真空泵浦對許多製造和製程應用至關重要，但它們同時也是熱源。雖然現代真空泵浦效率高，可將此熱損失降至最低，但一定量的熱產生是真空產生的自然副產物，無法完全避免。傳統上，大部分的熱量可以散發到周圍環境中。
隨著能源價格上升以及永續發展目標日益嚴苛，尋找回收和再利用這種熱能的方法可以顯著降低耗能量並帶來可觀的成本節省。熱回收不僅在於提高能效，還在於將製程副產物轉化為寶貴的資源。
來自真空泵浦的熱回收示意圖，顯示透過供水將熱能移轉至儲存單元並重複使用。來源：Busch Group。
真空系統中的熱回收
什麼是熱回收？
熱回收是從工業設備中收集廢熱並將其重新用於其他用途的製程。在真空系統中，這通常透過整合冷卻系統來實現，冷卻系統會將來自真空泵浦的熱量移轉到水循環中。這通常採用冷卻套的形式，用冷卻套環繞壓縮室。然後，可以儲存或以多種方式直接使用加熱後的水，例如：
- 為生產設施、辦公室或工場供暖
- 熱水可用於清潔和衛生工作，例如沖洗或滅菌
- 用於需要溫水的製造作業中的製程加熱。
透過在這些熱能釋放到大氣之前將其捕獲，您可以減少對獨立加熱系統的需求、降低公用設施成本並減少碳足跡。
熱回收工作原理
熱回收將熱量從一種介質移轉到另一種介質，在此應用中是將真空泵浦產生的熱空氣移轉至液體。這一過程從冷卻套開始。冷卻套是充滿水或其他冷卻液（例如乙二醇）的腔體，其提供用於熱移轉的介質。它整合在真空泵浦腔體中並且環繞著壓縮室。當真空泵浦運作時，其產生的熱量會被冷卻套中的液體吸收。此液體循環流經冷卻套，吸收真空泵浦所產生的熱量。接著，經過加熱的液體會從真空泵浦輸送出去，以用於其他應用。
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具有逆流通道的雙管式熱交換器，用於製程液流之間的熱移轉。來源：Busch Group。
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具有逆流通道的雙管式熱交換器，用於製程液流之間的熱移轉。來源：Busch Group。
次要益處：移除多餘熱量
在必須保持恆定溫度的工作空間中，真空泵浦釋放到室內的熱量必須加以平衡。這通常意味著需要運行空調系統以移除額外的熱量。環境需要保持的溫度越低，冷卻系統就必須越努力地運轉。這會大幅增加能源使用量，進而增加能源費用。使用熱回收可減少釋放到生產區域中的熱量。這可能會導致：
- 降低溫度受控環境中的空調系統需求。
- 更穩定的環境溫度有助於保護熱敏感設備，例如電子控制器，並支持溫度控制至關重要的製程，例如食品生產。
可回收多少能源？
雖然確切數字取決於所使用的真空泵浦模型、運行時數和熱回收設計，但潛力通常相當可觀。例如，一台 Busch COBRA NX 0650 A （650 m3/h 乾式螺旋真空泵浦）在 1 hPa (mbar) 下運行將消耗 10 kW 電源，其中 8.5 kW 可透過其冷卻系統回收。如果有效利用這些能源，每天可以產生數千公升的熱水。以一年為週期計算，節省的能源成本可帶來相對快速的投資報酬，特別是在能源成本高昂或全年皆有加熱需求的運行中。
熱回收是否適合我的應用？
並非每個真空系統都能從熱回收中獲得同等程度的益處。第一步是評估您的需求和資源：- 確定熱水的潛在用途：這可能包括製程需求、衛生、加熱，甚至是用於鍋爐的預熱水。
- 評估您的需求模式：全天或全年都需要熱水的設施將獲得最佳收益。
- 檢查真空泵浦的相容性：並非每個真空泵浦都適合用於熱回收。部分合適的真空泵浦已經配備熱回收功能，而其他真空泵浦可能需要改裝套件。
- 評估設備空間：您可能需要隔熱的熱水儲存槽以及輸送管道。
適用的真空泵浦類型範例
某些真空泵浦（如水封式真空泵浦和部分乾式螺旋真空泵浦）特別適合用於熱回收，因為它們已經採用水冷型系統，其產生的熱量可用於設施的其他地方。不過，也可以對一系列其他類型的真空泵浦進行改裝，以實現有效的熱回收。例如：
- 油潤滑迴轉葉片真空泵浦有時可以安裝改裝的冷卻套件，以實現水加熱。
- 較大的真空泵浦模型可能提供更高的熱回收潛力，但如果運作時間較長，即使是較小的系統也值得考慮。
實際考量因素
設計熱回收系統時，需要考慮一些關鍵因素。- 溫度控制：系統應包含控制器，以避免過熱或在不安全的溫度下輸送水。
- 隔熱：儲存槽和管道都應隔熱，以避免熱損失。
- 與現有系統整合：如果您的設施已經有熱水生產設備，則回收的熱能可用於預先加熱水，減少主要加熱系統的負載。
結語
真空系統的熱回收將廢熱變成資源。透過回收和重複使用原本會以熱量形式流失的能量，企業可以減少能源費用、減少排放並提高工作站的舒適度。無論是用於加熱、清潔還是製程要求：回收熱能都能提供快速的投資報酬，特別是在高耗能產業中。有了合適的設備和裝置，熱回收可以成為高效、永續的真空系統不可或缺的一部分。