Zortea - Piekarnia.indd

ENERGIA
A R T Y K U Ł
S P O N S O R O W A N Y
Wolfgang Heinl
Optymalizacja zużycia energii
w piekarni przemysłowej
Ciepło odpadowe to cenne źródło energii, często dostępne w dużych ilościach. W energochłonnych procesach
produkcyjnych, takich jak np. produkcja żywności, możliwe jest wykorzystanie ciepła odpadowego i tym samym
poczynienie znacznych oszczędności w wydatkach na energię. Projektanci często stają przed problemem,
jak wykorzystać ciepło odpadowe np. z urządzeń chłodniczych lub kompresorów. Może ono posłużyć zarówno
do ogrzewania pomieszczeń, jak i do procesów produkcyjnych, które wymagają wysokiej temperatury.
Austriacka piekarnia Rudolf Ölz Meisterbäcker w Dornbirn do ujarzmienia ciepła wykorzystała technologię
Zortström i zoptymalizowała instalacje ogrzewania i chłodzenia.
R
udolf Ölz to jedna najpopularniejszych firm
piekarniczych w Austrii. Znana jest od
1938 r., także w Niemczech, Francji i Szwajcarii, a obecnie również wśród wschodnich
sąsiadów Austrii, dokąd eksportuje ok. 40%
produkcji. Rocznie w jej zakładzie wytwarzane
jest 62 tys. ton ciast i innych wypieków, na
co zużywa się 5,55 GWh energii elektrycznej
i 12,1 GWh energii z gazu. Przed podjęciem
działań optymalizujących instalacje chłodzenia
oraz zastosowaniem odzysku ciepła zużywano
873 MWh energii elektrycznej rocznie tylko na
potrzeby samego chłodzenia. Instalacja chłodnicza w zakładzie służy przede wszystkim do
chłodzenia składników piekarskich i produktów
gotowych, a ogrzewana powierzchnia produkcyjna wynosi 25 000 m2. Podstawowym źródłem ciepła w piekarni jest ciepło wytwarzane
w kotłach parowych, które produkują parę dla
5 linii produkcyjnych produktów drożdżowych,
niezbędną przy procesach fermentacyjnych.
Przy szczytowych obciążeniach dodatkowo
uruchamiany jest kocioł gazowy.
Ciepło odpadowe
Procesom produkcyjnym w zakładzie Ölz
towarzyszy powstawanie znacznej ilości ciepła
odpadowego zarówno przy produkcji chłodu,
jak i z kompresorów w instalacji sprężonego
powietrza. Przykładowo przy produkcji ciasta zbiorniki były na początku podgrzewane,
a następnie chłodzone – procesom tym towarzyszyły duże straty energii, co skłoniło inżynierów pracujących w zakładzie do poszukiwania
sposobów jej zagospodarowania i tym samym
obniżenia kosztów produkcji. W wyniku wprowadzonych zmian zakład oszczędza rocznie
ok. 1 GWh ciepła – co odpowiada 100 000
m3 gazu. Optymalizacja procesów chłodzenia
i odzysk ciepła zredukowały emisję CO2 o 250
ton rocznie. Te działania na rzecz efektywności
energetycznej doceniono i firma została odznaczona austriacką nagrodą klima:aktiv.
66
maj 2013
Gospodarka
energetyczna w firmie Ölz
Budynek produkcyjny powstał w 2002 r.,
a rozbudowywano go w 2007 i 2010 r. W efekcie powstał kompleksowy system instalacyjny
zaopatrujący zarówno instalację ogrzewania,
jak i chłodzenia. Wraz z rozwojem procesów
produkcji kierownictwo firmy podjęło starania zmierzające do optymalizacji gospodarki
energią. Szybko stało się jasne, że największy
potencjał oszczędności leży w odzysku ciepła
oraz wykorzystaniu ciepła odpadowego. Jednak pierwszą przeszkodą były różne temperatury występujące w tych procesach. – Przed
modernizacją nie było możliwe wykorzystanie
ciepła odpadowego, ponieważ brakowało
odpowiedniego systemu hydraulicznego, który
byłby w stanie skutecznie wykorzystać różne
temperatury w różnych procesach – wspomina
Wolfang Rusch, kierownik projektu piekarni.
– Ponadto w całym układzie hydraulicznym
systemu ogrzewania i chłodzenia nie było
równowagi.
Projektanci instalacji od dawna próbują
połączyć różne instalacje tak, by ograniczyć
pobieranie energii z zewnątrz, a zgromadzoną wykorzystywać raz do grzania, a innym
razem do chłodzenia. Problemem jest takie
zbilansowanie potrzeb, żeby raz dostarczona
do budynku energia była maksymalnie wykorzystywana.
stworzono dobrze współpracujący system,
optymalnie łączący źródła wytwarzania i odbiorniki energii. Przeprowadzone zmiany nie
tylko umożliwiły włączenie do całego systemu
funkcji odzysku ciepła i ciepła odpadowego, ale
pozwoliły stworzyć nowy jakościowo system
z nieskomplikowanym i płynnym układem
hydrauliczno-sterowniczym.
– Dzięki hydraulicznemu połączeniu wymienników ciepła możliwe jest oddawanie
ciepła przez agregaty chłodzące na możliwie
niskim poziomie temperatur i przenoszenie
Fot. 1. Trójstopniowy rozdzielacz Zortström – instalacja
ogrzewania w firmie Ölz
Wielopoziomowe centrale
do ogrzewania i chłodzenia
Technologią, która umożliwiła wykorzystanie ciepła odpadowego pochodzącego
z procesów chłodzenia i ogrzewania, jest
wielostopniowa centrala zbierająca i rozdzielająca, stanowiąca swego rodzaju sprzęgło
hydrauliczne. Zastosowano centralę Zortström
– trójstopniowy rozdzielacz, który zastąpił
dotychczasowy, niespełniający odpowiednich
wymagań klasyczny rozdzielacz. Dzięki temu
Fot. 2. Instalacja chłodzenia z trójstopniowym
rozdzielaczem Zortström ze zintegrowanym
zbiornikiem buforowym i warstwą równoważącą,
który odpowiada za dokładny rozdział temperatur
rynekinstalacyjny.pl
ENERGIA
A R T Y K U Ł
Fot. 3. Wolfgang Rusch (z lewej), kierownik
projektu, odpowiedzialny za
wprowadzenie technologii Zortström
(opatentowanej przez Remberta Zortea),
zoptymalizowanie instalacji chłodzenia
i ogrzewania oraz wprowadzenie
odzysku ciepła
go na instalacje z wymiennikami z wysoką
temperaturą – opisuje instalację Wolfgang
Rusch.
Na przykład ciepło odpadowe pochodzące
z urządzeń chłodniczych jest wykorzystywane
do schłodzenia wyrobów (ciast) temperaturą
35–38°C. Ciepło odpadowe wprowadzane jest
do środkowego poziomu trójstopniowego rozdzielacza, który zaopatruje obiegi ogrzewania
płaszczyznowego w budynku administracji.
Kotły parowe i kocioł gazowy wytwarzające
energię cieplną zostały podłączone do górnego
poziomu trójstopniowej centrali Zortström
i poprzez niego zaopatrują obiegi wysokotemperaturowe: ogrzewanie, podgrzewanie ciepłej
wody oraz procesy produkcyjne – podgrzanie
ciasta.
Dzięki temu procesy produkcyjne, w których niepotrzebne są ani zbyt wysokie, ani
zbyt niskie temperatury, korzystają z zalet
efektywnego zarządzania energią. Tylko do
czyszczenia i mycia firma zużywa miesięcznie 400–500 m3 ciepłej wody użytkowej
o temperaturze 50–58°C. Obecnie niezbędna
dodatkowa energia pochodzi z odzysku ciepła
i po przejściu przez płytowy wymiennik ciepła
trafia do centrali. W instalacji wykorzystane
zostało ciepło pochodzące z kondensacji mającej miejsce przy wytwarzaniu pary, ciepło
odpadowe pochodzące z maszyn chłodniczych
oraz ciepło odpadowe z kompresorów.
Zintegrowany
system hydrauliczny
– W celu wykorzystania potencjału oszczędności energii przebudowaliśmy istniejącą insta-
rynekinstalacyjny.pl
lację i wprowadziliśmy technologię Zortström
– dodaje Wolfgang Rusch. Zoptymalizowana
została także hydraulika instalacji chłodniczej,
która wymaga bardzo dużej dokładności, gdyż
schłodzone powietrze w pomieszczeniach
produkcyjno-chłodniczych dostarczane za
pomocą systemu wentylacyjnego musi mieć
temperaturę 17–18°C, a odchylenie nie może
być w tym wypadku większe niż 1 K, gdyż
wymagają tego procesy produkcyjne.
Dzięki optymalizacji instalacji chłodzenia
i odzyskowi ciepła aż 1/3 zapotrzebowania
na ciepło w skali roku pokrywana jest przez
ciepło pochodzące z odzysku, a kocioł gazowy
o mocy 900 kW jest wykorzystywany tylko
przez 8 miesięcy w roku. Do dystrybucji chłodu
stosuje się trójstopniowy rozdzielacz Zortström
z warstwą równoważącą. Dzięki temu zintegrowanemu buforowi zoptymalizowano czas
włączeń i wyłączeń urządzeń chłodniczych.
Podjęte działania optymalizacyjne, takie jak
magazynowanie energii i korzystanie z ciepła
odpadowego, dodatkowo poprawiły współczynniki obu urządzeń chłodniczych o mocy
150 kW i tym samym ich roczny współczynnik
COP wzrósł z 2,1 do 3,26. Ponadto hydrauliczne
Fot. 4. Trójstopniowy rozdzielacz Zortström:
do górnego poziomu temperaturowego
(55°C) podłączone zostały obiegi
zasilające ogrzewanie i wentylację.
Do średniego poziomu centrali (35°C)
dociera ciepło odpadowe z urządzeń
chłodniczych i sprężarek, dzięki czemu
zasilane jest też ogrzewanie podłogowe
w budynkach administracji. Do trzeciego,
najniższego poziomu temperaturowego
(30°C) podłączony jest kocioł
kondensacyjny
sprzęgło rozdzielacza Zortström pozwoliło na
obniżenie zużycia energii – nawet 5-krotnie
– przez pompy obiegowe w obiegach grzewczych lub chłodniczych oraz optymalną i bezawaryjną pracę zaworów regulacyjnych.
S P O N S O R O W A N Y
Fot. 5. Technologia Zortström umożliwia
efektywne włączenie do systemu energii
z odzysku ciepła oraz ciepła odpadowego
Megawatowe oszczędności
Projekt modernizacji instalacji i wykorzystania innowacyjnego rozdzielacza wielostopniowego przygotowało biuro inżynierskie
Innotech-Innowacje GmbH z Altach. Od kilku
lat firma ta wspiera swoich klientów w działaniach na rzecz optymalizacji zużycia energii
i korzysta z technologii Zortström zarówno
w instalacjach ogrzewania, chłodzenia, jak
i odzysku ciepła. Po uruchomieniu instalacje
są monitorowane poprzez specjalnie opracowane do tego celu oprogramowanie, które
podaje na bieżąco m.in. informacje o efektach
modernizacji.
W wyniku działań modernizacyjnych firma
Rudolf Ölz zyskała nie tylko prestiż i nagrodę
klima:aktiv, ale też wymierną obniżkę kosztów energii zużywanej w procesie produkcji.
Przeprowadzona dwa lata temu modernizacja
spowodowała zmniejszenie o 13% w skali
roku kosztów ponoszonych na wytworzenie
energii z prądu i gazu. Firma oszczędza rocznie
295 tys. kWh energii elektrycznej i 769 tys.
kWh energii z gazu. Inwestycja zamortyzuje
się w ciągu 7,5 lat.
Tłumaczenie
mgr inż. Jolanta Sczesny-Rataj
TECHNOLOGIA
Zortea Gebäudetechnik GmbH
A-6845 Hohenems, Rudolf-von-Ems-Straße 32
tel. +43 5576 72056, e-mail: [email protected]
www.zortea.at
maj 2013
67