumpumpe. Zwar reden wir hier bei modernen, effizienten Vakuumpumpen nur über minimale Mengen, doch ältere Vakuumpumpen können mehr Wärme erzeugen, wenn Teile verschleißen. Dies kann den Bedarf an zusätzlicher Kühlung für hitzeempfindliche Prozesse erhöhen. Für drei Kilowatt Abwärme der Vakuumpumpe wird ein Kilowatt zusätzliche Kühlenergie benötigt. Dadurch steigen die Energiekosten. Ein Wärmerückgewinnungssystem fängt diese Wärme auf und leitet sie in einen Bereich um, in dem sie produktiv genutzt werden kann, anstatt sie an die Produktionshalle zu verlieren. Dort würde sie die Produktionsumgebung erwärmen und den Klimatisierungsbedarf erhöhen.

Wärmerückgewinnung für Energieeffizienz

Systeme zur Wärmerückgewinnung verbessern die Energieeffizienz erheblich, indem sie Abwärme auffangen und aufbereiten. Auf diese Weise wird der Gesamtenergieverbrauch industrieller Betriebe reduziert. Zum einen wird der Nettoenergiebedarf für die ursprüngliche Anwendung gesenkt, da die zur Wärmeerzeugung aufgewendete Energie letztendlich zurückgewonnen wird. Zum anderen werden durch die Wiederverwendung der Wärme weitere Energiekosten eingespart. Der Prozess, für den die aufbereitete Wärme genutzt wird, benötigt nicht mehr so viel Energie zur Erzeugung neuer Wärme. In manchen Fällen muss gar keine zusätzliche Energie mehr aufgewendet werden. Dies kann zu enormen Kosteneinsparungen führen.

Umweltauswirkungen der Wärmerückgewinnung

Mit sinkendem Energieverbrauch verringern sich auch die Umweltauswirkungen des Prozesses. Durch die Reduzierung des Bedarfs an externen Energiequellen und der Abhängigkeit von ihnen kann Wärmerückgewinnung dazu beitragen, den CO2-Fußabdruck des gesamten Prozesses zu verringern. Ein solches System kann ein mit fossilen Brennstoffen betriebenes Heizgerät komplett ersetzen und dessen Emissionen von Kohlendioxid und anderen Schadstoffen vollständig eliminieren.

Unsere Lösungen für die Wärmerückgewinnung

Jede Branche ist anders und hat ihre eigenen Anforderungen an ein Wärmerückgewinnungssystem, daher gibt es keine universelle Lösung. Erfahrene Spezialisten von Busch arbeiten eng mit Ihnen zusammen, um Vakuum- und Überdrucksysteme zu konzipieren, die Ihren spezifischen Anforderungen an die Wärmerückgewinnung entsprechen.

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