Propanowa pompa ciepła do zastosowań przemysłowych

Zespół badaczy z Fraunhofer ISE przetestował pompy ciepła z propanem jako czynnikiem chłodniczym w przemysłowej maszynie czyszczącej. Celem projektu było sprawdzenie możliwości zastosowania takich urządzeń w przemyśle w celu redukcji kosztów energii elektrycznej i emisji CO2.

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE opisał wyniki projektu „ETA im Bestand”, w którym zbadano m.in. efekty wykorzystania propanowej pompy ciepła w procesach przemysłowych wymagających ogrzewania i chłodzenia. Jak podają naukowcy, zastosowanie pompy wygenerowało znaczne oszczędności energii elektrycznej i emisji dwutlenku węgla.

Pompa ciepła w maszynie czyszczącej

W projekcie badawczym wykorzystano specjalnie opracowany moduł zarządzania ciepłem dla przemysłowej maszyny do czyszczenia komponentów. Odpowiadały za to dwa podmioty: Bawarskie Centrum Badań Energii Stosowanej (ZAE Bayern) i firma MAFAC E. Schwarz. Naukowcy z Fraunhofer ISE zintegrowali w tym module innowacyjny obwód chłodniczy wykorzystujący propan. – Ponieważ w procesie czyszczenia i suszenia wymagane jest zarówno ciepło, jak i zimno, idealnie nadaje się on do pompy ciepła – powiedział Clemens Dankwerth z Fraunhofer ISE, kierownik projektu.

REKLAMA

Moduł zarządzania ciepłem został zintegrowany – jako moduł rezerwowy – z działającą maszyną czyszczącą w jednym procesie i technologii sterowania. Wcześniej dwa odrębne procesy związane z wykorzystaniem ciepła i zimna podczas czyszczenia zasilane były energią elektryczną, natomiast badaczom udało się w ramach projektu połączyć je w jeden proces.

Zespół zaprojektował pompę ciepła do pracy zoptymalizowanej pod kątem ilości wykorzystanego płynu chłodniczego, tak aby wystarczające było napełnienie w obiegu chłodniczym na poziomie 255 g propanu. Dzięki temu cały system, tj. maszyna czyszcząca wraz z modułem zarządzania ciepłem, może być bezpiecznie zainstalowany w pomieszczeniach o powierzchni od 16 m2.

Fraunhofer ISE dodaje również, że obieg chłodniczy o obniżonej zawartości czynnika chłodniczego (propanu) został już wcześniej opracowany w ramach projektu „LC150” i w tym wypadku jego ilość zredukowano do wartości poniżej 150 g. Dla tej wartości, jak czytamy na stronie instytutu, pompa ciepła może pracować niezależnie od wymogów bezpieczeństwa określonych dla instalowania w pomieszczeniach pomp ciepła z łatwopalnymi czynnikami chłodniczymi.

REKLAMA

Redukcja kosztów

Jak podaje Fraunhofer ISE, doposażenie maszyny czyszczącej w nowe moduły funkcyjne dla zewnętrznie zasilanego systemu ogrzewania i chłodzenia skutkuje znacznie wyższą efektywnością energetyczną.

Zapotrzebowanie na energię do podgrzewania wody procesowej (czyszczenie, płukanie) i ogrzewania powietrza przepływowego (suszenie) zostało zmniejszone o 50 proc., natomiast zapotrzebowanie na energię do podgrzewania świeżej wody – aż o 80 proc. Ponadto dzięki recyrkulacji powietrza wylotowego możliwe było zaoszczędzenie ponad 10 tys. litrów świeżej wody w skali roku (chłodzenie zapewniane przez pompę ciepła może bowiem być również wykorzystywane w maszynie czyszczącej do ponownego chłodzenia powietrza wylotowego z procesu).

Naukowcy wyliczają, że przy pracy dwuzmianowej z pięcioma dniami produkcyjnymi w tygodniu i 48 tygodniami produkcyjnymi w roku zastosowanie opracowanego modułu zarządzania ciepłem prowadzi do oszczędności kosztów na poziomie około 4,8 tys. euro rocznie. Jednocześnie pozwala zmniejszyć emisje CO2 o 12,6 tys. kg w skali roku.

Według Fraunhofer ISE pompy ciepła mogą być również wykorzystywane w innych maszynach i procesach, które działają w podobnym zakresie temperatur (50-70 st. C), np. w zmywarkach używanych w stołówkach.

Projekt „ETA im Bestand” ruszył w listopadzie 2020 r. i planowany był na trzy lata. Finansowany jest przez Federalne Ministerstwo Gospodarki i Ochrony Klimatu (BMWK).