Trykluft Optimering og projektering af anlæg Indholdsfortegnelse Trykluft...2 Trykluftanlæg...2 Energiforbrug i trykluftanlæg...2 Optimering af eksisterende anlæg...3 Trykforhold...3 Lækager...3 Lækagemåling...4 Styring af den enkelt kompressor...4 Temperaturforhold...4 Varmegenvinding...5 Projektering af nyt anlæg...5 Trykluft eller ej?...5 Investerings- og driftsomkostninger...6 Vurdering af anlægsopbygning, kompressorstørrelse m.v...6 Kompressor, type og antal...6 Rørsystemet...7 Indhentning af leverandørtilbud...7 Januar 2001
Trykluft Trykluft (komprimeret luft) er et uforlignelig kraftoverførings-middel til utallige formål. Trykluftanlæg er enkle, driftsikre og billige at installere, og til mange formål findes der ingen reelle alternativer. Som drivmiddel har trykluft den fordel, at dets karakteristik er mere flad ved belastning, dvs. at trykluftdrevet værktøj i modsætning til eldrevet værktøj holder en meget konstant ydelse selv ved høje belastninger. Men trykluft er ikke en effektiv energiform. Typisk bliver kun få procent (ca. 6-8%) af elforbruget til trykluftanlægget omsat til nyttigt arbejde. Trykluftanlæg De fleste autoværksteder anvender trykluft i større eller mindre omfang. Det anvendes til alle former for værktøj, især skiftenøgler, vinkelslibere, til at drive hydrauliske løftere, pumpning af dæk m.m. Kravene til trykluften vedrører: Lufttrykket. Luftens indhold af vand. Luftens indhold af olie og partikler. For at opfylde kravene må trykluften passere forskelligt udstyr i form af kompressorer, filtre og tørrere. Trykluftcentralen i et trykluftanlæg kan være bestykket på forskellig vis afhængig af anlægsstørrelse og krav til trykluften. Energiforbrug i trykluftanlæg Energiforbruget til kompressoranlægget udgør størstedelen af omkostningerne i et trykluftanlæg. Omkostningsfordeling over levetiden Vedligeholdelse Investering El forbrug Side 2
Optimering af eksisterende anlæg Hvis du er interesseret i energieffektiviseringer for det eksisterende anlæg, vil det næste afsnit give en række gode råd. Trykforhold Energiforbruget til komprimering er stærkt afhængig af driftstrykket. Ofte ses det, at et anlæg kører med for højt tryk, for at man kan være sikker på at der luft nok. Hvis det er muligt at nedsætte trykket, vil der ofte kunne opnås en væsentlig energibesparelse. På figuren fremgår det, hvor meget ekstra effekt kompressoranlægget skal have tilført, hvis det kører med højere tryk end nødvendigt. Ekstra effekt pga. for højt tryk Effekt [kw] 10 8 6 4 2 0 0 0,5 1 1,5 2 Ekstra tryk [bar] p = 6,5 bar p = 9,0 bar De fleste trykluftværktøj på autoværksteder er dimensioneret til at arbejde optimalt ved 6,3 bar. For nogle hydrauliske personvognsløftere anbefales det at bruge 10 bar, men det reelle trykbehov er noget lavere. Der kan spares 6 8 % af energiforbruget pr. bar, trykket nedsættes. Vælg det laveste mulige tryk Lækager Tab af trykluft gennem utætheder i rørsystemet giver anledning til et merforbrug af energi. Ofte er det i forbindelse med håndværktøjer, cylindre, slangeforbindelser o. lign., at udsivningen finder sted, mens selve rørsystemet har en rimelig tæthed. Lækagen på anlæg med ringe vedligeholdelse kan typisk være 20-40 % af den forbrugte luftmænge, og det vil normalt være rentabelt at nedbringe lækagemængden også selv om vedligeholdelsesomkostningerne øges. Der bør tilstræbes, at lækageluftmængden kommer ned på ca. 5 % af kompressorens trykluftydelse. Side 3
Lækager betyder overflødige udgifter på 20-40% Lækagemåling En simpel metode til bestemmelse af lækagen er, efter fyraften, at åbne for hovedventilen til alle trykluftforbrugende maskiner, så de står med tryk på, men uden at arbejde. Husk at slukke for eventuelle blæseluftsteder. Derefter måles med stopur den tid, kompressoren pumper, samt den totale tid der er målt over. Herefter kan bestemmes i hvor lang tid kompressoren har pumpet for at holde tryk på anlægget. Bemærk at der skal måles over lige mange belastede og ubelastede perioder. Styring af den enkelt kompressor For at finde den rigtige styringsform på et trykluftanlæg er det nødvendigt at vide noget om variationen i forbruget samt bestykningen af kompressorcentralen. Hos autoforhandlerne ses normalt flere kompressorer med enten kaskadestyring eller intelligent styring. Af de styringsformer en den sidstnævnte den mest energieffektive. Flere kompressorer STYRING FUNKTION ENERGIMÆSSIGE KENDETEGN Kaskadestyring Intelligent styring Pressostatstyret ind- og udkobling af kompressorer efter behov (1-2-osv. ad gangen). Automatisk ind- og udkobling i henhold til trykkrav og forbrugsmønstre Forholdsvis grov styring, med spring i eleffekt. Billigere i drift end én stor kompressor Optimerer energiforbruget i anvendelse af flere kompressorer. ØKONOMI Dyrere i anskaffelse end kaskadestyring Hvis kompressoren skal køre med meget varierende belastning, skal reguleringen være effektiv. Det mest effektive er en frekvensreguleret kompressor, men denne anlægstype er mest relevant for større anlæg. Temperaturforhold Temperaturen på kompressorens indsugningsluft har ligesom trykniveauet energimæssig betydning. Temperaturen skal af følgende årsager være lav: Kold luft indeholder normalt ikke så meget fugt som varm luft. Kompressorens ydelse er større ved kold luft og effektforbruget hermed lavere. Elmotorens levetid forkortes, hvis luften er for varm. I kompressorcentralen bør luftindtaget til kompressoren have forbindelse til det fri. Indtaget skal helst placeres på en nordvendt mur og skal beskyttes mod regn og sne-indslag samt forsynes med stopriste for fugle, blade m.m. Er centralen anbragt midt i bygningen, kan Side 4
luftindtaget evt. placeres på taget. Luft-indtaget skal frostsikres, da indsugningsluften ikke må komme under 5-10 C. Ved at sænke temperaturen med 10 C, kan der typisk opnå en besparelse på 3 %. Varmegenvinding I forbindelse med varmegenvinding fra kompressorer kan der teoretisk genvindes en varmemængde på mere end 80 % af den tilførte el-energi. Kravet er naturligvis at der findes et varmebehov, helst tæt på kompressorcentralen, der til stadighed kan aftage varmen i takt med leveringen. Hvis genvindingen skal ske i form af luftopvarmning, må varmen ledes til det fri i sommerperioden. Overføres varmen derimod til centralvarmeanlægget, er der mulighed for at udnytte den en større del af året. Hvis ovenstående krav er opfyldt, vil de altid kunne betale sig at eftermontere varmegenvinding. Under hjemmesidens afsnit om afgifter findes en beskrivelse af afgiftsbelægningen af genbrugsvarmen. Projektering af nyt anlæg Er det ved at være tiden hvor det eksisterende trykluftsanlæg skal udskiftes findes her en række punkter, der bestemt bør tages med i overvejelserne inden indkøb af nyt trykluftsanlæg. Trykluft eller ej? Før man træffer det endelige valg, bør det overvejes om opgaven med fordel kan løses på anden måde f.eks. ved brug af eludstyr. Hvis der kan bruges et elværktøj i stedet for et trykluftværktøj, kan man ofte reducere elforbruget til ca. 20 %. Alternativer til Trykluftcylindre Trykluftværktøj Blæsedyser Vakuum-ejektorer kan være El-aktuatorer, elektroniske føringer El-værktøjer Mekanisk rensning Vakuumpumper Beslutningen om brugen af el-drevet kontra trykluft-drevet værktøj kan ikke alene træffes udfra energiudgifterne eller øvrige omkostninger. Der skal også tages hensyn til værktøjets funktion, levetid, vægt og ergonomi, gnist-risiko m.m. Side 5
Levetiden for bearbejdende værktøjer, der er hårdt belastet, kan være væsentligt kortere for el-drevne værktøjer end for tilsvarende trykluftværktøjer. Investerings- og driftsomkostninger Når der investeres i trykluft for at løse et mekanisk problem, er det naturligt at fokusere på funktion og investerings-omkostninger. Hvis man vil have en økonomisk optimal løsning, er man nødt til også at kigge på driftsomkostninger, herunder ikke mindst energiforbruget. Vurdering af anlægsopbygning, kompressorstørrelse m.v. Inden opbygningen af anlægget er det vigtigt at have gennemtænkt hvor trykluften skal benyttes og ved hvilket tryk. Hvis produktionen ligger stille i enkeltafdelinger i længere perioder, f.eks. om natten, mens der fortsat er behov for trykluft i andre, kan det være rentabelt at dele anlægget i to eller flere anlæg med hver sin luftforsyning. Det samme kan være tilfældet, hvis der er forskel på trykkravene i forskellige afdelinger. Et lavere luftbehov sparer energi og kan måske dækkes med en mindre, og dermed mere økonomisk, kompressor. Vurder nøje behovet og vælg hellere to kompressorer der hver kan dække f.eks. 60 % af det maximale behov, end en stor, der dækker hele systemet. Når kompressorcentralen dimensioneres, tillægges der som hovedregel 10 % til det beregnede luftbehov til lækager og der kan være store forskelle i driftsudgifterne for de forskellige løsninger. Derfor betaler det sig at få de nødvendige oplysninger om driftsomkostningerne allerede i udbudet. Kompressor, type og antal For at opbygge et energimæssigt fornuftigt kompressoranlæg er det vigtigt at vælge den rigtige kompressorbestykning, styring m.m. Der findes mange kompressortyper som virker på forskellige måder. Brugen af de forskellige kompressortyper resulterer i alle tilfælde i komprimeret luft ved et bestemt tryk og temperatur. På autoværksteder er de mest anvendte kompressor: stempelkompressorer og skruekompressorer. Stempelkompressoren har været på tilbagetog på grund af bl.a. høje vedligeholdelsesudgifter og en for ringe luftkvalitet. Rent energimæssigt er stempelkompressoren imidlertid bedre og er ofte skruekompressoren overlegen ved dellastkørsel. Skruekompressoren sælges i stort antal, og kun en energimæssig vurdering af driftsforholdene, specielt forbruget i aflastet tilstand, kan afgøre, om den har det laveste energiforbrug. Kortlæg luftforbruget, -arten og behovet, evt. sammen med en leverandør. Det giver et godt grundlag for at vælge den optimale kompressor. Side 6
Rørsystemet Rørnettet kan med fordel udformes som et ringsystem, som giver et anlæg med stor forsyningssikkerhed og ringe trykfald. Hvis man anvender strengsystem reduceres rørdiameteren gradvis ud mod brugsstederne. Hvis man vil være forberedt på senere udbygning, er det som regel fordelagtigt at overdimensionere rørsystemet Ved store momentanforbrug kan der opsættes en buffertank sidst på strengen for at holde trykket til de værktøjer, der er længst fra centralen. Indhentning af leverandørtilbud Leverandørtilbudene indeholder ikke nødvendigvis alle de oplysninger, du skal bruge for at vurdere de samlede omkostninger. Indhent derfor flere tilbud, som blandt andet viser: Energiforbruget ved fuld ydelse. Energiforbruget ved tomgang. Energiforbruget ved det forventede luftforbrug. Kravet til tryk i bar. Trykfaldet over tilslutningskomponenter slanger, lynkoblinger m.m. Vedligeholdelsesomkostninger. Ved skruekompressorer skal det undersøge, hvor lang tid det tager for kompressoren at aflaste fuldt ud det er afgørende for det reelle energiforbrug under aflastning. Rørdimensionen i hovedledningen. Få tilbud på både en fælles og en opdelt forsyning. Side 7