BRANŻA

SPOŻYWCZA

Oszczędność energii elektrycznej w firmach

piekarsko-cukierniczych poprzez odzysk ciepła

z agregatów chłodniczych

Dobre praktyki

(PIEKARSKO-CUKIERNICZA)

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

„Oszczędność!energii!elektrycznej!w!firmach!piekarsko<cukierniczych!poprzez!odzysk!ciepła!z!agregatów!chłodniczych”!

!

!

!

!

Zespół!ekspertów:!

1. Grzegorz!Chołuj!

2. Małgorzata!Gryglewska!

3. Katarzyna!Mojzykiewicz!

4. Arkady!Mojzykiewicz!

5. Ewa!Sadowska!

!

! !

!

!

!

Opis!przedsiębiorstwa,!w!którym!planuje!się!wdrożenie!dobrej!praktyki!

Przedsiębiorstwem,! w! którym! planujemy! wdrożyć! rozwiązanie,! jest! firma! należąca! do!sektora! MŚP,! zatrudniająca! 10! pracowników.! Zakład! pracuje! w! systemie! dwuzmianowym!przez!sześć!dni!w!tygodniu.!Powierzchnię!zakładu!stanowi!hala!produkcyjna!(100!m2),!sklep!przyzakładowy!(20!m2)!oraz!chłodnia!(10!m2).!Głównym!profilem!produkcji!jest!cukiernictwo,!stanowi!ono!95%!wytwarzanych!wyrobów.!

Firma! istnieje!na! rynku!od!pięciu! lat,! systematycznie!budując! swój!udział!w! rynku! i!markę!produktów.! Przedsiębiorstwo! przywiązuje! bardzo! dużą! wagę! do! naturalnych! metod!produkcji! –! wykorzystuje! tradycyjne! sposoby! przygotowania! surowców! do! produkcji,! co!generuje!dużą!ilość!energii!możliwą!do!odzysku.!

Dzienna!produkcja!zakładu!to!około!100!kg!wyrobów!deserowych!oraz!około!100!kg!ciasta!drożdżowego! (co!daje!ok.!900! sztuk!drożdżówek).! Specyfiką! zakładu! jest!przygotowywanie!półproduktu!w!ciągu!dnia!(surowe!ciasto!drożdżowe!nieodpieczone)!i!wypiek!nocny,!tak!aby!rano! świeży! towar! trafił! do! klienta.! Zasadność! tego! rozwiązania! jest! podyktowana!oszczędnościami! z! tytułu! zatrudnienia! pracowników.! Przy! takiej! opcji! można! swobodnie!zmniejszyć! liczbę! pracowników! zatrudnionych! w! porze! nocnej! (zauważmy,! że! dodatek! do!wynagrodzenia!z!tytułu!pracy!w!nocy!wynosi!20%!w!stosunku!do!podstawy!wynagrodzenia).!

W!czasie!wizyty!ekspertów!w!zakładzie,!podczas!rozmowy!z!właścicielem!firmy,!poznaliśmy!proces! produkcji! (wytwarzanie! półproduktu,! przechowywanie! w! chłodni! oraz! wypiek).!Poddając! analizie! informacje,! które! uzyskaliśmy,! doszliśmy! do! wniosku,! że! zasadne! jest!odzyskanie!ciepła!generowanego!przez!agregaty!chłodnicze,!gdyż!te!pracują!24!h!na!dobę.!Z!urządzeń!chłodniczych!odprowadzane!są!znaczne! ilości!ciepła.!Na!ogół!emitowane!jest!ono!do!otoczenia!przez!różnego!rodzaju!chłodnice.!

Zespół!ekspertów!zastanowił!się,! ile!firma!mogłaby!oszczędzić!energii,! inwestując!w!system!odzysku!ciepła!z!agregatów!chłodniczych.!!

Zespół!ekspertów!przygotował!następujący!plan!działania:! !

!

Tabela!1.!Plan!działania!grupy!ekspertów!

Temat! Akcja!Zapoznanie!się!ze!specyfiką!działania!

zakładu! Wizyta!w!firmie!cukierniczej!

Sprawdzenie!ilości!chłodzonego!produktu! Wyliczenie!masy!chłodzonej!

Sprawdzenie!temperatury!produktu!przed!schłodzeniem!

Pomiar!temperatury!produktów!wjeżdżających!do!chłodni!

Sprawdzenie!parametrów!chłodzenia! Odczyt!parametrów!chłodzenia!z!panelu!sterowania!chłodni!

!

!

(temperatura!chłodni!=!temperatura!produktu)!

Wyliczenie!energii!oddanej!do!otoczenia! Analiza!danych!

Zapoznanie!się!z!systemami!odzysku!energii!z!urządzeń!chłodniczych! Analiza!ofert!dostępnych!na!rynku!

Wyliczenie!oszczędności!w!zużyciu!energii!przy!zastosowaniu!systemu!

odzysku!energii!z!urządzeń!chłodniczych!

Analiza!danych!

!

Stan!przed!wdrożeniem!dobrej!praktyki!

Firma,! w! której! planujemy! wdrożyć! rozwiązanie,! dziennie! wprowadza! do! chłodni! siedem!wózków!cukierniczych!o!masie!25!kg!każdy,!wykonanych!ze!stali!nierdzewnej.!Temperatura!wózków!wynosi!30°C.!Każdy!z!wózków!mieści!15!blach!z!produktem!(45!blach!aluminiowych!o!wadze!0,65!kg/szt.! i!60!blach!stalowych!o!wadze!2!kg/szt.).!Temperatura!blach,!podobnie!jak!wózka,!wynosi!30°C.!Na!blachach!stalowych!umieszczone!są!niewypieczone!drożdżówki.!Rozłożone! są! po! 15! sztuk! na! blasze,! a! każda! z! drożdżówek! waży! 100! g.! Temperatura!drożdżówki!wjeżdżającej! do! chłodni!wynosi! 30°C.! Z! danych! przekazanych! przez!właściciela!firmy!wynika,!że!w!surowym!cieście!drożdżowym!zawiera!się!około!40%!wody.!

Do! chłodni! trafia! również! 100! kg! ugotowanej! śmietany! o! temperaturze! 80°C! w! celu! jak!najszybszego!jej!schłodzenia!do!temperatury!4°C.!Zawiera!ona!30%!tłuszczu.!

Do!obliczeń!ciepła!przyjęliśmy!następujący!wzór:!

Q!=!CW!x!m!x!ΔT,!

gdzie:!

Q!–!ciepło![kJ],!

CW!–!ciepło!właściwe![kJ/(kg!x!°C)],!

m!–!masa![kg],!

ΔT!–!zmiana!temperatury![°C].!

Do! obliczeń! ciepła! wprowadzonych! produktów! i! sprzętu! do! chłodni! przyjęto! następujące!wartości:!

!

!

!

!

!

Ciepło!właściwe:!

Cw!aluminium!=!0,92!kJ/(kg!x!°C)!

Cw!stali!=!0,46!kJ/(kg!x!°C)!

Cw!śmietany!o!zawartości!wody!65%!=!2,93!kJ/(kg!x!°C)!

Cw!ciasta!drożdżowego!o!zawartości!wody!44%!=!2,72!kJ/(kg!x!°C)!

Cw!stali!nierdzewnej!=!0,482!kJ/(kg!x!°C)!

Ciepło!odprowadzone!w!ciągu!doby!przez!chłodnię!z!blach!aluminiowych:!

Q1!=!0,92!kJ/(kg!x!°C)!x!(45!x!0,65!kg)!x!(30°C!–!4°C)!

Q1!=!699,66!kJ!

Ciepło!odprowadzone!w!ciągu!doby!przez!chłodnie!z!blach!stalowych:!

Q2!=!0,46!kJ/(kg!x!°C)!x!(60!x!2!kg)!x!(30°C!–!4°C)!

Q2!=!1435,2!kJ!

Ciepło!odprowadzone!w!ciągu!doby!przez!chłodnie!z!wózków!ze!stali!nierdzewnej:!

Q3!=!0,482!kJ/(kg!x!°C)!x!(7!x!25!kg)!x!(30°C!–!4°C)!

Q3!=!2193,1!kJ!

Ciepło!odprowadzane!w!ciągu!doby!przez!chłodnię!ze!śmietany:!

Q4!=!2,93!kJ/(kg!x!°C)!x!(100!kg)!x!(80°C!–!4°C)!

Q4!=!22268!kJ!

Ciepło!odprowadzane!w!ciągu!doby!przez!chłodnię!z!ciasta!drożdżowego:!

Q5!=!2,72!kJ/(kg!x!°C)!x!(15!szt.!x!60!blach!x!0,1!kg)!x!(30°C!–!4°C)!

Q5!=!6364,8!kJ!

!

!

!

!

Całkowita!ilość!ciepła!odprowadzona!przez!chłodnię!w!ciągu!doby!wynosi!więc:!Q!=!Q1!+!Q2!+!Q3!+!Q4!+!Q5!

Q!=!32!960,76!kJ!

W! powyższych! obliczeniach! nie! uwzględnialiśmy! strat! energii! związanych! z! częstym!otwieraniem!drzwi!chłodni!i!bieżącymi!stratami!(do!otoczenia!przez!izolację).!

!

Postawiony!cel!

Z!powyższych!wyliczeń!wynika,!że!chłodnia!w!ciągu!doby!odprowadza!32!960,76!kJ!ciepła!do!atmosfery.! Zastanowiło! nas! to,! w! jaki! sposób! można! odzyskać! część! tej! marnotrawionej!energii! i!przeznaczyć! ją! np.! do! ogrzania!wody! na! cele! użytkowe.! Postanowiliśmy! odzyskać!ciepło!z!agregatów!chłodniczych.!

!

Opis!planowanej!zmiany!i!planowane!oszczędności!

W! modernizowanej! cukierni! zdecydowaliśmy! się! wprowadzić! urządzenie! ze! zbiornikiem!pionowym!stojącym!do!odzysku!ciepła!o!pojemności!100! litrów.!Po!przeanalizowaniu!ofert!na! rynku! zainteresowało! nas! rozwiązanie! przedstawione! przez! firmę! P.H.W.U!Chechłowski!Wiesław,!która!dostarcza!tego!typu!rozwiązań.!!

!

Rys.!1.!Opis!informacyjny!oraz!schemat!połączeń!wymiennika!z!urządzeniem!chłodniczym!(źródło:!www.chechlowski.pl)!

!

!

!

!

Rys.!2.!Wymiennik!ciepła!(źródło:!www.chechlowski.pl)!

!

Opis!rysunku:!

1.!Termometr!

2.!Zawór!bezpieczeństwa!6!Bar!

3.!Zbiornik!ze!stali!nierdzewnej!

4.!Mata!termoizolacyjna!40!mm!

5.!Wlot!czynnika!chłodniczego!

6.!Wylot!czynnika!chłodniczego!

7.!Zasilanie!wody!zimnej!

8.!Wylot!wody!ciepłej!

9.!Spust!

!

Zastosowanie! tego! rozwiązania! daje! możliwość! odzyskania! do! 70%! ciepła! wytwarzanego!przez!chłodnię!(wg!danych!producenta).!Wynika!z!tego,!że!ciepło!rzeczywiste,!które!możemy!odzyskać!w!ciągu!doby,!wynosi:!

QRZ!=!Q!x!70%,!

QRZ!=!32!960,76!kJ!x!70%!

QRZ!=!23!072,532!kJ!

Konstrukcja! urządzenia! pozwala! na! uzyskanie! temperatury! wody! wyjściowej! 60°C.!Przyjmujemy,!że!temperatura!wody!wlotowej!to!15°C.!Biorąc!pod!uwagę,!że!ciepło!właściwe!wody!wynosi:!

CW!wody!=!4,2!kJ/(kg!x!°C),!

możemy!obliczyć,!jaką!ilość!wody!będziemy!mogli!podgrzać:!

QRZ!=!CW!x!m!x!ΔT,!

!

!

!

!

gdzie:!

QRZ!–!ciepło!rzeczywiste![kJ],!

CW!–!ciepło!właściwe![kJ/(kg!x!°C],!

m!–!masa![kg],!

ΔT!–!zmiana!temperatury![°C].!

23072,532!kJ!=!4,2!kJ/(kg!x!°C)!x!m!x!(60°C!–!15°C)!

m!=!122,08!kg!

Zakładając,! że! 1! kilogram! wody! stanowi! równowartość! 1! litra! wody,! możemy! założyć,! że!zastosowany!system!pozwoli!nam!ogrzać!(z!15°C!do!60°C)!około!122!litrów!wody!dziennie.!

Zakładając,!że!1!kWh!=!3600kJ,!możemy!obliczyć,!ile!potrzebowalibyśmy!energii!elektrycznej!na!ogrzanie!122!litrów!wody:!

X!=!QRZ!/!3600!kJ,!

gdzie:!

X!–!ilość!zaoszczędzonej!energii!elektrycznej!w!ciągu!doby,!

QRZ!–!ciepło!rzeczywiste![kJ].!

X!=!23072,532!kJ!/!3600kJ!

X!=!6,41!kWh!

Ilość!zaoszczędzonej!energii!elektrycznej!w!ciągu!doby!wynosi!6,41!kWh.!

Zakładając,!że!zakład!pracuje!6!dni!w!tygodniu,!uzyskujemy!poniższą!oszczędność:!

6!x!6,41!kWh!=!38,46!kWh!na!tydzień!

!

W! przeliczeniu! na! rok! (50! tygodni)! wychodzi! nam! oszczędność! energii! elektrycznej! na!poziomie!1923!kWh.!

50!x!38,46!kWh!=!1923kWh!

!