Rekuperace tepla
Opětovné využití tepelné energie z horké odpadní vody, plynů, větrání a odpadních vod se nazývá rekuperace tepla.
Hlavní výhodou tohoto procesu je snížení emisí odpadního tepla do životního prostředí a úspory plynoucí z jeho využití pro jiné účely.
Neustálé zvyšování cen energií a paliv motivuje k využívání energeticky úsporných technologií a ke zvyšování efektivity výrobních procesů rekuperací energie z instalace. Největších úspor mohou dosáhnout velké výrobní závody, které ve svých procesech využívají velké množství energie, vody a tepla.
Odpadní teplo ve formě páry, horké vody, oleje nebo horkého vzduchu vzniká téměř při každém výrobním cyklu. Díky výměníkům je možné teplo rekuperovat a znovu využít pro jiné účely, to přispívá ke snížení emisí oxidu uhličitého a k významným úsporám pro výrobce. Moderní systémy rekuperace tepla používají taková řešení, jako jsou rotační regenerátory, rekuperátory, výměníky tepla a tepelná čerpadla.
Podchlazovač
Jedním ze způsobů, jak zvýšit účinnost chladicích systémů, je použít výměníky tepla jako podchlazovače. Snížením teploty kondenzátu před jeho expanzí a přivedením kondenzátu do výparníku je možné zvýšit účinnost a chladicí výkon. Teplo uvolněné do okolí ve fázi podchlazování se znovu zavádí do chladicího okruhu. Další výhodou podchlazení je, že pokles tlaku v přívodním potrubí chladiva od kondenzátoru k expanznímu ventilu je možný bez tvorby par.
Ekonomizér
Deskové pájené výměníky tepla je možné také použít jako ekonomizéry (regenerační podchlazovače) k podchlazení chladiva. Tímto způsobem získáme dvoustupňový kompresní efekt s jediným kompresorem, který zvyšuje celkovou účinnost systému. U systémů s optimalizovaným přímým vstřikováním páry (EVI) musí být kompresor navržen tak, aby se vstřikem páry dosáhlo zvýšení teploty napájení. V důsledku toho kompresor požaduje méně energie a snižují se tak provozní náklady instalace.
Systémy s ekonomizérem vyžadují instalaci dalších komponentů, jako jsou potrubí a kompresory s přídavným středotlakým vstupem (axiální kompresor / šroubový kompresor). Vzhledem k investičním nákladům na instalaci budou tyto instalace používány pouze ve velkých chladicích systémech. Jestliže systém ekonomizéru používá dva kompresory, jedná se o dvoustupňový systém.
Chladič přehřáté páry
Chladicí systémy vybavené vzduchem chlazenými kondenzátory vytvářejí odpadní energii vypouštěním kondenzační energie do okolního vzduchu. Instalací přídavného výměníku tepla před kondenzátorem je možné velkou část odpadní energie využít jako sanitární teplou vodu, užitkovou vodu, vodu pro čištění vodu nebo pro vytápění místnosti.
Chladič přehřáté páry v podobě deskového pájeného výměníku tepla umístěný mezi kompresorem a kondenzátorem umožňuje využít vysokoteplotní energie přehřátého chladiva. Přídavný výměník v chladicím systému sestávající ze tří zón (podchlazení, kondenzace a odvod tepla z podchlazení) umožňuje ohřev TUV na vyšší teplotu, než kterou by umožňoval běžný kondenzátor.
V chladiči může v závislosti na provozních podmínkách chladivo kondenzovat. V tomto případě musí být tato kapalina vedena do kondenzátoru pod chladičem přehřáté páry, aby se nehromadil kondenzát z chladiče. V praxi se však montuje výše. Chladivo se potom v deskovém pájeném výměníku stahuje proudem páry. Vhodně navržené potrubí spojující chladič s kondenzátorem (pro rychlost plynu 5-10 m/s) zabrání hromadění kapalného kondenzátu.
Systémy ORC
Název těchto systémů pochází z angličtiny (Organic Rankine Cycle – organický Rankinův cyklus. V systémech ORC je vodní pára nahrazena organickými faktory, které se odpařují při relativně nízké teplotě (a tlaku). Díky tomu je možné v ORC obvodech používat zdroje tepla s nízkou a střední teplotou. Odpadní teplo chladicího cyklu (z kondenzátoru) se využívá k výrobě elektřiny.
Princip činnosti systémů ORC je podobný jako u parní turbíny v elektrárnách. Kapalné chladivo se čerpá do výparníku, kde se odpařuje. Páry pracovního média jsou přes hřídel směrovány do turbíny spojené s generátorem. Energie pracovního média uvádí do pohybu lopatky rotoru, umožňuje tak výrobu elektřiny. Po průchodu turbínou postupuje pracovní médium do kondenzátoru. Ve zkapalněné formě se médium přečerpává do výparníku, kde se cyklus dokončí. Účinnost systému ORC je možné dále zvýšit instalací rekuperátoru. Potom parní médium opouštějící turbínu ve stavu přehřáté páry předá kapalině teplo, které vzniká následnou kondenzací této páry v kondenzátoru.
V minulosti vyžadovala optimalizace systémů ORC nákladná řešení. V současné době je možné většinu problémů vyřešit výměníky tepla. Jejich vlastnosti zaručují dobrý výkon systému a také spolehlivý a tichý provoz. Organický faktor s nižší teplotou vypařování než voda umožňuje získávat elektřinu ze spalování biomasy, bioplynu nebo tepla jako průmyslového odpadu.
Podchlazovač s funkcí přehřívání páry
Horký kondenzát z kondenzátoru je možné použít ve výměníku tepla k přehřátí studené páry z výparníku. Deskový pájený výměník poskytuje vyšší úroveň podchlazení kondenzátu za kondenzátorem. To má za následek snížený obsah par chladiva za expanzním ventilem, zlepšuje se tak distribuce chladiva ve výparníku a zvyšuje efektivita jeho provozu. Výměník dále přehřívá páru za výparníkem, minimalizuje se tak pravděpodobnost vniknutí kapaliny do kompresoru. Výměník tepla funguje jako podchlazovač s funkcí přehřívání páry za výparníkem.
