Każdy, kto kiedykolwiek używał pompki do roweru, wie, że podczas sprężania powietrza powstaje ciepło. Często jednak ilość ciepła generowana podczas eksploatacji sprężarek jest niedoceniana: 94% dostarczonej energii elektrycznej w sprężarkach przekształca się w ciepło. Nawet stosunkowo nieduża sprężarka o mocy 22 kW dostarcza tyle energii cieplnej, ile potrzeba na ogrzanie dwóch domów jednorodzinnych. Zapewnienie bezawaryjnej pracy stacji sprężarek wymaga zatem odpowiednio wydajnego systemu chłodzenia.
Ciepło odpadowe emitowane przez sprężarki nadaje się do różnych zastosowań. Stosowanie odpowiednich systemów rekuperacji ciepła pozwala na odzyskanie i wykorzystanie do 94% włożonej energii, a tym samym na znaczną redukcję kosztów wytworzenia sprężonego powietrza. Jednak urządzenia do sprężania powietrza, wyposażone w system odzysku ciepła, powinny jednocześnie mieć pełnowartościowy system chłodzenia również przyczyniający się do oszczędności kosztów. I tak, koszty chłodzenia powietrzem mogą być nawet o 30% niższe niż koszty chłodzenia wodą. Tam, gdzie to możliwe, należy zatem stosować chłodzenie powietrzem.
Stacja sprężarek z kanałami wentylacyjnymi — najbardziej efektywny wariant chłodzenia powietrzemOtoczenie sprężarek: powinno być czysto i chłodno
Przepisy BHP określają, że sposób ustawienia sprężarek powinien zagwarantować odpowiedni do nich dostęp oraz właściwe chłodzenie. Przepisy wykonawcze w tym zakresie stanowią, że temperatura otoczenia urządzeń chłodzonych powietrzem i olejem nie może przekraczać +40°C. Oprócz tego, w obszarze zasysania powietrza nie może dojść do uwolnienia niebezpiecznych substancji. Przepisy te należy traktować jako wymagania podstawowe. Ich celem jest maksymalne ograniczenie niebezpieczeństwa wypadku. Ekonomiczna i bezobsługowa eksploatacja sprężarek wymaga jednak czegoś więcej.
Obowiązuje zasada, że pomieszczenie, w którym znajdują się sprężarki, nie może być traktowane jako „magazyn rzeczy zbędnych”. Nie można w nim przechowywać obcych przedmiotów i należy je utrzymywać w czystości. Podłoga powinna być nieścieralna. Idealna byłaby możliwość mycia podłogi na mokro. W żadnym wypadku nie wolno zasysać powietrza używanego do chłodzenia lub sprężenia z otoczenia o dużej ilości cząsteczek kurzu, sadzy itp. bez wcześniejszego intensywnego przefiltrowania. Jednak nawet w zwykłych warunkach eksploatacji powietrze zasysane przez sprężarki lub powietrze chłodzące wymagają oczyszczania za pomocą wbudowanych filtrów.
Na niezawodność oraz konieczność konserwacji sprężarek wpływ mają również zakresy stosowanych temperatur: powietrze zasysane i chłodzące nie może być ani zbyt zimne (poniżej +3°C), ani zbyt ciepłe (powyżej +40°C)*. Należy to uwzględnić w procesie planowania i budowy stacji sprężarek. Na skutek działania promieni słonecznych od południowej lub zachodniej strony budynków dochodzi do silnego okresowego ogrzania powietrza. Nawet w strefie klimatu umiarkowanego temperatury mogą wzrosnąć do + 40, a nawet + 45°C. Z tego też względu otworów do powietrza zasysanego i chłodzącego nie należy umieszczać w miejscach narażonych na intensywne działanie promieni słonecznych. Wielkość otworów należy dobierać w zależności od mocy zainstalowanych sprężarek oraz rodzaju wentylacji.
Chłodzenie pomieszczenia, w którym znajdują się sprężarki
Nie tylko przy użyciu sprężarek chłodzonych powietrzem nie obejdzie się bez odpowiedniej wentylacji pomieszczenia sprężarkowego, konieczne jest to również przy sprężarkach chłodzonych wodą. W każdym przypadku należy odprowadzić ciepło promieniowania powstające wewnątrz urządzenia sprężarkowego oraz ciepło odpadowe elektrycznego silnika napędowego. W sumie odpowiada to ok. 10% mocy napędowej kompresorów.
Rodzaje wentylacji
1. Wentylacja naturalna
Powietrze chłodzące, zassane oraz ogrzane przez sprężarkę, unosi się do góry i z powodu panującego nadciśnienia zostaje wydalone z pomieszczenia przez umieszczony do góry otwór wylotowy. Ten rodzaj wentylacji zalecany jest jednak wyłącznie w sytuacjach wyjątkowych oraz w przypadku sprężarek o mocy poniżej 5,5 kW, ponieważ takie czynniki, jak promieniowanie słoneczne lub napór wiatru na otwór wylotowy mogą doprowadzić do zachwiania systemu naturalnej wentylacji.
2. Wentylacja wymuszona
Ta często stosowana metoda opiera się na wymuszeniu przepływu zimnego powietrza. W celu uniknięcia temperatur poniżej +3°C, zimą należy zainstalować termostatyczny układ kontrolny. Zbyt niskie temperatury mogłyby doprowadzić do ograniczenia funkcjonowania sprężarek oraz do zakłócenia procesu odprowadzania i uzdatniania kondensatu. Sterowanie za pomocą termostatów jest konieczne, ponieważ w pomieszczeniu sprężarek przy wentylacji wymuszonej występuje pewne podciśnienie, zapobiegające ponownemu napłynięciu podgrzanego powietrza do pomieszczenia. Istnieją dwie możliwości wentylacji wymuszonej:
3. Wentylacja za pomocą zewnętrznego wentylatora
Podgrzane powietrze zasysane jest przez zewnętrzny wentylator ze sterowaniem termostatycznym, zainstalowany w otworze odpowietrzającym pomieszczenia sprężarkowego. Przy tym rodzaju wentylacji ważne jest, aby otwór zasysający powietrze chłodzące nie był zbyt mały: doprowadziłoby to do powstania zbyt dużego podciśnienia, któremu towarzyszyłaby nadmierna emisja hałasu, powstająca w wyniku dużej prędkością przepływu powietrza. Oprócz tego doszłoby do zagrożenia chłodzenia stacji. System wentylacji należy tak zaprojektować, aby wzrost temperatury spowodowany ciepłem sprężarki nie przekroczył 7 K. W przeciwnym razie mogłoby dojść do przegrzania i zatrzymania pracy sprężarek. Należy zwrócić uwagę również na fakt, że eksploatacja wentylatorów zewnętrznych wiąże się z dodatkowymi kosztami energii.
4. Chłodzenie za pomocą kanału chłodzącego
W pełni zamknięte, nowoczesne śrubowe kompresory kompaktowe pozwalają dzisiaj na zapewnienie prawie idealnego chłodzenia za pomocą kanału wentylacyjnego: sprężarka zasysa powietrze za pomocą odpowiedniego otworu i oddaje ciepło do kanału, który bezpośrednio odprowadza je z pomieszczenia, w którym znajdują się sprężarki. Główną zaletą tej metody jest możliwość znacznie intensywniejszego ogrzania ciągu powietrza chłodzącego – do ok. 20 K. Pozwala to na zmniejszenie niezbędnej ilości powietrza chłodzącego. Wentylatory instalowane seryjnie w sprężarkach pozwalają na pełne odprowadzenie ogrzanego powietrza. Oznacza to, że w przeciwieństwie do chłodzenia za pomocą zewnętrznego wentylatora nie jest konieczny dodatkowy wydatek energetyczny. Możliwe jest to jednak wyłącznie wówczas, gdy nie dojdzie do przekroczenia sprężu wentylatorów. Oprócz tego kanał odprowadzający musi być wyposażony w sterowane termostatem żaluzje, pozwalające na uniknięcie wychłodzenia pomieszczenia sprężarkowego w zimie.
Jeśli w pomieszczeniu ustawione są chłodzone powietrzem osuszacze, to należy uzwględnić ten fakt: sprężarki i osuszacze nie mogą na siebie niekorzystnie wpływać.
Autor artykuł, Robert Ryt jest Marketing
and ISO Managerem w firmie
Kaeser Kompressoren sp. z o.o.
*) Podane limity temperatur odnoszą się do warunków klimatycznych panujących w Europie Środkowej oraz do standardowego wyposażenia stacji sprężarek.
