脱碳行业，一次安装一台热泵
2022 年 9 月 21 日
热量就是热量，无论是 -40 摄氏度还是 +140 摄氏度。浪费热量不仅浪费金钱，而且还会增加许多工业流程的碳足迹，尤其是在需要加热和冷却之处。节能热泵正迅速成为推动碳中和未来的首选技术。这项技术正在帮助工业和城市符合日益严格的环境法规，实现自己的可持续发展目标并降低运营成本。
气候变化是全球面临的紧迫问题。这在历史性的 2015 年气候峰会上已经很明确地指出，同时，该峰会也达成了《巴黎协定》，这是一项旨在减少温室气体排放并将温度升高限制在至少 1.5 摄氏度的全球协定。欧盟现已制定了《欧洲绿色协议》，并致力于在气候行动方面引领世界，更重要的是，它设定了明确的目标。其中包括在 2030 年之前将其排放量减少一半，在 2050 年之前成为零碳净排放区的目标。
这是一项不小的挑战，因为根据国际能源署 (IEA) 的报道，热量占全球最终总能源消耗的一半以上，其中大部分是由化石燃料产生的。因此，如果要实现这些雄心勃勃的目标，就必须大大加快热脱碳的速度。欧盟还根据旨在减少温室气体排放的欧洲 F-Gas 法规，逐步淘汰了通常用作制冷剂的氟化气体。
藉由将越来越多的立法、技术进展以及他们自己希望减少对环境造成的影响相结合，为制造商创造了必要的动力，让它们能够将其业务战略与脱碳战略融会贯通。例如，早日致力于减少排放的食品制造商已经因为将热泵集成到生产过程中而获得了可观的财务和环境效益；对于需要在准备过程中以及随后进行冷却的过程中施加热量的工厂尤其如此。
业界的隐形冠军：热泵
自从在 1850 年代第一次使用热泵干燥从奥地利沼泽开采的盐以来，热泵在 B2B 和 B2C 中都得到了广泛应用。众所周知，热泵已经用于区域供热和住宅领域，它正迅速成为制造商争相符合日益严格的环境法规、减少 CO2 排放以及运营成本的首选技术。
热泵将建筑物和过程中的可再生或废物能源转化为热量。例如：在冷却期间，制冷系统从冷凝器散发可轻松释放到环境中的热量。热泵将捕获这一宝贵的资源，然后升高温度以产生适合其他生产目的的热量。
若将热泵与制冷装置结合使用，既可以制冷又可以供热，还可将一次性使用变成连续循环，并将能源成本降低 30％ 或更多。考虑到在食品、乳品和饮料行业中，有多达 60％ 的能源使用归因于加热和冷却时，这是一笔可观的节省。
GEA 热泵装置，位于荷兰 Veghel 的 Mars 巧克力生产设施。该定制的解决方案使用 GEA 活塞压缩机，可从制冷装置中提取和提高原本无法使用的低温热量，并在热水中再利用。（照片来源：RCC K&L）
减少 CO2 和制冷剂的排放
随着氟化气体的逐步淘汰，天然制冷剂变得越来越流行，尤其是氨，这是一种环境友好的制冷剂，它容易获得、价格低廉，并且对全球暖化或臭氧消耗没有影响。
氨被广泛用于食品加工厂、饮料和乳品行业以及啤酒厂和冷库。由于压缩机技术的改进，氨热泵现在可以产生更高的温度。这使得它们在食品、饮料和乳品行业中被更广泛地使用，在这些行业中，可以对废热进行再利用并用于洗涤、清洁和干燥产品；加热水以用于清洁和处理目的以及巴氏杀菌。
在传统上，这些行业使用锅炉烹饪或巴氏杀菌产品，然后将其冷藏以再次冷却，导致大量能源浪费，因为制冷过程中产生的热量温度太低而无法再利用。但是，热泵可以将废热温度提高到 90 摄氏度以上，从而可以将其重新循环使用。这意味着可以淘汰更多的化石燃料锅炉，可以再生或循环利用热量，并且可以大大减少 CO2 排放 - 在许多情况下减少多达 50％ 甚至更多。此外，如果利用绿色电力，可以将这些 CO2 排放量减少到零。
定制解决方案为食品行业提供了巨大的飞跃
GEA 制冷技术热泵产品经理 Kenneth Hoffmann 解释说：“ GEA 的工业热泵功率范围从 300 kW 到 10,000 kW，这意味着我们几乎可以处理从热水到城市区域供热的所有应用。”“但是每个应用都各不相同，需要量身定制的方法。我们的优势是能够在集成的加热和冷却解决方案中结合广泛的工艺知识和专业知识。我们以确保热源稳定且永久可用的方式设计一切，以便可以优化废热的利用。”
带燃气锅炉的传统设备通常设计用于比流程中实际需要更高的载热体温度；这将导致不正确的热负荷计算，从而导致不必要的能源浪费。尽管集成热泵系统需要对所需温度进行全面分析并评估正确的工艺参数，然而，初始设计越精确，可以节省的能源就越多 – 因此，每一度都至关重要。热泵投资是每天都在持续节省资金的基础上，而不是使用温差显着的小管道来降低初始成本。
每个应用都各不相同，需要量身定制的方法。我们的优势是能够在集成的加热和冷却解决方案中结合广泛的工艺知识和专业知识。”- GEA 制冷技术公司的热泵产品经理 Kenneth Hoffmann
- GEA 制冷技术公司的热泵产品经理 Kenneth Hoffmann
“我们与加工客户的关系良好，有时长达数十年。其中许多是由于我们提供了制冷装置而产生的。这就是我们的根基和专业知识所在。”荷兰 GEA 制冷技术公司的制冷专家 Maarten Gelens 说。英国 GEA 制冷技术公司的技术销售总监 Robert Unsworth 补充说：“我们与客户一起努力实现其可持续发展的目标，包括实现节能并减少其 CO2 排放。热泵在食品，乳品和饮料行业的应用将是食品生产和制冷前所未见的最大飞跃。”
业务增长与可持续发展：同一面的两个方面
为了实现可持续发展目标，IEA 表示，在 2030 年之前，清洁能源技术（如热泵和太阳能热采）的份额需要增加三倍，达到新供暖设备销售的四分之一以上。热泵技术可以节省能源和成本 - 无论它用于哪个行业或使用的程度如何。它可以完成基本的工作，例如为郊区的一栋小房子供暖和制冷，以及在超级智能、零排放的区域供热战略或大型食品生产工厂中扮演中心角色。GEA 还通过分析每个过程来确定提高效率和节省成本的机会，从而帮助制造商从整体上审视他们的工厂。我们称为 GEA 整体工程解决方案 (NEXUS) 的这种方法或产品通常包括集成热泵以捕获和再利用废热，这种废热大量存在于许多生产环境中。
热泵在食品，乳品和饮料行业的应用将是食品生产和制冷前所未见的最大飞跃。”英国 GEA 制冷技术公司的技术销售总监 Robert Unsworth
英国 GEA 制冷技术公司的技术销售总监 Robert Unsworth
