Rekuperácia tepla
Opätovné využitie tepelnej energie z horúcej odpadovej vody, plynov, vetrania a odpadových vôd sa nazýva rekuperácia tepla.
Hlavnou výhodou tohto procesu je zníženie emisií odpadového tepla do životného prostredia a úspory plynúce z jeho využitia na iné účely.
Neustále zvyšovanie cien energií a palív motivuje k využívaniu energeticky úsporných technológií ak zvyšovaniu efektivity výrobných procesov rekuperácií energie z inštalácie. Najväčšie úspory môžu dosiahnuť veľké výrobné závody, ktoré vo svojich procesoch využívajú veľké množstvo energie, vody a tepla.
Odpadové teplo vo forme pary, horúcej vody, oleja alebo horúceho vzduchu vzniká takmer pri každom výrobnom cykle. Vďaka výmenníkom je možné teplo rekuperovať a znovu využiť na iné účely, čo prispievak zníženiu emisií oxidu uhličitého a významným úsporám pre výrobcov. Moderné systémy rekuperácie tepla používajú také riešenia, ako sú rotačné regenerátory, rekuperátory, výmenníky tepla a tepelné čerpadlá.
Podchladzovač
Jedným zo spôsobov, ako zvýšiť účinnosť chladiacich systémov, je použiť výmenníky tepla ako podchladzovače. Znížením teploty kondenzátu pred jeho expanziou a privedením kondenzátu do výparníka je možné zvýšiť účinnosť a chladiaci výkon. Teplo uvoľnené do okolia vo fáze podchladzovania sa znovu zavádza do chladiaceho okruhu. Ďalšou výhodou podchladenia je, že pokles tlaku v prívodnom potrubí chladiva od kondenzátora k expanznému ventilu je možný bez tvorby pár.
Ekonomizér
Doskové spájkované výmenníky tepla je možné tiež použiť ako ekonomizéry (regeneračné podchladzovače) na podchladenie chladiva. Týmto spôsobom získame dvojstupňový kompresný efekt s jediným kompresorom, ktorý zvyšuje celkovú účinnosť systému. Pri systémoch s optimalizovaným priamym vstrekovaním pary (EVI) musí byť kompresor navrhnutý tak, aby sa vstrekovaním pary dosiahlo zvýšenie teploty napájania. V dôsledku toho kompresor požaduje menej energie a znižujú sa tak prevádzkové náklady inštalácie.
Systémy s ekonomizérom vyžadujú inštaláciu ďalších komponentov, ako sú potrubia a kompresory s prídavným stredotlakovým vstupom (axiálny kompresor / skrutkový kompresor). Vzhľadom na investičné náklady na inštaláciu budú tieto inštalácie používané iba vo veľkých chladiacich systémoch. Ak systém ekonomizéra používa dva kompresory, ide o dvojstupňový systém.
Chladič prehriatej pary
Chladiace systémy vybavené vzduchom chladenými kondenzátormi vytvárajú odpadovú energiu vypúšťaním kondenzačnej energie do okolitého vzduchu.
Inštaláciou prídavného výmenníka tepla pred kondenzátorom je možné veľkú časť odpadovej energie využiť ako sanitárnu teplú vodu, úžitkovú vodu, vodu na čistenie vodu alebo na vykurovanie miestnosti.
Chladič prehriatej pary v podobe doskového spájkovaného výmenníka tepla umiestnený medzi kompresorom a kondenzátorom umožňuje využiť vysokoteplotnú energiu prehriateho chladiva. Prídavný výmenník v chladiacom systéme pozostávajúci z troch zón (podchladenie, kondenzácia a odvod tepla z podchladenia) umožňuje ohrev TUV na vyššiu teplotu, než ktorú by umožňoval bežný kondenzátor.
V chladiči môže v závislosti od prevádzkových podmienok chladivo kondenzovať. V tomto prípade musí byť táto kvapalina vedená do kondenzátora pod chladičom prehriatej pary, aby sa nehromadil kondenzát z chladiča. V praxi sa však montuje vyššie. Chladivo sa potom v doskovom spájkovanom výmenníku sťahuje prúdom pary. Vhodne navrhnuté potrubie spájajúce chladič s kondenzátorom (pre rýchlosť plynu 5-10 m/s) zabráni hromadeniu kvapalného kondenzátu.
Systémy ORC
Názov týchto systémov pochádza z angličtiny (Organic Rankine Cycle – organický Rankinov cyklus. V systémoch ORC je vodná para nahradená organickými faktormi, ktoré sa odparujú pri relatívne nízkej teplote (a tlaku). Vďaka tomu je možné v ORC obvodoch používať zdroje tepla s nízkou a strednou teplotou. Odpadové teplo chladiaceho cyklu (z kondenzátora) sa využíva na výrobu elektriny.
Princíp činnosti systémov ORC je podobný ako pri parnej turbíne v elektrárňach. Kvapalné chladivo sa čerpá do výparníka, kde sa odparuje. Pary pracovného média sú cez hriadeľ smerované do turbíny spojené s generátorom. Energia pracovného média uvádza do pohybu lopatky rotora, umožňuje tak výrobu elektriny. Po prechode turbínou postupuje pracovné médium do kondenzátora. V skvapalnenej forme sa médium prečerpáva do výparníka, kde sa cyklus dokončí. Účinnosť systému ORC je možné ďalej zvýšiť inštaláciou rekuperátora. Potom parné médium opúšťajúce turbínu v stave prehriatej pary odovzdá kvapaline teplo, ktoré vzniká následnou kondenzáciou tejto pary v kondenzátore.
V minulosti vyžadovala optimalizácia systémov ORC nákladné riešenia. V súčasnej dobe je možné väčšinu problémov vyriešiť výmenníkmi tepla. Ich vlastnosti zaručujú dobrý výkon systému a tiež spoľahlivú a tichú prevádzku. Organický faktor s nižšou teplotou vyparovania ako voda umožňuje získavať elektrinu zo spaľovania biomasy, bioplynu alebo tepla ako priemyselného odpadu.
Podchladzovač s funkciou prehrievania pary
Horúci kondenzát z kondenzátora je možné použiť vo výmenníku tepla na prehriatie studenej pary z výparníka. Doskový spájkovaný výmenník poskytuje vyššiu úroveň podchladenia kondenzátu za kondenzátorom. To má za následok znížený obsah pár chladiva za expanzným ventilom, zlepšuje sa tak distribúcia chladiva vo výparníku a zvyšuje efektivita jeho prevádzky. Výmenník ďalej prehrieva paru za výparníkom, minimalizuje sa tak pravdepodobnosť vniknutia kvapaliny do kompresora. Výmenník tepla funguje ako podchladzovač s funkciou prehrievania pary za výparníkom.
