BRANŻA SPOŻYWCZA

Dobre praktyki
BRANŻA
SPOŻYWCZA
(PIEKARSKO-CUKIERNICZA)
Oszczędność energii elektrycznej w firmach
piekarsko-cukierniczych poprzez odzysk ciepła
z agregatów chłodniczych
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
„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!
Zapoznanie!się!ze!specyfiką!działania!
zakładu!
Sprawdzenie!ilości!chłodzonego!
produktu!
Sprawdzenie!temperatury!produktu!
przed!schłodzeniem!
Sprawdzenie!parametrów!chłodzenia!
Akcja!
Wizyta!w!firmie!cukierniczej!
Wyliczenie!masy!chłodzonej!
Pomiar!temperatury!produktów!
wjeżdżających!do!chłodni!
Odczyt!parametrów!chłodzenia!z!
panelu!sterowania!chłodni!
!
!
(temperatura!chłodni!=!
temperatura!produktu)!
Wyliczenie!energii!oddanej!do!
otoczenia!
Zapoznanie!się!z!systemami!odzysku!
energii!z!urządzeń!chłodniczych!
Wyliczenie!oszczędności!w!zużyciu!
energii!przy!zastosowaniu!systemu!
odzysku!energii!z!urządzeń!
chłodniczych!
Analiza!danych!
Analiza!ofert!dostępnych!na!rynku!
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)!
!
!
!
!
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!
!
!
Rys.!2.!Wymiennik!ciepła!(źródło:!www.chechlowski.pl)!
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!
!
!