Spreker: ir. Edo Wissink. Er wordt gesproken over de theoretische mogelijkheden voor het hergebruik van restwarmte. Daarbij komen de volgende onderwerpen kort aan de orde. Trias Energetica Energie versus exergie Systeem grenzen en Pinch analysis Warmte vraag en warmte aanbod Restwarmte niveau’s van koelinstallatie Warmtepompen Doel is om de mogelijkheden en beperkingen aan te geven en hulp te bieden bij de keuze welke warmte u gaat terugwinnen met welke techniek.

1. Hergebruik restwarmte koelinstallaties
De theoretische kaders
22 oktober 2015
edo.wissink@wur.nl

2. 2
Restwarmte? Waarom?
Zakelijk
Milieu
Regelgeving/vergunning
Besparing/productieverhoging
Comfort
Persoonlijk
Simpel en logisch
Besparing........
Aan de slag!

3. 3
Inhoudsopgave
inleiding
 Trias Energetica
 Energie versus exergie
algemeen
 Gelijktijdigheid van warmtevraag en warmteaanbod
 Optimaal hergebruik via Pinch analyse
koudetechniek
 Restwarmte niveau’s van koelinstallatie
 Warmtepompen

4. 4
inleiding
Trias Energetica
Energie versus exergie

5. 5
Trias Energetica
Trias Energetica:
1.Energieverbruik proces minimaliseren
- Beperk koelbehoefte basis proces.
- Naar elkaar brengen van To en Tc
2. Duurzame energie inzetten.
3. Fossiel toepassem met zo hoog mogelijk rendement
- 1K verlaging van condensortemperatuur levert 2 tot 3% hogere COP op.
- 1K verhoging van verdampertemperatuur levert 3 tot 4% hogere COP op.

6. 6
1 MJ
Elektriciteit
1 MJ
Warmte
1 MJ
Warmte Elektriciteit
0,5 MJ
T T = 313 °C
Tekortkomingen Trias Energetica
 Ontbreken van waardering kwaliteit van energie
 Inpassing warmtepompen, warmte/kracht niet te beoordelen
Energie versus Exergie

7. 7
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
De exergiewaarde van arbeid : Exw = W
De exergiewaarde warmte : Exq = (1 - T0/T) * Q
waarin:
T0 = omgevingstemperatuur [K]
T = temperatuur van de warmtestroom [K]
Q = hoeveelheid warmte (J of W)
Trias Exergetica
Oplossing: Reduceer exergieverliezen (= beperken van temperatuurdegradatie)
Merk op dat een warmtepomp ook exergie uit de omgeving haalt!

8. 8
algemeen
Gelijktijdigheid van warmtevraag en warmteaanbod
Optimaal hergebruik via Pinch analyse

9. 9
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Gelijktijdigheid vraag en aanbod
Warmteaanbod en -vraag vallen vaak niet samen (tijd, temperatuur, hoeveelheid).
Tijd
oplossing: Warmtebuffer zorgt voor ontkoppeling van vraag en aanbod in tijd
economisch: Efficient voor kort cyclische periodes (dag/nacht , productie /reinigen)
Temperatuur & hoeveelheid
probleem: Warmte aanbod niet direct passend voor directe hergebruik
oplossing: Naverwarmen /opwaarderen m.b.v. gasboiler/warmtepomp/
zonwarmte om temperatuur en/of hoeveelheid af te stemmen.

10. 10
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Pinch analyse
Pinch analyse
Methodiek om de minimum noodzakelijke energieverbruik van een proces te
bepalen door maximaal hergebruik van restwarmte via procesintegratie.
Typische toepassing
Complexe processen meerdere te verwarmen en te koelen deelprocessen

11. 11
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Pinch analyse
1
3
2
4
Vraag: Is er optimaal gebruik gemaakt van warmtehergebruik?
Energie behoefte bestaande proces schema
- 30 kW warmteafvoer via koelwater
-170 kW verhitting met stoom

12. 12
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Pinch analyse

13. 13
2. Haal exergie
uit omgeving
3. Minimale exergieverliezen
Pinch analyse
Eén spelregel: 1. geen warmtetransport over de pinch;
2. geen koeling boven de pinch;
3. geen verhitting onder de pinch.
The Pinch
minimum temperature
difference (10K)
10 kW
De lijn “cold total”
is in zijn geheel
horizontaal
verschoven
(10kW) zodat er
een temperatuur
verschil van
bijvoorbeeld 10K
over de pinch
ontstaat.

14. 14
2. Haal exergie
uit omgeving
Pinch analyse
Energie behoefte geoptimaliseerd proces schema.
-Onder de pinch: 10 kW warmteafvoer via koelwater
-boven de pinch: 150 kW verhitting met stoom

15. 15
koudetechniek
Restwarmte niveau’s van koelinstallatie
Warmtepompen

16. Restwarmte uit koelinstallaties
Drie beschikbare warmtestromen
 condensatie warmte
• veel warmte (± 100% koelvermogen)
• lage T ( zomer max 30, winter max 20
• Verhogen T kost 2-3% rendement per °C
 oververhitting persgassen (zuiger/scroll)
• Geringe hoeveelheid warmte (10-30 % koelvermogen)
• Hoge T (afhankelijk systeem 45 tot 60 °C)
• Interne ww verhoogd capaciteit en temperatuur.
 Warmte oliekoeler (schroefcompressor)
• Geringe hoeveelheid warmte (±4 % koelvermogen)
• hoge T (afhankelijk systeem 40 tot 55 °C)

17. 17
Restwarmte uit koelinstallaties
15-20%condensatie 100%
Cyclus zonder interne ww
oververhitting persgas = 15-20%

18. 18
Restwarmte uit koelinstallaties
25-30%
condensatie 100%
Cyclus met interne ww
oververhitting persgas = 25-30%

19. Restwarmte uit koelinstallaties
Uitvoering de-superheater met warmtebuffer voor het voorverwarmen van
bijvoorbeeld reinigingswater
denk aan legionella veiligheid!
Kan dit nog beter?

20. 1. Is er een warmtebehoefte en warmteoverschot met een
temperatuur verschil dat binnen het bereik van een warmtepomp
ligt?
2. Is de verhouding tussen warmteoverschot (onder pinch) en het
warmtetekort (boven pinch) geschikt voor toepassing van een
warmtepomp?
3. Zijn de temperatuurniveau ’s haalbaar met de huidige stand der
techniek?
Overweeg een warmtepomp!
Warmtepompen en pinch temperatuur

21. utilities
proces
1 2
34
40
5035
20
10
20
verwarming
elektriciteit
koeling
utilities
warmtepompen
proces
1 2
34
w w w p
warmtewisselaars
40
3020
20
10
20
15
20
10
w k
verwarming
elektriciteit
koeling
Integratie warmtepompen en warmtewisselaars
Voorbeeld van schilbenadering

22. Conclusie
Economisch en toekomst bestendig handelen
 Als U maandelijks een flinke gasrekening heeft (reinigingswater,
proceswarmte en/of ruimteverwarming) en U heeft een
middelgrote tot grote koelinstallatie, dan is zeker zinvol om de
haalbaarheid van WTW te onderzoeken.
Wij helpen U graag met een Quick Scan of vragen rondom dit
onderwerp*.
*Ervaring leert dat aandacht voor energiegebruik meer oplevert dan enkel energiebesparing!

23. edo.wissink@wur.nl
Specialist refrigeration
Bedankt voor uw aandacht