DHS

Vind een DHPS-installateur bij u in de buurt

Metaalfabriek verdient warmtepomp binnen twee jaar terug

Bij Brinks Metaalbewerking in Vriezenveen staan dagelijks, 24 uur per dag, diverse metaalbewerkingsmachines te draaien. Bij deze processen komt veel warmte vrij, wat actieve koeling noodzakelijk maakt. Elders in de fabriek moeten speciale beitsbaden juist worden opgewarmd. Door de verschillende energiestromen met elkaar te combineren en met warmtepompen te werken, werd de energiehuishouding van Brinks veel efficiënter.

Brinks Metaalbewerking is een vooraanstaande Europese toeleverancier van ventielblokken en andere metalen componenten voor de automobielindustrie, de agrarische industrie, de scheepsbouw en de duurzame energiesector. Hun specialisme is het boren, frezen, thermisch ontbramen en reinigen van metalen onderdelen in seriegroottes van 500 tot 200.000 stuks. Een echte specialiteit van Brinks is de thermische ontbraammethode (TEM), waarmee men bramen zowel inwendig als uitwendig op zekere wijze kan verwijderen van bewerkte metalen onderdelen, maar ook van spuitgietdelen. Daarbij plaatst men de te ontbramen onderdelen in een drukkamer waarin een zuurstof/gasmengsel tot ontsteking wordt gebracht. Door de kortstondig optredende verhitting verbranden alle bramen. TEM is binnen deze industrie inmiddels de meest geschikte ontbraamtechniek voor hydraulische en pneumatische stuurventielblokken en fijnmechanische producten. Bij het ontsteken van het gas treden kortstondig temperaturen op tot wel 3000ºC. Daardoor is het noodzakelijk om de machines, waarin het ontbramen gebeurt, actief te koelen. Tot op heden gebruikt Brinks daarvoor conventionele koelsystemen met het koudemiddel R22 die op de TEM-machines worden geplaatst. Het rendement van deze koelmachines loopt in een dergelijke, industriële omgeving echter snel terug en het onderhoud aan deze apparaten nam steeds grotere vormen aan.

Koelproces optimaliseren

Naast het koelen van machines voor de TEM is elders in de fabriek warmte nodig om de beitsbaden, waarin specifieke onderdelen worden ondergedompeld, op een constante temperatuur van 70ºC te houden. Ook zijn er bij Brinks nog bedrijfshallen die geen verwarming hebben en daardoor in de winter onaangenaam koud kunnen worden. Al snel werd er gedacht aan een ontwerp waarbij warmtepompen een koudecircuit kunnen voeden voor de koeling van de TEM-machines. En tegelijk kunnen dezelfde warmtepompen de warmte uit de retour van het koelsysteem opwaarderen om de beitsbaden op te warmen. De opdrachtgever raakte erg geïnteresseerd in dit alternatief voor de huidige, inefficiënte wijze van koelen en verwarmen. Hiermee zou hij zijn energielasten flink kunnen reduceren, maar ook het risico op uitval enorm reduceren. Om niet meteen de hele fabriek op zijn kop te zetten, werd besloten om met drie TEM-machines en een piller machine – alle vier uitgerust met een conventioneel koelapparaat – te beginnen. Op de drie ontbramingsmachines stonden koeltoestellen van 7,5 kW en op de piller machine was 30 kW koelcapaciteit gemonteerd. Met een gemiddelde COP van 2,2 waren deze koelapparaten zeker geen uitblinkers.

Twee water/water-warmtepompen

De aangedragen oplossing voor het koelproces bestond uit het verwijderen van de individuele koelmachines en het aanleggen van een koelcircuit waarmee de ontbramingsmachines van koude kunnen worden voorzien. Met twee Ochsner water/water-warmtepompen van elk 25 kW wordt het koelcircuit op de juiste temperatuur gehouden. Zij doen dit indirect, via een buffervat van duizend liter, waaruit het koelcircuit wordt gevoed, zodat er een constante temperatuur van 16-18ºC in stand wordt gehouden. Tegelijk wordt aan de andere kant de warmte, die de warmtepomp uit de retour van het koelcircuit haalt, in een tweede buffervat van 1000 liter gespuid. Dit warme water heeft een temperatuur van circa 50-55ºC. Uit de ontwerpberekeningen bleek dat, wanneer het koelproces op basis van die 20ºC leidend zou moeten zijn, de geproduceerde warmte gemiddeld zo’n 50ºC zou kunnen zijn. Deze temperatuur is niet hoog genoeg voor de beitsbaden, die een temperatuur van 70ºC nodig hebben. Maar om een zo hoog mogelijk rendement op het koelproces te realiseren, is ervoor gekozen om de output warmtezijdig niet verder te verhogen. Daarom gaat het water van 50ºC vanuit de warmtebuffer eerst naar een vat met osmosewater, dat vervolgens door cv-ketels wordt naverwarmd tot de vereiste 70ºC. Dit vergt aanzienlijk minder energie dan het opwarmen van het osmosewater met uitsluitend cv-ketels. Tot voor kort hingen er voor het verwarmen van het osmosewater zeven cv-ketels klaar, met elk een vermogen van 50 kW. Nu kan de inzet van die cv-ketels met één of soms wel twee toestellen worden teruggebracht.

Snelle terugverdientijd

De warmtepompen van Ochsner zijn gekozen vanwege hun hoge COP. En die COP – die in een ‘gewone’ klimaatinstallatie bij een watertemperatuur van 50ºC al op 4 ligt – zal in deze opstelling nog hoger uitpakken, naar verwachting 4,5 a 5, omdat de brontemperatuur bijzonder hoog ligt. Uit een berekening, waarbij we voor het gemak rekenen met 5 cent per kWh en 50 cent voor een kubieke meter gas, blijkt dat het conventionele koelvermogen van 45 kWh, dat we hebben verwijderd, 9000 euro per jaar aan energie kostte. Daarbij gaan we er vanuit dat de koeltoestellen 24 uur per dag en 365 dagen per jaar in bedrijf zijn, wat bij Brinks ook reëel is. Als je ervan uitgaat dat de warmtepompen zijn geplaatst voor de opwarming van de beitsbaden, kun je het standpunt rechtvaardigen dat het koude water, dat we voor koeling gebruiken, een gratis restproduct is. Brinks Metaalbewerking bespaart dus 9000 euro per jaar op energie voor koeling van de vier desbetreffende metaalmachines. Daarmee komt de terugverdientijd van de warmtepompinstallatie op ongeveer twee jaar. En dan hebben we het nog niet gehad over de besparing op onderhoud en uitval, die bij de conventionele koelmachines veel groter was dan bij het moderne warmtepompsysteem.

Flinke besparing op gas

Maar ook aan de kant van de verwarming is er sprake van een besparing. Uitgaande van een gasprijs van 50 cent per kubieke meter, kom je omgerekend op een prijs van 8 cent voor een kWh warmte uit gas. En omdat de COP van de warmtepomp in deze configuratie in het meest conservatieve geval 4 bedraagt, verwarmen we het warme water voor de beitsbaden dus voor een prijs van 5 cent gedeeld door 4 is 1,25 cent per kWh. Daarmee is verwarmen van het water via de warmtepompen, in dit geval een capaciteit van 50 kW, 6,5 keer zo goedkoop dan wanneer Brinks het water met de gasgestookte ketels zou verwarmen. Uit berekeningen blijkt dat het bedrijf, omdat het de warmtepompen in een constant proces gebruikt in plaats van de cv-ketels, nog zo’n 6000 euro per jaar op de gasrekening bespaart. Als we het koel- en het verwarmingsvermogen van dit “heat-recovery-proces” bij elkaar optellen en delen door het opgenomen vermogen komen we op een systeemrendement van 8 a 10!

Investering in back-up

Tegenover deze besparingen staat een investering in de ombouw en optimalisering van het koel- en verwarmingssysteem. Naast de warmtepompen waren er twee buffervaten en een koelleidingcircuit nodig. Bovendien is er voor gekozen om warmtewisselaars te plaatsen, zodat het koude en warme water, dat vanuit de buffers naar de respectievelijke circuits loopt, niet in aanraking komt met enerzijds het warme osmosewater en anderzijds het koude circuit van de pilling machine. Daarmee heeft de opdrachtgever de garantie dat het onderhoud en de levensduur van de warmtepompen optimaal is. Tegelijk wilde de opdrachtgever investeren in een extra waarborg voor het koudecircuit, zodat men ten alle tijde op het functioneren van de koeling kan rekenen. Daarom is buiten op het dak een splitunit van Mitsubishi Electric geplaatst die is gekoppeld aan de Hydromodule (niet meer leverbaar) van Dutch Heat Pump Solutions, die in de technische ruimte hangt. Deze lucht/water-warmtepompinstallatie kan 25 kW koelvermogen leveren en daarmee als back-up fungeren voor het geval de primaire warmtepompen van Ochsner uitvallen of voor onderhoud tijdelijk uit bedrijf zijn.

Extra ‘uitlaat’

Tot slot is voor het primaire warmtepompsysteem een mogelijkheid gecreëerd om de warmte aan een heater in het magazijn af te leveren; een bedrijfshal die voorheen geen ruimteverwarming kende. Met name in de winter was het in deze hal onaangenaam koud. Nu kan de opdrachtgever ervoor kiezen om met de efficiënt opgewekte warmte ook deze ruimte te verwarmen. Bovendien vormt deze verwarmingsunit een goede ‘uitlaat’, mocht er voor het beitsproces geen warmte nodig zijn en het buffervat vol zitten. En om ervoor te zorgen dat de warmtepomp zijn warmte ook kwijt kan op warme dagen, wanneer het magazijn geen verwarming nodig heeft, is via diezelfde verwarmingsunit een uitblaasmogelijkheid naar het dak gerealiseerd. Met een eenvoudige knop/hendel bepaalt de eigenaar of de verwarmingsunit het magazijn verwarmt of dat hij de warmte op de buitenlucht loost.

Kerncijfers

Opgesteld vermogen primair systeem:
2 Ochsner water/water-warmtepompen, type GMWW 28 van 26,5 kW per stuk
Totaal koelvermogen 44 kW
Totaal verwarmingsvermogen 53 kW
2 Ochsner buffervaten van 1000 liter

Opgesteld back-up vermogen:
1 Dutch Heatpump Solutions Hydro split system van 25 kW

Bestaand opgesteld vermogen:
3 conventionele koelmachines van 7,5 kW (verwijderd)
1 conventionele koelmachine van 30 kW (verwijderd)
7 cv-ketels van elk 50 kW (zijn alle blijven hangen)

> Wilt u weten wat voor u de mogelijkheden zijn? Neem dan contact op met een van onze adviseurs.





Buitenzwembad bij min 5 in 7 dagen tijd 7.2 graden gestegen

Bij buitenzwembad Haulewelle is in Haulerwijk van november 2017 tot januari 2018 hard gewerkt aan de renovatie...
Lees meer...

Warmtepompen DHS Panasonic oplossing Groningen

Groningen van het gas af! Een kreet die veel inwoners na het aardgasdebacle van de laatste jaren bijzonder aan...
Lees meer...

Officieel distributeur: