EE Métal
Pompes à chaleur
Meilleures techniques disponibles (MTD)
Récupération de la chaleur à l’aide de pompes à chaleur
Brève description technique
L’objectif principal de pompes à chaleur est de transformer l’énergie du plus bas niveau de température (faible exergie) à un niveau supérieur. Pompes à chaleur peuvent transférer de la chaleur (pas générer de la chaleur) de sources de chaleur artificielles telles que des procédés industriels ou de sources de chaleur naturelles ou artificielles dans les environs, comme l’air, de terre ou de w ater, destiné aux applications domestiques, commerciales ou industrielles. Cependant, l’utilisation la plus courante des pompes à chaleur est en refroidissement des systèmes, réfrigérateurs, etc.. Chaleur est ensuite transférée dans la direction opposée, de l’application qui est refroidie, à l’environnement. Parfois, l’excès de chaleur de refroidissement sert à répondre à la demande de chaleur asimultaneous ailleurs. Pompes à chaleur sont utilisées dans la co - et trigénération, ce sont des systèmes qui donnent tant de refroidissement et chauffage simultanément et avec diverses exigences saisonnières
Afin de transporter la chaleur d’une source de chaleur à un endroit où la chaleur est nécessaire, l’énergie externe est nécessaire pour conduire la pompe à chaleur. Le disque peut être n’importe quel type, comme un moteur électrique, un moteur à combustion, une turbine ou une source de chaleur pour les thermopompes d’adsorption.
Types de pompes à chaleur :
- Pompes à chaleur compression (cycle fermé)
- Pompes à chaleur d’absorption
- Recompression mécanique de la vapeur (MVR)
Avantages environnementaux obtenus
Pompes à chaleur permettent la récupération de la chaleur de bas grade, avec consommation d’énergie primaire inférieure à la production d’énergie (selon la Conférence des parties, et si sont remplies les conditions requises pour une bonne efficacité globale saisonnier). Cela permet l’utilisation de la chaleur de bas grade dans des applications utiles, telles que le chauffage à l’intérieur de l’installation, ou dans la communauté adjacente. Cela se traduit en réduisant la consommation d’énergie primaire et les émissions de gaz associés, tels que le dioxyde de carbone (CO2), de dioxyde de soufre (SO2) et d’oxydes d’azote (NOx) dans les applications spécifiques.
L’efficacité de tout système de pompe à chaleur dépend fortement de l’ascenseur de la température requise de la source au récepteur.
Effets de cross-média
Utilisation de fluide frigorigène ayant des impacts environnementaux (gaz à effet de serre en particulier) de fuites ou de déclassement des pompes à chaleur d’absorption ou de compression.
Données opérationnelles
Systèmes de compresseur : fluides utilisés généralement limiter la température de sortie à 120 ° C.
Systèmes d’absorption : une paire de fluide caloporteur eau/lithium bromure peut atteindre une puissance de 100° C et une élévation de la température de 65 ° C. Les systèmes de nouvelle génération ont des températures de sortie plus élevées (jusqu'à 260 ° C) et une température plus élevée se soulève.
Les systèmes actuels de MVR fonctionnent avec des températures de source de chaleur de 70 à 80 ° C et de la chaleur de la livraison de 110 à 150 ° C et dans certains cas, jusqu'à 200 ° C. La vapeur plus courante compressée est vapeur bien que les autres vapeurs de processus sont également utilisés, notamment dans l’industrie pétrochimique.
La situation dans une industrie dont la production combinée de chaleur et production d’énergie est plus compliquée. Par exemple, turbines de contre-pression, le travail perdu de turbines faut aussi considérer.
Applicabilité
Pompes à chaleur sont utilisés dans les matériels et systèmes de refroidissement (où la chaleur retirée est souvent dispersée). Cependant, cela démontre que les technologies sont robustes et bien développée. La technologie est capable d’une application beaucoup plus large pour la récupération de la chaleur.
- chauffage des locaux
- chauffage et refroidissement du processus de flux
- eau de chauffage pour le lavage, l’assainissement et de nettoyage
- production de vapeur
- séchage/déshumidification
- évaporation
- distillation
- concentration (déshydratation).
Ils sont également utilisés dans les systèmes de co - et trigénération.
Le flux de chaleur les plus courants dans l’industrie est refroidissement liquide, effluents, condensation, l’humidité et condenseur thermique des installations frigorifiques. En raison de la fluctuation de la fourniture de chaleur résiduelle, il peut être nécessaire d’utiliser de grands réservoirs (isolés) pour assurer un fonctionnement stable de la pompe à chaleur.
Pompes à chaleur adsorption sont applicables pour le refroidissement des systèmes dans des sites où il y a une grande quantité de chaleur perdue.
La plupart des installations de MVR sont en opérations unitaires comme la distillation, l’évaporation et séchage, mais la production de vapeur à un réseau de distribution de vapeur est également commune.
Pompes à chaleur relativement peu sont installés dans l’industrie pour la récupération de la chaleur et habituellement réalisés au cours de la planification de nouvelles installations et les plantes ou des améliorations importantes.
Pompes à chaleur sont plus rentables lorsque les coûts du carburant sont élevés. Les systèmes ont tendance à être plus complexe que les combustibles fossiles ont tiré des systèmes, bien que la technologie est robuste.
Economie
L’économie dépend fortement de la situation locale. La période d’amortissement dans l’industrie est de 2 ans au mieux. Cela peut s’expliquer d’une part par les faibles coûts d’énergie, qui minimisent les économies réalisées grâce à l’utilisation de pompes à chaleur et d’autre part par les coûts élevés d’investissement.
La rentabilité d’une installation de MVR, en plus du prix du carburant et d’électricité, dépend des coûts d’installation. Le coût d’installation pour une installation à Nymölla en Suède, était environ 4,5 millions d’euros. L’Agence suédoise de l’énergie a versé une subvention de près de 1 million d’euros. Au moment de l’installation, les économies annuelles s’élevaient à environ 1 million d’euros par an.
Force motrice pour la mise en œuvre
- économies de coûts d’énergie opérationnelle
- une installation pourrait fournir les moyens d’augmenter la production sans investir dans une nouvelle chaudière si la capacité de la chaudière est un facteur limitant.
Plantes de l’exemple
- Dåvamyren, Umeå, Suède : compresseur moteur pompe à chaleur dans les déchets de la centrale d’énergie
- Renova Göteborg, Suède : pompe à chaleur d’absorption conduite
- Borlänge, Halmstad et Tekniska Verken, Linköping, Suède, W-t-E des plantes et des brûleurs de biocarburant, Suède : pompes à chaleur MVR
- MVR a été adapté aux installations de petite échelle, où le compresseur peut être exécuté par un moteur électrique simple.