Ako získať späť teplo?

19. aug. 2018 • Technické vedy

Ako získať späť teplo?

Na začiatku 90. rokov stál 1 gigajoule (GJ) energie 21 korún slovenských a záujem o optimalizáciu spotreby energie neexistoval. V priebehu času však na Slovensku náklady náhle narástli o 500 – 600 % a situácia sa zmenila. Témy ako znižovanie energetickej náročnosti objektov, využívanie odpadového tepla, práca s obnoviteľnými zdrojmi energie, projektovanie vykurovacích, vetracích a klimatizačných zariadení sa stali horúcimi témami od výroby cez stavebný priemysel až po bývanie osôb.

Dvere piateho ročníka Festivalu vedeckých filmov v Bratislave sa otvorili 28. mája 2018. Hlavnou myšlienkou bola prezentácia zaujímavých vedecko-populárnych filmov približujúcich vedu verejnosti. Festival sa už tradične konal v Centre vedecko-technických informácií SR, ktoré je známe vytváraním vzájomného dialógu na vedecké témy. Prvá krátka snímka s názvom Gemini sa zameriavala na tímovú dvojicu, ktorá sa témou rekuperácie zaoberá už štvrťstoročie. Pozvanie do diskusie prijal rektor Žilinskej univerzity v Žiline prof. Ing. Jozef Jandačka, PhD., ktorý divákom porozprával o práci kolektívu vedcov, ktorý vytvoril s prof. RNDr. Milanom Malchom, PhD. a Ing. Stanislavom Gavlasom, PhD. z Katedry energetickej techniky Strojníckej fakulty Žilinskej Univerzity v Žiline. Hosťom bol aj RNDr. Jaroslav Noskovič, PhD., vedúci Oddelenia ochrany a komercializácie duševného vlastníctva v CVTI SR.

Jozef Jandačka a Milan Malcho na Katedre energetickej techniky
Jozef Jandačka a Milan Malcho na Katedre energetickej techniky

Čo vlastne znamená rekuperácia?

Zjednodušene ide o spätné získavanie tepla z odpadového tepla. „Ideálny prípad je taký, že teplo, ktoré technológia produkuje, sa naspäť do tej istej technológie aj vracia,“ konštatuje profesor Jozef Jandačka.

Spätné získavanie tepla je spôsob, akým možno ušetriť veľké množstvo nákladov a je preto všeobecne využiteľné. V súčasnosti, keď je dôležitá energetická efektívnosť, je trendom okrem zatepľovania budov a výmeny okenných konštrukcií napríklad aj aplikácia systémov vetrania so spätným získavaním tepla.

Rekuperácia je založená na druhom termodynamickom zákone, ktorý hovorí, že pri kontakte dvoch telies rôznych teplôt teplo prechádza z telesa teplejšieho na teleso chladnejšie. Profesor Jandačka približuje: „Teplo prechádza z potenciálu vyššieho na nižší, to znamená, že keď chceme využiť energiu, tak ju musíme brať z vyššieho potenciálu do teplonosného média, ktoré má nižší potenciál. Od tohto vysokoteplotného potenciálu potom závisí aj to, akú kvalitu má potenciál využiteľného tepla v danom teplonosnom médiu.“

Využitie odpadového tepla z priemyslu patrí medzi zaujímavé nástroje, ako znížiť spotreby energií a eliminovať emisie CO2 v priemysle. Ako zdôrazňuje rektor Žilinskej univerzity v Žiline, „energetika je vždy prepojená i s environmentalistikou. Nie je to len o  využívaní tepla a teplotných potenciáloch, ale i o znižovaní emisného zaťaženia okolitého prostredia, čím ochraňujeme naše životné prostredie.“

Model rekuperačného zariadenia taviaceho agregátu s výmenníkmi tepla na báze vody a vzduchu
Model rekuperačného zariadenia taviaceho agregátu s výmenníkmi tepla na báze vody a vzduchu

Rekuperačné zariadenie taviaceho agregátu

Druhý z povestného tímu vedcov, prof. RNDr. Milan Malcho, PhD. vo filme uvádza, že „spätné získavanie tepla je typické pre tú časť priemyslu, kde sú vysokopotenciálne tepelné zdroje – a to je typický hutnícky alebo keramický priemysel. Keď si zoberieme tavenie alebo spracovanie kovov, tieto sa vyznačujú vysokými teplotami a len časť tepla prejde do výrobkov a je nejakým spôsobom využitá v danej technológii. Veľký podiel tepla, ktorý uniká z týchto technológií, potrebujeme navrátiť najlepšie do tej technológie, ktorá ho produkuje, alebo potom do technológii, kde sa dá bežne využiť. Každá firma, každý závod potrebuje nejakým spôsobom kúriť, každý potrebuje pripravovať teplú vodu pre svojich zamestnancov a pod.“ Boom rekuperačných technológii na Slovensku nastal po 90. rokoch. „Z historického hľadiska si treba uvedomiť, kde sa Slovensko nachádzalo. V podstate došlo k transformácii priemyslu, boli inštalované energeticky náročné technológie s vysokými teplotnými potenciálmi, ktoré boli nevyužité,“ objasňuje profesor Jandačka.

V súčasnosti je na využitie odpadového tepla z taviacich agregátov dostupný celý rad komerčných rekuperatívnych výmenníkov tepla. Avšak väčšina z nich nie je navrhnutá na použitie v ťažkom hutníckom priemysle vzhľadom na agresívne prostredie spalín a ich veľkú lepivosť. Uvedené nedostatky evokovali navrhnúť taký systém pre spätné získavanie tepla zo spalín z taviacich agregátov, ktorý by bol schopný pracovať aj v takomto prostredí s prihliadnutím na špecifické požiadavky. Milan Malcho vo filme uvádza, že s tímom potrebovali navrhnúť taký výmenník tepla, ktorý bude vedieť odolávať masívnemu zaťaženiu prachových úletov. „Teda sa hľadalo riešenie, aby bolo zariadenie jednoducho čistiteľné a nespôsobovalo by odstávku technológie, ktorá firmu živí.“ Vo filme potvrdzujú kvalitu tohto zariadenia aj samotní pracovníci na jednej z prevádzok. Systém na tejto prevádzke získava nevyužité teplo obsiahnuté v spalinách a odovzdáva ho do prívodného vzduchu na spaľovanie zemného plynu v horáku a tiež do energetického systému závodu na ohrev vody. Základnou funkčnou časťou výmenníka je tzv. fieldovská rúrka.

Ostrá prevádzka rekuperačného zariadenia
Ostrá prevádzka rekuperačného zariadenia

Zákazkový výskum

Inovatívny projekt Katedry energetickej techniky je vhodný najmä na realizáciu prostredníctvom zákazkového výskumu, kde je riešenie vždy šité na mieru konkrétnemu odberateľovi. „Často je dôležitá odvaha, pretože ako ste si mohli všimnúť aj vo filme, prostredie prevádzky bolo dosť ,šramotné´, ale s tým sa musíme vyrovnať. Realizácia je navyše možná iba pri celozávodnej odstávke, takže všetko musí byť z hľadiska logistiky na svojom mieste, kým sa začne montáž. Po zavedení do praxe je, samozrejme, možné ešte niečo dopracovať, ale v zásade to musí pracovať na prvý pokus,“ zdôrazňuje Jozef Jandačka.

Dôležitou ekonomickou otázkou je návratnosť investícií danej spoločnosti. Podľa profesora, „v 90. rokoch, keď náhle začali rásť ceny energie, boli tieto investície čoraz zaujímavejšie. Pri našich prvých aplikáciách, ktoré sme realizovali, boli návratnosti rádovo do roka, čomu sme zo začiatku nechceli veriť. Možno povedať, že ak je vhodná konštelácia z hľadiska využitia tepla či už danej technológie, alebo pre vykurovanie, v tom prípade sú návratnosti veľmi vysoké. Treba si uvedomiť, že čím je dlhší čas, keď môžeme využívať spätne získané teplo, tým je to z hľadiska finančných nákladov výhodnejšie“.

Patentová ochrana

Majiteľom technológie rekuperačné zariadenie taviaceho agregátu s výmenníkmi tepla na báze vody a vzduchu je Žilinská univerzita v Žiline, ktorá sa rozhodla zabezpečiť ochranu tejto technológie prostredníctvom podania kombinácie patentových prihlášok a prihlášok úžitkových vzorov. Pri tejto aktivite univerzitu podporilo CVTI SR zastúpené svojím pracoviskom – Oddelením ochrany a komercializácie duševného vlastníctva, ktorého vedúcim je Jaroslav Noskovič. „Išlo o špecifický príklad, keď sa k nám táto technológia dostala, až keď bola nasadená v praxi. Firma mala problém, objednala si riešenie vo výskumnom tíme, výskumný tím ho dodal, vyplatili sa finančné prostriedky a v podstate boli všetci spokojní. Priemyselno-právna ochrana bola zabezpečená dodatočne, a to hlavne preto, aby firma aj univerzita boli chránené pred zneužitím. Takáto realizácia je vhodná najmä pri zákazkovom výskume.“

V strede Jaroslav Noskovič a Jozef Jandačka na Festivale vedeckých filmov
V strede Jaroslav Noskovič a Jozef Jandačka na Festivale vedeckých filmov

Oddelenie ochrany a komercializácie duševného vlastníctva na čele s Jaroslavom Noskovičom poskytlo od roku 2013 podporu okolo 280 projektom slovenských výskumných pracovníkov. Viac úspešných prípadov transferu technológií nájdete na youtube...

© CVTI SR

Pre tých, ktorým sa nepodarilo prísť na Festival vedeckých filmov, si film Gemini môžu pozrieť aj prostredníctvom tohto článku

© CVTI SR

 

Spracoval: kolektív NCP VaT pri CVTI SR

Zdroje: http://skpatents.com/9-u6670-rekuperacne-zariadenie-taviaceho-agregatu.html

diskusia na FVF, film Gemini

Foto: film Gemini, Marián Zelenák

Uverejnila: VČ

Hore
Prechod VK na VND - jar
FVF 2019
Veda v Centre
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2018
Publikácie Veda v CENTRE
QUARK
Aurelium - centrum vedy
veľká noc 2019
TVT 2018 články
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Alzheimerovu chorobu objavili v roku 1906 a pojem sa po prvý raz objavil v literatúre v roku 1910.
Zistite viac