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Bombas de calor
Mejor técnica disponible (MTD)
Recuperación de calor mediante el uso de bombas de calor
Breve descripción técnica
El motivo principal de bombas de calor es transformar energía de un menor nivel de temperatura (baja exergía) a un nivel superior. Bombas de calor puede transferir calor (genera calor) de fuentes de calor artificiales como procesos industriales, o de fuentes de calor naturales o artificiales en los alrededores, como el aire, tierra o w ater, para uso en aplicaciones domésticas, comerciales o industriales. Sin embargo, el uso más común de las bombas de calor es refrigeración sistemas, refrigeradores, etcetera. Calor entonces se transfiere en la dirección opuesta, de la aplicación que se haya enfriado, a los alrededores. A veces el exceso de calor de refrigeración se utiliza para satisfacer la demanda de calor de asimultaneous en otros lugares. Bombas de calor se utilizan en la co - y trigeneración, son sistemas que proporcionan refrigeración y calefacción al mismo tiempo y con diferentes demandas estacionales
Para transportar el calor desde una fuente de calor a un lugar donde se requiere calor, se necesita energía externa para impulsar la bomba de calor. La unidad puede ser cualquier tipo, como un motor eléctrico, un motor de combustión, una turbina o una fuente de calor para bombas de calor de adsorción.
Tipos de bombas de calor:
- Bombas de calor de compresión (ciclo cerrado)
- Bombas de calor de absorción
- Recompresión mecánica del vapor (MVR)
Lograr beneficios ambientales
Bombas de calor permiten la recuperación de calor de bajo grado, con consumo de energía primaria más baja que la salida de energía (dependiendo de la Conferencia de las partes, y si se cumplen los requisitos para una buena eficiencia global). Esto permite el uso de calor de bajo grado en aplicaciones útiles, tales como la calefacción dentro de la instalación, o en la comunidad adyacente. Esto resulta en reducción del uso de energía primaria y emisiones de gases relacionadas, tales como dióxido de carbono (CO2), dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx) en las aplicaciones específicas.
La eficacia de cualquier sistema de bomba de calor es fuertemente dependiente de la elevación de la temperatura requerida de la fuente al fregadero.
Efectos de cross media
Uso de refrigerante con impacto ambiental (efecto de gas invernadero en particular) de fugas o desmantelamiento de bombas de calor de compresión o absorción.
Datos operativos
Sistemas del compresor: normalmente utilizadas fluidos de trabajo limitar la temperatura de salida a 120 ° C.
Sistemas de absorción: un par de fluido de trabajo de bromuro de litio/agua puede alcanzar un rendimiento de 100° C y una elevación de temperatura de 65 ° C. Los sistemas de nueva generación tienen temperaturas más altas de salida (hasta 260 ° C) y temperatura más alta.
Los sistemas actuales MVR trabajan con temperaturas de fuente de calor de 70 – 80 ° C y entrega calor de 110-150 ° C y en algunos casos, hasta 200 ° C. El vapor más comun comprimido es vapor aunque también se utilizan otros vapores de proceso, en particular en la industria petroquímica.
La situación de una industria con producción combinado calor y electricidad es más complicada. Por ejemplo, con turbinas de contrapresión, la pérdida de trabajo de las turbinas debe también ser considerado.
Aplicabilidad
Bombas de calor se utilizan en equipos y sistemas de enfriamiento (donde a menudo se dispersa el calor quitado). Sin embargo, esto demuestra que las tecnologías son robustas y bien desarrolladas. La tecnología es capaz de una aplicación mucho más amplia de recuperación de calor.
- calefacción de espacio
- calefacción y refrigeración de proceso fluye
- agua para lavado, saneamiento y limpieza
- producción de vapor
- secado/deshumidificación
- evaporación
- destilación
- concentración (deshidratación).
También se utilizan en sistemas de co - y trigeneración.
Las corrientes de calor residual más comunes en industria son enfriamiento líquido, efluente, condensación, humedad y condensador térmico de las instalaciones frigoríficas. Debido a la fluctuación en el suministro de calor residual, puede ser necesario utilizar tanques de gran almacenamiento (aislados) para asegurar la operación estable de la bomba de calor.
Bombas de calor de adsorción son aplicables para la refrigeración en lugares donde hay una gran cantidad de calor residual.
La mayoría instalaciones de MVR son en operaciones unitarias como la destilación, evaporación y secado, pero también es común la producción de vapor a una red de distribución de vapor.
Relativamente pocas bombas de calor instaladas en la industria de recuperación de calor y generalmente realizadas en el curso de planificación de nuevas instalaciones y plantas o mejoras significativas.
Bombas de calor son más rentables cuando los costos de combustible son altos. Los sistemas tienden a ser más compleja que combustibles fósiles dispararon los sistemas, aunque la tecnología es robusta.
Economía
La economía depende fuertemente de la situación local. El periodo de amortización en la industria es de 2 años en el mejor. Esto puede explicarse por un lado por los costos de la energía baja, que minimizan los ahorros mediante el uso de bombas de calor y por otra parte por los altos costos de inversión involucrados.
La rentabilidad de una instalación de MVR, además de los precios del combustible y la electricidad, depende de los costes de instalación. El costo de instalación para una instalación en Nymölla en Suecia, fue unos 4,5 millones de euros. La Agencia Sueca de energía aportó una subvención de casi 1 millón de euros. En el momento de la instalación, el ahorro anual ascendió a aproximadamente 1 millón de euros al año.
Fuerza impulsora para la implementación
- ahorro de costes energéticos de funcionamiento
- una instalación podría proporcionar los medios para aumentar la producción sin necesidad de invertir en una caldera nueva, si la capacidad de la caldera es un factor limitante.
Plantas de ejemplo
- Dåvamyren, Umeå, Suecia: compresor conducida bomba de calor de residuos a la planta de energía
- Renova Göteborg, Suecia: bomba de calor de absorción
- Borlänge, Halmstad y Tekniska Verken, Linköping, Suecia, Suecia plantas y quemadores de biocombustible, W-t-E: bombas de calor MVR
- MVR ha sido adaptado para instalaciones de pequeña escala, donde el compresor puede funcionar por un simple motor eléctrico.