Beperkte verspreiding

Beperkte verspreiding

(Contract 031622)

Onderzoeken en inventariseren van oorzaken van lekkage van ozonafbrekende stoffen en gefluoreerde broeikasgassen uit koelinstallaties en voorstellen van emissiereducerende maatregelen Vito: Els Hooyberghs, Hendrik Van Rompaey Coolconsult: Wilfried De Smet

Studie uitgevoerd in opdracht van Aminal 2005/IMS/R/

Vito i.s.m. Coolconsult Januari 2005

1

VERSPREIDINGSLIJST Aminal: Coolconsult: Vito:

15 5 10

exemplaren exemplaren exemplaren

2

INHOUDSTABEL

0

MANAGEMENT SAMENVATTING ................................................................................................... 9

1

HOOFDSTUK 1: BESCHRIJVING BESTAANDE TOESTAND .................................................... 15 1.1

Doelstelling..................................................................................................................................... 15

1.2 Indeling koelinstallaties.................................................................................................................. 15 1.2.1 Industriële en commerciële koeling ........................................................................................... 17 1.2.2 Uitvoeringsvormen industriële en commerciële koelinstallatie ................................................. 18 1.2.3 Gekoeld transport....................................................................................................................... 19 1.2.4 Stationaire airconditioning......................................................................................................... 21 1.2.5 Mobiele airconditioning............................................................................................................. 23 1.3 Afbakening koelinstallaties............................................................................................................. 24 1.3.1 Op basis van capaciteiten........................................................................................................... 24 1.3.2 Op basis van lekrisico’s ............................................................................................................. 24 1.4

Overzicht van de verschillende koudemiddelen per uitvoeringstype.............................................. 25

1.5

Belangrijke fysische eigenschappen van de koudemiddelen........................................................... 27

1.6

De benaming van de koudemiddelen. ............................................................................................. 28

1.7 Onderdelen van een koelinstallatie ................................................................................................ 29 1.7.1 Verdampers................................................................................................................................ 29 1.7.2 Compressoren ............................................................................................................................ 30 1.7.3 Condensors ................................................................................................................................ 37 1.7.4 Expansieapparaten ..................................................................................................................... 39 1.7.5 Regelingen, regelapparaten en regelsystemen ........................................................................... 40 1.7.6 Koelleidingen............................................................................................................................. 41 1.7.7 Koppelingen en verbindingen.................................................................................................... 41 1.7.8 Appendages ............................................................................................................................... 43 1.7.9 Hulp(rand)apparatuur ................................................................................................................ 46 1.8 Soorten lekken en structurele oorzaken van lekkages .................................................................... 47 1.8.1 Soorten lekken ........................................................................................................................... 47 1.8.2 Structurele oorzaken van lekkages ............................................................................................ 50 1.8.3 Risico voor lekverliezen in een koelinstallatie .......................................................................... 55 1.8.4 Algemene beschouwingen over onderhoud............................................................................... 56 1.9 Casuïstiek: Verslagen van incidenten aan koelinstallaties met koudemiddelverlies tot gevolg ..... 57 1.9.1 Algemeen................................................................................................................................... 57 1.9.2 Lijst incidenten .......................................................................................................................... 58 1.10 Overleg met experten uit binnen- en buitenland............................................................................. 60 1.10.1 Overleg met TNO (Nederland) ............................................................................................. 60 1.10.2 Informatie van STEK ............................................................................................................ 62 1.10.3 De Regeling Lekdichheidsvoorschriften Koelinstallaties (RLK) ......................................... 63 1.10.4 Bedrijfsbezoek BASF ........................................................................................................... 64 1.10.5 Bezoek aan koelinstallaties van grootwarenhuizen............................................................... 65 1.10.6 Deelname aan conferentie over natuurlijke koudemiddelen te Glasgow .............................. 66 1.10.7 Bezoek aan een grootwarenhuis in het Groot Hertogdom Luxemburg................................. 67 2

HOOFDSTUK 2: UITVOERING METINGEN AAN KOELINSTALLATIES .............................. 69 2.1

Doelstelling..................................................................................................................................... 69

2.2

Onderhoudsvoorschrift voor koelinstallaties ................................................................................. 69

3

2.2.1 2.2.2

Regels in acht te nemen door de gebruiker ................................................................................ 69 Onderhoud uit te voeren door de koeltechnieker ....................................................................... 70

2.3 Procedures voor handelingen uit te voeren door koeltechnici ....................................................... 73 2.3.1 Lijst van de uit te voeren handelingen ....................................................................................... 73 2.3.2 Procedure per handeling............................................................................................................. 74 2.4

Keuze van het koudemiddel en gevolgen op het energieverbruik ................................................... 87

2.5

Het concept TEWI ........................................................................................................................... 89

2.6 Handelingen en metingen aan koelinstallaties ............................................................................... 92 2.6.1 Inleiding ..................................................................................................................................... 92 2.6.2 Beschrijving van de testen ......................................................................................................... 93 2.6.3 Resultaten van de testen ........................................................................................................... 100 2.6.4 Besluit ...................................................................................................................................... 108 2.7 3

Inventaris vereist gereedschap ..................................................................................................... 108

HOOFDSTUK 3: VERBETERDE EMISSIEFACTOREN.............................................................. 109 3.1

Doelstelling ................................................................................................................................... 109

3.2

Evaluatie en conclusie .................................................................................................................. 109

4 HOOFDSTUK 4: EVALUATIE EN VOORSTELLEN VAN EMISSIEREDUCERENDE MAATREGELEN.......................................................................................................................................... 110 4.1

Doelstelling ................................................................................................................................... 110

4.2 Evaluatie van de huidige situatie .................................................................................................. 110 4.2.1 Algemeen ................................................................................................................................. 110 4.2.2 Milieubewustzijn...................................................................................................................... 110 4.2.3 Lekkende installaties ................................................................................................................ 110 4.2.4 Waarom is een ammoniakinstallatie wel lekdicht? .................................................................. 111 4.2.5 Technische problemen ............................................................................................................. 111 4.2.6 Prijs van gefluoreerde koudemiddelen..................................................................................... 112 4.2.7 Alternatieve koudemiddelen .................................................................................................... 112 4.3 Beleidsvoorstellen ......................................................................................................................... 113 4.3.1 Verhogen van het milieubewustzijn t.o.v. gefluoreerde koudemiddelen ................................. 113 4.3.2 Het verkrijgen van lekvrije installaties..................................................................................... 113 4.3.3 Andere mogelijke technische aanbevelingen ........................................................................... 114 4.3.4 Prijs van gefluoreerde koudemiddelen..................................................................................... 115 4.3.5 Alternatieve koudemiddelen .................................................................................................... 115 4.4 Evaluatie van de Belgische norm NBN EN 378 ............................................................................ 115 4.4.1 Ontwerp, constructie, beproeven, merken en documentatie van koelsystemen en warmtepompen ....................................................................................................................................... 116 4.4.2 Bediening, onderhoud, reparatie en herstelling van koelsystemen en warmtepompen............ 117 4.4.3 Evaluatie van de norm EN 378 ................................................................................................ 117 4.5 Het verkrijgen van ecologiepremie ............................................................................................... 118 4.5.1 Inleiding ................................................................................................................................... 118 4.5.2 Welke soorten van koelinstallaties komen in aanmerking voor subsidie? ............................... 118 4.5.3 Hoeveel bedraagt de premie? ................................................................................................... 119 4.5.4 Hoe een aanvraag in te dienen?................................................................................................ 120 5

Bibliografie............................................................................................................................................ 121

6

Bijlagen.................................................................................................................................................. 123

4

LIJST MET FIGUREN Figuur 1: Schets van een open compressor....................................................................................................... 31 Figuur 2: Asafdichting ...................................................................................................................................... 32 Figuur 3: Schets van een semi-hermetische compressor................................................................................... 33 Figuur 4: Schets van een hermetische compressor ........................................................................................... 34 Figuur 5: Zuigercompressor ............................................................................................................................. 35 Figuur 6: Schroefcompressor............................................................................................................................ 36 Figuur 7: Werking scrollcompressor ................................................................................................................ 37 Figuur 8: Flareverbinding................................................................................................................................. 42 Figuur 9: Flare-apparaat voor het maken van een flare .................................................................................. 42 Figuur 10: Maken van trompetvormig uiteinde aan een leiding bij flareverbinding ........................................ 94 Figuur 11: Trompetvormig uiteinde van een leiding bij flareverbinding.......................................................... 94 Figuur 12: Aandraaien van de flareverbinding ................................................................................................ 95 Figuur 13: Proefstuk met flareverbindingen ..................................................................................................... 95 Figuur 14: Aantal en benaming flareverbindingen ........................................................................................... 96 Figuur 15: Testen van de flareverbindingen onder stikstofdruk in water (groot lek aan flare rechts) ............. 96 Figuur 16: Stikstoflassen ................................................................................................................................... 97 Figuur 17: Proefstuk met gebraseerde verbindingen ........................................................................................ 98 Figuur 18: Eerste koelinstallatie ....................................................................................................................... 99 Figuur 19: Koelinstallatie Coolconsult ............................................................................................................. 99 Figuur 20: Normaalverdeling van alle lekken zonder gebruik ringetje (1e en 2e pogingen)........................... 101 Figuur 21: Verdeling volgens de grootte van de lekken.................................................................................. 102 Figuur 22: Verdeling flarelekken volgens de ervaring van de koeltechnieker ................................................ 103 Figuur 23: Normaalverdeling van alle lekken bij gebruik ringetje (1e en 2e poging) ..................................... 104 Figuur 24: Normaalverdeling van de lekken aan gebraseerde verbindingen ................................................. 105 Figuur 25: Normaalverdeling van de hoeveelheid gelekt koudemiddel tijdens het vullen en vacuüm trekken van de installaties............................................................................................................................. 107

5

LIJST MET AFKORTINGEN bv. BVK ca. CECOMAF CFK CO2 COP DX DT of ΔT EIA EN GPG HCFK HFK hd K kg kJ kW ld lt staal md MIA NOKS Pa PFK pH PED R (407c) RLK ROB Qc Qo Qc/W Qo/W STEK tc to TEV TEWI t.o.v.

bijvoorbeeld Belgische Vereniging voor Koeltechniek (Belgische Antenne van IIF = Institut International du Froid / IIR = International Institute of Refrigeration) circa Comité Européen des Constructeurs de Matériel Frigorifique chloorfluorkoolstof koolstofdioxide coefficient of performance (Qc/W) directe expansie delta temperatuur (temperatuurverschil) energie-investeringsaftrek Europese norm Good Practice Guidances chloorfluorkoolwaterstof fluorkoolwaterstof hogedruk Kelvin kilogram kilojoule kilowatt lagedruk lage temperatuur staal middendruk milieu-investeringsaftrek Nationaal Onderzoek Koudemiddelstromen Pascal perfluorkoolstof zuurtegraad Pressure Equipment Directive refrigerant (koudemiddel) Regeling Lekdichtheidsvoorschriften Koelinstallaties Reductie Overige Broeikasgassen warmte afgegeven aan de condensor warmte opgenomen aan de verdamper COP (zie eerder) koudefactor Stichting Erkenning Koeltechnisch Installateur condensatietemperatuur verdampingstemperatuur thermostatisch expansieventiel Total Equivalent Warming Impact ten opzichte van

6

UBF VAMIL W

Unie der Belgische Frigoristen (groepering van de Koninklijke Belgische Vereniging voor Koude en Luchtbehandeling) willekeurige afschrijving milieu-investeringen arbeid opgenomen door de koelmachine

7

VERKLARENDE WOORDENLIJST Eutectische platen

zijn platte containers die een oplossing bevatten die bij een bepaalde temperatuur, afhankelijk van de oplossing, bevriest. Men vriest deze platen in met behulp van een koelcel of van een ander geschikt toestel, waarna deze gedurende het ontdooien gedurende lange tijd warmte opnemen bij hun smelttemperatuur. Dikwijls worden koeltoestel en platen gemonteerd op een kleine vrachtwagen waarmee koel of diepvriesproducten worden vervoerd. Het opladen gebeurt dan 's avonds in de garage.

Koudemiddel– koudedrager

Koudemiddel: vloeistof die wordt gebruikt voor warmteoverdracht in een koelsysteem, en die warmte bij lage temperatuur en lage druk opneemt en bij hoge temperatuur en hoge druk afgeeft, hetgeen doorgaans gepaard gaat met een faseverandering van het koudemiddel. Koudedrager: vloeistof voor warmteoverdracht waarbij de fasetoestand van het medium niet verandert. Zo is koud water een koudedrager en R407c een koudemiddel.

Koudefactor

verhouding tussen het opgenomen vermogen van de koelmachine en de aan de verdamper nuttig onttrokken warmte (met verkeerd woordgebruik: de geproduceerde nuttige koude). Staat tegenover de COP (coefficient of performance) van een warmtepomp waar gesproken wordt over de verhouding tussen de aan de condensor afgegeven warmte en de door de machine opgenomen elektrische energie.

Capaciteit van een is de hoeveelheid warmte die de koelinstallatie aan de verdamper koelinstallatie kan onttrekken Open compressor

een compressor waarbij de aandrijfas naar buiten is gevoerd en die dus met gelijk welke type motor kan worden aangedreven

Semi-hermetische compressor

is een volledig gesloten compressor, met ingebouwde motor, maar waarvan de onderdelen kunnen vervangen worden door het openschroeven van toegangsluiken

Hermetische compressor

is een volledig gesloten compressor die niet kan geopend worden zonder de omkapseling door te slijpen. Deze compressor is niet bedoeld om hersteld te worden.

Scroll compressoren

zijn hermetische compressoren waarbij de compressie gebeurt door twee in elkaar draaiende slakkenhuisvormige delen. Dit actueel type compressor is vooral populair in klima toepassingen voor een capaciteit per compressor tot 30 kW.

8

Schroefcompressoren deze compressoren voor grotere capaciteiten tot 1000 kW werken door het in elkaar draaien van twee schroefvormen. Zij zijn zeer dikwijls van het open type. Centrifugale compressoren

zijn compressoren voor zeer grote capaciteiten, tot 4 MW per eenheid, die werken op het principe van de centrifugaalkracht; de enige elementen tussen de stilstaande en de bewegende delen zijn de lagers.

9

0

MANAGEMENT SAMENVATTING

Bepaalde ozonafbrekende stoffen (HCFK’s) en gefluoreerde broeikasgassen (HFK’s en PFK’s) worden in Vlaanderen veelvuldig gebruikt als koudemiddel in koelen luchtbehandelingsinstallaties. Uit de emissie-inventarisatie 1 blijkt dat in 2003 de emissies van ozonafbrekende stoffen en gefluoreerde broeikasgassen uit koelen luchtbehandelingsinstallaties het grootste aandeel hebben in de totale uitstoot van deze stoffen. Daarnaast geven emissieprognoses voor ozonafbrekende stoffen en gefluoreerde broeikasgassen 2 aan dat de emissies van gefluoreerde broeikasgassen uit koelen luchtbehandelingsinstallaties nog sterk zullen toenemen. In kader van internationale afspraken zoals het Protocol van Montreal betreffende stoffen die de ozonlaag afbreken en het Kyotoprotocol inzake klimaatsverandering heeft het Vlaams gewest zich ertoe geëngageerd om een trendbreuk in deze emissies te verwezenlijken en de emissies van deze polluenten terug te dringen. Doordat er momenteel van beleidszijde onvoldoende inzichten bestaan omtrent de werkelijke oorzaken van de grote lekverliezen werd deze studie opgezet. Het onderzoek van deze studie moet leiden tot een grondige analyse van lekkage-oorzaken uit koelen luchtbehandelingsinstallaties en de resultaten moeten onder meer mogelijke emissiereducerende maatregelen bevatten. De studie werd ingedeeld in vier fasen, als volgt: Fase 1: Beschrijving van de bestaande toestand Fase 2: Uitvoering van metingen aan koelinstallaties Fase 3: Verbeterde emissiefactoren Fase 4: Evaluatie en voorstellen van emissiereducerende maatregelen In de eerste fase wordt een indeling gegeven van de koelinstallaties en wordt dieper ingegaan op het onderscheid tussen industriële en commerciële koelinstallaties, zowel in de historische context als de huidige. Vandaag is het onderscheid tussen industriële en commerciële installaties op technisch vlak artificieel omdat beide eigenlijk gelijkaardig zijn van opbouw en ze enkel verschillen op het vlak van de omgeving waar ze zich bevinden. Om de oorzaken van lekverliezen zo goed mogelijk in kaart te brengen werd in de eerste fase een uitgebreide beschrijving gegeven van de onderdelen van koelinstallaties met 1 2

ECONOTEC, Update of the emission inventory of ozone depleting substances, HFCs, PFCs and SF6. 2003.

VITO, Opstellen van emissieprognoses voor ozonafbrekende stoffen en gehalogeneerde broeikasgassen en kwantificeren van het reductiepotentieel van mogelijke maatregelen, studie uitgevoerd in opdracht van het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, AMINAL, Afdeling Algemeen Milieu- en Natuurbeleid – sectie lucht, 2002

10

aandacht voor deze delen die lekgevoelig kunnen zijn. Er wordt verder een beschrijving gegeven van soorten lekken, waarin onderscheid gemaakt wordt tussen incidentele lekken en structurele lekken. Incidentele lekken hebben doorgaans tot gevolg dat een groot deel of de ganse koudemiddelinhoud van de installatie op een korte tijd verloren gaat. Structurele lekken daarentegen zijn kleiner, met als gevolg een langzame emissie van koudemiddel en tevens dat ze mogelijk slechts na verloop van lange tijd opgemerkt worden. Een interessant onderdeel van de studie is een uitgebreide lijst van meer dan 60 incidenten met lekken aan koelinstallaties. Deze incidenten werden qua oorzaak onderverdeeld in fouten bij: het concept de montage het onderhoud de gebruiker van de installatie waarbij tot uiting komt dat ongeveer één derde van alle incidenten te maken hebben met fouten in het concept, één vijfde met montagefouten en meer dan 40% een gevolg zijn van slecht onderhoud. Onderhoud blijkt dus de meest belangrijke factor waarop moet ingespeeld worden, maar het blijkt hieruit duidelijk dat op het niveau van het concept ook maatregelen noodzakelijk zijn. Nog steeds in het kader van de eerste fase werd overleg met andere deskundigen georganiseerd en werden diverse bezoeken afgelegd aan koelinstallaties. De 6de IIR Gustav Lorentzen conferentie werd eind augustus 2004 in Glasgow bijgewoond. Hier werden diverse lezingen gegeven over nieuwe technieken van koelinstallaties op natuurlijke koudemiddelen, zijnde vooral ammoniak, kooldioxide en koolwaterstoffen. Hieruit blijkt dat er toch reeds heel wat ervaring bestaat met dergelijke koelinstallaties en dat deze doorgaans beter scoren wat energie-efficiëntie betreft. Het nadeel is de initiële kostprijs die hoger ligt omwille van de grotere complexiteit van de koelinstallatie. Fase 2 bestaat onder meer uit het uitvoeren van metingen aan koelinstallaties. Het hoofdstuk start met onderhoudsvoorschriften voor koelinstallaties waarin regels gegeven worden die in acht te nemen zijn door de gebruikers en door de koeltechniekers. Deze regels zijn afgeleid uit de Code van Goede Praktijk, opgesteld door het UBF. Er worden verder enkele technische berekeningen weergegeven waaruit bijvoorbeeld blijkt dat ammoniak als koudemiddel heel wat beter scoort dan R134a. Ook worden berekeningen uitgevoerd over het TEWI (Total Equivalent Warming Impact) waaruit het grote belang blijkt van het elektriciteitsverbruik van de installatie. De impactberekening daarvan in CO2equivalenten is dan ook zeer sterk afhankelijk van het lokale productiepark van elektriciteit (aandeel nucleair of hernieuwbaar ten opzichte van fossiele brandstoffen). In samenwerking met twee koeltechnische firma’s werden een aantal testen uitgevoerd met ervaren en minder ervaren koeltechniekers. Deze testen bestonden uit een aantal handelingen die frequent door koeltechnici moeten uitgevoerd worden, zoals het maken van verbindingsstukken met flares en het maken van verbindingsstukken door hardsolderen. Daarnaast legden enkele koeltechnici een proef af waarbij een bestaande koelinstallatie moest gevuld worden met een koudemiddel en in werking gesteld worden. Daarna moest de installatie terug stilgelegd worden, het koudemiddel weggezogen en de installatie gevacumeerd worden. Het verschil in gewicht van koudemiddel geeft aan hoeveel er verloren werd door deze handelingen.

11

Het besluit van de praktische proeven is dat flareverbindingen een intrinsieke oorzaak van lekkende koelinstallaties vormen. In tegenstelling tot wat verwacht kon worden is het maken van een lekdichte flare echter niet afhankelijk van de ervaring van de koeltechnieker. De techniek van het flaren op zich is wel verantwoordelijk voor de hoge lekgevoeligheid. Er werd echter een beduidend betere lekdichtheid bereikt op basis van testen verricht met flareverbindingen waarbij een bijkomend ringetje gebruikt werd. Gebraseerde verbindingen daarentegen geven weinig tot geen aanleiding tot lekverliezen. Koudemiddelverlies treedt voornamelijk op door vergetelheid of onhandigheid van betrokken koeltechnieker. Een goede opleiding van de koeltechnieker en een correcte uitvoering zijn hier van groot belang. Tijdens het vullen en vacuüm trekken van een koelinstallatie kan, mits een correcte uitvoering en het gebruik van goed en geschikt materiaal, veel koudemiddelverlies worden bespaard. Kleine fouten kunnen zich vertalen in grote verliezen. Hoewel het gewicht aan koudemiddelverlies per installatie slechts enkele tientallen of maximaal enkele honderden grammen bedraagt, komt dit voor Vlaanderen overeen met een beduidende hoeveelheid koudemiddel dat in de atmosfeer wordt geëmitteerd. In fase 3 was de expliciete vraag om na te gaan of de huidige emissiefactor van 20% per jaar 3, die gebruikt wordt voor het koudemiddelverlies tijdens de levensduur van koelinstallaties, dient onderscheiden te worden voor industriële en commerciële koelinstallaties. Het onderzoek was niet gericht op de evaluatie van de emissiefactor op zich, maar wel op de differentiatie ervan tussen koelinstallaties in beide gemelde omgevingen. In principe zijn de koelinstallaties in beide omgevingen gelijk van opbouw en is het voorkomen van lekkages vooral het gevolg van een slecht concept en van onvoldoende of slecht onderhoud. Dit laatste komt naar alle waarschijnlijkheid meer voor in een commerciële omgeving dan in een industriële omgeving, tenminste gemiddeld genomen, maar het is in de huidige omstandigheden niet mogelijk om daar een kwantificatie voor te geven. Er wordt daarom voorgesteld om de oorspronkelijke eenvormige emissiefactor voor industriële en commerciële koelinstallaties te behouden. In fase 4 worden besluiten getrokken en beleidsvoorstellen geformuleerd. Anders dan hetgeen bij de aanvang van de studie kon verwacht worden is het niet zo dat welbepaalde onderdelen of materialen van koelinstallaties kunnen aangewezen worden als oorzaak van lekken. Evenmin zijn het welbepaalde handelingen die aanleiding geven tot lekken. De studie wijst dan weer wel duidelijk uit dat er een algemene achteloosheid bij koeltechnici bestaat ten opzichte van lekkages van koudemiddel en dat vele koeltechnici over onvoldoende gedegen kennis beschikken om lekken te voorkomen. Er is nog steeds onvoldoende bewustzijn over de milieuschade (voornamelijk broeikaseffect) die gefluoreerde koudemiddelen kunnen teweegbrengen. Een tweede vaststelling is dat het veelal als normaal beschouwd wordt dat koelinstallaties lekken 3

Gebruikt bij het opstellen van de officiële emissie-inventaris O3-afbrekende stoffen en F-gassen (jaarlijks opgemaakt wordt door Econotec).

12

vertonen. Het is echter bewezen, onder meer aan de hand van de uitgevoerde testen in deze studie, dat het perfect mogelijk is dat een koelinstallatie volkomen lekdicht is en ook blijft. Een bijkomend argument dat het slordige omspringen met koudemiddelen in de hand werkte was de lage kostprijs van koudemiddelen. Vandaag is de prijs sterk gestegen waardoor de neiging bestaat er ook zuiniger mee om te springen. In de studie werd aan de hand van praktijkvoorbeelden duidelijk aangetoond dat koelinstallaties die werken met alternatieve koudemiddelen (ammoniak, CO2, koolwaterstoffen) bestaan en hun deugdelijkheid bewezen hebben. Dergelijke installaties zijn het experimentele stadium voorbij en er werd aangetoond dat hun energieverbruik doorgaans lager is dan dat van de bestaande installaties op gefluoreerde koudemiddelen. Het enige nadeel van de alternatieve koelinstallaties is dat de installatiekost hoger is en dat er een zekere weerstand bij de klanten heerst ten opzichte van de nog minder courante technologie, mede in de hand gewerkt door de hogere kostprijs. Er werd echter wel duidelijk aangetoond dat de payback voor dergelijke installaties -zelfs zonder subsidies- vrij kort is door het gereduceerde energieverbruik. De beleidsvoorstellen zijn dan ook de volgende: Het bewustzijn van de milieuschade van gefluoreerde koudemiddelen kan verhoogd worden door: • sensibilizeringscampagnes: bijvoorbeeld via de federaties, via folders te verspreiden onder de koelfirma’s en –technici, via vaktijdschriften • opleiding: als deel van de opleiding dienen zowel de koelfirma’s die zich o.a. bezig houden met het ontwerp van installaties als de koeltechnici bewust gemaakt te worden van de milieuschade die gefluoreerde koudemiddelen teweegbrengen en de doelstellingen die terzake bestaan o.m. in het kader van het Protocol van Kyoto Het realiseren van lekvrije installaties kan beleidsmatig verder beïnvloed worden door: • Opleiding en erkenning van vaktechnici. Daarbij dient in acht genomen te worden dat niet alleen een opleiding en erkenningsregeling van de koeltechnici zelf, zoals ze in de bestaande wetgeving reeds uitgewerkt is, belangrijk is maar tevens een opleiding en erkenningsregeling voor ontwerpers van koelinstallaties. • De uitvoering van een druktest verplicht maken bij aanvaarding van een niethermetische koelinstallatie. • Het vermijden van flareverbindingen waar deze niet noodzakelijk zijn en kunnen vervangen worden door gebraseerde verbindingen. Indien flareverbindingen noodzakelijk zijn, dient het type met een ringetje of het type STEK-flare gebruikt te worden. • Een nieuwe installatie kan vandaag ontworpen worden zonder gebruik te maken van flareverbindingen. Alle noodzakelijke onderdelen bestaan op de markt in een uitvoering om te braseren. Flares zouden in dit geval enkel toegelaten mogen worden voor tijdelijke verbindingen, bijvoorbeeld om bepaalde werkzaamheden uit te voeren. •

Bij bestaande installaties moeten flareverbindingen nog toegelaten blijven voor onderdelen die nog niet uitgerust zijn voor braseerbare koppelingen. Indien deze

13

•

onderdelen echter aan vervanging toe zijn dient wel zoveel mogelijk overgeschakeld te worden op verbeterde onderdelen voorzien van braseerbare koppelingen. Een belangrijke taak blijft deze van de Afdeling Milieu-inspectie van Aminal. Slechts door blijvende controle van koelinstallaties zal de motivatie tot het verkrijgen van lekvrije installaties verhogen.

Andere mogelijke technische aanbevelingen zijn: • Voor nieuwe grote airco-installaties vanaf 50 kW vermogen en in combinatie met meerdere verdampers (bijvoorbeeld vanaf 5 verdampers) kan en zou steeds gewerkt moeten worden met indirecte koeling. • Bij nieuwe installaties dient het gebruik van open compressoren in combinatie met gehalogeneerde koudemiddelen vermeden te worden. • Het toepassen van capillairen dient zoveel mogelijk vermeden te worden en gebruik maken van geschikte synthetische aansluitslangen. • Op elke compressor dient een handvergrendelde hogedrukpressostaat te worden gemonteerd. Deze pressostaat moet aangesloten worden op het door de fabrikant voorziene aansluitpunt op de kop van de compressor, zodat deze niet door een kraan afsluitbaar is. De pressostaat moet worden afgesteld op de hoogst mogelijke werkdruk van de compressor. • De traditionele types van expansieventielen zijn voorzien van flareverbindingen voor de aansluiting aan de vloeistofzijde en de zuigzijde. Door de grote temperatuurverschillen die vooral aan de zuigzijde optreden tijdens het ontdooien komen daar frequent lekken voor. Er bestaan verbeterde types van expansieventielen waarbij de aansluitingen dienen gebraseerd of gelast te worden. Het verdient aanbeveling deze verbeterde types te gebruiken. • Alle corrodeerbare (stalen) onderdelen van een koelinstallatie, zoals bijvoorbeeld stalen vloeistofafscheiders, stalen kranen en dito leidingen, dienen goed onderhouden en zonodig tegen corrosie beschermd te worden. Indien mogelijk zouden gegalvaniseerde onderdelen gebruikt moeten worden. Indien dit niet mogelijk is, dient de staat van corrosiegevoelige onderdelen regelmatig onderzocht te worden en dienen deze gereinigd en beschermd te worden, bijvoorbeeld door verven. De voorschriften van de Europese Norm EN 378 voor koelinstallaties en warmtepompen werden verder nog vergeleken met de aanbevelingen in dit rapport. Daaruit blijkt dat de belangrijkste eisen van de norm EN 378 die betrekking hebben op het lekdicht maken van koelinstallaties quasi volledig in overeenstemming zijn met de beleidsaanbevelingen. De EN 378 gaat evenwel voorbij aan het onderscheid tussen bestaande en nieuwe koelinstallaties. In de beleidsaanbevelingen van dit rapport werd getracht een strikter standpunt in te nemen voor nieuwe koelinstallaties (bijvoorbeeld: de mogelijkheid om deze flareloos te ontwerpen), maar daarentegen een realistisch standpunt in te nemen voor bestaande koelinstallaties. Een tweede opmerking is dat er geen onderscheid gemaakt wordt in de EN 378 tussen de verschillende types van flares die op de marjkt zijn. Het is echter tijdens de uitgevoerde testen duidelijk gebleken dat flares met een ringetje beter scoren qua lekdichtheid dan flares zonder ringetje. Hetzelfde kan gezegd worden STEK-flares, die op hun beurt beter scoren

14

dan de flares met ringetje (alhoewel daar geen harde bewijzen of statistischegegevens over bestaan). Voor een aantal types van koelinstallaties die gebruik maken van alternatieve koudemiddelen is het mogelijk een ecologiepremie te verkrijgen. De volledige info over de ecologiepremie http://www.vlaanderen.be/ecologiepremie.

is

te

vinden

op

de

website:

15

1

HOOFDSTUK 1: BESCHRIJVING BESTAANDE TOESTAND 1.1 Doelstelling

De doelstelling van hoofdstuk 1 bestaat erin om op basis van literatuuronderzoek een algemeen overzicht te genereren van de bestaande situatie met betrekking tot oorzaken van lekkages van koelinstallaties. Dit literatuuronderzoek omvat zowel algemene literatuur als verslagen van incidenten, logboeken,…en ervaringen van experten in de materie. In eerste instantie worden de verschillende manieren van indelen van koelinstallaties die mogelijk zijn vermeld, gevolgd door de afbakening van koelinstallaties waartoe deze studie beperkt wordt. Hierna worden respectievelijk de onderdelen van een koelinstallatie met hun functies, de diverse soorten lekken en oorzaken van lekkages besproken. Tot slot worden de resultaten van het overleg met experten in binnen- en buitenland vermeld. Op basis van al deze informatie werd een lijst opgemaakt van de onderdelen van koelinstallaties én de handelingen die worden uitgevoerd op koelinstallaties. Ondanks het initiële doel om hieruit een prioriteitenlijst van onderdelen op te stellen voor het beleid werd dit uiteindelijk bewust niet gedaan in het finale rapport. Het is immers niet zo dat welbepaalde onderdelen kunnen aangeduid worden als prioritair voor het beleid, maar dat eerder een algemene achteloosheid heerst ten opzichte van koelinstallaties, op voorwaarde dat ze werkt, waardoor lekken van koudemiddel in de hand worden gewerkt. Een zekere mate van onkunde of toch minstens het ontbreken van degelijke vaktechnische kennis werd eveneens vastgesteld bij menige koeltechnici (zonder echter te veralgemenen).

1.2 Indeling koelinstallaties Koelinstallaties kunnen op verschillende manieren worden ingedeeld. De indeling kan gebeuren op basis van het toepassingsgebied, van het gebruikte koudemiddel en op basis van de manier waarop dit koudemiddel wordt aangewend. Een eerste mogelijk indeling van de diverse types van koelen airconditioninginstallaties is deze volgens het toepassingsgebied. De installaties zijn in dat geval in te delen als volgt: - industriële koelinstallaties; - commerciële koelinstallaties; - gekoeld transport; - stationaire airconditioning; - mobiele airco in wegtransport. Huishoudelijke koelkasten en diepvriezers worden niet beschouwd. De reden hiervoor is dat, mede door het zeer algemeen toepassen van hardgesoldeerde (gebraseerde) verbindingen, de lekverliezen van milieuschadelijke koudemiddelen uit deze toestellen vrij goed onder controle zijn. Alle huishoudelijke koelkasten en diepvriezers in België zijn geïmporteerd. Een beduidend aandeel van de aangeboden toestellen bevat reeds een alternatief koudemiddel (meestal isobutaan).

16

Een tweede indeling is deze volgens het gebruikte koudemiddel. Bij de verdere bespreking van de verschillende types koelen airco-installaties volgens het toepassingsgebied, vermelden we telkens welke koudemiddelen hiervoor worden gebruikt. Verder in dit hoofdstuk wordt een globaal overzicht gegeven van het gebruik van de verschillende koudemiddelen per uitvoeringstype. Tenslotte is er ook een indeling mogelijk volgens de wijze waarop het koudemiddel wordt aangewend. Het koudemiddel kan direct of indirect koelen. In een direct systeem wordt het koudemiddel direct naar de te koelen objecten gebracht. Hierbij kan er verder nog een onderscheid gemaakt worden tussen systemen met directe expansie of droge systemen, en natte systemen die op hun beurt werken op basis van natuurlijke circulatie of met behulp van pompcirculatie. Indien de koude-overdracht naar de te koelen locaties onrechtstreeks gebeurt via een secundair fluïdum (koudedrager), al dan niet met koudeopslag, wordt gesproken van indirecte koeling. Bij droge verdamping wordt zoveel vloeibaar koudemiddel aan de verdamper toegevoerd, dat het koudemiddel na het passeren van de verdamper volledig in dampvorm is overgegaan. De verdamping gebeurt na injectie van het koudemiddel in de verdamperpijpen van de verdamper-luchtkoeler. Er is dus slechts één enkel warmtewisseling, namelijk deze tussen het koudemiddel en de af te koelen lucht. Deze lucht kan zich zowel in natuurlijke circulatie als in geforceerde ventilatie bevinden (ventilator). DX (directe expansie) verdampers worden wel eens droge verdampers genoemd omdat het koudemiddel zich nergens gelijktijdig in rust en in vloeibare toestand bevindt. DX verdampers zijn meestal opgebouwd uit een aluminium lamellenblok met koperen pijpen, waarbinnen het koudemiddel zich bevindt. De warmtewisseling naar het te koelen medium (water of lucht) gebeurt door het opwarmen, zowel door convectie en straling als door contact en het uiteindelijk verdampen van druppeltjes ingespoten koudemiddel tegen de pijpwand. Bij “flooded” of natte verdampers is de verdamper gevuld met vloeibaar koudemiddel. Hier gebeurt de warmtewisseling door het ontstaan van bellen op de warmtewisselende wand. Na het verlaten van de verdamper is een mengsel van vloeistof en damp aanwezig. Er bestaan systemen met natuurlijke circulatie van het koudemiddel en systemen met pompcirculatie. Bij verdampers met natuurlijke circulatie stromen vloeistof en zuiggas door verschillen in soortelijke massa door de koeler. De vloeistof zakt in de koeler vanuit een boven de koeler liggende afscheider. Het ontstane zuiggas stijgt uit de verdamper en wordt naar de afscheider geleid. De zich in het zuiggas bevindende restvloeistof scheidt zich af in de afscheider en neemt opnieuw deel aan het verdampingsproces in de koeler. Van pompcirculatie is sprake als een vloeistofpomp het koudemiddel naar de koelers transporteert waar het verdampt. Bij deze zogeheten natte verdamping is de warmteoverdracht aan de koudemiddelzijde veel hoger omdat overal een dampvloeistofmengsel aanwezig is. De koudemiddelcirculatiepomp pompt zoveel vloeistof naar de verdampers, dat maar een gedeelte daarvan verdampt. De rest circuleert via de vloeistofafscheider.

17

Tot voor kort werd pompcirculatie toegepast bij systemen met een capaciteit boven 200-300 kW. Door de verscherpte eisen die aan de productkwaliteit worden gesteld, wordt het systeem ook meer en meer toegepast vanaf ca. 50 kW. Systemen met pompcirculatie bieden alle voordelen van natuurlijke circulatie. Deze systemen werken nagenoeg onafhankelijk van de condensordruk, het gehele verdamperoppervlak wordt benut, kleine temperatuurverschillen zijn mogelijk en er is een capaciteitsregeling van de koeler minimaal tussen 0 en 100%. Daarnaast biedt pompcirculatie de volgende voordelen: - onbeperkt aantal koelers aansluitbaar; - minder beperking t.a.v. appendages in vloeistof- en zuiggasleidingen; - persgasontdooiing is eenvoudig te realiseren; - grote vrijheid in opzet van het systeem; - de plaats van de afscheider is onafhankelijk van de opstellingsplaats van de koeler(s). De praktijk wijst uit dat systemen met pompcirculatie energiezuinig en zeer flexibel zijn.

1.2.1

Industriële en commerciële koeling

Het onderscheid tussen industriële en commerciële koeling was enkele tientallen jaren geleden vrij goed afgelijnd, maar is in de periode hierna echter meer en meer vervaagd. De exacte omschrijving van de betekenis van industriële koeling is moeilijk te geven. In principe is industriële koeling gerelateerd aan een productieproces of aan een eerder grootschalige opslag. Het begin van de koeltechniek was van industriële aard aangezien het koelen en vriezen gebeurde met grote installaties en grote koelvermogens van toepassing waren. De compressor werd zeker in de beginperiode uitgevoerd als open compressor met een groot koelvermogen. Vaak werd alleen in fabrieken koude geproduceerd ten behoeve van een industrieel proces, de fabricage, de bereiding en het bewaren van voedsel, of het maken van ijs. Het produceren van ijs was vaak een doel op zich. Reeds in de 18de eeuw was het de gewoonte ijs te gebruiken in diverse “kleine” toepassingen. In de aanvangsperiode werd nog natuurijs gebruikt. Het ijs werd, vanaf het einde van de 18de eeuw tot ongeveer 1950, in blokken verdeeld en gebruikt door diverse eindgebruikers in o.m. winkels, café’s en restaurants, slagerijen. De behoefte aan koude kent een gigantische groei rond de eeuwwisseling; de koeltechniek neemt een grote vlucht. Vanwege de grote vermogens, het gebruikte materiaal en de specifieke industriële toepassingen werden deze installaties aangeduid met industriële koelinstallaties. De commerciële koeling beperkte zich tot het gebruik van ijs. In een later stadium werden de ijsblokken ook in de kleine toepassingen meer en meer door koelmachines, met vaak een klein vermogen, vervangen en werd het begrip commerciële koeling geïntroduceerd. Daarnaast ontstonden eveneens de begrippen gekoeld transport en airconditioning. Beide toepassingen maakten in het prille begin ook gebruik van ijsblokken. Het groeiende belang van koeling en van de koude keten, de toenemende afmetingen van de gekoelde ruimten in warenhuizen, de diverse nevenactiviteiten van warenhuizen zoals visverwerking, vleesbereiding, gekoelde opslag, het bakken van brood, e.d., heeft ervoor gezorgd dat de commerciële koelinstallaties soms groter en ingewikkelder zijn dan vele als industrieel betitelde installaties.

18

Met de huidige inzichten kan worden gesteld dat een opdeling in industriële en commerciële koelinstallaties in zekere zin artificieel is en niets meer te maken heeft met de aard of capaciteit van de installatie, maar enkel met de omgeving waarin de installatie zich bevindt. De componenten van een conventionele installatie zijn steeds terug te vinden in zowel een commerciële als industriële koelinstallatie waarbij de constructie aangepast is aan het specifieke probleem. Heden kan bij industriële koelinstallaties onderscheid gemaakt worden tussen enerzijds koelinstallaties die geïntegreerd zijn in het productieproces (veelal aanwezig in de chemie) en anderzijds industriële koelinstallaties die zuiver dienen voor het koelen van producten. Alhoewel er niet mag veralgemeend worden kan uit de lange lijst van incidenten en tussenkomsten vanwege Coolconsult afgeleid worden dat industriële koelinstallaties doorgaans beter beheerd en onderhouden worden terwijl dit voor gelijkaardige commerciële koelinstallaties (tertiaire sector), met in het bijzonder de gekoelde toonbanken in winkels, soms heel wat te wensen overlaat. Dat geldt in eerste instantie voor de eerste categorie van (procesgeïntegreerde) koelinstallaties, waarschijnlijk omwille van de afhankelijkheid van de goede werking van de koelinstallatie ten behoeve het productieproces en –zeker in de chemische industrie- de reeds jarenlang ingeburgerde aandacht voor veiligheid. Zowel voor de overige industriële koelinstallaties als de commerciële installaties is het beheer en het onderhoud zeer sterk afhankelijk van het management en verantwoordelijkheid van de beheerder. Zo zijn er distributieketens waar het onderhoud van de koelinstallaties zeer voorbeeldig gebeurt en bijgevolg de staat van de installaties goed te noemen is, terwijl dat voor andere heel wat de wensen overlaat. Een recent idee van één warenhuisketen om voor zijn diepvries- en gekoelde producten een waarborg te bieden voor de bewaartemperatuur via een ISO 9001 certificaat voor de koudeketen betekent dat deze laatste veelvuldig gecontroleerd wordt, zowel intern als extern via audits, en er bijgevolg meer aandacht zal zijn voor onderhoud en beheer van de installaties. Trouwens waren de meest geavanceerde, gesofistikeerde en voorbeeldige installaties die ter gelegenheid van deze studie bezocht werden (4 verschillende bekende warenhuisketens) allemaal grote commerciële koelinstallaties. Het ging hier echter telkens om grote installaties die instonden voor het koelen van een belangrijk kapitaal aan producten.

1.2.2

Uitvoeringsvormen industriële en commerciële koelinstallatie

Het is wel mogelijk om grosso modo een differentiatie te maken in de uitvoeringsvormen van een commerciële en een industriële koelinstallatie. Deze opdeling heeft echter slechts betrekking op minder dan de helft van de installaties. Een industrieel ontwerp kenmerkt zich in het algemeen door het gebruik van: - in vele gevallen ammoniak als koudemiddel; - indien ammoniak als koudemiddel, het gebruik van industriële open zuiger- of schroefcompressoren met een groter aandrijfvermogen dan 30 kW, vaak parallel geschakeld tot een koelcentrale; - verdampingscondensors of ketelcondensors al dan niet gecombineerd met een koeltoren, luchtkoelers met stalen pijpen en lamellen, ketelverdampers of dompelverdampers met stalen buizen;

19

-

vlotterregeling van het koudemiddel; vaak gebruik van koudemiddelpompen en warm-gasontdooisystemen.

Kleinere industriële installaties zijn van hetzelfde type als de commerciële installaties. In deze kleinere installaties wordt bijna uitsluitend gebruik gemaakt van gefluoreerde koudemiddelen. Een commercieel ontwerp, vooral een klein ontwerp, zal eerder omvatten: - Semi-hermetische of hermetische kleine (vooral vroeger ook wel open) compressoren (tot 30 kW aandrijfvermogen/eenheid), als een afzonderlijke machine ofwel, zoals heden meer wordt toegepast, in centrale geschakeld. Vroeger werden bijna uitsluitend zuigercompressoren gebruikt. Tegenwoordig worden ook wel scroll-compressoren toegepast. Het terrein van deze toestellen blijft echter de klima installatie. In de grotere installaties zoals in o.a. grote supermarkten en hypermarkten worden ook schroefcompressoren toegepast. - Luchtgekoelde condensors, luchtkoelers met koperen pijpen en aluminium lamellen. - Regeling met thermostatische expansieventielen, waarbij elektronisch gestuurde expansieventielen momenteel nog eerder sporadisch worden toegepast maar er toch een stijgende tendens merkbaar is. - Elektrische ontdooisystemen, eerder uitzonderlijk warm-gasontdooisystemen. Het koudemiddel dat in België wordt gebruikt voor commerciële koeling is bijna altijd een gefluoreerd koudemiddel. Het gebruik van ammoniak voor deze toepassing is uitzonderlijk. In andere landen is het wel mogelijk dat ammoniak in installaties met een secundair fluïdum, frequent wordt toegepast (bv. Groot Hertogdom Luxemburg).

1.2.3

Gekoeld transport

Gekoeld transport is een algemene benaming voor het vervoeren van gekoelde en diepgevroren producten. De bedoeling hiervan is het respecteren en in stand houden van de koude keten. Zeer uitzonderlijk worden de producten bij dit transport ook verlaagd in temperatuur. Gekoeld transport kan langs verschillende wegen plaatsvinden, namelijk over de weg, het water of door de lucht. Het koelen tijdens transport wordt op verschillende manieren toegepast, afhankelijk van het soort vervoer. Vooral de wijze waarop de koelinstallatie wordt aangedreven, is sterk bepalend voor de uitvoering ervan. Zo zal transportkoeling in vrachtwagens een heel andere uitvoering van koelinstallatie hebben dan deze aan boord van schepen. Bij het “grote” vrachtvervoer per “semi-remorque” wordt meestal gebruik gemaakt van open compressoren. Deze compressoren kunnen aangedreven worden door een in de unit ingebouwde kleine dieselmotor die mechanisch kan worden afgekoppeld, in combinatie met een elektrische motor. Hydraulische motoren worden weinig toegepast. De elektrische motor wordt gebruikt wanneer stroom beschikbaar is. Indien geen stroom voorhanden dan wordt overgeschakeld op de andere motor. De dieselmotoren zorgen voor flinke

20

geluidshinder en draaien ook als de vrachtwagen stilstaat. Het overschakelen van diesel naar elektrisch is meestal via een magnetische of soortgelijke koppeling op de compressor. Er bestaan uitvoeringen voor koelen diepvriestoepassingen; de meeste zijn omschakelbaar. De koeling zoals op vrachtwagens uitgevoerd, bestaat in de meeste gevallen uit een enkelvoudige installatie met een verdamper, compressor, condensor en expansieorgaan. Ten behoeve van de ontdooiing is de installatie vaak uitgerust met een omkeerklep die de cyclus van koelen omzet naar ontdooien. De koelinstallatie verschilt maar weinig van de gebruikelijke uitvoering, maar de componenten op zich zijn veelal speciaal uitgevoerd voor transportkoeling. Zeker in combinatie met de aandrijving is de transportkoelinstallatie een complex geheel. Het carter bij een transportkoelinstallatie is, door de grote trillingen en schommelingen die de installatie moet kunnen ondergaan, speciaal uitgevoerd zodat deze meer olie kan bevatten dan bij een stationaire installatie. Traditioneel wordt vaak gebruik gemaakt van flexibele slangen om de hoofdcomponenten te verbinden met de onderdelen. Het is in de praktijk niet eenvoudig om deze te vervangen door hardgesoldeerde verbindingen, mede om reden van vermoeidheidsverschijnselen in de vaste leidingen door de trillingen. Om redenen van service is de markt van transportkoelinstallaties in gans Europa ingekrompen tot twee zeer grote merken. Deze merken zijn in elke industriële stad aanwezig. Hiernaast komen slechts sporadisch enkele kleinere merken voor. Voor kleinere vermogens en voor montage op lichte vrachtwagens zijn volledig elektrisch aangedreven koeltoestellen beschikbaar. De voeding wordt geleverd door de generator van het voertuig, door een kleine hulpgenerator of, uitsluitend bij stilstand van het voertuig door een beschikbare elektriciteitsbron. In dit laatste geval wordt vaak gebruik gemaakt van eutectische platen, die het mogelijk maken een hoeveelheid koeling op te slaan. De koelinstallaties bij vrachtvervoer maken gebruik van gefluoreerde koudemiddelen. Minder frequent wordt, afhankelijk van het systeem, gebruik gemaakt van injectie van vloeibare stikstof of van vloeibare CO2, die opgeslagen wordt in een tank onder de aanhanger. Voor maritieme koeling is het gebruik van een zeewaardige container wereldwijd gestandaardiseerd. De container bevat aan één kant een compacte omkeerbare koelinstallatie die in deze container zowel een temperatuur boven (tot +20°C) als onder (tot –20°C) de omgevingstemperatuur kan realiseren. De container ondergaat na elke reis een keuring en een onderhoud. Deze installatie omvat meestal een semi-hermetische compressor, een verdamper, een condensor en een expansieorgaan met automatische capaciteitsregeling. De cyclus is omkeerbaar; ten behoeve van de ontdooiing wordt de cyclus kortstondig omgekeerd. De cyclus is omkeerbaar; enerzijds ten behoeve van de ontdooiing wordt de cyclus kortstondig omgekeerd, anderzijds om +20°C te halen in koude strekeen dient de installatie als een warmtepomp te kunnen werken..

21

Door de schommelingen op zee is het carter, net als bij het vrachtvervoer, meestal speciaal uitgevoerd om veel meer olie te kunnen bevatten dan bij een stationaire installatie. De voeding van de compressor gebeurt uitsluitend elektrisch en wordt door de boordgeneratoren van het schip geleverd. Aan wal wordt de koelinstallatie op het elektriciteitsnet aangesloten. Op het schip zijn voorzieningen getroffen om de condensorwarmte naar behoren af te voeren, zodat de diverse containers geen hinder ondervinden van mekaar. De gestandaardiseerde containers werken met gefluoreerde koudemiddelen. Traditioneel werd CFK 12 gebruikt. Nu wordt meestal HFK 134a toegepast. Naast de gestandaardiseerde containers zijn er echter ook nog klassieke koelschepen in gebruik. De opbouw van deze installatie is dezelfde als deze van een stationaire industriële koelinstallaties. Ook hier is het carter om reden van de schommelingen op zee speciaal uitgevoerd om veel meer olie te kunnen bevatten dan bij een stationaire installatie. De condensors zijn traditioneel zeewatergekoeld. De koudemiddelen die in de klassieke koelschepen worden gebruikt zijn gefluoreerde koudemiddelen. Ammoniak wordt eerder zelden toegepast. Per spoor worden zowel de zeewaardige containers vervoerd als de aanhangers van vrachtwagens. Gekoelde spoorwegwagons komen ook voor maar deze worden meestal speciaal door of voor een welbepaald bedrijf ontworpen en gebouwd. De koelinstallaties die per spoor worden vervoerd maken bijna uitsluitend gebruik van gefluoreerde koudemiddelen.

1.2.4

Stationaire airconditioning

De letterlijke vertaling voor het woord airconditioning is het in goede toestand brengen van lucht. Het is in feite een verzamelaanduiding waaronder begrippen ressorteren als koelen, verwarmen, bevochtigen, ontvochtigen en filtreren van lucht. Grote airconditioninginstallaties worden speciaal ontworpen en samengesteld voor het voorliggende probleem. Bij de kleine en middelgrote installaties wordt steeds meer prefabricage toegepast. Airco-installaties bestaan in verschillende uitvoeringen. De toestellen kunnen worden opgesplitst in packaged-units, split-systemen en grote airco-installaties. Bij packaged-units zijn alle onderdelen in één kast ondergebracht en is het koelcircuit hermetisch afgesloten. Het geheel wordt bedrijfsklaar afgeleverd. Bij de installatie dienen er slechts aansluitingen te gebeuren aan het elektriciteitsnet en mogelijks aan de koudelucht uitlaat, waardoor er geen koeltechnisch installatiewerk aan te pas komt en bijgevolg ook geen risico op lekken. De koudemiddelinhoud is meestal beperkt tot minder dan 3 kg.

22

Packaged-units bevatten de componenten van het basisschema van een koelsysteem. Het expansieorgaan is meestal een capillair, een vloeistofvat wordt zelden toegepast. De beveiligingen, zoals o.a. hogedruk- en lagedrukpressostaten en thermostaten, aanwezig op de airco-installatie, zijn veelal summier. De meeste van deze toestellen blijven werken bij een lek tot de compressormotor uiteindelijk verbrandt. De schade aan het koelsysteem is daarbij meestal zo groot dat het toestel niet meer kan worden gebruikt. De zeer compacte bouw maakt dat onderhoud moeilijk uit te voeren is. Hierdoor kunnen de condensor en de verdamper sterk vervuild worden, met een slechte werking en vooral een hoog energieverbruik tot gevolg. Toch worden een aantal goed beschermde, goed gebouwde en gemakkelijk te onderhouden toestellen op de markt gebracht. Voorbeelden van packaged-units zijn raamkoelers en verrijdbare koelers. Raamkoelers worden toegepast voor het koelen van o.m. winkels, opslagplaatsen, productieruimten en kleine ruimten zoals kantoren. Verrijdbare koelers zijn uitgerust met een luchtslang om de afgegeven warmte van de condensor af te voeren. Familie van de packaged-units zijn de luchtdrogers en de kleine warmtepompen die aangesloten zijn op een ringleiding en in shoppingcentra worden toegepast. Luchtdrogers bestaan eveneens uit één enkele compacte unit en worden o.m. toegepast in woonkamers en in kleine zwembaden (eventueel uitgerust met watercondensor). De kleine warmtepomp kan zowel fungeren als warmtebron bij het regime verwarming als toegepast worden voor warmteafvoer bij het regime koeling. De gebruikte koudemiddelen in packaged-units en aanverwante zijn meestal gefluoreerd. Er zijn ook toestellen op de markt die propaan of isobutaan als koudemiddel gebruiken. De split-systemen (gedeelde systemen) zijn speciaal ontworpen voor die toepassingen waar de packaged-units niet kunnen worden toegepast. Dit doet zich bijvoorbeeld voor in de meer binnen het gebouw gelegen ruimten. Split-systemen worden ook toegepast voor luchtkoeling indien het koelvermogen zo’n 4 kW of meer bedraagt. De reden hiervoor is dat het afvoeren van de warmte aan de condensor dan niet meer kan “geïmproviseerd” worden. Er bestaan uiteraard ook split-systemen voor lagere vermogens. Split-systemen bestaan uit een binnen- en een buiteneenheid. De buiteneenheid omvat steeds de condensor, meestal ook de compressor en soms ook het expansieorgaan. In dit laatste geval is de vloeistofleiding naar de binneneenheid uitstekend te isoleren. Split-systemen zijn iets duurder dan packaged-units. De kwaliteit van deze toestellen op de markt is ook meer gevarieerd. De toestellen die worden aangeboden gaan van werkelijk zeer degelijke toestellen tot toestellen met een vergelijkbare kwaliteit als besproken bij de raamkoelers. Enkele merken van split-systemen brengen gelijksoortige apparaten met grote capaciteiten op de markt, die geschikt zijn voor aansluiting op een luchtkanalensysteem of op meerdere binneneenheden. Een opstelling met geïntegreerde volledige warmterecuperatie wordt soms

23

toegepast. Dit betekent dat de warmte van de éne ruimte naar een andere ruimte wordt afgevoerd. Deze eenheden variëren van techniciteit van geheel gelijk aan die van de raamkoeler, tot die van een ingewikkeld centraal warmtepompsysteem. Er bestaan splitsystemen met enorme koelvermogens. De Heizelpaleizen worden bijvoorbeeld gekoeld met behulp van vier tot zes split-systemen op R 407a. De koudemiddelen die gebruikt worden in split-systemen zijn gefluoreerde koudemiddelen. Grote airco-installaties worden speciaal ontworpen en samengesteld voor het voorliggende probleem. Deze grote installaties, die instaan voor de klimatisatie van een groot aantal ruimten en voor grote kantoorgebouwen, zijn meestal van het indirecte type waarbij water of soms glycol als koudedrager (secundair fluïdum) wordt gebruikt. Dit geldt zowel voor de meeste bestaande als voor nieuwe installaties. De koelinstallatie is uitgevoerd met een verdamper die water koelt. Dit water wordt van de koelinstallatie naar de koeler in de luchtbehandelinginstallatie getransporteerd, waar het zijn koelende werking uitvoert. Deze toepassing komt in verschillende uitvoeringen voor ten behoeve van o.m. industriële processen, kantoren, ziekenhuizen. De koelinstallaties zijn vaak als koelcentrale opgebouwd, en vergelijkbaar met de industriële of met de grootste commerciële koelinstallaties. De gebruikte koudemiddelen in Vlaanderen zijn momenteel zonder uitzondering gefluoreerde koudemiddelen. In het buitenland wordt ook reeds ammoniak toegepast.

1.2.5

Mobiele airconditioning

De werking van de mobiele airconditioning (steeds open compressor) wijkt qua principe niet af van andere compressiekoelmachines. Ook de drukken, de temperaturen en de toestand van het koudemiddel, zoals aanwezig op verschillende plaatsen in het systeem, wijken weinig af van andere compressiekoelsystemen met hetzelfde koudemiddel. Mobiele airco wijkt wel af van andere koelsystemen door de toegepaste onderdelen. Het voorkomen van koudemiddelverlies is een belangrijke opgave voor elke monteur die met koudemiddel werkt. Doordat bij elke koudemiddelhandeling wel iets aan koudemiddel vrijkomt, is het belangrijk door goed onderhoud trachten te voorkomen dat het systeem geopend moet worden.

24

1.3 Afbakening koelinstallaties 1.3.1

Op basis van capaciteiten

Het oorspronkelijke voorstel voor de afbakening van de te behandelen koelinstallaties betreft een nominale koudemiddelinhoud van minimum 3 kg en een geïnstalleerde drijfkracht van minimum 500 W. Deze afbakening heeft als voordeel duidelijk te zijn en is als dusdanig nuttig voor wettelijke bepalingen. Deze grenzen worden dan ook gebruikt voor de afbakening van bepalingen in de desbetreffende Vlaremwetgeving (zie artikels 5.16.3.3. en volgende). 1.3.2

Op basis van lekrisico’s

De koudemiddelinhoud per kW koelcapaciteit is bij de modernere concepten sterk gedaald o.m. door optimalisatie van de verdamper waardoor de grens van 3 kg koudemiddel misschien niet meer aan de noden beantwoordt. Het lekgevaar bij heel wat “kleine” installaties kan, door de identieke bouwwijze als die van de grotere installaties, even groot zijn als bij installaties net voorbij de grens van de 3 kg koudemiddelinhoud. Koelinstallaties in monobloc hebben vandaag een koudemiddelinhoud van 250 gram per kW en er is een tendens naar een nog lagere koudemiddelinhoud. De voornaamste parameter bij de bepaling van de afbakening moet het lekrisico van de koelinstallatie blijven. De afbakening zal bijgevolg eerder gefocust worden op enerzijds hermetische installaties en anderzijds niet hermetische installaties. Deze laatste soort installaties kan verder onderverdeeld worden in koelinstallaties met hermetische en semihermetische compressoren, en anderzijds installaties met open compressoren. Een hermetisch koelsysteem is een systeem waarbij alle onderdelen op zulke wijze verbonden zijn dat ze slechts met destructieve methoden kunnen worden gedemonteerd en enkel door destructieve methoden toegang tot het systeem kan worden verkregen. Dit houdt in dat alle onderdelen hermetisch zijn, alle verbindingen hardgesoldeerd zijn, de hele installatie een druken lektest heeft ondergaan en dat de installatie na het testen en het vullen definitief wordt gesloten (meestal door een vulpijp met iets lengteoverschot om achteraf nog toegang te hebben en met een kneldichting die achteraf met hardsoldeer dichtgesoldeerd wordt). Het feit dat bepaalde onderdelen van een koelinstallatie “hermetisch” zijn, betekent niet automatisch dat de installatie hermetisch is. Een koelinstallatie is slechts hermetisch als ze aan bovenstaande criteria voldoet. Installaties waar een kraan of een geschroefde koppeling toegang geeft tot het systeem, zijn per definitie niet hermetisch. Installaties waarbij een bewegende of beweegbare as uit het systeem komt, zijn per definitie open, ongeacht of de as van een compressor of van een koudemiddelpomp is. Een koeltechnieker kan zonder meer een hermetisch systeem maken, indien hij een installatie bouwt die aan bovenvermelde regels voldoet.

25

1.4 Overzicht van de verschillende koudemiddelen per uitvoeringstype Wanneer we praten over koudemiddelen, bedoelen we deze stoffen die in de koelcyclus van Rankine (door verdampen en condenseren) warmte transporteren afkomstig van een koud voorwerp (de verdamper) naar een warm voorwerp (de condensor). Daar deze cyclus niet met het natuurlijk warmtetransport overeenkomt, die is omgekeerd, is arbeid nodig om deze cyclus te verwezenlijken. Als koudemiddelen komen in aanmerking alle stoffen die zich, bij de gangbare temperaturen van warmteopname aan de verdamper en van warmteafgifte aan de condensor, bij aanneembare drukken, boven vacuüm (want anders kan aan de verdamperzijde lucht in de kring worden aangezogen) en beneden 25 bar overdruk (want dit is de maximaal toegelaten druk voor de meeste koeltechnische onderdelen) laten vloeibaar maken, en laten verdampen zonder zich scheikundig te ontbinden, waarbij de dampen in de condities van de verdamper eerder een gering volume innemen. Vele stoffen voldoen aan deze criteria. Enkele bevatten chloor en tasten dus de ozonlaag aan, bijvoorbeeld dichlorodifluoromethaan, R12, en zijn om deze reden uitgebannen. Enkele zijn zeer giftig, zoals bijvoorbeeld SO2, en zijn derhalve in onbruik geraakt. Andere zijn brandbaar, zoals propaan, en vereisen eventueel speciale voorzorgen, corrosief, zoals ammoniak, en vereisen speciale materialen, ... nog andere veroorzaken broeikaseffect. Tenslotte bieden een aantal een min of meer aanvaardbaar compromis. Onder andere de oudgekenden: Butaan Propaan CO2 R22

Isobutaan NH3 water propeen

En de nieuwere fluorhoudende koudemiddelen: R134a R32 R23 R123 R125

R152a R143a R124 R141b

en de vele mengsels van deze stoffen. Belangrijke mengsels zijn onder andere: R404a

R407c

R507a

R410a

Hierbij is R507 een azeotroop mengsel, dat betekent dat het een mengsel is dat in dampfase zowel als in vloeistoffase dezelfde mengverhouding heeft.

26

Al deze koudemiddelen zijn eigenlijk bedoeld voor gebruik in nieuwe installaties, want ze kunnen uitsluitend worden toegepast met esterolie, en deze werd voor enkele jaren met de gechloreerde koudemiddelen niet gebruikt. Er bestaan ook zowat 25 andere mengsels in de handel, waarvan hier frequent gebruikt worden R409B of werden zoals R401a, R401b, R402a die het gebruik toelaten in combinatie met minerale olie, en dus geschikt zijn vour oude installaties die vroeger met gechloreerde koudemiddelen gewerkt hebben. Welke stof uiteindelijk als koudemiddel zal gebruikt worden, zal o.a. afhangen van de prijs, de installatiekost, de reeds in de installatie toegepaste olie indien het een ombouw is en de werkingscondities van de installatie. Een zeer belangrijke rol speelt de traditie en de wetgeving terzake. Broeikaseffect van een koudemiddel en de koudefactor spelen doorgaans slechts een zeer secundaire rol bij de keuze. Traditioneel worden de eentraps koelinstallaties opgedeeld in 5 klassen. Deze zijn : XH H M L XL

waarbij de verdampingstemperatuur tiussen +5 en +20°C ligt en de condensatietemperatuur "hoog", tot 70°C en een enkele keer meer. Het betreft hier hoofdzakelijk klima installaties voor speciale toepassingen en warmtepompen met verdampingstemperatuur tussen -5 en +10 en condensatietemperatuur tot 55°C, soms tot 63°C als daarbij het koudemiddel toelaat om de druk beneden de 25 bar te houden met verdampingstemperatuur tussen -20 en -5°C, en condensatietemperatuur max 45°C, en alleen accidenteel hoger met verdampingstemperatuur tussen de -35 en de -20°C, condensatietemperatuur zie M met verdampingstemperatuur -45° tot -35°C, en condensatietemperatuur zie M

Voor de XH toepassingen zijn de beperkingen aan het koudemiddel de volumetrische capaciteit (de capaciteit per m3 aangezogen volume). Voor de XL toepassingen is er het probleem van de zuigdruk, die liefst niet in vacuüm mag komen, en ook wel de volumetrische capaciteit.

Bedrijf XH H M L XL

Traditioneel R134a, R227 R407c, R410a, R134a R404a, R410 R404a, R507, R410a R404a, R507, R410a

giftig R123 NH3 NH3 NH3, CO2 NH3, CO2

brandbaar R600, R600a R600a, R290, propeen R290, propeen R290, propeen R290, ethaan,...

Bij bestaande installaties wordt soms nog zowel voor H, M als L bedrijf R22 gebruikt, alhoewel mogelijke vervangmiddelen beschikbaar zijn. Bij de giftige en de brandbare alternatieven volstaat het een secundair koudemiddel te gebruiken en het koudemiddel toe te passen in een daartoe geëigende machinekamer.

27

Het giftige alternatief R123 wordt afgeraden om reden van kankerverwekkende eigenschappen. Twee en meertraps installaties worden meestal voor XL en XXL (van -45°C tot -80°C) toepassingen gebruikt. Er zijn ook wel tweetrapsinstallaties op R22 gebruikt. Traditionele keuze van koudemiddelen in functie van het type installatie Huishoudkoelkasten en -vriezers Kleine koelinstallaties (buffetten, toonbanken) Idem, diepvries Drinkfonteinen, ... Kleine luchtbehandeling voor woon- en werkomgeving Grote luchtbehandeling voor kantoren, shoppingcenter,.. Waterkoeler en glycolkoelers voor secundaire kringen Luchtkoelers grote koelcellen Luchtkoelers grote vriescellen Lage temperaturen (XXL) (-60°C en lager) Warmtepompen Centrifugaalcompressoren (nieuwe) Centrifugaalcompressoren (oude)

R134a, R600a R134a, R404a R404a, R134a, R600a R410a, R407c, R290 R407c, NH3 NH3 R410a, R407c, R290 R407c, R410a; R404a R507, R410a; R404a R23, R410a R134a R227, R134a R123, R134a

1.5 Belangrijke fysische eigenschappen van de koudemiddelen Het normaal kookpunt (bij 1 atm. of 1 bar absolute druk) moet iets lager liggen dan de laagste gewenste verdampingstemperatuur, zo is dan altijd de gasdruk iets hoger dan de buitenluchtdruk, en kan geen lucht ingezogen worden. Er zijn echter in de praktijk wel koudemiddelen die in vacuüm gebruikt werden in het verleden, zo o.a. R11 en R113 in koelturbines voor klimatisatie, R12 in diepvriestoepassingen en vandaag nog R134a in maritieme containers voor diepvries. De verzadigingsdruk bij de condensatietemperatuur mag niet te hoog zijn (constructie). In de praktijk begrensd op 25 bar overdruk voor gangbare compressoren. Er is een tendens naar 45 bar. De verhouding Qc/Qo is best zo laag mogelijk. Dit laat een groot volumetrisch rendement toe, en maakt de kans op lekverliezen en stootverliezen geringer. Soortelijke verdampingsenthalpie (kJ/Kg): Deze beïnvloedt de grootte van de warmteoverdracht en daarmee de warmtewisselende oppervlakken, de doorsnede van leidingen en ventielen, de hoeveelheid koudemiddel in omloop. Ze moet zo groot mogelijk zijn bij open machines, maar daarentegen liefst niet te groot bij semihermetische en hermetische machines, in verband met de motorkoeling. De massflow moet immers bij deze laatste machines voldoende zijn. Soortelijk (specifiek) volume: m3/kg. Zowel voor vloeibaar als gasvormig koudemiddel zo klein mogelijk, zodat met een gering aangezogen volume aan de compressor grote massa's koudemiddel kunnen worden verpompt, en dus grote hoeveelheden "koude" geproduceerd.

28

Dichtheid van vloeibaar koudemiddel (kg/m3).is best kleiner dan dat van olie Deze eigenschap bepaalt of er bij 2 fasen van koudemiddel en olie in de verdamper, de olie bovendrijft of zakt. Het eenvoudigste om de olie te verwijderen is als ze zakt. Uiteraard speelt deze factor geen rol als de olie in het koudemiddel oplost, maar dit is .met de nieuwe koudemiddelen slechts ten dele het geval. Soortelijk koelvermogen in W/W: het theoretisch koeleffect per eenheid van geleverde arbeid voor de gewenste verdampingstemperatuur en gegeven condensatietemperatuur. Dit moet zo hoog mogelijk zijn. De kritische temperatuur (en druk) moeten groot genoeg zijn, buiten bereik van de hoogste temperaturen in het systeem of hoger dan hoogste condensatietemperatuur. Eens de kritische temperatuur overschreden kan de koudemiddeldamp niet meer condenseren. In de buurt van de kritische temperatuur worden de prestaties van het koudemiddel ronduit slecht, bv. CO2 is voor temperaturen boven de 31°C niet meer in de Rankine cyclus bruikbaar. Wel in de (duurdere en nog helemaal niet op punt staande) Lorentzen cyclus. De viscositeit van het koudemiddel (damp en vloeistof) moet zo gering mogelijk zijn om de stroomweerstand zo klein mogelijk te houden en het drukverlies in de leidingen zo klein mogelijk te houden. Specifieke elektrische weerstand, elektrische doorslagvastheid diëlektriciteitsconstante zijn eigenschappen die bepalen of het koudemiddel in een koelmachine met ingebouwde motor kan gebruikt worden. Hoe hoger de genoemde waarden, hoe geschikter voor dergelijke installaties. Waterabsorptie beinvloedt deze eigenschap negatief. Een heel belangrijke eigenschap van een koudemiddel is de mengbaarheid met de olie.

1.6 De benaming van de koudemiddelen. De veel gebruikte verzamelnaam voor alle chloor en fluorhoudende koudemiddelen "Freon" is eigenlijk een handelsmerk van Du Pont de Nemours, voor een product dat uitgevonden werd (het komt niet in de natuur voor) door de Belg (en Gentenaar) Schwarz in 1893. Het was een algemeen gebruikt woord om de chloorfluorkoolwaterstoffen van de koudemiddelfamilie aan te duiden. Door de milieuproblematiek is deze naam "besmet geraakt", en door de meeste fabrikanten op de markt gebracht onder andere namen, zoals Klea, Solkane, Isceon, Suva, Forane, Genetron, ... Men gebruikt tevens afkortingen. Zo zijn : CFK's de verbindingen die Chloor, Fluor en Koolstof bevatten (in het Frans en het Engels CFC's), HCFK's de verbindingen die tevens waterstof bevatten (in het Frans en het Engels HCFC's) en HFK's de stoffen die waterstof, fluor en koolstof bevatten (in het Frans en het Engels HFC's). De CFK's worden wel eens de "harde" CFK's genoemd, de HCFK's de "zachte" CFK's. Volgens de ANSI/ASHRAE Standaard 3478 is de benaming van de fluor en chloor houdende koudemiddelen:

29

eerste letter laatste letter laatste cijfer : voorlaatste cijfer eerste cijfer :

een R van "refrigerant" verwijzing naar een niet symmetrische molecule het aantal fluoratomen het aantal waterstofatomen +1 het aantal koolstofatomen -1

Uitzonderingen de azeotropen volgens lijst. R500, R502, R503, R507 enz.. De niet organische koudemiddelen krijgen als eerste cijfer een 7, gevolgd door het moleculair gewicht. Voorbeeld, Ammoniak = R717, CO2 = R744. Voor de blends (mengsels) zijn er alleen commerciële benamingen, zonder enige verwijzing naar de aard van de samenstellende producten. Het codecijfer ervan begint met een 4.

1.7 Onderdelen van een koelinstallatie Ozonafbrekende stoffen en gefluoreerde broeikasgassen worden in de praktijk enkel gebruikt in koelsystemen op basis van dampcompressie. Een dampcompressiekoelmachine bestaat in zijn eenvoudigste vorm uit een verdamper, een compressor, een condensor en een expansieorgaan, die door middel van leidingen met elkaar gekoppeld zijn. In afwijking tot de klassieke Rankine cyclus 4, levert het expansieorgaan bij de traditionele koelcyclus geen arbeid terug aan het systeem. Hierdoor is het rendement van de traditionele cyclus aanzienlijk lager. Dit rendement bedraagt typisch slechts 60% van het theoretisch haalbaar rendement van een Carnotcyclus. Meertrapssystemen benaderen het theoretisch haalbare maximumrendement iets beter (tot zowat 80%). Vermits het concept van een koelinstallatie in wezen niet verschillend is voor een commerciële en industriële koelinstallatie, voor gekoeld transport en voor stationaire en mobiele airco, worden alle onderdelen besproken die kunnen worden aangewend bij het ontwerpen van eender welk type van koelinstallatie.

1.7.1

Verdampers

De verdamper onttrekt warmte aan de te koelen ruimte (of object, kan bijvoorbeeld ook een reactor zijn) door het benutten van de verdampingswarmte van het gebruikte koudemiddel. De verdamper is op te vatten als een warmtewisselaar met als kenmerk dat het koudemiddel hierin (inwendig) een faseverandering ondergaat van vloeibaar naar gasvormig. Uitwendig kan door dit proces zowel een gas ( bv. lucht) als een vloeistof (bv. water) worden gekoeld.

4

De Rankine cyclus is gebaseerd op verdampende en condenserende vloeistoffen en laat toe het maximale rendement zoals voorspeld door Carnot (gebaseerd op ideale gassen) te halen.

30

Verdampers kunnen enerzijds worden ingedeeld naar hun koudemiddelvulling en anderzijds naar het te koelen medium. Met betrekking tot de koudemiddelvulling bestaan er natte en droge verdampers. Bij natte verdamping is een mengsel van vloeistof en damp aanwezig na het verlaten van de verdamper. De verhouding vloeistof/damp kan variabel zijn en wordt bepaald door de ontwerper. Meestal bevindt deze verhouding zich tussen 2 en 6. Het percentage van de koudemiddelinhoud in vloeistofvorm bedraagt typisch tussen de 50 en de 80%. Bij droge verdamping wordt zoveel vloeibaar koudemiddel aan de verdamper toegevoerd, dat het koudemiddel na het passeren van de verdamper volledig in dampvorm is overgegaan en zelfs een kleine hoeveelheid exceswarmte bevat. Het koudemiddel is “oververhit”. Dit houdt in dat het warmer is dan de “verzadigde” damp. De verzadigde damp is de damp die ontstaat wanneer de dampbel de vloeistof verlaat. De typische oververhitting (temperatuursverschil) bedraagt 6 tot 8 K. De koudemiddelinhoud is typisch tussen de 25 en de 40 % vloeistofvorm, met een in ontwerp aangenomen gemiddelde van 33 %. Indien de verdampers worden onderverdeeld naar het te koelen medium kunnen vloeistofkoelers en luchtkoelers worden onderscheiden. Vloeistofkoelers koelen o.a. water, pekel, water-glycol, en worden toegepast in aircoinstallaties met meerdere koelers, in warmtepompen, meer en meer bij commerciële koeling, in industriële koudewatermakers (“chillers”) en in procesinstallaties. Luchtkoelers bestaan zowel in een statische uitvoering als met geforceerde luchtcirculatie, en worden toegepast in winkelkoeling, transportkoeling, airco en in grote en kleine industriële installaties. De diverse uitvoeringen van verdampers zijn: - lamellenwarmtewisselaars; - pijpenwarmtewisselaars (shell and tube); - platenwarmtewisselaars; - coaxiale warmtewisselaars (opgerold of gestrekt).

1.7.2

Compressoren

De compressor heeft een dubbelfunctie. Hij verplaatst gas vanuit de verdamper naar de condensor zodat het koudemiddel kan circuleren en hij zorgt voor een lage druk in de verdamper die noodzakelijk is voor het handhaven van een verdampingstemperatuur (moet lager moet zijn dan het te koelen medium). Daarnaast levert de compressor ook de persdruk die afhankelijk is van de condensatietemperatuur van het koudemiddel. Compressoren kunnen ingedeeld worden naar uitvoering van aandrijving: - hermetisch gesloten: 65 W - 100 kW koudevermogen; - semi-hermetisch: 0,33 – 250 kW koudevermogen; - open compressoren: 0,25 kW tot zeer grote koelcapaciteiten.

31

Open compressoren komen voor in koelen vriesinstallaties, bij transportkoeling en in grotere airco’s. Grotere compressoren (meestal schroefcompressoren) en veel ammoniakcompressoren worden nog steeds uitgevoerd als “open” compressor.

Figuur 1: Schets van een open compressor De overbrenging van de elektromotor kan via directe aandrijving op de krukas of via een Vsnaaraandrijving plaatsvinden. De asafdichting, het meest gevoelige onderdeel van de open compressor, kan bij niet goed functioneren aanleiding geven tot lekkage. De soorten asafdichtingen zijn drukring-, stationaire balg-, membraan-, roterende en labyrint asafdichting. Een labyrint asafdichting wordt praktisch niet meer toegepast (lekkage bij stilstaande compressor). Deze asafdichting werd vooral gebruikt bij compressoren die werken met koudemiddelen met een verdampingstemperatuur boven de omgevingstemperatuur zoals o.m. CFK 113. Hierbij komt dat deze koudemiddelen, waarbij zowel de verdamping- als de condensatietemperatuur met drukken correspondeerden die beneden de normale luchtdruk lagen, niet eenvoudig vervangbaar zijn. In Figuur 2 is een asafdichting, een zogenaamde mechanical seal, weergegeven. Bij dat type vindt de afdichting plaats op het oliegesmeerde glijvlak tussen bijvoorbeeld een koolstofsleepring en een stalen sleepring.

32

Figuur 2: Asafdichting Semi-hermetische compressoren zijn demontabel (Frans: accessible of toegankelijk) en worden meestal gebruikt voor grotere installaties in o.m. grote winkelinstallaties, grote airco’s en industriële koelen vriesinstallaties. Ze kunnen zuiggasgekoeld, luchtgekoeld, en watergekoeld worden uitgevoerd.

33

Figuur 3: Schets van een semi-hermetische compressor De luchtgekoelde uitvoering is, om reden van de oppervlakte/volume verhouding van het motorcompartiment, beperkt tot ca. 4 kW aandrijfvermogen. Bij geforceerde koeling (Bock, Bitzer) kan dit vermogen tot 5 kW bedragen. Het rendement van deze uitvoering ligt even hoog als bij open compressoren en ongeveer 20% hoger als bij zuiggasgekoelde modellen. Voor de watergekoelde versie gelden dezelfde limieten als voor de luchtgekoelde compressor. De zuiggasgekoelde versie gaat tot ongeveer 250 kW koelvermogen. Hermetische compressoren worden toegepast in het lage capaciteitsgebruik in o.m. winkeltoonbanken, airco’s en koel-en diepvriescellen, of in installaties waarbij het jaarlijks aantal bedrijfsuren zeer gering is (airco en punctuele koeling). Door het zeer grote prijsverschil is de markt gestadig aan het verschuiven van open en semi-hermetische naar hermetische compressoren, waarbij de betrouwbaarheid en het maximumvermogen steeds toeneemt.

34

Figuur 4: Schets van een hermetische compressor De soorten compressoren die bestaan zijn: - Verdringercompressoren: - zuigercompressoren; - roterende compressoren gebaseerd op wrijving: schroefcompressoren van het type monoscrew, schottencompressoren, roterende zuiger en rolzuigercompressoren met één schot; - roterende compressoren van het type rollen zonder wrijven: schroefcompressoren, onder andere zowel het sigma als het SRM1 en 2 profiel, scroll- of spiraalcompressoren. - Centrifugaalcompressoren (turbocompressoren). Zuigercompressoren kunnen open, semi-hermetisch en hermetisch gesloten worden uitgevoerd. Ze hebben een gunstig deellastgedrag bij een toerentalregeling en vergen in industriële uitvoering vrij veel onderhoud door de vele bewegende delen en de hogere slijtage. In commerciële versie worden ze gewoon vervangen.

35

Figuur 5: Zuigercompressor Schroefcompressoren komen in grotere koelen vriesinstallaties en in zeer grote airco’s naast in open uitvoering, ook meer en meer voor in semi-hermetische uitvoering. Een schroefcompressor faalt minder en is minder gevoelig voor vloeistofslag dan een zuigercompressor. De meeste schroefcompressoren zijn glijdend in capaciteit regelbaar en hebben een behoorlijk rendement.

36

Figuur 6: Schroefcompressor Scroll-compressoren veroveren meer en meer de markt. Ze zijn nu beschikbaar voor capaciteiten tussen 3 en 100 kW en bestaan uitsluitend in hermetische versie. Ze worden in alle gebieden van de koeling toegepast. Net als de schroefcompressor is de scrollcompressor (vergelijkbaar principe) in hoge mate ongevoelig voor vloeistofslag.

37

Figuur 7: Werking scrollcompressor Centrifugaalcompressoren worden toegepast bij grotere koelcapaciteiten waarbij de verhouding tussen de condensoren de verdamperdruk niet al te groot is (luchtbehandelinginstallaties).

1.7.3

Condensors

De condensor is net als de verdamper op te vatten als een warmtewisselaar. De condensor koelt het door de compressor samengeperste gasvormige koudemiddel af waardoor het

38

koudemiddel condenseert en vloeibaar wordt. Er treden in feite drie verschijnselen op in een condensor namelijk afkoeling van de oververhitte gassen, condensatie en onderkoeling van de ontstane vloeistof. De warmteafvoer naar de omgeving kan direct of indirect plaatsvinden. De directe warmteafvoer kan gebeuren door een luchtgekoelde condensor, de indirecte warmteafgifte via een watergekoelde condensor. Indeling van condensors volgens de manier van afkoeling: - Watergekoelde condensors: - platenwarmtewisselaars: bestaat uit aan elkaar hardgesoldeerde, geprofileerde, vlakke platen; - dubbelpijpcondensors of coaxiale condensor: bestaat uit een samenstel van in elkaar geschoven pijpen; - horizontale ketelcondensors (bestaan uit een pijpenbundel waardoorheen koelwater stroomt en die opgesteld is in een ketel die dikwijls tevens dienst doet als vloeistofvat). - Luchtgekoelde condensors. Bij watergekoelde condensors worden twee types onderscheiden. Het eerste type bestaat uit een watergekoelde condensor, opgenomen in een open koelwaternet. Hierbij wordt het water (doorgaans) naar een open koeltoren gebracht waar het intens met lucht in contact komt door over een pakket platen te stromen. Hierdoor koelt het water af en verdampt een deel dat wordt bijgevuld. Dit afgekoelde water wordt vervolgens terug naar de watercondensor gestuurd. In de (petrochemische) industrie gebeurt de koeling ook door warmtewisseling met koud oppervlaktewater. Het tweede type is een verdampingscondensor. Hierbij wordt het koudemiddel naar een pijpenbundel in een soort constructie als de koeltoren gevoerd. Deze pijpenbundel wordt met water besproeid en intens met lucht in contact gebracht. De pijpen bevatten meestal lamellen; er is echter geen pakket. Het koudemiddel condenseert in de pijpen en wordt naar de installatie teruggevoerd. Een deel van het water verdampt en wordt bijgevuld. Watergekoelde condensors worden toegepast in zowel kleine als grote koelinstallaties. Verdampingscondensors worden gebruikt voor grotere condensorcapaciteiten die ten opzichte van watergekoelde condensors waterbesparend zijn. Er is een stijgende tendens naar het gebruik van de platencondensor. De nadelen van deze condensor (vervuiling) laten echter nog ruimte voor de ketelcondensor (shell and tube). Doordat bij een platencondensor het mechanisch dichten na demontage en hermontage zeer moeilijk is aan de zijde van het koudemiddel, zijn slechts enkele types uitgerust met demonteerbare platen. De meeste types zijn dan ook volledig gelast en niet demonteerbaar. Reinigen is enkel chemisch mogelijk. Na enkele reinigingen is het echter niet meer mogelijk het toestel zijn oorspronkelijke karakteristieken te geven. Een ketelcondensor is daarentegen vij goed mechanisch reinigbaar. Van de luchtgekoelde condensors worden de lamellenblokcondensors het meest toegepast.

39

Luchtgekoelde condensors met gedwongen luchtstroom (ventilator) worden toegepast in zowel kleine als in grote industriële koelinstallaties. Een bijzondere toepassing is deze die gebruikt wordt bij transportkoeling. Net als bij de verdampers kunnen we ook bij de condensors volgende typen warmtewisselaars onderscheiden: - lamellenwarmtewisselaars; - pijpenwarmtewisselaars (shell and tube); - platenwarmtewisselaars; - coaxiale warmtewisselaar (opgerold of gestrekt).

1.7.4

Expansieapparaten

De belangrijkste taak van de expansievoorziening is het instandhouden van voldoende drukverschil tussen condensor en verdamper. In het expansieorgaan wordt de vloeistof die de condensor verlaat geëxpandeerd naar de verdamperdruk. Om de verdamper optimaal te laten functioneren moet het expansieorgaan zoveel koudemiddel toevoegen als de compressor in dampvorm kan afzuigen. De uiteindelijke bedoeling van het expansieorgaan is het verzorgen van de inspuiting van het koudemiddel in de verdamper. De soorten expansieapparaten die bestaan zijn: - capillaire buis; - automatisch, thermostatisch of elektronisch gestuurd expansieventiel; - hoge- en lagedrukvloeistofniveauregeling (bij natte verdampers). In theorie bestaat er ook nog een expansieturbine maar deze is door de hoge technische eisen niet bouwbaar. Afhankelijk van de uitvoering wordt de inspuiting van het koudemiddel in de verdamper door druk of temperatuur geregeld. Een automatisch expansieklep houdt de druk in de verdamper constant terwijl een thermostatische expansieklep zorgt voor een constante oververhitting van de gassen aan het eind van de verdamper. De capillaire buis wordt enkel toegepast in relatief kleine prefab-installaties, met hermetische compressoren en aangepaste vulling, die in grotere series worden vervaardigd (zoals bij koelkasten, koelmeubels en airconditioninginstallaties). Uitzonderlijk gaan deze installaties tot vermogens van 50 kW (omkeerbare warmtepompen). De automatische regelklep is een drukregelaar die alleen als er geen grote belastingvariaties optreden, de druk in de verdamper (en daarmee de temperatuur) constant houdt. Ze worden bij voorkeur toegepast in combinatie met een vloeistofafscheider. Het toepassingsgebied van deze regelklep beperkt zich vandaag tot ijs- en schepijsbereiders waar het een eenvoudige en betrouwbare regelaar vormt voor het instellen van de hardheid van geproduceerde ijs. Het thermostatisch expansieventiel (TEV) is het bekendste en meest toegepaste vloeistofregelorgaan. De vloeistofinspuiting in de verdamper geschiedt door regeling van de oververhitting van de gassen (constant houden) aan het eind van de verdamper. Een voeler

40

op het einde van de verdamper (geklemd op de uitlaat van de zuiggassen) neemt de oververhitting waar. Het elektronisch gestuurd expansieventiel bestaat uit een inspuitventiel met motoraandrijving, een elektronische regelaar en verscheidene temperatuurvoelers. Er zijn minstens twee voelers aanwezig. Eén voeler bevindt zich aan de ingang en één aan de uitgang van de verdamper. Soms zijn er twee bijkomende voelers noodzakelijk, respectievelijk in de intredende en in de uittredende lucht. Dit is het geval bij ontdooisturing. Een hoge- of lagedrukvloeistofniveauregeling is nodig bij de natte verdampers vermits hier, door de aanwezigheid van vloeistof, niet op oververhitting kan worden geregeld. Een turbine kan ook toegepast worden als expansieorgaan waarbij de expansiearbeid beschikbaar komt voor het mee-aandrijven van de compressor. De investering hiervan wint zich alleen terug als het energieverbruik hoog is. Een expansieturbine wordt uiterst zelden toegepast.

1.7.5

Regelingen, regelapparaten en regelsystemen

Iedere koelinstallatie zal zonder ingrijpen van buitenaf een bepaalde evenwichtstoestand bereiken en handhaven. Dikwijls wijkt die temperatuur en druk af van hetgeen gewenst is. Om de gewenste condities in de hand te houden moet het koelproces worden geregeld. Om de werking van een koelinstallatie binnen het aanvaardbare te houden, is ook beveiligingsapparatuur nodig. Deze apparatuur beveiligt tegen abnormaal hoge en lage drukken en temperaturen. De meest courante regelapparatuur bij een koelinstallatie zijn de pressostaat en de thermostaat. Een pressostaat is een drukafhankelijke elektrische schakelaar voor een compressor. Een thermostaat is een temperatuursafhankelijke elektrische schakelaar. In goedkopere installaties wordt deze regelapparatuur gecombineerd met de beveiligingsapparatuur. Bij de betere apparatuur zijn deze onderdelen meer specifiek. Verder zijn er nog o.m. de verdamperdruk-, de startdruk-, en de condensordrukregelaar. Een pressostaat kan o.a. worden toegepast als: - hogedruk- of lagedrukbeveiliging; - oliedrukbeveiliging; - condensordrukregeling; - vermogenregeling van de compressor (capaciteitsregelklep regelt het koelvermogen van de compressor door de persgassen om te leiden naar de zuigzijde van de installatie). Een thermostaat kan o.a. worden toegepast voor: - schakeling van compressor of magneetklep; - beëindigen van de ontdooiing; - condensorventilatorregeling.

41

1.7.6

Koelleidingen

Met uitzondering van de kleine, tot één geheel samengebouwde koelinstallatie, moeten voor bijna elke installatie de leidingen ter plaatse worden gereedgemaakt en gemonteerd. Een leidingsysteem kan worden opgesplitst in volgende delen: - persleiding van compressor naar condensor - vloeistofleiding van condensor naar vloeistofvat en van vloeistofvat over expansieventiel naar verdamper (vloeistof tot aan expansieventiel en hierna vloeistof en gas) - zuigleiding van verdamper naar compressor Een drukvereffeningsleiding kan ook deel uitmaken van het leidingsysteem. Deze leiding heeft als doel ongewenste drukverschillen op verschillende plaatsen te voorkomen. De toepassing ervan vindt vooral plaats bij thermostatische expansiekleppen en bij oliedruknivellering tussen compressoren (wordt aangebracht tussen parallel aangesloten compressoren om er o.a. voor te zorgen dat het oliepeil bij elke compressor gelijk blijft). Het monteren van leidingen onderling en van leidingen met componenten, of het herstellen ervan kan door lassen (staal) of solderen (koper). De leidingen van een dampcompressiekoelmachine, die normaal uit koper bestaan, worden hoofdzakelijk verbonden door het braseren ervan (hardsolderen). Koelinstallaties op basis van ammoniak maken gebruik van stalen leidingen omdat ammoniak koper en koperlegeringen aantast. Koeltechnische koperen leidingen verschillen van koperen leidingen voor sanitaire doeleinden (waterleidingen) doordat de eerste ook inwendig gepolijst zijn. Dat is visueel duidelijk merkbaar aan de glans van koeltechnische koperen buizen aan de binnenzijde. Sanitaire koperen buizen zijn mat aan de binnenzijde. Koeltechnische leidingen bestaan in twee maatsystemen, met name de duimse maten en de metrische maten. Bij het koppelen van beide maatsystemen aan elkaar dient gebruik gemaakt te worden van koppelstukken. Het eenvoudig braseren ervan zonder geëigende koppelstukken kan problemen opleveren van goede doorvloei en bijgevolg gaan lekken. 1.7.7

Koppelingen en verbindingen

Naast soldeer- en lasverbindingen bestaan er ook mechanisch demonteerbare verbindingen. De meest voorkomende verbindingen van deze soort zijn: - flensverbinding: leidingverbinding waarbij de uiteinden van de leidingen met elkaar verbonden zijn door middel van een schijfvormige rand of velg die voorzien is van bouten en een pakking - knelkoppeling: losdraaibare leidingverbinding waarbij de afdichting wordt verkregen door het vervormen van een over de leiding geschoven knelring - schroefverbinding: leidingverbinding waarbij het aandrukken van het afdichtingsmateriaal in de verbinding tot stand gebracht wordt door middel van het aandraaien van een schroefdraad - flareverbinding: klemverbinding waarbij het trompetvormig uiteinde van een leiding de afdichting vormt tussen de conische vlakken van de leidingverbinding

42

Figuur 8: Flareverbinding Flareverbindingen hebben een slechte reputatie en zijn in Nederland wettelijk verboden bij (koel)installaties die na 1 januari 1993 in gebruik zijn genomen of worden gebouwd. Het maken van een flareverbinding lijkt eenvoudig, maar in de praktijk levert het frequent problemen op. Een groot aantal lekkages in koelinstallaties wordt dan ook veroorzaakt door slecht gemaakte of gescheurde flares.

Figuur 9: Flare-apparaat voor het maken van een flare

43

Het is echter niet meer zeker of het verbod op flareverbindingen in Nederland zal blijven bestaan. De EN 378 “Refrigerating systems and heat pumps. Safety and environmental requirements” wordt herbekeken en wanneer deze nieuwe Europese norm van kracht wordt, bestaat de kans dat de bestaande Nederlandse regelgeving wordt versoepeld. Het is belangrijk te melden dat de beste verbindingen worden bereikt door hardsolderen of lassen. Een bijzondere soort verbinding die in het kader van de Nederlandse regelgeving toegelaten is, is de STEK-flare. Deze appendage bestaat uit 3 delen : 1. 2. 3.

een voorgevormd geelkoperen pijpje dat aan de te verbinden leiding moet worden gehardsoldeerd; een pletringetje, waarvan er zich in de verpakking 3 exemplaren bevinden, dat tussen het koperen pijpje met voorgevormde trompet en de aan het te verbinden toestel aanwezige conus moet worden geplaatst; een wartelmoer die vóór het hardsolderen eerst over de pijp moet worden aangebracht.

Het koppelsysteem heeft weinig zin om het hardsolderen van leidingen te vermijden. Het dient dan ook hoofdzakelijk voor het aansluiten van bepaalde toestellen (pressostaten,...). De meeste van die toestellen zijn tegenwoordig echter ook verkrijgbaar in een rechtstreeks hardsoldeerbare versie. Voordeel van de STEK-flare tegenover de gewone flare: de trompet heeft veel minder de neiging mee te draaien en daardoor een lekke verbinding te veroorzaken. Er zijn geen statistische cijfers bekend over het verschil tussen de STEK en de gewone flare, beide met pletringetje. Er kan redelijkerwijze aangenomen worden dat de lekfrequentie van een gewone flare met pletringetje groter is dan deze van een STEK-flare met pletringetje. De STEK-flare vereist echter een aanzienlijk grotere realisatietijd. De vraag is echter relevant of het gebruik van een STEK-flare de moeite loont als men toch moet hardsolderen, waarom dan niet ineens alles hardsolderen? 1.7.8

Appendages

De meest courante appendages van een koelinstallatie met toelichting van hun functie zijn hieronder weergegeven. Afsluiters: Zijn voorzien om het onderhoud en de herstellingen te vergemakkelijken. Afsluiters laten toe bepaalde delen te demonteren zonder verlies van koudemiddel. Ze maken het ook mogelijk om op eenvoudige wijze drukken te meten en koudemiddel bij te vullen of af te tappen. Er bestaan vele typen van afsluiters. De uitvoering of constructie is o.a. afhankelijk van het doel of de plaats in het systeem. Soorten afsluiters: handbediende (membraan- en klepschotelafsluiters), zuigen persafsluiters (aan respectievelijk zuigen perskant van compressor), speciale vulafsluiters (om de vloeistof in de vloeistofleiding bij te vullen) en magneetafsluiters.

44

Omkeerklep: Dient om de stromingsrichting in het koelsysteem om te keren om de verdamper te kunnen ontdooien met de warmte van de persgassen. De functies van condensor en verdamper worden gewisseld. Terugslagkleppen: Hebben als doel het voorkomen van het terugstromen van koudemiddel of koudemiddeldamp van een warmere naar een koudere plaats of van een plaats met hoge naar een plaats met lage druk. Elektromagnetische klep: Dient voor het openen en sluiten van de toevoerleiding naar het expansieventiel. Deze klep wordt ook in enkele gevallen gebruikt bij warmterecuperatie, warm-gasontdooiing, … Automatische waterregelventiel: Regelt de hoeveelheid koelwater door de condensor in functie van de condensordruk (sluit automatisch bij stilstand van installatie). Flexibele leidingdelen: Kunnen worden geplaatst in de zuigleiding en de persleiding van de compressor, om breuken te voorkomen door trillingen en vibraties. Vloeistofafscheiders: Worden geplaatst in de zuigleiding vlak vóór de compressor om het aanzuigen van zuiggas met vloeistofdeeltjes te voorkomen (vloeistofslag). Er is een verschil in werking van de vloeistofafscheiders tussen een installatie op basis van gehalogeneerde koudemiddelen en een ammoniakinstallatie. Bij een koelinstallatie die werkt met gehalogeneerde koudemiddelen wordt de olie bovenaan verzameld. De afscheider is meestal leeg. De vloeistof verdampt onder invloed van de ruimtetemperatuur en de olie wordt teruggevoerd naar het carter. Bij een ammoniakinstallatie wordt de olie onderaan verzameld. De afscheider is meestal volledig gevuld en werkt als buffertank in geval van niet stationaire werking van de installatie. De olie wordt eveneens naar het carter teruggevoerd, eventueel via een olierectifier. Bij een ammoniakinstallatie komt het koudemiddel de afscheider binnen via: - het expansiesysteem (hoge- of lagedrukvlotter) waar vloeistof gemengd is met expansiegas; - de retourleiding vanaf de koelers waar het zuiggas gemengd is met restvloeistof ten gevolge van “overfeed”; - de pomp-overstort bij pompcirculatie. Bij een installatie op gehalogeneerde koudemiddelen komt de vloeistof de afscheider binnen langs de zuigleiding. Dit gebeurt enkel in geval van een slecht werkend expansieventiel of door het omkeren van de cyclus bij warm-gasontdooiing. In principe is de vloeistofafscheider in normaal ongestoord bedrijf steeds leeg. Vloeistofvat:

45

Het vloeistofvat is een hogedrukzijdig vat waarin het koudemiddel dat niet altijd in de kring nodig is, tijdelijk wordt opgeslagen. Bij pumpdown en uitgeschakelde warmterecuperatie bevat het vat al het koudemiddel dat in de kring aanwezig is. Een vloeistofvat wordt zowel horizontaal als verticaal opgesteld. Meestal wordt het uitgerust met kijk- of peilglazen om het niveau van de aanwezige vloeistof te kunnen vaststellen. Het vloeistofvat moet, vanaf bepaalde afmetingen zoals wettelijk beschreven, voorzien zijn van een breekplaat of van veiligheidskleppen. Er staat steeds een afsluiter aan de vloeistofzijde. Om bepaalde werken aan de installatie aanzienlijk te vereenvoudigen is een afsluiter aan de ingang aanbevolen. Het vat dient steeds iets te groot gedimensioneerd te zijn omdat de vloeistof uitzet bij stijgende omgevingstemperatuur. Deze uitzetting bedraagt normaal 15% van het aanwezige vloeistofvolume. Het vat moet weerstaan aan de hoogste werkdruk van alle onderdelen van de installatie. Warmtewisselaar: Verdampers en condensoren kunnen worden opgevat als warmtewisselaars. Hiernaast kan er ook een warmtewisselaar worden aangebracht tussen de vloeistof- en zuigleiding. Het doel hiervan is het nakoelen van de condensorvloeistof met het koude zuiggas waardoor dit zuiggas opwarmt en een meer oververhit gas naar de compressor wordt gevoerd. Door onderkoeling van de vloeistof uit de condensor neemt de specifieke koudecapaciteit van deze vloeistof toe. In de praktijk is de warmtewisselaar een toestel dat toelaat bepaalde fouten in de koelinstallatie te ondervangen (aanwezigheid van flashgas in de vloeistofleiding). Pulsatiedempers: Dienen voor het dempen van geluid en trillingen, die uitsluitend het gevolg zijn van pulsaties. Deze dempers worden o.m. toegepast in persgasleidingen waarbij de gasstroom door de leiding niet laminair maar pulserend is. Dit is het geval indien compressor en condensor ver uit elkaar zijn opgesteld. Olieafscheiders: Hebben als doel de olie die samen met het koudemiddel de compressor verlaat, te scheiden van het koudemiddel en terug naar het carter van de compressor te sturen. De olieafscheider wordt in de persleiding gemonteerd. Drogers: Hebben als doel het vochtgehalte in een korte tijd op een laag niveau te brengen waardoor zuurvorming geen kans krijgt (enkele ppm). Soorten drogers: hermetisch gesloten drogers en drogers met afneembaar deksel en hervulbare kernen. De drogers kunnen bestaan uit o.m. moleculaire zeven, silicagel (dalend gebruik), geactiveerd aluminiumoxide (absorbeert hoofdzakelijk zuren). Filters: Worden in de vloeistofleiding gemonteerd. Er bestaan twee uitvoeringen van filters in leidingen, namelijk de zuiggasfilter (filtreert losse deeltjes ter voorkoming van schade aan de compressor) en de vloeistoffilter (filtreert in combinatie met de droger de losse deeltjes direct uit in de droger = filter/droger). Breekplaat:

46

Het is een dun metalen schijf in een houder die breekt wanneer een voor de breekplaat bepaalde specifieke druk wordt overschreden. Loodnagel: Eenvoudig soort breekplaat die bestaat uit een plaatje gemakkelijk smeltbaar materiaal (geen lood, het smeltpunt daarvan is te hoog). De loodnagel wordt toegepast bij kleinere installaties. Kijkglazen: Kunnen worden aangebracht in de vloeistofleiding na de droger/filter en/of in de olieterugvoerleiding van een olieafscheider naar het carter van de compressor om respectievelijk de aanwezigheid van vloeistof of het olieniveau in het carter van de compressor na te gaan. Eerder zeldzaam wordt een kijkglas ook gebruikt om de aanwezigheid van flashgas te constateren in de voeding van het expansieventiel (als diagnose). Peilglazen: Hebben als functie te controleren of er voldoende koudemiddel of olie in het systeem aanwezig is. Peilglazen komen voornamelijk voor in grotere koelinstallaties en kunnen worden aangesloten op grotere vloeistofvaten. Manometers: Worden toegepast om de druk te meten. Er bestaan zuigdrukmanometers (zijn d.m.v. een capillaire leiding aangesloten op de zuigafsluiter), persdrukmanometers en oliedrukmanometers. De manometers die aan felle trillingen onderhevig zijn, worden speciaal gevuld met glycerine om de trillingen te dempen.

1.7.9

Hulp(rand)apparatuur

De randapparatuur die deel kan uitmaken van een koelinstallatie met toelichting van zijn functie is onderstaand weergegeven. Ventilatoren: Worden toegepast bij verdampers en bij luchtgekoelde condensors. Soorten ventilatoren: axiaalventilator vrijwel steeds toegepast bij verdampers (luchtkoelers), centrifugaalventilatoren. Koudemiddelcirculatiepomp: Deze pomp vindt zijn toepassing vaak bij verdampers waarbij meer vloeistof wordt rondgepompt dan er voor verdamping nodig is (betere warmteoverdracht in de verdamper maar ook grotere hoeveelheden koudemiddel nodig). Het koudemiddel uit de afscheiders kan d.m.v. de circulatiepomp naar de luchtkoelers worden gebracht. De koudemiddelcirculatiepomp wordt enkel toegepast bij grote industriële koelinstallaties die werken volgens het natte-verdampingsprincipe (geforceerde koudemiddelcirculatie) en vindt zijn toepassing voornamelijk bij ammoniakinstallaties. Ontdooisystemen van verdampers:

47

Ontdooien wordt toegepast bij verdampers die werken bij verdampingstemperaturen onder 0°C. Door de lage verdampingstemperaturen zal zich rijp vormen op de buitenzijde van de pijpen en lamellen. De warmteoverdracht wordt daardoor verminderd en het lamellenblok kan zelfs dichtvriezen. Vandaar dat er een ontdooivoorziening aanwezig moet zijn. Ontdooien kan door: - Het plaatsen van elektrische weerstanden. Ondanks het feit dat dit zeer vaak wordt toegepast, is het rendement zeer slecht en komt er aanzienlijk veel warmte in de koelruimte vrij. - Persgasontdooiing, waarbij de verdamper als condensor wordt gebruikt. - De ventilatoren te laten draaien totdat de temperatuur in de verdamper boven de 4°C is gestegen. Dit werkt alleen goed bij omgevingstemperaturen boven 6°C. De producttemperatuur stijgt hierbij, en kan in 30 minuten oplopen tot 4 à 5°C. Indien dit ontoelaatbaar is dan moet een ander systeem worden toegepast. - Het sproeien van water over de verdamper. Deze waterontdooiing kent een dalend gebruik. Warmterecuperatiesystemen: Het systeem voor warmterecuperatie bestaat meestal uit een stel omschakelventielen en een bijkomende condensor. Deze condensor kan een watercondensor, een boiler met een speciale ingebouwde warmtewisselaar of een luchtcondensor zijn. Tenslotte kan de warmterecuperatiekring in parallel of in serie staan met de hoofdcondensor. De hoofdcondensor blijft in de meeste gevallen in bedrijf omdat de warmterecuperator ontworpen is voor de gemiddelde in de winter af te voeren warmte, en de hoofdcondensor voor de gemiddeld in de zomer af te voeren warmte. Het grootste deel van het jaar blijft de recuperator dus in de kring, en vergroot de koudemiddelinhoud van het systeem. Het vloeistofvat moet hierdoor groot genoeg zijn om deze bijkomende inhoud te kunnen bevatten.

1.8 Soorten lekken en structurele oorzaken van lekkages 1.8.1

Soorten lekken

Lekverliezen bij koelinstallaties kunnen diverse oorzaken hebben en volgens hun aard onderverdeeld worden in incidentele en structurele lekken. Incidentele lekken worden veroorzaakt door o.m. breuken, opengaande kleppen en loskomende verbindingen. Structurele lekken zijn het gevolg van een o.m. foutieve materiaal- en componentenkeuze, een niet optimale techniek en disproportie tussen de koudemiddelinhoud en de capaciteit van de installatie. a)

Incidentele lekken

Incidentele lekken kunnen van technische aard zijn, zoals breuken en scheuren veroorzaakt door onvoldoende opgevangen trillingen, kunnen het gevolg zijn van onvoldoende of slecht onderhoud of kunnen veroorzaakt worden door foutieve handelingen door de eigenaar of de uitbater van de koelinstallatie. Dit soort lekken gaat meestal gepaard met een plots en massaal koudemiddelverlies.

48

Technische oorzaken Inwendig aan de koelinstallatie Voorbeelden: - Barsten door hoge drukken van leidingen, koppelingen en onderdelen (bv. lekken en scheuren door optreden van waterhamer of plots optredende verstopping door vervuiling van water- en/of luchtcondensors, corrosie van luchtcondensors, …). - Breuken en scheuren door trillingen van de installatie (soms ook bij normale en goed gemaakte verbindingen, frequenter bij onvoldoende doorlassing, bij flareverbindingen,…). - Losvriezen van geschroefde (bijvoorbeeld flares) en geflenste verbindingen door te sterke temperatuurschommelingen en ijsvorming (de flareverbinding bij een expansieventiel aan de kant van de lage druk is een typisch voorbeeld van dergelijke lekken). - Ondeugdelijke verbindingen (flareverbindingen geven aanleiding tot vele lekken). - Loskomen van meestal geschroefde of geflenste koppelingen en dichtingen door te hoge temperaturen. - Beschadiging door te lage temperaturen. Beschadiging van onder meer batterijen door ijsvorming, van de wartelmoer (barsten) door ijsvorming tussen schroefdraad of beschadiging door het overschrijden van de barstpanning door krimpen. Er treedt ook beschadiging op door het doorprikken van trillingsdempers door ijskristallen in het lagedrukgedeelte. Uitwendig aan de koelinstallatie Voorbeelden: - Beschadiging door o.a. werktuigen, voorwerpen, voertuigen; botsing van een transpallet of van zijn lading met een koelmeubel of met een leiding komt vaak voor (de componenten en leidingen dienen toegankelijk te zijn). - Beschadiging van ingemetste en in de grond gelegen leidingen door het boren van gaten gedurende werkzaamheden, herstellingen aan betegeling en aan riolering, en door onvoldoende markering en voorzorg. - Corrosie van de luchtcondensor door omgevingsfactoren leidt in eerste instantie tot hogere drukken, later eventueel tot aantasting en perforatie van de buizen.

Menselijke fouten Voorbeelden: - Foutief gebruik van het koudemiddel (bv. voor drukproeven en om zaken uit te blazen, …). - Foutieve koudemiddelhandelingen (de grootste fout bestaat uit het doorzagen van een leiding en laten ontsnappen van het koudemiddel omdat “het anders te lang duurt”). Andere veel voorkomende fouten zijn: − kraan openzetten in de plaats van het koudemiddel te recuperen voor recycling, regeneratie of vernietiging (bv. omdat er geen recuperatiecylinder aanwezig is); − te weinig tijd nemen om installatie leeg te zuigen en rest koudemiddel laten ontsnappen; − manifold niet leegzuigen.

49

- Niet optimaal concept van de installatie waardoor situaties ontstaan die resulteren in het moeten aflaten van al dan niet de volledige koudemiddelinhoud (meestal te weinig kranen en/of ontbreken van een vloeistofvat). - Kleine gebreken die te laat opgemerkt of genegeerd worden en resulteren in incidenten (bv. het doorroesten van stalen onderdelen door gebrek aan onderhoud, het vaststellen van tegen elkaar schurende onderdelen wat zonder het nemen van maatregelen op termijn zal leiden tot een lek). - Onverschilligheid t.o.v. lekken die moeilijk op te sporen zijn, al dan niet door de hoge kostprijs van het opsporen. - Onverschilligheid t.o.v. lekken omdat de installatie zogezegd niet kan worden stilgelegd. b)

Structurele lekken

Structurele lekken zijn vooral van technische aard en kunnen dezelfde oorzaken hebben als incidentiele technische lekken. Deze kleine of langzame lekken kunnen voorkomen aan praktisch alle onderdelen van de installatie. Vele van deze lekken worden veroorzaakt door gebrekkige verbindingen en blijven onopgespoord door het ontbreken van degelijke druken lektesten en van gepaste apparatuur om deze testen uit te voeren.

Continu optredende kleine lekkages als gevolg van de gekozen uitvoering van het systeem In de beginfase kunnen ook de hierboven vernoemde lekken als een klein bijna niet detecteerbaar lek aanvangen. Zij evolueren later meestal tot grote lekken. Sommige lekken blijven echter klein, zoals : Voorbeelden: - Lekkage aan de asafdichtingen van open compressoren en koudemiddelpompen, vooral wanneer deze frequent stilstaan. - Lekkage van expansieventielen door grote temperatuurschommelingen (o.a. bij de ontdooicyclus) waardoor de wartels gaan lekken - Lekkage door toepassing van bepaalde rubber slangen in combinatie met een niet compatibel koudemiddel. - Lekkage door toepassing van pakkingmateriaal in combinatie met niet compatibel koudemiddel. - Lekkende afsluiters langs de afdichtingen zoals spindel en zitting. Door een verkeerd soort pakking, onzorgvuldige montage, veroudering van de pakking en het niet kunnen afdichten van de afsluiter treden er relatief veel lekkages op bij afsluiters. - Een grote koudemiddelinhoud voor een bepaalde koelcapaciteit kan, door vele kleine lekken, op termijn aanleiding geven tot significante koudemiddellekken (het duurt meestal een tijdje voordat een installatie door een lek onaanvaardbaar slecht begint te werken). - Lekkende gebraseerde verbindingen omdat ze onvoldoende zijn doorgevloeid. Dit is het geval indien metrische en duimse maten door mekaar worden gebruikt of indien een sanitair waterbuis wordt gebruikt (zie paragraaf 1.7.6).

50

Het is de taak van de ontwerper van de installatie om een zo lekdicht mogelijke installatie te ontwerpen en te laten vervaardigen. Hierbij is het van belang om: - materialen en verbindingsmethoden te gebruiken met een lage permeabiliteit; - toepassingen te realiseren met hermetische of semi-hermetische compressoren.

Kleine lekkages, direct en indirect, als gevolg van gebrekkige montage en/of constructie Voorbeelden: - lekkende flareverbindingen en koppelingen; - scheurtjes in leidingen; - lekkende capillairen naar pressostaten e.d.; - scheurtjes in flexibele slangen; - inwendige vervuiling van de installatie, bv. het niet onder voortdurende stikstofstroom hardsolderen behoeft achteraf abnormaal veel tussenkomsten met telkens een minimaal maar onvermijdelijk klein koudemiddelverlies. Dit kan worden tegengegaan door bij het ontwerp oplossingen te kiezen waarbij de kans op lekkage klein is, o.a. door: - toepassen van soldeerverbindingen; - toepassen van speciale koeltechnische buizen en zo nodig van leidingen met voldoende wanddikte in functie van de toegepaste druk, vooral voor de ‘nieuwe koudemiddelen’ ; - systematisch vervangen van capillairen als verbindingsstuk tussen onderdelen, door voor het betreffende koudemiddel compatibele flexibele slangen; - alle hardsolderingen uitvoeren onder voortdurende stikstofstroom.

1.8.2

Structurele oorzaken van lekkages

In deze paragraaf bespreken we de oorzaken van lekkages ten gevolge van de manier van handelen tijdens montage, het vullen, onderhoud en reparatie van koelinstallaties. De risico’s van koudemiddelverlies bij gekoeld transport komen ook beperkt aan bod. a)

Montage van koelinstallaties

Omdat er grote verschillen zijn in situaties bij de gebruikers, worden slechts een aantal algemene principes vastgelegd die voor vrijwel elke montage gelden. Een aantal criteria hierbij zijn: - goede bereikbaarheid van de apparatuur voor mogelijke verdere aansluiting en latere service; - bescherming apparatuur tegen klimaatinvloeden, zoals bijvoorbeeld: − weersinvloed of invloed van vocht die corrosie kan veroorzaken (slechte insolatie) − invloed van de waren zelf (zuren van fruit en schimmels van kazen) - goede ventilatie voor luchtgekoelde condensors; - maatregelen tegen trillingen (trillingsdempers voor leiding); - voorzien van het juiste aantal kranen en appendages.

51

De belangrijkste handelingen bij montage van een koelinstallatie zijn: - het opstellen van de hoofdcomponenten; - montage van de leidingen, solderen, maken van flare- en flensverbindingen - montage van de appendages, regelsystemen en eventueel randapparatuur Handelingen die in de praktijk worden uitgevoerd en die aanleiding kunnen geven tot lekkages:

Montage van verdampers: Verdampers kunnen, ondanks aan lektesten te zijn onderworpen in de fabriek, door manipulatie en transport op sommige plaatsen lekken gaan vertonen. Met name de grotere modellen van luchtkoelers, met de vele horizonale verdampingspijpen die door middel van soldeerbochten worden verbonden, kennen de nodige lekproblemen. Andere oorzaken van lekken aan verdampers zijn een niet goed afgestelde of ontworpen heetgasontdooiing, grote uitzetting en inkrimping van de batterij, verschillen in uitzettingscoefficient van batterij en ophanging ervan. Bij toepassing van vooral elektrische en van heetgasontdooiing dient ervoor gezorgd te worden dat de verdamper niet te veel aanrijpt, en dat voldoende lang wordt ontdooid om de vorming van een ijsbal 5 te vermijden. Deze ijsbal kan bij uiteindelijke ontdooiing een zodanige deformatie van de lamellen en van de pijpen veroorzaken dat uiteindelijk lekkage ontstaan.

Montage van compressoren: Compressoren moeten gemonteerd worden op dergelijke wijze dat de trillingen die zij veroorzaken voldoende worden afgesneden van het leidingennet dat vast aan het gebouw verbonden is. Dit kan door een starre montage op een chassis waarbij de vertrekkende leidingen via soepele verbindingen met het leidingnet in het gebouw zijn verbonden, of door een individueel afveren van de compressoren tegenover de componenten waarmee ze verbonden zijn. Open compressoren kunnen lekkage vertonen langs de asafdichting. Dit kan veroorzaakt worden door slechte montage en uitlijning van de aandrijving, door niet regelmatig corrigeren van de riemspanning en de riemuitlijning of bij lange stilstandtijden door het leeglopen van de asafdichtingskamer.

Montage van een thermostatisch expansieventiel: Alle traditionele types thermostatische expansieventielen zijn door flareverbindingen verbonden met de kring, waardoor na verloop van tijd lekkages optreden door krimpspanningen. Krimpspanningen kunnen optreden wanneer een expansieklep wordt gemonteerd terwijl deze een merkelijk hogere temperatuur heeft dan de bedrijfstemperatuur.

5

Een ijsbal ontstaat wanneer de rijp aan de verdamper maar gedeeltelijk ontdooit, en dan terug bevriest. Na ongeveer 5 cycli ontstaat een harde vaste ijsmassa in de plaats van de eerder zachtere rijp.

52

Bij temperaturen onder 0°C worden bovendien door ijsvorming in de wartel, veroorzaakt door binnendringend condens dat bevriest, krachten uitgeoefend die dit effect nog versterken. De wartel kan zich loswerken of er kan zelfs een breuk ontstaan. Maatregel: Er zijn verbeterde expansieventielen op de markt van verschillende merken die gebruik maken van hardsoldeerverbindingen aan de lagedrukzijde. Een verdere verbetering is het type met éénmalige instelling van de oververhittingsinstelspindel – hierbij wordt nog een bijkomend (klein) lekrisico vermeden aan de klassieke regelbare schroefspindel met afsluithoedje.

Montage van leidingen: Onzorgvuldige leidingaanleg is vaak het gevolg van slordigheid of gemakzucht van de monteur. In de regel moet voor koeltechnische leidingen gebruik gemaakt worden van speciale koeltechnische koperen buizen of van inox buizen. Deze leidingen moeten worden aangelegd op zulke wijze dat ze bestand zijn tegen mechanische krachten, tegen uitzetting en inkrimping door temperatuurschommelingen bij heetgasontdooiing. Daarenboven moeten ze bestand zijn tegen oscillaties van het leidingnet veroorzaakt door de werking van sommige regelorganen (elektronische expansieventielen). Alle verbindingen moeten op de buitenzijde van de isolatie worden aangebracht. Er mogen zich geen verbindingen bevinden op onbereikbare plaatsen of op een leidinggedeelte dat door een ander lokaal dan dit waarin zich de toestellen van de koelinstallie bevinden, loopt. Het is absoluut nodig om alle corrosiegevoelige leidingen zeer goed tegen elke vorm van uitwendige corrosie te beschermen. Bij voorkeur dienen roestvrije leidingen toegepast te worden. Door een onjuiste leidingaanleg kunnen de zuigen persleidingen scheuren. Dit komt voor wanneer bij de compressor geen voorziening is aangebracht om de trillingen van de compressor te dempen of de beweging van de compressor te volgen. Dit is mogelijk door o.a. het monteren van trillingsdempers. De leidingen kunnen op diverse manieren geconstrueerd worden. De beste verbindingen zijn deze die hardgesoldeerd of, in het geval van inox, gelast zijn. Het hardsolderen of lassen moet gebeuren onder een voortdurende stikstofstroom. Gebeurt dit niet dan ontstaat een inwendige vervuiling van de buis, die zich mettertijd in de installatie afzet. Stalen pijpen moeten indien nodig in lagetemperatuurstaal (ltstaal) uitgevoerd zijn en moeten daarenboven bij voorkeur gelast worden. Een tweede mogelijkheid zijn de flareverbindingen. Deze moeten zoveel mogelijk vermeden worden omdat ze vaak aanleiding geven tot lekkage. Vooral de niet fabrieksmatig gemaakte flares en deze zonder pletringetje vertonen een onaanvaardbaar hoog lekpercentage.

53

Een derde mogelijkheid vormen de flensverbindingen. Deze verbindingen worden afgeraden voor gefluoreerde koudemiddelen. Een flensverbinding kan gaan lekken omdat de toegepaste pakking niet tegen het gebruikte koudemiddel of de gebruikte compressorolie bestand is. Het komt ook voor dat de flenzen niet gelijkmatig of niet goed t.o.v. elkaar zijn vastgezet. Dit komt vooral voor wanneer de flenzen, om de demonteerbaarheid te verbeteren, op moeilijk bereikbare plaatsen zijn aangebracht. Maatregel: Verbind leidingen zoveel mogelijk door te braseren of te lassen. Vermijd flareverbindingen maximaal. Maak zo weinig mogelijk gebruik van flensverbindingen en gebruik hierbij enkel deze die geschikt zijn voor de koeltechnische toepassing.

Montage van afsluiters: Vele afsluiters lekken langs de asafdichtingen, en moeten daardoor altijd van een door de fabrikant geleverde kraanhoed worden voorzien. Vaak zijn de afsluiters ook met flareverbindingen aangebracht. Lekkages aan de afsluiters kunnen het gevolg zijn van een verkeerde soort pakking (dichting voor ammoniak gebruikt voor een gefluoreerd koudemiddel), onzorgvuldig montage, veroudering van de pakking en het niet kunnen afdichten van de afsluiter (de kraanhoed ontbreekt). Maatregel: Gebruik geen afsluiters met flareverbindingen en controleer of de afsluiter inderdaad geschikt is voor het toe te passen koudemiddel (zoveel mogelijk afsluiters met spindelkappen gebruiken of de zogenaande “hermetische afsluiters” ).

Plaatsen van kijkglas: Een kijkglas wordt meestal direct achter de filter geplaatst met flare-aansluitingen of door een directe verbinding met de filter/droger. Omdat het kijkglas in de vloeistofleiding, die vaak onvoldoende is gebeugeld, is aangebracht, kunnen lekken ontstaan op de flare-aansluitingen. Maatregel: Gebruik geen flare-aansluitingen maar hardsoldeerverbindingen.

Algemene bemerking: Met betrekking tot de aanleg van leidingen dient meer aandacht te gaan naar permanente verbindingen. Voor elke type van koelinstallatie gaat de voorkeur uit naar vaste hardsoldeerverbindingen. Voornamelijk bij commerciële koelinstallaties dient ook meer aandacht te gaan naar het beugelen en spanningsvrij monteren van leidingen. Verder dient bij de aanleg van leidingen ook rekening gehouden te worden met de helling, aftappunten, ontluchtingspunten, ophanginrichtingen, doorgangen van muren, vloeren en zolderingen (geen naakte leidingen in de grond want corrosie), en dienen verzonken leidingen vermeden te worden. b)

Vullen van nieuwe koelinstallaties

Het vullen van een installatie moet voorafgegaan worden door degelijke druken vacuümtesten (zie punten 3 en 4 onder 2.2.1 ‘procedures druktesten lage- en hogedrukzijde’; bij een nieuwe installatie gebeuren de druktesten uitsluitend met stikstof).

54

Enkel indien de installatie aan alle eisen van deze procedure voldoet, mag worden overgegaan tot vullen van de installatie. Voordat een koelinstallatie met koudemiddel wordt gevuld, moet(en): - de beveiligingen en regelapparatuur worden afgesteld; - de filterdrogers worden geplaatst; - de installatie een laatste maal worden gevacumeerd. Het vullen van de installatie moet gebeuren volgens de procedure beschreven in punt 10 onder 2.3.2. ‘vullen van een installatie’. c)

Preventief onderhoud van koelinstallaties

Zie punt 2.1.2 ‘onderhoud uit te voeren door de koeltechnieker’. Het is de bedoeling dat het onderhoud geen aanleiding geeft tot nieuwe lekken maar in tegendeel het optreden van lekken gaat ondervangen. In die zin moeten de handelingen aan de installatie zeer zorgvuldig gebeuren. d)

Curatief onderhoud (reparaties aan koelinstallaties)

De koeltechnieker moet trachten voldoende informatie te verkrijgen van de klant nodig om te beoordelen of het al dan niet noodzakelijk is de herstellingen uit te voeren mét het afpompen van het koudemiddel. Indien het koudemiddel moet worden afgepompt, dan dienen de nodige serviceflessen, een vacuumpomp en een afpompunit ter plaatse worden gebracht. Eventueel kan ook een deel koudemiddel in het vloeistofvat en in de condensor worden opgeslagen. Deze toestellen zijn echter niet altijd op gepaste wijze inblokbaar tegenover de uit te voeren herstelling. Heel dikwijls zijn er onvoldoende kranen aanwezig of staan ze op een plaats waar ze voor het beoogde doel geen nut hebben. Een vloeistofvat met twee afsluiters waarvan er minimaal één een serviceafsluiter is, is aanbevolen. Dit is echter geen wettelijke vereiste. Het leegmaken van de installatie dient te gebeuren volgens de beschreven procedures (zie punt 9 onder paragraaf 2.3.1). Na de herstellingen dient de installatie een volledige druktest te ondergaan. Dit in nodig omdat de verbindingen gevoelig zijn aan mechanische belasting die tijdens de reparaties kan optreden. Na de druktest kan de installatie opnieuw gevuld worden. e)

Gekoeld transport

De risico’s van koudemiddelverlies bij onderhoud en service van transportkoelinstallaties zijn vergelijkbaar met die van de koelinstallaties die vast staan opgesteld. In voertuigen is er echter wel een verhoogd risico van lostrillen van leidingen. Met name door de toepassing van flexibele leidingen die d.m.v. wartels worden gemonteerd, bestaat tijdens het trillen een verhoogd risico van koudemiddelverlies.

55

Daarnaast kunnen ook lekken optreden tijdens het ontdooisysteem door de grote temperatuursverschillen bij het omkeren van de cyclus. Hierbij wordt gewerkt met een omkeerklep die de cyclus van koelen omzet naar ontdooien. Bij transportkoelinstallaties is het gebruikelijk dat de chauffeur van de wagen zelf regelmatig de controles uitvoert van de totale installatie en van de motor. 1.8.3

Risico voor lekverliezen in een koelinstallatie

Door Parasense Ltd werd een onderzoek gehouden omtrent de lekverliezen en hun oorzaken bij enkele duizenden kleine installaties opgesteld in enkele honderden supermarkten. De verliezen zijn daarbij als volgt gecatalogeerd: Onderdelen Gebraseerde verbindingen Compressoren Filters Regelapparatuur Leidingen naar regelapparatuur Aansluitingen expansieventielen Aansluitingen verdamperdrukregelaars Aansluitingen servicekranen Aansluitingen handkranen Leidingen met mechanische verbindingen Warmtewisselaars (condensors en verdampers)

% van weggelekt koudemiddel 3,1 3,7 1,4 1,0 4,8 5,8 8,1 15,2 17,7 32,7 6,5 100,0

De aansluitingen van de expansieventielen en de verdamperdrukregelaars zijn van het type "mechanische verbinding". Mechanische verbindingen zijn flares, geschroefde en geflenste verbindingen, ... De lijst geeft geen beeld van de complexiteit van de installatie en van hoeveel maal de elementen die lekken veroorzaken in de installatie voorkomen. Het risico dat een installatie gaat lekken wordt volgens een andere bron [Colbourne, 2004] ingeschat als functie van het aantal fittings. Deze gegevens komen uit een risicoberekening voor koelinstallaties die werken met brandbare koudemiddelen. De bedoeling is de kans op een groot lek en een eventuele explosie te bepalen. Er wordt onder het aantal fittings verstaan zowel de eigenlijke koppelingen als de plaatsen waar onderdelen in elkaar zijn geschroefd. Bij deze bron wordt ook een gebraseerde fitting als een fitting aanzien. Dit is vermoedelijk ten onrechte: in vergelijking met mechanische fittings is zeker een correctie 1/10 toe te passen op het aantal gebraseerde verbindingen voor wat betreft de lekfrequentie. Colbourne schat ook het koudemiddelverlies in als functie van het al dan niet in werking zijn van de installatie. Bij een langdurig stilstaande installatie vereffenen zich de drukken en is aan de lage drukzijde een hogere druk dan bij een werkende installatie.

56

Een tweede factor die het lekverlies van een installatie bepaalt is de koudemiddelinhoud van een installatie: hoe groter de inhoud, hoe groter de lekverliezen. Inderdaad is het zelfs bij kleine lekken zo dat lekkende installaties reeds een groot deel van hun koudemiddel verloren zijn alvorens hun slechte werking alarmerend wordt. Ook is het zo dat wanneer een installatie op deellast draait en de niet in bedrijf zijnde verdampers in pumpdown gestuurd zijn (het koudemiddel is naar het vat terug geroepen) dat de volle koudemiddelinhoud ter beschikking staat voor de enkele secties die koude vragen. Ook dit maskeert koudemiddelgebrek in een installatie. Bron: Short Course on the safety prescriptions of Flamable Refrigerants. Glasgow 30-82004. Colbourne D. Calor Gas Ltd. Waarden : catastrofale lekken in aantal keren voorkomen per jaar. (catastrofale lekken zijn hier lekken die in korte tijd de volledige inhoud van de installatie laten vrijkomen) De gepubliceerde cijfers laten toe de invloed van het aantal verbindingen op de lekfrequentie in te schatten. Aantal verbindingen lekfrequentie aan cyclus lekfrequentie uit cyclus

10 1,0E-07 1,0E-05

20 1,0E-07 1,0E-04 x 10

30 1,0E-07 1,0E-03 x 100

Uit bovenstaande tabel kan afgeleid worden dat wanneer het aantal verbindingen met tien toeneemt, de lekfrequentie (bij stilstand) vertienvoudigt. Besluit : De koudemiddelverliezen van een installatie hangen samen met het aantal verbindingen, hun aard, het aantal kritische componenten die zich in een installatie bevinden en met de koudemiddelinhoud. Koudemiddelverliezen variëren van installatie tot installatie van 150 % van de koudemiddelinhoud per jaar tot 33 % per jaar (gemiddelde voor commerciële koeling) zonder speciale maatregelen, en van 20 % tot 5 % per jaar mits het nauwgezet toezien op de lekdichtheid van de installatie. Het vereenvoudigen van de installatie, het beperken van de koudemiddelinhoud en het toepassen van gebraseerde verbindingen laat toe zowel de lekfrequentie als de daarbij weggelekte hoeveelheid zeer sterk te beperken.

1.8.4

Algemene beschouwingen over onderhoud

Binnen de industrie worden grosso modo drie verschillende onderhoudsstrategieën onderscheiden: reactief onderhoud (enkel reageren bij storing) preventief onderhoud (reageren op vaste tijdstippen of na een aantal loopuren) predictief onderhoud (reageren aan de hand van een meting die relevante informatie geeft over de toestand van het apparaat). In de praktijk wordt in het algemeen een combinatie van de drie soorten toegepast. Storingen zijn immers niet 100% uit te sluiten (bv. omwille van menselijke fout), en voor

57

predictief onderhoud moet er een fysisch meetbare grootheid zijn die relevante informatie over de toestand van het apparaat geeft. De mogelijkheden breiden echter stelselmatig uit. Waar vroeger enkel trillingsmetingen en olieanalyses gebruikt werdenen, zijn daar geluidsmetingen, warmtemetingen, axiale verschuivingsmetingen, corrosiemeting... bijgekomen, zodat de mogelijkheden tot predictief onderhoud/ingrijpen gestegen zijn. De meting kan off- of online gebeuren. Essentiëel hierbij is natuurlijk de evaluatie van de metingen (hoe en in welke gevallen kunnen we aan de hand van de huidge toestand iets zinvol vertellen over de te verwachten levensloop). Het komt er dus op aan voor elk concreet geval vast te leggen welke van de twee strategieën het best bruikbaar is. Een goed overzicht van de drie strategieën kan teruggevonden worden op: www.eere.energy.gov/femp/operations_maintenance/om_best_practices_guidebook.cfm

chapter 5 types of maintenance programs (met voor- en nadelen van elke strategie) chapter 6 predictive maintenance Technologies (meer uitleg over de tools).

De industrie ziet dezelfde beweging (weg van vaste termijnen, naar flexibele termijnen die gebaseerd zijn op de huidige toestand van het apparaat) waar het gaat over inspectie van opslagtanks. Dit is gekend als RBI (risk based inspection, gebaseerd op de API 580/ 581) of soms CBI (condition based inspection). Ook daar zal aan de hand van alternatieve onderzoekstechnieken (akoestische emissie, Long range ultrasonic scan, wanddiktemetingen, time of light diffraction) getracht worden een beeld te vormen van de toestand van de tank, zonder deze te moeten openen, reinigen en inwendig inspecteren. De termijn van de volgende actie wordt bepaald door de huidige toestand, maar is over 't algemeen korter dan de officiële.

1.9 Casuïstiek: Verslagen van incidenten aan koelinstallaties met koudemiddelverlies tot gevolg 1.9.1

Algemeen

Van de 62 incidenten die in Bijlage 1 zijn beschreven, was medeauteur Wilfried De Smet zelf getuige of werd zijn tussenkomst verzocht in de periode 1979 - 2004. Slechts enkele van de incidenten zijn afkomstig van andere getuigen. Deze lijst is zeker niet volledig. Vele incidenten worden door betrokkenen/verantwoordelijken vergeten, hetzij opzettelijk, hetzij gewoon door de loop der jaren. Andere incidenten komen zo weinig met de “fierheid van de vakman” overeen dat ze maar al te graag worden verzwegen. Hierbij dient ook wel vermeld te worden dat de prijsstijging van de koudemiddelen maakt dat de eindklant meer gevoelig wordt voor koudemiddelverliezen en hierdoor een lager ‘koudemiddelverbruik’ als normaal beschouwd wordt.

58

Toch valt op te merken dat vele koelinstallaties met gehalogeneerde of andere koudemiddelen defecten vertonen. Oorzaken van koudemiddellekkages die zodanig veel voorkomen dat ze bijna als “normaal zijnde” worden beschouwd, zijn de volgende:

een slechte lastechniek, waarbij de lasnaad gedurende lange tijd dichtblijft door het gestolde vloeimiddel, maar uiteindelijk vele jaren later langzaam en uiteindelijk meer begint te lekken; een onvoldoende doorgesmolten en door vermoeidheid lekkende lasnaad (ronde barst op de lasnaad rond de ingevoegde pijp die meestal aanvangt als een zeer klein lek); een door de tijd losgetrilde wartelverbinding; barsten in wartelverbindingen (verbinding ooit te hard aangespannen en door vermoeidheid gebarsten of kapotgevroren); het scheuren van trillende leidingen wat vooral voorkomt bij lange condensorleidingen; het toepassen van open compressoren met hun specifieke asafdichtingen.

Al de lekken veroorzaakt door hogervernoemde oorzaken, zijn te vermijden. In onderstaande rapportering van merkwaardige incidenten wordt beschreven op welke manier dit kan. Er bestaan geen “normale” koudemiddelverliezen noch “normale” koudemiddelverbruiken. Alle koudemiddelverliezen worden veroorzaakt door een fout in het ontwerp of door een fabricagefout welke beide vermeden hadden kunnen worden, ofwel door een incident dat in vele gevallen vermeden had kunnen worden. Daar waar het opsporen van zeer kleine lekken in grote toestellen (> 500 kW koelvermogen) uiterst moeilijk en duur kan zijn (maar dit is zeker niet bij alle lekken het geval), is het vermijden (door preventieve maatregelen zoals met stikstof solderen) van lekken in kleine toestellen (<50 kW) meestal relatief eenvoudig. Het is dan ook aangewezen om voor grote koelinstallaties zoveel mogelijk gebruik te maken van koudemiddelen die geen aanleiding geven tot milieuverontreiniging. 1.9.2

Lijst incidenten

In Bijlage 1 wordt de lijst van de incidenten gegeven met per incident een gedetailleerde beschrijving, de gevolgen van het incident en suggesties om het probleem te vermijden. In deze tekst wordt een tabel gegeven waarbij de incidenten zoveel mogelijk ingedeeld worden in de oorzaak van het incident, waarbij onderscheid gemaakt wordt tussen het concept van de installatie, de montage en het onderhoud.

Incident nummer 1 2

Oorzaak concept

montage

onderhoud X X

gebruiker

59

Incident nummer 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

Oorzaak concept X X X X

X X X (10%) X X X (10%)

montage

onderhoud

X X X

X

gebruiker

X X (90%)

X (80%)

X (10%) X X

X X X X X X X X X X X X (10%)

X (90%) X

X

X X

X X

X X X

X (10%)

X X X X X X X

X X X X (90%) X X X

X X X X X X X

X X X

X X

X

X X

X

60

Incident nummer 57 58 59 60 61 62 TOTAAL in %

Oorzaak concept X

montage X

onderhoud X X X X X

gebruiker

X 26,4 34%

15,8 20%

32,8 42%

3 4%

Op basis van deze incidenten kan geconcludeerd worden dat het lekpercentage van koelinstallaties voor 34% kan toegeschreven worden aan het concept, voor 20% aan de montage en voor meer dan 40% aan het onderhoud. Slechts 4% van de incidenten worden verooraakt door de uitbater/gebruiker.

1.10 Overleg met experten uit binnen- en buitenland 1.10.1 Overleg met TNO (Nederland) De bespreking met mevrouw Miep Verwoerd, hoofd van de Afdeling Koudetechniek en Warmtepompen van TNO-MEP (Milieu, Energie en Procesinnovatie), vond plaats op 08/06/2004. Het doel van het bezoek bestond erin na te gaan in welke mate de Stichting Erkenningsregeling voor de uitoefening van het Koeltechnisch installatiebedrijf (STEK) en de Regeling Lekdichtheidsvoorschriften (RLK) tot op heden hebben bijgedragen tot de emissiereductie van koudemiddelen. Verder werd ook gevraagd naar het standpunt en de ervaring van TNO met betrekking tot het gebruik van natuurlijke koudemiddelen in zowel directe als indirectie systemen. De belangrijkste conclusies van het overleg zijn:

6

De Nederlandse erkenningsregeling, uitgewerkt voor bedrijven die handelingen aan koelinstallaties mogen uitvoeren (STEK), wordt als een effectieve maatregel ervaren om lekverliezen uit koelinstallaties te reduceren. De globale lekverliezen zijn door het reductieprogramma in Nederland gereduceerd van 30 naar 5 % 6.

Voor de implementatie van het Kyoto Protocol heeft het Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer (VROM) het Reductieplan Overige Broeikasgassen (ROB) gestart. Specifiek voor de koeltechniek werd in het kader van ROB de Maatregelgroep Koudetechniek gevormd. Deze maatregelgroep heeft onder meer als taak voor de koudetechniek in Nederland doelstellingen voor emissiereductie te bepalen. Om realistische emissiereductiedoelstellingen voor de koudetechniek te kunnen vaststellen, werd door het Nationaal Onderzoek Koudemiddelstromen (NOKS) voor het jaar 1999 de koudemiddelstromen in Nederland in kaart gebracht. De voornaamste conclusie van dit onderzoek was dat de koudemiddelemissie in 1999 zo’n 5% bedroeg (van alle koudemiddelen).

61

Het is niet waarschijnlijk dat dit percentage met de huidige maatregelen zonder meer verder daalt. Vandaar dat de aandacht verlegd moet worden. Hierbij wordt gedacht aan het ontwerpen van nieuwe installaties met minder emissierisico’s, toepassen van indirecte systemen en van natuurlijke koudemiddelen 7. Op het punt van minder risico-installaties zou STEK, die als overlegorgaan weet waar de deskundigheid zich bevindt, en waar juist niet, zich het best kunnen inlaten met de ontwerpfase. Maar dan dient deze opdracht wel beleidmatig ondersteund te zijn

. Met betrekking tot de milieuvriendelijke installaties worden momenteel door de Nederlandse overheid zogenaamde Good Practice Guidances (GPG’s) opgesteld voor een aantal koudetechnische applicatiesectoren. Deze GPG’s zijn bedoeld als gereedschap voor de eigenaars/opdrachtgevers voor nieuwe koelinstallaties. De GPG's geven op globaal niveau voor een aantal installatieconcepten en koudemiddelen de jaarlijkse kosten en de jaarlijkse emissies in CO2-equivalenten weer. Op basis hiervan kan de toekomstige eigenaar een keuze maken voor een milieuvriendelijk concept.

Het is momenteel niet echt duidelijk in welke mate de Nederlandse regelgeving (RLK) zal worden “overruled” door Europese wetgeving. EN 378 “Refrigerating systems and heat pumps – Safety and environmental requirements” vervangt alle bestaande nationale wetgevingen en wordt momenteel herzien om in overeenstemming te zijn met PED (Pressure Equipment Directive), welke bepalend is. Flareverbindingen zijn verboden in Nederland maar zouden volgens de aangepaste EN 378 onder bepaalde voorwaarden terug mogen worden toegepast. Het monteren van airco-apparatuur kan dan ook weer door bedrijven zonder STEK erkenning worden uitgevoerd.

Het toekennen van subsidies als stimulerende maatregel voor het reduceren van de koudemiddeluitstoot wordt eveneens als zeer belangrijk ervaren. De diverse stimulerende regelingen zijn: milieu-investeringsaftrek (MIA), willekeurige afschrijving milieu-investeringen (VAMIL) en energie-investeringsaftrek (EIA).

Een differentiatie van de emissiefactor voor industriële, commerciële koeling en stationaire airco is niet éénduidig te bepalen. TNO heeft in het kader van het Nationaal onderzoek koudemiddelstromen 1999, naar de oorzaken van emissies (NOKSonderzoek), voor sommige applicatiesectoren lekpercentages vermeld die met de nodige voorzichtigheid moeten worden beschouwd.

7

TNO is voorstander van het gebruik van natuurlijke koudemiddelen. Met betrekking tot het broeikaseffekt moet steeds gekeken worden naar de TEWI (Total Equivalent Warming Impact). Hierbij wordt, naast het directe effect dat afhankelijk is van de keuze van het koudemiddel en dat bij synthetische koudemiddelen goed is voor ca 10 % van het totale effect, ook rekening gehouden met het indirecte effect. Dit indirecte effect heeft betrekking op het energieverbruik van de koelinstallatie en op de wijze waarop deze energie wordt opgewekt (met of zonder massale CO2-uitstoot). Het indirecte effect kan verantwoordelijk zijn voor 90 % van het totale effekt. Toch lijkt het momenteel nog niet mogelijk globale uitspraken te doen over het gebruik van een zeer goed natuurlijk koudemiddel zoals NH3 in een systeem met secundair fluïdum, waarbij uiteindelijk een dubbele temperatuursprong optreedt. Ook het gebruik van zowel CO2 als koudemiddel in gecombineerde cycli met NH3 (cascade-systeem), als van CO2 als secundair fluïdum behoren tot de mogelijkheden.

62

Het resultaat van deze studie dient eerder kwalitatief bekeken te worden. Algemeen kan worden gesteld dat, voor het bekomen van betrouwbare en volledige statistieken van koudemiddelstromen gebaseerd op meldingen door de diverse gebruikers aan hun Nationale overheden, de open grenzen in Europa eerder een storende factor zijn. 1.10.2 Informatie van STEK STEK staat voor de Stichting Erkenningsregeling voor de Uitoefening van het Koeltechnisch Installatiebedrijf en is de weerspiegeling van het Nederlandse beleid voor het realiseren van de gewenste koudemiddelen milieuregelgeving. STEK realiseert het beleid door middel van een STEK-erkenningsregeling. Alleen een onderneming die een STEK-erkenning heeft mag afgesproken koeltechnische handelingen verrichten. De STEK-erkenning staat voor het gegeven dat ondernemingen zorgvuldig en vakbekwaam omgaan met taken en werkzaamheden waarbij er een risico bestaat op milieubelastende emissies. Het is een belangrijke rol van STEK om die zorgvuldigheid en die vakbekwaamheid te stimuleren. Een STEK-erkenning krijgt én behoudt een onderneming niet zomaar. Voor het verkrijgen én behouden van een STEK-erkenning moet een onderneming aan een aantal voorwaarden voldoen. Deze voorwaarden zijn gespecificeerd in een Reglement. Eén van de belangrijkste voorwaarden is dat de onderneming beschikt over STEK-gediplomeerde technici. Voor het behalen van de daarvoor benodigde diploma’s kunnen opleidingen gevolgd worden. Eén van de doelen die STEK nastreeft is dat zowel de ondernemingen als hun technici exact weten waar zij op koudemiddelen-gebied mee bezig zijn. Er zijn twee typen STEK-erkenningen: de Reguliere STEK-erkenning en de Auto-Airco STEK-erkenning. In het verlengde daarvan zijn er voor de monteurs van de STEK-erkende ondernemingen twee verschillende diploma’s. Een technicus met een Regulier STEKdiploma mag werken aan alle installaties die koudemiddelen bevatten. Een monteur met een Auto-Airco STEK-diploma mag alleen aan auto-airco’s werken. Een Reguliere STEKerkenning kan niet aan een onderneming verleend worden die alleen over een monteur beschikt met een Auto-Airco STEK-diploma. De STEK-eisen liggen op het gebied van het omgaan met koudemiddelen in koelen airconditioninginstallaties en -apparatuur. De eisen op het gebied van administratieve handelingen, de technische hulpmiddelen en de vakkennis van monteurs moeten door de onderneming permanent worden nagekomen. Het geheel van eisen waaraan de onderneming voldoet komt neer op het zorgvuldig en vakbekwaam uitvoeren van taken en werkzaamheden waarbij risico op emissie van koudemiddel uit koelinstallaties bestaat. In de volgende paragrafen worden de voornaamste eisen opgesomd: STEK-gediplomeerde monteur Aan koelinstallaties mogen alleen werkzaamheden worden verricht door STEK-erkende bedrijven die STEK-gediplomeerde monteurs in dienst hebben. Controle Het beheer van installaties is door de wet aan nadere regels gebonden om verlies van

63

koudemiddel te voorkomen. Zo is bepaald dat installaties regelmatig moeten worden gecontroleerd en onderhouden door daartoe bevoegde personen. In ieder geval moet aan installaties tenminste éénmaal per jaar preventief onderhoud worden verricht. Dit moet vaker indien de koelinstallatie groter is. Het logboek en andere documenten Bovendien is bepaald dat alle werkzaamheden aan installaties moeten worden geregistreerd. Registratie van het gebruik van koudemiddel in uw installatie moet in een bij de installatie behorend logboek plaatsvinden. Dit geldt uitsluitend voor installaties met een koudemiddelinhoud van meer dan 3 kg. Controlebewijzen van verrichte handelingen moeten bij alle installaties worden afgegeven en bewaard. Het logboek maakt sinds 1 januari 1993 integraal deel uit van de installatie, zodat de verantwoordelijkheid hiervoor bij de eigenaar/gebruiker ligt. STEK-erkende bedrijven hebben de verplichting hun werkzaamheden in het logboek te vermelden. Zij kunnen ook een logboek verstrekken voor een bestaande installatie. De eigenaar/gebruiker blijft echter zelf voor het logboek verantwoordelijk. In het logboek wordt de hoeveelheid koudemiddel vermeld, die geacht wordt in de installatie aanwezig te zijn. Daarnaast wordt vermeld wanneer en welke werkzaamheden aan de installatie zijn verricht en hoeveel koudemiddel is afgetapt en/of toegevoegd. Ook wordt genoteerd welk bedrijf en welke monteur aan de installatie heeft gewerkt. De STEK-erkende onderneming moet zelf eveneens een eigen koudemiddelenadministratie voeren. Op deze wijze is de controle op het gebruik van CFK's, HCFK's en HFK's gewaarborgd. In 2004 waren er al ruim 3.000 ondernemingen STEK-erkend. Een deel van die ondernemingen, ruim 1.400, heeft een Reguliere STEK-erkenning. Een ander deel, ruim 1.500, heeft een Auto-Airco STEK-erkenning. Samen hebben deze ondernemingen ruim 9.200 STEK-gediplomeerde technici in dienst. Het is niet zo dat slechts één of enkele elementen van de STEK-regeling essentieel zijn en bijgevolg verantwoordelijk zouden zijn voor de emissiereductie. Alle elementen samen spelen een even belangrijke rol en het voornaamste feit is dat er een voortdurende sterke aandacht geweest is voor de correcte uitvoering van vaktechnische procedures aan koelinstallaties en dat er een handhaving op de naleving van de erkenningsregeling bestaat. Het systeem is uitgewerkt in samenspraak met de sector en wordt aldus gedragen door dezelfde sector. Daardoor onstaat een verantwoordelijkheidsgevoel vanwege de sector dat bijdraagt tot het welslagen van de doelstellingen. STEK zegt zelf dat de emissie van broeikasgassen uit koelinstallaties daardoor meer dan fors gedaald is. Het gemiddelde lekpercentage is in 12 jaar tijd van 35% zeker teruggebracht naar 5 %.

1.10.3 De Regeling Lekdichheidsvoorschriften Koelinstallaties (RLK) In Nederland zijn de internationale afspraken over de beëindiging van de productie en het terugdringen van het gebruik van CFK's, HCFK's en HFK's opgenomen in de wetgeving. De regelgeving waaraan moet worden voldaan is vastgesteld in de "Regeling Lekdichtheidsvoorschriften Koelinstallaties". De RLK bestaat sedert 1993 en er is een continue

64

aanpassing geweest van de regelgeving sedertdien. Een belangrijke herziening heeft plaatsgevonden in 1999. Aan koeltechnische installaties worden technische eisen gesteld. Deze eisen staan vermeld in de RLK en hebben betrekking op onder meer verbindingen, pijpwanddiktes, afsluiters e.d., alsmede aan het onderhoud van installaties. De technische eisen kunnen nagegaan worden via de hieronder vermelde link: http://wetten.overheid.nl/cgibin/deeplink/law1/title=Regeling%20lekdichtheidsvoorschriften%20koelinstallaties%20199 7

1.10.4 Bedrijfsbezoek BASF Het bezoek aan BASF vond plaats op 25/08/2004. Het doel van het bezoek aan BASF bestond erin na te gaan wat de ervaringen zijn van de specialisten/koeltechniekers van het bedrijf zelf met betrekking tot onderhoud, lekkages en energiegebruik van koelsystemen. Binnen BASF wordt duidelijk onderscheid gemaakt tussen enerzijds industriële koelinstallaties en anderzijds comfortkoeling. Voor beide bestaat een aparte afdeling die zich bezig houdt met het organiseren en (deels zelf) uitvoeren van onderhoud en het registreren van de lekverliezen. Het volledige verslag is bijgevoegd als bijlage 2. De belangrijkste conclusies van het overleg zijn:

Er is een beduidend verschil in de aanpak van service en onderhoud in de industriële koelomgeving versus comfortkoeling.

Voor de industriële installaties is bedrijfszekerheid het belangrijkst. Om deze zekerheid te garanderen worden frequent controles uitgevoerd (o.a. lektesten).

Bij comfortkoeling gebeuren de controles minder frequent en wordt een lektest vaak pas uitgevoerd als er een panne is of een vermoeden van lekkage (sinds 2004 worden extra lektesten uitgevoerd bij installaties met meer dan 30 kg koudemiddelinhoud).

Bij comfortkoeling wordt het uitvoeren van een druktest, vóór indienstname van een nieuwe installatie, ervaren als de meest belangrijke maatregel om het lekpercentage te reduceren.

Materiaalmoeheid in combinatie met trillingen vormen in beide omgevingen de voornaamste oorzaak van koudemiddellekkages.

Flareverbindingen worden hardsolderen/lassen.

weinig

toegepast;

de

voorkeur

gaat

uit

naar

65

De koeltechniekers “industriële koeling” achten het niet mogelijk om het verschil in energieverbruik tussen een direct en een indirect systeem te kwantificeren (afhankelijk van verschillende factoren).

De koeltechniekers “comfortkoeling” vermoeden dat het energieverbruik van een aircoinstallatie met ijswater niet beduidend hoger is dan wanneer directe expansie wordt toegepast.

1.10.5 Bezoek aan koelinstallaties van grootwarenhuizen Het bezoek aan de drie grootwarenhuizen in Anderlecht en omgeving vonden plaats op 27/08/2004. Het doel van het bezoek aan deze supermarkten bestond erin na te gaan wat de ervaringen zijn met betrekking tot lekkages en energiegebruik van directe versus indirecte systemen in commerciële koelinstallaties. Het volledige verslag is bijgevoegd als bijlage 3. De belangrijkste conclusies van het overleg zijn:

Welk type van koelinstallatie een supermarkt aanwendt hangt af van diverse factoren zoals: - het beleid van het bedrijf, - de beschikbare ruimte om de installatie te construeren (d.a. leidingnet), - de te koelen producten.

De grootste lekkages worden veroorzaakt door de koppelingen van verdampers met expansieventielen en door trillingen. De leidingen zelf worden alle gelast of gebraseerd waardoor in het leidingennet praktisch geen lekken optreden.

Het is zeer belangrijk dat een degelijke druktest wordt uitgevoerd bij ingebruikname van een nieuwe installatie. Erop toezien dat dit ook daadwerkelijk gebeurt is meer effectief dan het verhogen van het aantal lekdetectiecontroles. Na ingebruikname van de installatie gebeurt lekdetectie enkel als er (vermoedelijk) een lek is. Eén keer per jaar worden er lektesten uitgevoerd in de supermarkt zelf.

Indirect systeem versus directe expansie: Indirect systeem met gehalogeneerde koudemiddelen: ongeveer 5 keer minder koudemiddel nodig (beperkter circuit waardoor beter controleerbaar en minder kans op emissie, lagere kost van productaankoop). Indirect systeem met NH3 als koudemiddel: lek snel detecteerbaar (geur) en de COP van NH3 is beter dan dat van een gehalogeneerd koudemiddel. Met betrekking tot het energieverbruik van een indirect versus direct systeem waren de meningen uiteenlopend.

66

1.10.6 Deelname aan conferentie over natuurlijke koudemiddelen te Glasgow De 6de IIR Gustav Lorentzen conferentie over natuurlijke koudemiddelen vond plaats van 29/08-01/09/2004 te Glasgow en werd bijgewoond door Wilfried De Smet (Coolconsult). De meest recente ontwikkelingen over het gebruik van natuurlijke koudemiddelen, met in het bijzonder CO2 en koolwaterstoffen, komen hier aan bod. Vele lezingen handelden over eigenschappen van natuurlijke koudemiddelen in specifieke toepassingsgebieden. Enkele artikels die interessant zijn in het kader van deze studie worden hierna kort samengevat: The world’s first McDonald’s restaurant using natural refrigerants. Christensen K., Chun Sang. In Vejle (DK) werd in januari 2003 een McDonald’s restaurant geopend waarvan de koelen vriesinstallaties uitsluitend op natuurlijke koudemiddelen werken. Het project is een demonstratieproject met als doel de doeltreffendheid van de nieuwe koeltechnologieën aan te tonen en een evaluatie te kunnen maken van het energieverbruik en de milieu- en economische aspecten. De gebruikte koudemiddelen zijn koolwaterstoffen en CO2. In het artikel wordt een evaluatie gemaakt van een cascade-installatie met CO2 en propaan. Het energieverbruik daarvan werd gemeten gedurende één jaar en vergeleken met deze van een installatie in een gelijkaardig referentie restaurant (dezelfde leeftijd, layout en omzet) waarin klassieke koudemiddelen gebruikt worden. In het HFC-vrije restaurant werd een energiebesparing gerealiseerd van ca. 15 % op jaarbasis ten opzichte van het referentie restaurant. Daarenboven werd een belading van 33,4 kg HFK’s vermeden met een jaarlijkse lekpercentage van 7 % waardoor een betere performantie van 27 % bereikt werd inzake CO2-emissies (TEWI). De investeringskost is evenwel nog steeds hoger ten opzichte van klassieke systemen, voornamelijk ten gevolge van het complexere ontwerp (20 à 30 % hoger) maar daar moet toch rekening gehouden worden met een vrij korte pay-back door het lagere energieverbruik. Green solutions for freezing applications. Rivert P., Johnson Controls. Vier alternatieve oplossingen werden vergeleken in een packaged unit systeem voor een spiraalvriezer met een capaciteit van 2 ton diepgevroren product per uur en een vermogen van 230 kW. De oplossingen zijn: 1. ammoniak pompcirculatie 2. ammoniak/water mengsel als secundair fluïdum gekoeld tegen ammoniak 3. CO2 als secundair fluïdum gecondenseerd door ammoniak 4. CO2 als koudemiddel met een ammoniakcascade Oplossing 1 is om veiligheidsredenen niet aan te raden wegens de grote lading ammoniak in de installatie (ca. 450 kg). Oplossing 2 komt als te duur en te weinig energie-efficiënt naar boven. Bovendien moeten alle leidingen en kleppen in roestvrij staal uitgevoerd worden hetgeen de kostprijs negatief beïnvloedt.

67

Oplossing 3 is vandaag reeds vrij goed gekend en is een waardig alternatief. De energiekost is echter nog hoger dan oplossing 4. Oplossing 4 komt energetisch als beste uit de vergelijking en heeft verschillende voordelen: lage druk ratio’s waardoor weinig belasting en slijtage op compressoren goedkope zuigercompressoren mogelijk de compressorkost is competitief vergeleken met de compressoren voor oplossing 1, 2 en 3 CO2 desuperheating verbetert de efficiëntie Experiences with CO2 as refrigerant in supermarkets. Pachai A.C.. York International. Sedert het beleid in de Scandinavische landen stuurt naar natuurlijke koudemiddelen ten nadele van HFK’s zijn er heel wat supermarkten in Denemarken en Noorwegen uitgerust met CO2-cascadesystemen. De ervaringen van de laatste jaren zijn zeer positief, zowel van de zijde van de gebruikers van de koelinstallaties omwille van minder problemen dan met klassieke koudemiddelen, als van de zijde van de techniekers. Deze waren aanvankelijk sceptisch over het werken met CO2, maar dat is omgeslagen naar enthousiasme omwille van de nieuwe technologie. NH3/CO2 Supermarket refrigeration system with CO2 in the cooling and freezing section. van Riessen G.J. TNO-MEP In Nederland waren alle supermarkten tot begin 2004 uitgerust met koelinstallaties op HCFK’s en HFK’s. De voordelen van CO2-koelsystemen werden overschaduwd door de vrees van supermarkteigenaars voor nieuwe en onbekende systemen met een hogere installatiekost. In Bunschoten werd in maart 2004 echter de eerste supermarkt geopend waarin enkel de natuurlijke koudemiddelen NH3 en CO2 gebruikt worden. NH3 wordt gebruikt in de primaire koelsectie en twee parallele NH3/CO2cascadesystemen zorgen voor enerzijds koeling en anderzijds vriezen. Het gebruik van CO2 voor commerciële koeling is innovatief. De algemene conclusie is dat het systeem geen significante emissies heeft van broeikasgassen en dat de indirecte emissies lager zijn dan bij klassieke systemen door een lager energieverbruik. Dit resulteert in een jaarlijkse energiebesparing van 13 à 18 % vergeleken met een R404A systeem. Zonder rekening te houden met overheidssubsidies is de kostprijs van het systeem echter ca. 28 % hoger waardoor de payback ongeveer 8 jaar bedraagt door de beperkte operationele kosten.

1.10.7 Bezoek aan een grootwarenhuis in het Groot Hertogdom Luxemburg Dit warenhuis, geopend in maart 2004, is uitgerust met een positieve koelinstallatie met een capaciteit van 430 kW werkend op het koudemiddel ammoniak en met als secundair koudemiddel een glycoloplossing, en een negatieve koelinstallatie met een capaciteit van 64 kW werkend op CO2 in directe expansie met de condensor gekoeld door de positieve koelinstallatie.

68

De beide koelinstallaties staan in een machinezaal die zich boven de winkelruimte bevindt. De positieve koelinstallatie staat opgesteld in een gasdicht compartiment van de machinekamer, samengesteld uit koelcellenpanelen. De ammoniakinstallatie is uitgerust met 3 open schroefcompressoren en een verdamper met platenwisselaar, gevoed door de afscheider in graviteitscirculatie van het koudemiddel. De condensor is een shell and tube type. Het gaat over een klassiek type compressoren, dat al geruime tijd gefabriceerd wordt voor toepassing met ammoniak. De CO2 installatie omvat drie kleine compressoren van het semihermetische zuigertype, hetzelfde model en type dat ook gebruikt wordt voor R 404a. De olie is minerale olie. De condensor van de CO2 installatie is een platenwisselaar. De warmte van de NH3 condensor, die de warmtelast van beide centrales omvat, wordt afgevoerd naar een speciaal soort “dry cooler”, eerder een “wet” cooler. Inderdaad is het toestel uitgerust met een beregeningsunit die de capaciteit van het toestel in de zomer meer dan verdrievoudigt. Dit zal toelaten ook bij hoge zomertemperaturen een aanvaardbare condensatiedruk voor de ammoniak te bekomen. De glycol wordt verdeeld via een aantal pompen die op een rack staan opgesteld. De installatie is opgebouwd in afsluitbare kringen. Er is een warmterecuperatie aanwezig voor het bereiden van sanitair warm water. De koelinstallatie werkt eventuele overcapaciteit weg enerzijds door regeling, anderzijds door het voorkoelen van de sprinklerbuffer, die op zijn beurt zal dienen als buffer voor de klima. Zowel in de grote machineruimte als in het gasdicht compartiment staat een gaswasser (scrubber) opgesteld die de eventueel vrijkomende ammoniakdampen laat absorberen door een watergordijn. Deze toestellen zijn uitgerust met een ventilator, om snel de omgevingslucht door het watergordijn te laten circuleren. In de ruimte staat ook een installatie die toelaat het koudemiddelmengsel te bereiden. Tenslotte is een vrij grote afzuiginstallatie voorzien. De leidingen zijn meestal in gelaste inox, ook die van het secundair koudemiddel. Dit waarborgt een storingsvrij gedrag met ammoniak. In de onmiddellijke nabijheid van de machinezaal staat een nooddouche opgesteld die bedoeld is om personeelsleden desgevallend met massale waterstroom te beschermen tegen een ammoniaklek. Er is een compartiment met beschermkledij en er zijn grote stickers op de deuren aangebracht die waarschuwen voor de gebruikte koudemiddelen.

69

2

HOOFDSTUK 2: UITVOERING METINGEN AAN KOELINSTALLATIES 2.1 Doelstelling

De doelstelling van dit hoofdstuk bestaat erin de resultaten van het literatuuronderzoek uit hoofdstuk 1 te bevestigen, te staven of te heroriënteren door diverse koeltechniekers een aantal praktische testen te laten uitvoeren.

2.2 Onderhoudsvoorschrift voor koelinstallaties In deze paragraaf geven we algemene voorschriften en regels op die in acht dienen genomen te worden voor een goed onderhoud en een goede werking van koelinstallaties. Deze regels zijn gebaseerd op de Code van Goede Praktijk die in 2003 opgesteld is door de Unie voor Belgische Frigoristen (UBF).

2.2.1

Regels in acht te nemen door de gebruiker

Dagelijks Nazien van de normale werking van de installatie door het checken van de temperaturen die moeten gehaald worden. Er voor zorgen dat de deuren van de koelcellen goed gesloten zijn, de lucht innames en de lucht uitblaas van de koelers vrij zijn. Nagaan of er abnormale olievlekken aanwezig zijn op de onderdelen. Deze vormen een eerste indicatie voor de aanwezigheid van koudemiddellekken. Signaleren van alle lekken, bij vaststelling de koeltechnieker verwittigen. Alle abnormale waterlekken, ijsvorming, condensatie, geluiden en trillingen, rook en reuk signaleren aan de koeltechnieker. Men dient zich van het volgende bewust te zijn: Het aanraken van de installatie, zelfs bij stilstand, kan ernstige ongevallen veroorzaken. De installatie kan opstarten op volledig automatische wijze op alle mogelijke ogenblikken, dus ook wanneer dit niet wordt verwacht. De onderhoudswerkzaamheden, anders dan hierboven vermeld, hoe eenvoudig deze ook zijn, moeten worden overgelaten aan een daartoe opgeleid persoon.

70

2.2.2 a)

Onderhoud uit te voeren door de koeltechnieker Onderhoud koeltechnisch gedeelte

Onderstaande richtlijnen houden geen wettelijke verplichtingen in, maar zijn raadgevingen die overeenkomen met een code van goede praktijk. Uiteraard bestaan er wel wettelijke verplichtingen die vermeld zijn in de Vlarem wetgeving, artikel 5.16.3.3. (Koelinstallaties). Onder meer de frequentie van de lekdichtheidscontroles ligt vast volgens deze wetgeving (art. 5.16.3.3. §7). In functie van de afmetingen van de installatie en van haar complexiteit zal het koeltechnisch onderhoud maandelijks, driemaandelijks, zesmaandelijks of jaarlijks gebeuren. Bepaalde taken hieronder beschreven zijn, afhankelijk van de afmetingen van de installatie, optioneel of om de 5 jaar uit te voeren. Het onderhoud omvat enerzijds een normaal onderhoud, en anderzijds een aantal leveringen en eventuele meerprestaties. Het onderhoud van het koeltechnisch gedeelte door de koeltechnieker bestaat uit:

Nota nemen van de opmerkingen van de klant.

Vaststellen van de goede werking van de installatie: In- en uitschakelen van thermostaten, pressostaten (bij aangesloten manometers), ventielen, …, bereiken van de gewenste temperatuur, nazien van de ontdooicyclus. Opzoeken van de oorzaken van de eventueel vastgestelde anomalieën en opstellen van een bestek om ze eventueel te verhelpen.

Uitvoeren van hogedruktesten: De installatie wordt kunstmatig tot haar maximale werkingsdruk gebracht. Dit gebeurt, na aansluiten van de manometers, door het afdekken van een deel van de condensor, door het uitschakelen van ventilatoren, … Daarbij wordt de werking van de hogedruk (hd) beveiligingspressosta(a)t(en) getest en wordt de lektest uitgevoerd. De druk moet in elk geval beneden de openingsdruk van overdrukklep en breekplaat blijven. Bij de druktesten wordt de installatie op lekken getest. Na de hd test wordt ook een druktest max ld uitgevoerd, met uitgeschakelde installatie en de verdamper in warme ruimte ongeveer minimum 20°C, eventueel ruimte verwarmen. Vervolgens ondergaat ook het ld gedeelte een lektest. De druken lektesten mogen ook met stikstof worden uitgevoerd, indien het niet mogelijk zou zijn de temperatuur van de gekoelde ruimte te laten oplopen tot voldoende druk voor de test (zie procedures).

71

Uitvoeren van lagedruktesten: De installatie wordt op de uitschakeldruk van de pressostaat gebracht. De druk mag niet tot in het vacuüm komen.

Controleren van olie- en koudemiddelniveau via de kijkglazen: Indien nodig koudemiddel en olie bijvullen, te noteren in het logboek. Vervangen van filterdroger tijdens het bijvullen van koudemiddel. Indien de lekken groter zijn dan 5 % van de in het logboek genoteerde hoeveelheid, dienen uitgebreide lektesten uitgevoerd te worden tot wanneer de oorzaak gevonden is.

Uitwendig reinigen van de installatie: Dit houdt onder meer het zorgvuldig verwijderen van oliesporen en andere sporen in, zodat foutieve interpretatie aangaande de lekken onmogelijk is. Bij eventuele oliesporen op de grond op deze plaats een karton met plastic onderzijde leggen, zodat een onderscheid gemaakt kan worden tussen oude en nieuwe lekken.

Controle van condensoren: Luchtcondensor: Reinigen van de condensor en kammen van de lamellen, nazicht na reiniging van de ΔT van de luchtcondensor. Watercondensor: Nazicht van de spui en van de waterkwaliteit (hardheid en pH), nazicht van de injectie van biocide en de corrosie inhibitor, nameten van de ΔT van de watercondensor, nazicht van de werking van het automatisch waterventiel. Nazicht op lekken. Indien nodig: Chemisch reinigen van de condensor. Indien nodig bij shell and tube: mechanisch reinigen en daarbij vervangen van de pakkingen.

Controle van verdampers Luchtkoeler: Reinigen van de verdamper, de verdamperbak en nazien van de waterafloop. Waterkoeler: Nazicht van de flow door werking van flowcheck, van de waterzijdige filters en reinigen ervan, van de pomp, van de werking van de afsluiters (lekken en afsluitbaarheid), van de waterzijdige drukval, van de ΔT en vergelijken met de gegevens genoteerd in het logboek, van de instellingen van de vries-beveiliging en van de verzegeling ervan. Indien nodig: Chemisch reinigen van de condensor. Indien nodig bij shell and tube: mechanisch reinigen en daarbij vervangen van de pakkingen.

Opmeten van de opgenomen stromen van alle motoren, vergelijken met de waarden op de technische fiches, signaleren van abnormaliteiten, opstellen van een bestek om ze te verhelpen.

72

Nemen van een oliestaal, zuurtest uitvoeren van de olie en indien zuur, passende maatregelen nemen, opstellen van een bestek voor het vervangen van de filters door zuurwegnemende filters. Test voor metaalpartikels en copperplating (bij compressoren > 10 kW aandrijfvermogen om de 2 jaar, bij compressoren zonder problemen om de 6 maanden en bij compressoren waarbij ooit zuur werd vastgesteld, of waarvan wijzigingen in de kring werden gemaakt).

Wisselen van olie (bij compressoren > dan 5 kW aandrijfvermogen, om de 5 jaar).

Nazien van de bevestiging van alle trillende onderdelen, het verhelpen van wrijving van alle onderdelen die een lek kunnen veroorzaken binnen korte termijn, het eventueel opstellen van een bestek voor het verhelpen van alle toestanden die in de nabije toekomst tot een lek zouden kunnen leiden.

Nazien van de installatie op aanwezigheid van roest en oxidevorming, het verwijderen hiervan indien aanwezig en bijschilderen van de installatie.

Indien van toepassing: Controleren van de riemspanning van de compressor (alleen bij open compressoren). b)

Onderhoud elektrisch gedeelte

Naast het onderhoud aan het koeltechnische gedeelte vergt ook het elektrische gedeelte van de koelinstallatie de nodige aandacht. Het is aanbevolen regelmatig, minstens jaarlijks de staat van de contactoren en automaten na te zien, en ze om de 10 jaar bedrijf te vervangen. Dit ‘bedrijf’ komt overeen met 500 000 schakelingen van de compressor bij een bedrijfsduur van ca 3000 vollasturen per jaar voor een installatie voor positieve temperaturen en van 5000 vollasturen voor een installatie voor negatieve temperaturen bij een correct bepaald koelbilan. Jaarlijks moet een routinecheck van de borden gebeuren: uitstoffen (SiO2 of zand is zeer nefast voor de contacten en veroorzaakt inbranden), nazien van de deugdelijke sluiting, bijvullen van de vervangstukken: zekeringen en signaallampen, aanwezigheid van het schema, isolatietest, aardingstest, nazien van alle elektrische toestellen in de installatie (verdamperventilatoren, condensorventilatoren,…) Tenslotte keuring door een erkend organisme. Nazien dat de opmerkingen door dit organisme inderdaad worden verholpen. Eventueel opstellen van een bestek van uit te voeren herstellingen die niet horen tot het in het contract voorziene onderhoud.

73

c)

Overig onderhoud

In derde instantie moeten bepaalde delen van de installatie worden nagezien op reinheid en functionaliteit, bv. de condensaflopen, de luchtkanalen in de koelmeubelen, de ventilatie van de machinekamer…

2.3 Procedures voor handelingen uit te voeren door koeltechnici Vele koeltechniekers respecteren bij de uitvoering van hun dagelijks werk slechts weinig regels. Er wordt veelal nog gehandeld zoals het vroeger werd aangeleerd in de tijd dat de koudemiddelen goedkoop waren en de algemene notie bestaond dat ze onschadelijk waren voor het milieu. Er wordt nog steeds al teveel gedacht dat gehalogeneerde koudemiddelen niet giftig, niet brandbaar, in geur niet storend zijn en bijgevolg dat ze geen milieuschade veroorzaken. Eén enkele uitzondering was bekend als zijnde gevaarlijk, namelijk het hardsolderen waarbij door het aanwezige chloor in het koudemiddel o.a. fosgeen wordt gevormd, dat bij het inademen gevaarlijk is voor de gezondheid. Het gegeven dat de koudemiddelen, in plaats van ze te emitteren, ook konden worden opgevangen, werd veelal als te moeilijk, te tijdrovend en te duur beschouwd. De huidige kennis omtrent de koudemiddelen leert ons dat het onaanvaardbaar is koudemiddelen te laten emitteren zonder dat het echt onvermijdelijk is. In het kader van de middenstandsopleiding werden door dhr. Wilfried De Smet in de periode 1986 tot 1999 de eenvoudige handelingen beschreven in een reeks procedures. Die procedures, aangevuld en uitgebreid met de meeste tussenkomsten die koeltechnici moeten uitvoeren aan koelinstallaties, zijn hieronder beschreven.

2.3.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Lijst van de uit te voeren handelingen

Aansluiten en afkoppelen van manometers Hardsolderen aan een nieuwe installatie Testen van een installatie aan de hogedrukzijde (hd) Testen van een installatie aan de lagedrukzijde (ld) Reinigen van een buitencondensor Opnemen van de ΔT van een buitencondensor Opnemen van de COP van een koelinstallatie Reinigen van een watercondensor Leegmaken van een installatie Vullen van een installatie Vaststellen van de koudemiddelinhoud van een cylinder Vullen van een koudemiddelcylinder Uitvoeren van een olietest, nemen van een oliestaal. Vervangen van een vloeistoffilter en/of kijkglas

74

15 16 17 18 19 20

Vervangen van een condensor of van een onderdeel in de kring Vervangen van een verdamper of van een onderdeel in de kring Aanbrengen van een wijziging aan een installatie Vervangen van pressostaten Vacumeren en vacuüm breken. Ontluchten van een installatie

2.3.2 1

Procedure per handeling

Aansluiten en afkoppelen van manometers

Aansluiten a b c d

Losmaken van de kraanhoeden van de servicekranen aan de compressor Losmaken van de stoppen aan de servicekranen Verbinden van de manifold De manifold is aan de middenleiding aangesloten aan een leiding met aan het uiteinde een afsluiter e Vacuüm zuigen van de manifold tot 270 Pa met alle drie manifoldkranen open en met servicekranen dicht. f Afsluiten van de kraan op de leiding verbonden met de middenleiding g Sluiten van de kranen hd en ld op de manifold h Openen van de servicekranen van de compressor: de manometer ld indiceert nu de ld van de werkende compressor, de manometer hd indiceert de hd van de werkende compressor. Bij deze procedure treedt geen koudemiddelverlies op. 270 Pa werd gekozen omdat deze druk goed haalbaar is voor een kleine groep onderdelen en ook in de buurlanden wordt geaccepteerd. Bij deze druk verdampt ook bij de meeste omgevingstemperaturen alle eventueel als water aanwezige verontreiniging. Voor het aankoppelen aan schraederventielen bestaan speciale snelkoppelingen die het koudemiddelverlies tot een minimum beperken.

Afkoppelen a Afsluiten van de servicekraan hd zijde b Openen van de manifoldkranen c Dwingen van de compressor te werken tot ld ≤ 0,9 bar (0,1 bar vacuüm) door overbruggen ld pressostaat. De manifold, de leidingen en het ld gedeelte zijn nu leeg en licht in vacuüm. d Aflsluiten van de servicekraan ld zijde e Afkoppelen manifold: er wordt een klein beetje lucht in de manifold gezogen dat in de plaats komt van het ontsnapte koudemiddel d Afkoppelen van de manifold en de vacuümpomp f Herplaatsen van de stoppen en de kraanhoeden.

75

Het koudemiddelverlies is tijdens het uitvoeren van deze handelingen tot een absoluut minimum beperkt gebleven (ca 0,3 gram). Bij het afkoppelen van een snelkoppeling op een schraederventiel kan nog steeds een beetje koudemiddel (enkele grammen) ontsnappen. Met voordeel kan gebruik gemaakt worden van slangen die op het einde een kleine afsluiter hebben. Op deze wijze blijft het koudemiddelverlies beperkt tot een minimum (ca 2 gram). Deze procedure wijkt af van de STEK-procedure, die niet realistisch wordt bevonden omdat de manifold gevuld met koudemiddel wordt opgeborgen. Meestal heeft een koeltechnieker meerdere soorten koudemiddelen te behandelen, en het is onrealischtisch dat hij voor elk koudemiddel een afzonderlijke manifold zou hebben. Wel kan er een onderscheid gemaakt worden tussen een manifold verontreinigd met esterolie versus minerale olie.

2 Hardsolderen aan een nieuwe installatie Principe: De plaats die verhit wordt, moet inwendig volledig onder stikstofatmosfeer staan om oxidatie en derhalve vervuiling en aantasting van de inwendige wand van de koeltechnische buis (die fabrieksmatig inwendig gepolijst is) te vermijden. De buis wordt doorspoeld met stikstof. Indien de buis geen verbindingen heeft, dan kan er een stop op geplaatst worden zoals door de fabrikant toegepast om de buis in een afgesloten toestand te houden (meestal rode of blauwe pvc stop). Deze stop wordt geperforeerd door een buis van ¼ duim die op zijn beurt wordt aangesloten op een stikstofvoeding. Is de buis wel met een verbinding voorzien, dan kan met behulp van een manometerslang op de verbinding worden aangesloten. De voeding is afkomstig van een stikstofdebietmeter (een stopje zwevend in een glazen buisje, of een U-vormige buismanometer overlopend op een ingesteld niveau) die op zijn beurt aangesloten is op een ontspanner en een stikstoffles. Het debiet wordt ingesteld tussen 1 l/min tot 20 l/min in functie van de diameter van de buis (respectievelijk tussen ¼ ” en 1 1/8 ”. Het andere einde van de buis wordt eveneens voorzien van een stop, voorzien van een kleine perforatie. Men laat het hele systeem enige tijd (minuten) stromen om alle lucht te verwijderen, en realiseert dan de klaargemaakte hardsoldering. Nota: Hardsolderen aan een bestaande installatie is door de mogelijke oliefilm aan de binnenzijde van de leidingen riskant (verkoling van de olie door het solderen) en wordt bijgevolg niet aangeraden. 3 Testen van een installatie aan de hogedrukzijde Er zijn verschillende methodes mogelijk, afhankelijk van de bouw van de installatie. Normaal wordt de installatie tot vlak bij het uitschakelniveau van de pressotaten hd gebracht door, indien mogelijk, het verhogen van de koellast aan de ld zijde (door bv. de deur van de koelkamer te openen) en de luchtcondensor gelijktijdig af te dekken met een geschikt materiaal (bv. stuk karton), en/of door het afzetten van één of meer ventilatoren van de condensor. Het is de bedoeling kunstmatig de zomersituatie te simuleren.

76

Vervolgens kan de hele hd zijde van de installatie bij de ingestelde maximumdruk worden getest. De ld zijde blijft onder normale werkingsdruk doordat de installatie draait. Optioneel kan ook stikstof gebruik worden. Deze methode is nuttig om lekken op te sporen in zeer grote condensors. Dit gaat alleen als er een afsluiter staat op de uitgang van de condensor (of aan de ingang van het vat). De installatie wordt in pumpdown gebracht, waardoor alle vloeistof in het vat terecht komt. Vervolgens worden het vaten de vloeistofleiding tot aan de uitgang van het vloeistoffilter ingeblokt. De tak hd, deel van de compressor, condensor en leidingen worden met de aftapunit leeggezogen tot 0,8 bar. Hierna wordt via de persservicekraan stikstof ingebracht tot de testdruk. Er dient zorgvuldig worden nagezien dat er geen lek optreedt aan de ld zijde van de kring, want de testdruk aan de hd zijde kan aanzienlijk hoger zijn dan de maximaal toegaten druk aan de ld zijde. Na de proef wordt de installatie zeer degelijk gevacumeerd (tot 270 Pa). Daarna (er is alleen het marginale koudemiddelverlies geweest van gas op 0,8 bar) worden de servicekranen in de gepaste standen gebracht, de stoppen en kraanhoeden herplaatst en alles gesloten. Indien er een afsluiter is tussen de ingang van de condensor en de compressor(en) dan volstaat het enkel de condensor tot de test te betrekken en de compressor ongemoeid te laten. Is er geen afsluiter aanwezig tussen de compressor en het vat, dan moet de installatie voor de proef worden leeggemaakt.

4 Testen van een installatie aan de lagedrukzijde Meer dan bij de hogedrukzijde komt het bij de lagedrukzijde voor dat de installatie niet terdege kan worden getest. De reden hiervoor is dat de cel niet leeg is op de dag dat de klant het onderhoud toestaat en dat bijgevolg de zomersituatie bij leegstaande cel niet kan worden gesimuleerd. Voor deze simulatie moet het koudste punt van de installatie op een druk worden gebracht die overeenkomt met een stilstaande installatie buiten dienst op een warme dag. Er kan echter meestal slechts worden getest op een druk die overeenkomt met de celtemperatuur. Vandaar onderstaande methode, die het mogelijk maakt de installatie te testen aan de lagedrukzijde ondanks het feit dat de cel gevuld blijft. Testen indien de klant alle faciliteiten geeft a Vaststellen welke temperatuur de cel kan hebben in de zomer. Indien de cel stilstaat gedurende meerder weken en onder een niet geisoleerd dak staat opgesteld, dan is de piektempertuur in de cel aan te nemen op ca 35°C. In alle geval moet voor een cel die maar af en toe kan stilstaan 25°C worden aangenomen.

77

b Bepalen uit het log p h diagram welke de overeenkomstige koudemiddeldruk is. Nazien of de compressor theoretisch tegen die druk bestand is (fabrikant), idem voor de leidingen want bepaalde leidingen met grote diameter (meer dan 2 1/8 duim) zijn niet tegen 20 bar of meer bestand (soms zelfs niet eens tegen minder dan 20 bar). c Opwarmen van de cel, die leeg hoort te zijn, tot deze temperatuur, hetzij door omgevingslucht, hetzij eventueel elektrisch (opgelet : temperatuur en druk in het oog houden !) d Nazien dat alle installatieonderdelen, de compressor, de leidingen,.. op minstens dezelfde temperatuur staan (eventueel iets hoger) e Vaststellen van de druk in de installatie met de manifold ; deze moet dezelfde zijn als de berekende druk f Uitvoeren van lektesten op de installatie, en de nodige maatregelen voorstellen indien een lek gevonden wordt. g Afkoppelen van de meettoestellen, de cel laten afkoelen, en zo nodig door de zuigkraan te smoren, de aanvangsdruk van de compressor binnen de perken houdend, de installatie terug opstarten. De klant op de hoogt brengen indien de cel niet volledig vanzelf kan opstarten ; eventueel zuigdrukventiel of mopventiel voorstellen. Testen indien het opwarmen van de celinhoud niet mogelijk is a In pumpdown laten gaan van de installatie, tot ca 0.2 bar onder de atmosfeerdruk b Afsluiten van het lagedrukgedeelte door de servicekranen c Steken van stikstofdruk op het ld gedeelte via de toegang. Opgelet: De nodige veiligheidsmaatregelen nemen tegen een eventuele fabricagefout in de compressor (druktesten met gas zijn veel gevaarlijker dan die met water zoals in c.v. installaties) en niet boven de berekende maximumdruk gaan (zie hierboven) d Uitvoeren van de druktest en de lektesten e Vacumeren van de installatie tot 270 Pa f Afkoppelen van de meettoestellen en de stikstoffles, het ld gedeelte terug onder druk zetten.

5 Reinigen van een buitencondensor Bij buitencondensors treedt sterke vervuiling op van de lamellen. De condensor wordt het best gereinigd met behulp van een zachte spuit of een borstel, na het aanbrengen van een daarvoor speciaal in de handel beschikbare reinigingsvloeistof. Hierbij dient steeds in de richting van de lamellen te worden gespoten of geborsteld. Er mag zeker geen hogedrukspuit worden gebruikt en er mag ook niet dwars op de lamellen worden gespoten, want dit doet de lamellen vervormen en verstoort het thermisch contact tussen de lamel en de pijp. Na het reinigen moeten de lamellen worden ‘gekamd’. Tenslotte dient aan de hand van een doorlichting met een lamp nazien te worden of alle doorgangen daadwerkelijk vrij zijn.

78

6 Opnemen van de ΔT van een buitencondensor Voor het opnemen van de ΔT van een buitencondensor moet de installatie werken op continue met normale belasting. De belasting van de koelinstallatie kan eventueel wat verhoogd worden zodat continue werking kan optreden (bv. deur openzetten van een koelcel,…). Na ongeveer 5 minuten, de tijd nodig voor de installatie om in evenwicht te komen, worden volgende parameters gemeten: - de verdampingstemperatuur aan de uitgang van de verdamper met behulp van een manometer, om na te gaan of de installatie werkelijk normaal belast is; - de condensatietemperatuur aan de ingang van de condensor met behulp van een manometer; - de luchttemperatuur in de schaduw op voldoende afstand van de condensor, zodat de temperatuur niet beïnvloed wordt door de warme lucht die uit de condensor komt. De ΔT is het verschil tussen deze temperaturen (verdampings- en werkingstemperatuur). Normale waarden bevinden zich tussen 9 en 16°C. Temperaturen boven 16°C zijn te hoog en zullen in de zomer aanleiding geven tot problemen. Bij het verslechteren van het thermisch contact tussen de lamellen en de pijpen of bij het degraderen van de lamellen zal de ΔT toenemen.

7 Opnemen van de COP van een koelinstallatie De COP (Coefficient of Performance) is de verhouding van de ingebrachte elektrische energie tegenover de afgevoerde warmte aan de condensorzijde. De COP-1 is de koudefactor; dit is de hoeveelheid warmte die de koelinstallatie netto opneemt uit de verdamper gedeeld door de hoeveelheid opgenomen elektrische energie. Beide gegevens vormen een globale maatstaf voor de toestand en de kwaliteit van een koelinstallatie of een warmtepomp. De COP wordt gemeten als volgt : a In continubedrijf brengen van de installatie bij normale belasting, en de temperaturen laten stabiliseren b Meten en noteren van de verdampingstemperatuur en de condensatietemperaturen voor latere referentie c Meten van het totaal opgenomen elektrisch vermogen (koelmachine + verdamper + condensor) met behulp van een kWh-meter gedurende een bepaalde tijd (bv. 15 minuten), hetzij meten van de opgenomen stroom van de diverse toestellen en omrekenen naar het opgenomen vermogen, rekening houdend met een geschatte arbeidsfactor (bv. 0,8). De eerste methode is uiteraard veel nauwkeuriger en geniet de prioriteit d Meten van het luchtdebiet door de condensor (met een luchtsnelheidsmeter, gelijkmatig bewegend over de ganse aanzuigzijde van de batterij, meting enkele keren herhalen en gemiddelde nemen, daarna resultaat in m/sec vermenigvuldigen met de frontale sectie van de batterij in m2)

79

e Meten van de luchttemperatuur aan de aanzuigzijde van de luchtcondensor (deze kan om reden van recirculatie hoger zijn dan de temperatuur van de vrije lucht) f Meten van de temperatuur van de lucht aan de uitlaat van de condensor g Meten van de temperatuur van de vrije lucht, meten van de luchtvochtigheid, afleiden van de soortelijke massa van de aangezogen lucht van de batterij uit het Mollierdiagram h Het afgegeven vermogen is : debiet (in m3/sec) x soortelijke massa (in kg/m3) x 1 (kJ/kg) x Δt (K) kW ; het opgenomen vermogen wordt uit de gemeten waarde en de tijd omgerekend in kW, de verhouding tussen beiden is de COP (coëfficiënt of performance). De COP-1 is de warmte opgenomen aan de verdamper (voelbare + latente) per kW ingevoerd totaal elektrisch vermogen. De COP is een globale maat voor de prestatie van de koelinstallatie. De reden waarom aan de condensor wordt gemeten en niet aan de verdamper, is dat de meting aan de condensor veel eenvoudiger is en met minder foutkansen kan worden uitgevoerd. Hierbij komt dat bij meting aan de verdamper ook de luchtvochtigheid zou moeten worden gemeten. Voor installaties met een watercondensor wordt het waterdebiet gemeten en wordt rekening gehouden met de soortelijke warmte van 4,18 kJ/kg. Het is belangrijk om alle verbruikers die moeten werken bij het normale bedrijf van de koelinstallatie, bij de COP-meting te betrekken. Dit om reden dat anders geen rekening wordt gehouden met het energieverbruik door ongunstig gedimensionneerde verdamperventilatoren en ontdooiïnstallaties.

8 Reinigen van een watercondensor Het reinigen van een coaxiale opgerolde watercondensor of van een platenwisselaar kan enkel op chemische wijze. Er dient op de waterzijdige kring een toegang voozien te worden zodanig dat een circulatiepomp en een vat met reinigingsvloeistof kunnenn worden aangesloten. Uitsluitend reinigingsvloeistoffen die de materialen van de condensor ongemoeid laten, mogen worden gebruikt. Bij shell and tube condensors en bij coaxiale condensors met afneembare eindstukken kan ook mechanische reiniging worden toegepast. Het is aanbevolen de borstels en de staven te trekken in de plaats van te duwen (bij duwen bestaat risico op perforeren). Na een chemische reiniging of een mechanische reiniging moet een condensor een druktest ondergaan, om er zeker van te zijn dat de reiniging de installatie niet heeft doorgecorrodeerd.

9 Leegmaken van een installatie Leegmaken van een installatie teneinde ze tijdelijk buiten bedrijf te stellen, te verplaatsen of ze een andere bestemming te geven a b c d e

Opslaan van het koudemiddel in de installatie in het vat van de installatie zelf. Afkoppelen van de leidingen Aansluiten van manometers Afsluiten van de kraan op de uitgang van het vat De installatie met verhoogde koellast (eventueel opwarmen van de verdamper).

80

f Uitschakelen van de installatie g Opwarmen van alle punten waar zich koudemiddel, al dan niet opgelost in olie zou kunnen bevinden, tot ca. 40°C (met behulp van een regelbare warme luchtblazer, eventueel een haardroger of, voorzichtig met een brander) ; speciale aandacht voor het carter, de olieafscheider, de filters… h Opnieuw opstarten van de installatie, het deksel van de lage drukpressostaat verwijderen, en de installatie laten afpompen tot ca. 0,2 bar onder vacuüm i Sluiten van de installatie, afgekoppelde leidingen dichtknijpen en dichtlassen en een stuk leiding overlaten dat kan worden afgesneden, kraanhoeden, stoppen etc. terugplaatsen j Vullen van de installatie met stikstof, druk ca 2,5 bar k Het hogedruk gedeelte, het vat, de condensor en de hogedrukleiding tot de compressor, bevatten nog steeds koudemiddel. De hogedrukservicekraan op de compressor dient te worden gesloten. l Markeren van de installatie: “ vloeistofvat bevat koudemiddel x en y olie – installatie gevuld met stikstof – hoge druk kraan op compressor gesloten”. Leegmaken van een installatie zodat deze geen koudemiddel meer bevat a Aansluiten van manometers en recuperatievat; het vat indien mogelijk eerst vacuüm zuigen en zo diep mogelijk afkoelen b Aansluiten van de hogedrukmanometer op de vloeistofuitgang van het vat van de installatie en van de middenleiding op het recuperatievat. Indien mogelijk slangen van 3/8 duim gebruiken. De kranen dicht laten. c In bedrijf stellen van de installatie en de condensatiedruk zo hoog mogelijk verhogen, maar wel onder de cutout van de hogedrukpressostaat blijven. d Openen van het pad vloeistofvat > manifold > recuperatievat, zodat de laatst geopende kraan een plots openen toelaat e Laten uitvallen van de installatie op lage druk f Uitschakelen na deze uitval, en de laatst geopende kraan terug dichtmaken g Verwarmen van alle plaatsen waar zich koudemiddel zou kunnen ophopen, speciaal het carter. h Voltooien van het leegpompen met een afpompunit tot de gehele installatie beneden de 0,2 bar onder omgevingsdruk is (ook de hoge druk zijde) i Eventueel vacumeren en onder stikstof zetten. j Markeren van de installatie : “Installatie onder stikstof, bevat geen koudemiddel, ….. olie ”. Leegmaken van een defecte installatie Bij het leegmaken van een defecte installatie kan meestal geen gebruik gemaakt worden van de compressor als pomp. De ganse installatie moet worden leeggemaakt met behulp van de afpompunit. Het is daarbij aanbevolen de installatie zover als mogelijk op te warmen, met extra aandacht voor de koude punten. Deze opwarming versnelt het afpompen aanzienlijk. Deze manier van afpompen duurt beduidend langer dan wanneer van de compressor kan gebruik gemaakt worden en de vloeistof in de hoge druk zijde van de compressor kan worden opgeslaan. Het verdient aanbeveling beide zijden van de installatie gelijktijdig af te zuigen.

81

Deze procedure geldt ook voor installaties zonder gepaste toegangsfaciliteiten (een kraan vloeistofzijdig die kan open staan daar waar de doorgang naar de installatie is afgesloten, en die daardoor toelaat het koudemiddel naar een vat te zenden). Leegmaken van een installatie zonder toegangsfaciliteiten (bv. hermetische installatie) De installaties zonder toegang kunnen worden afgepompt via de afpompunit door één of enkele prikkranen op de gepaste plaatsen aan te brengen en via deze prikkranen af te zuigen. Deze kranen worden op een bestaande leiding bevestigd, waarna een stalen holle naald doorheen de leiding wordt geperst. De kraan is uitgerust met een spindel, die toelaat deze tijdens de handelingen open en dicht te zetten. Na gebruik kan de kraan worden verwijderd en de installatie, na het aftappen van de olie worden verschroot, of kan de opening worden dichtgesoldeerd en de installatie verder worden gebruikt. Dit laatste wordt afgeraden omdat de installatie vanaf het dichtsolderen verkoolde olie en andere ontbindingsproducten kan bevatten. De filter moet minstens preventief worden verwijderd. Doordat installaties zonder toegang meestal een beperkte koudemiddelinhoud bevatten, duurt het afpompen relatief kort.

10 Vullen van een installatie a. Vullen van een nieuwe installatie Alvorens tot het vullen van een nieuwe installatie over te gaan moeten een aantal punten worden nagezien en een aantal testen worden uitgevoerd. Stemt de olie in de compressor overeen met het koudemiddel waarmee we de installatie wensen te vullen? Wat is de nodige hoeveelheid koudemiddel waarmee de installatie moet gevuld worden? Onderzoek de installatie op servicevriendelijkheid, voer zo nodig correctie uit, die kunnen vele uren besparen. Zijn alle onderdelen van de installatie voldoende bereikbaar? Laat een schriftelijk spoor achter, eventueel in het logboek. De installatie ondergaat een eerste druktest. Hierbij wordt zo goed mogelijk de werkelijke bedrijfsdruk nagebootst. Deze is aan de hoge drukzijde meestal tot 25 bar in de zomer (na te zien in functie van het koudemiddel en de bedrijfsvoorwaarden, kan wel lager zijn, meestal niet hoger). Aan de lage drukzijde dient de druk afgestemd te worden op de temperatuur van het gebruikte verzadigde koudemiddel bij 25°C (stilstaande installatie met binnenopstelling). Zorvuldig bij deze testen de hoge druk van de lage druk scheiden, eventueel een kraan aan de lage druk zijde open laten. Aan de lage druk zijde zitten dikwijls een aantal onderdelen die geen 25 bar verdragen. Lekken opsporen en verhelpen. De testen zo dikwijls herhalen als nodig om geen lekken meer te vinden. De testen kunnen gebeuren met droge stikstof en eigenlijk ook met droge lucht (dauwpunt minstens -10°C). Echter niet met lucht uit een gewone compressor, omdat deze te veel vocht bevat. Uiteindelijk de druk gedurende 24 uur op de installatie laten staan, deze mag niet meer schommelen dan door de schommeling van de omgevingstemperatuur kan verklaard

82

worden. Blijkt de installatie dicht, dan wordt de installatie gesloten en wordt overgegaan tot het vacumeren. De installatie wordt een eerste maal grondig gevacumeerd. Nazien dat alle wegen open staan: magneetventielen (er bestaan speciale servicemagneten), handkranen, expansieventielen (staan in het vacuum theoretisch open). Er rekening mee houden dat een aantal onderdelen stikstof onder druk bevatten, wat de vacuumpomp kan beschadigen. Deze eerste vacumering dient om niet condenseerbare gassen en waterdamp te verwijderen. Deze waterdamp is onder andere afkomstig van vocht uit de lucht dat zich bij temperatuurschommelingen in de leidingen en onderdelen kan afzetten. Het is daarom aanbevolen dat alle onderdelen bij dit vacumeren in een warme omgeving staan. Een vacumering tot 270 Pa wordt aanbevolen. Eventueel kunnen verschillende vacuumpompen op verschillende punten van de kring worden aangesloten. Nadat deze eerste vacumering voltooid is wordt het vacuum gebroken met droge stikstof. Dit betekent dat de druk in de installatie oploopt tot atmosfeerdruk. De voorbereidingen worden getroffen om de vacuumproef te kunnen uitvoeren. Vervolgens wordt een tweede keer gevacumeerd. Eens de installatie vacuum wordt de vacuumproef uitgevoerd. Deze bestaat erin de installatie meerdere uren te laten vacuum staan, waarbij dit vacuum niet mag veranderen. Het gebruik van een elektronische vacuümmeter is hier aangewezen. Deze proef is aanzienlijk gevoeliger dan de drukproef voor het opsporen van lekken. Is de vacuümproef geslaagd, dan kan overgegaan worden tot het vullen van de installatie. Indien de installatie servicevriendelijk is opgebouwd, kan het vat gevuld worden met de berekende hoeveelheid koudemiddel via de op het vat voorziene vloeistofkraan. Eens het vat de nodige hoeveelheid heeft bekomen, het koudemiddel voorzichtig in de installatie toelaten (maken dat de compressor zich niet vult met een grote hoeveelheid vloeibaar koudemiddel), de installatie opstarten en eventueel de vulling voltooien door voorzichtig bijvullen aan de vloeistof of gaszijde. In het andere geval kan de installatie met vloeistof gevuld worden door deze toe te laten via de vulkraan (indien aanwezig, kraan aangesloten op de vloeistofleiding) of eventueel via de afsluiter op het vat. Meestal lukt het voldoende vloeistof in het vat te laten stromen om bij het opstarten de compressor niet te veel te laten pendelen. Bijvullen via vloeistofzijde door het smoren van de gepaste kranen. Is de installatie niet voorzien van een vloeistofingang, dan kan met vloeistof via de zuigaansluiting worden gevuld, daarbij een vloeistofslag vermijdend (er bestaan speciale smorende hulpstukken daarvoor). Dit is echter geen goede techniek (wegwassen van de oliefilm, eventueel kleine vloeistofslagen die de kleppen reeds beschadigen).

83

b. Vullen van een oude installatie Voordat een oude installatie wordt gevuld, moet eerst nagekeken worden of de installatie nog koudemiddel of olie bevat en zo ja, welke soort. Verder moet gevraagd worden of dit gewenst is. Normaal zou het koudemiddel en de olie op elke installatie en in elk logboek moeten vermeld staan. Na het verwijderen van een eventueel ongewenst koudemiddel en in de veronderstelling dat de olie herbruikbaar is, wordt bij voorkeur eerst een oliewissel uitgevoerd. Er wordt dan verder gehandeld volgens de procedure zoals beschreven onder “nieuwe installatie”. Het verdient aanbeveling om van elke installatie eerst de servicevriendelijkheid te onderzoeken en de te voorziene problemen (afwezigheid van afsluiters op de goede plaats) te corrigeren. a Vacuüm trekken van de installatie tot 270 Pa gebruik makende van een elektronische vacuümmeter b Aanhouden van dit vacuüm gedurende minstens 1/2 uur; is het vacuüm gebleven, dan wordt naar de volgende stap overgegaan, anders zie punt d “ lekzoeken ”. c Afpersen van de installatie met stikstof, ervoor zorgend dat alle delen van de installatie gevuld zijn (eventueel expansieventiel eerst overbruggen), als testdruk kan 10 bar gekozen worden voor het gemeenschappelijk testen van ld en hd d Vervolgens zorgvuldig zoeken naar lekken, eerst met een schuimmiddel, vervolgens met een ultrasoon toestel. Een ionisch toestel kan slechts gebruikt worden als er een spoor van het koudemiddel in de stikstof aanwezig zou zijn. e Indien de installatie lekvrij is, deze opnieuw vacumeren tot 270 Pa of minder f Voeden van de vloeistofkring met koudemiddel uit de koudemiddelcylinder die opgesteld staat op een weegschaal, via de manifold en het geopende vulventiel, met gesloten kraan op het vloeistofvat. Dit gebeurt eerst langzaam tot de ld pressostaat hoorbaar aanslaat en de installatie start, vervolgens kan met vol debiet worden gevuld. Indien de aansluitslang te klein is, dan kan de installatie enkele keer afslaan op ld. De pressostaat kan eventueel lager worden gezet. Ca 85 % van het verondersteld nodige gewicht wordt gevuld. De installatie wordt in regime gebracht, en het proces wordt gecorrigeert als er nog bellen in het kijkglas aanwezig zijn. De installatie mag niet worden beoordeeld alvorens ze in regime is. g Afkoppelen van de meetinstrumenten en het vulgewicht noteren in het logboek.

11 Vaststellen van de koudemiddelinhoud van een cylinder Het is niet meer mogelijk om, gelet op de veelheid van koudemiddelen die allemaal sterk op elkaar gelijken, alleen op basis van de druk en de temperatuur af te leiden welk koudemiddel zich in een cylinder bevindt. Daar de temperatuur in een koudemiddelcylinder slechts op 2 K kan worden gemeten en de druk slechts op 10% , kan alleen maar bepaald worden tot welke familie een koudemiddel behoort. En dan nog is het niet altijd zeker. Door eigenaardige nevenverschijnselen (toename van druk en volume) bij sommige koudemiddelen is het gevaarlijk verschillende onbekende koudemiddelen te mengen, ook al zijn het mengsels die ongeveer bij dezelfde druk werken.

84

12 Vullen van een koudemiddelcylinder Het is bij koudemiddelcylinders noodzakelijk eerst de aanwezigheid van stoffen vast te stellen die een deel van het volume innemen (bv. olie). Daartoe moet de “lege” cylinder gewogen worden en vergeleken worden met de aangegeven tarra op de cylinder. Vervolgens dient het volume van de cylinder nauwkeurig worden vastgesteld. De cylinder nooit méér vullen dan voor 75 % van het veronderstelde volume. Vloeibaar koudemiddel kan enorm uitzetten. Eens de cylinder volledig gevuld is, loopt de druk op zoals bij uitzettende vloeistof (en niet zoals bij een samengeperst gas) en is de barstdruk zeer snel bereikt.

13 Uitvoeren van een olietest, nemen van een oliestaal a Aansluiten van de manometers op de compressor b In pumpdown brengen van de installatie tot 0,2 bar onder omgevingsdruk ; het carter staat nu in onderdruk c Afsluiten van de ld en hd servicekranen d Losmaken van de cartertoegangsstop en met een pipet een oliestaal nemen e Terug aanbrengen van de carterstop f Vacumeren van het carter via de servicekranen g Terug openen van de kranen en de manifold wegnemen (zie aansluiting manifold).

14 Vervangen van een vloeistoffilter en/of kijkglas a Aansluiten van de manometers op het ld gedeelte zodanig dat de ld sectie van de manifold kan worden vacuümgezogen (het eveneens aansluiten van de hd manometer kan zinvol zijn om bij de pumpdown (zie punt c) tijdig een vol vloeistofvat op te merken indien dit te klein gedimensioneerd werd) b Sluiten van de kraan tussen het vat en de combinatie filter/kijkglas c In pumpdown brengen van de installatie (de installatie valt uit op ld pressostaat) en doorgaan (bv door de pressostaat te overbruggen of door het gebruik van de afpompunit) tot de druk opeenvolgend overeenkomt met vacuum (kleiner wordt dan atmosfeerdruk) tot 0,2 bar onder de atmosfeerdruk. Alle koelmiddel in het ld gedeelte, de verdamper, de vloeistofleiding en de filter kijkglascombinatie zit nu in het vloeistofvat. d Sluiten van de ld servicekraan op de compressor e Uitvoeren van de nodige vervangingen f Vacuüm zuigen van het ld gedeelte g Openen van de kranen en de manometer afkoppelen.

15 Vervangen van een condensor of van een onderdeel aan de hd zijde van de kring Bij het vervangen van een condensor moet de condensor ingeblokt en met een afpompunit leeggemaakt worden. Dit kan alleen als er een afsluiter staat aan de ingang van het vloeistofvat. Bij vele installaties is dit niet het geval en moet, in dergelijke gevallen, het

85

koudemiddel uit de ganse installatie, inclusief de condensor, volledig worden verwijderd. Dit is één van de gevolgen van de service-onvriendelijkheid van de installatie.

16 Vervangen van een verdamper of van een onderdeel aan de ld zijde van de kring Bij het vervangen van een onderdeel aan de ld zijde van de installatie volstaat het dit deel koudemiddelvrij te maken (zie procedure hierboven). Dit is mogelijk bij de grote meerderheid van de installaties, behalve bij installaties met capillair en bij hermetische installaties. In deze gevallen moet de installatie worden leeggemaakt met behulp van een afpompunit.

17 Aanbrengen van een wijziging aan een installatie Bij het aanbrengen van wijzigingen aan een installatie wordt hardgesoldeerd op leidingen die op dat ogenblik reeds in dienst zijn geweest. Dit wil zeggen dat zij bedekt zijn met een oliefilm die koudemiddel heeft opgenomen. Bij het hardsolderen wordt dit deel van de leiding, ondanks de stikstofstroom, roodgloeiend gestookt. Er ontstaat bijgevolg op elke soldeerplaats verbrande olie en andere ontbindingsproducten die de installatie op termijn kunnen beschadigen. Als voorzorg kunnen de installaties bij alle ingrepen ook voorzien worden van overmaatse vloeistof filter/drogers (voor een bepaalde afmeting van leiding bestaan drie maten van filters: één of twee maten groter dan die oorspronkelijk op de installatie stonden) van het type dat ook zuren absorbeert, en kunnen aan de zuigzijde van de compressoren zuigfilters worden voorzien. Tenslotte wordt aanbevolen om na enkele weken bedrijf, de olie te vervangen. Verder is het ook aangewezen om de kleur van de olie na te zien en om eventueel een zuurtest uit te voeren tijdens het volgende onderhoud. Bij de ombouw van installaties zal in principe steeds worden overwogen of het verantwoord is het risico te nemen op een mogelijk defect door recuperatie van de leidingen.

18 Vervangen van pressostaten Normaal horen pressostaten op de daartoe voorziene plaatsen van de compressor te worden aangesloten, en is het eenvoudig ze te vervangen door de compressor in te blokken nadat de body is leeggezogen. Indien pressostaten op serviceventielen zijn aangesloten, is de vervanging nog eenvoudiger. Maar er werden ook al pressostaten vastgesteld die, zonder enig middel om ze zonder koudemiddelverlies af te kunnen koppelen, aangeloten waren. Dit is een zware uitvoeringsfout, die dient hersteld te worden van zodra de mogelijkheid zich voordoet.

19 Vacumeren en vacuüm breken

86

Na volledige montage moet een koelinstallatie onderworpen worden aan druktesten, en indien deze testen succesvol zijn uitgevoerd, moet de installatie worden gevacumeerd. Bij het vacumeren wordt ook een vacuümtest uitgevoerd. Deze test bestaat erin de installatie onder vacuüm te brengen en voor een bepaalde tijd onder vacuüm te houden. Er dient vervolgens nagegaan te worden of dit vacuüm blijft, of met de tijd degradeert. De vacuümtest is gevoeliger voor lekken dan de druktest. De vacuümtest dient te gaan tot een vacuüm dat toelaat dat alle water in de kring verdampt bij de omgevingstemperatuur van de installatie, betrokken op haar koudste punt, en dat alle ijs sublimeert. In Nederland eist het STEK 270 Pa, dit kan even goed 300 of 250 Pa zijn, maar hoe lager de druk, hoe moeilijker het vacuüm te bereiken is. Elk miniem lek, ook in de vacuümpomp, speelt nu een rol. De vacumeersnelheid neemt daarenboven sterk af met de dichtheid van de gassen, die bij dergelijke drukken meer dan duizend keer ijler zijn dan bij een werkende installatie. In principe is de installatie (behalve het carter van de compressor) olievrij. Indien dit niet het geval is, dan is het bekend dat een kleine waterdruppel onder een oliefilm niet verdampt in het vacuüm. Er blijft vocht in de installatie, dat eventueel gedeeltelijk of volledig kan worden verwijderd door de verdachte plaatsen kunstmatig op te warmen. Het achtergebeleven vocht komt terug vrij bij het inbedrijf stellen van de installatie en de migratie van de olie. Dit vacuüm is niet af te lezen met een wijzermanometer of met een kwikzuilmanometer. Alleen een elektronische vacuümmeter die bijvoorbeeld werkt op de warmteverliezen van een ntc of ptc weerstand, is gevoelig genoeg om dergelijk vacuüm aan te duiden. Na de vacuümtest wordt het vacuüm gebroken met koudemiddel, tot ca. 0.2 bar overdruk (doel: de stikstof uit de installatie verwijderen en alleen gas, geen vloeistof, in het koelsysteem laten ; bij omgevingstemperaturen van –40°C zouden andere regels gelden !), en wordt er een nieuwe vacumering uitgevoerd. Vervolgens wordt de installatie gevuld met koudemiddel.

20 Ontluchten van een installatie Bij een gebrekkig vacumeren blijven in de installatie niet-condenserende gassen, lucht of stikstof achter. Deze zorgen voor een stijging van de condensatiedruk, en vooral van de condensatietemperatuur, voor een fel verhoogd energiegebruik en voor een aantal ongewenste chemische reacties die de koelinstallatie, het koudemiddel en de olie mettertijd schade zullen toebrengen. Tussenkomsten zullen noodzakelijk zijn. Vandaar dat deze gassen door het ontluchten van de installatie moeten verwijderd worden De niet-condenserende gassen hopen zich bij een stilstaande installatie op op het hoogste punt van de hogedrukzijde; meestal in de condensor of het vloeistofvat. Wanneer de stilstaande installatie tot rust wordt gebracht (ca. 10 minuten stilstand), kunnen deze gassen worden verwijderd door via een restrictie en een (hopelijk) aanwezige kraan op een hoog punt, eerst het niet-condenserend gas uit de kring te laten ontsnappen, en, zodra wordt

87

veronderstelt dat er ook een deel koudemiddel begint mee te komen, via de afpompunit. Deze afpompunit moet echter wel voorzieningen hebben voor niet-condenserende gassen. Is er een gaszijdige toegang tot het vat, dan kan de installatie worden afgekoeld (dit laat toe het merendeel van het koudemiddel te condenseren) en en kan vervolgens met de afpompunit, als die voorzien is voor niet condenseerbare gasen, een deel koudemiddeldamp uit het vat worden afgezogen. Deze damp zal dan een mengsel van koudemiddel en niet condenseerbare gassen bevatten. Zijn tenslotte beide operaties niet mogelijk, dan blijft er niets anders over dan de installatie leeg te maken, en te herbeginnen. Door de hd zijde fel te purgeren ontsnapt een ontoelaatbare hoeveelheid koudemiddel wat onaanvaardbaar is.

2.4 Keuze van het koudemiddel en gevolgen op het energieverbruik Het toegepaste koudemiddel beïnvloedt op belangrijke wijze het energieverbruik van de installatie. Hieronder werden enkele installaties, bij hetzelfde werkpunt, maar werkend met verschillende fluida vergeleken. In alle gevallen ging het om DX installaties, waarbij er werd van uitgegaan dat de installatie voor het toegepaste koudemiddel was geoptimaliseerd. De verschillen zijn dan nog uitsluitend aan het koudemiddel zelf te wijten. Voor volgende werkpunten: Verdampingstemperatuur Oververhitting zuiggassen aan de compressor Condensatietemperatuur Onderkoeling van de vloeistof aan het expansieventiel Drukval in de condensor Drukval in de verdamper (inclusief verdeling) Drukval in de persleiding Drukval in de vloeistofleiding Drukval in de zuigleiding Isentroop rendement Volumetrisch rendement

-10 8 40 6 0,1 0,5 0,1 0,01 0,1 0,7 0,85

°C K °C K bar bar bar bar bar

presteren de verschillende koudemiddelen (per kg koudemiddel) als volgt: (bron: Coolconsult): koudemiddel R12 R134a R404a R407c R22 R502

Qo 120,1 151,6 117,4 170,5 165,6 107,7

Qc 160,7 203,7 161,3 230,1 222,1 146,3

W 40,7 52,2 43,9 59,6 56,6 38,6

Qo/W 2,95 2,91 2,68 2,86 2,93 2,79

Qc/Pc 4,6 5,4 4,3 5,0 4,5 4,2

W (%) 99,7 101,4 110,1 103,0 100,6 105,6

88

koudemiddel R507 R290 R1270 NH3 R744

Qo 122,4 288,8 294,6 1112,4 176,0

Qc 166,3 388,1 396,3 1490,2 240,3

W 43,9 99,3 101,7 377,7 64,3

Qo/W 2,79 2,91 2,90 2,95 2,74

Qc/Pc 4,3 4,1 4,0 5,6 2,7

propaan propeen NH3 CO2

W (%) 105,6 101,3 101,7 100 99,7

Qo en Qc in kJ/kg Qo stelt het vermogen voor dat de koelinstallatie aan de te koelen objecten onttrekt, W stelt het opgenomen vermogen voor dat de koelmachine nodig heeft om te werken, Qc is dan de warmte die de koelmachine afvoert aan de condensor. W van het Tewi is uitgedrukt in % tegenover referentie NH3 = 100 % Bij werkelijke installaties liggen de verschillen verder uit elkaar. De verschillen zijn hoofdzakelijk te wijten aan verschillen in warmteoverdracht, viscositeit, soortelijke warmte, etc. Zo worden voor een vergelijking tussen R134a en NH3 volgende meetwaarden vastgesteld voor een vloeistofkoeler met schroefcompressor (bron Euramon). Opgenomen elektrisch vermogen (100% = ammoniak, natte koeler en watercondensor) Verdampertype Natte verdamper Droge verdamper Condensorkoeling door water lucht water lucht R717 (NH3) 100 135 110 149 R134a 118 159 132 179 verhouding NH3-R134a 0,85 0,85 0,83 0,83 COP Verdampertype Condensorkoeling door R717 (NH3) R134a verhouding NH3-R134a

Natte verdamper water lucht 100 74 85 63 1,18 1,17

Droge verdamper water lucht 90 67 76 56 1,18 1,20

Daar waar de verhouding tussen R717 en R134a in de koudemiddeltabel 1,01 was. De zeer geringe viscositeit van ammoniak, zijn zeer grote verdampingswarmte tegenover die van R134a, en de goede warmtegeleiding spelen een bijkomende rol in het voordeel van ammoniak. Dit alles maakt dat uiteindelijk de energetische resultaten van een ammoniak installatie beter zijn dan de tabel hierboven weergeeft. Ook CO2 is een uitstekend koudemiddel, doch het moet vergeleken worden in andere werkingscondities. Het kritisch punt ligt namelijk slechts op 32°C, en in de buurt van het kritisch punt presteren koudemiddelen zeer zwak.

89

2.5 Het concept TEWI Het concept TEWI poogt in één cijfer, de totale equivalente geproduceerde CO2 die overeenkomt met het realiseren van de installatie, haar koudemiddelverbruik, haar energieverbruik en onderhoud, en de afbouw van de installatie inclusief de vernietiging van het niet herbruikbare koudemiddel weer te geven. Een installatie die werkt in hierboven genoemde omstandigheden heeft een TEWI, een totale equivalente broeikaseffect impact. Deze zal afhangen van een aantal parameters. Hij wordt (voor een koelmachine) internationaal gedefinieerd volgens de regel: TEWI = [gref x n + (1 - grec)] x M r x GWP + Ea x n x Up + C x Ms gref: grec:

hervullingsquota per jaar hergebruik na buiten dienst stellen zonder tot CO2 uitstoot te leiden (hergebruiken) GWP: GWP waarde van het gebruikte koudemiddel Up: Conversiefactor kg CO2/kW voor de gebruikte mix voor de productie van elektriciteit C: Conversiefactor in kg CO2 voor productie, levering en plaatsing van de koeleenheid n: levensduur in jaren Mr: vulling van koudemiddel in kg Ea: Jaarlijkse energieconsumptie Ms : massa van het koelsysteem. (bron : Euramon)

Voor een koelinstallatie met het in paragraaf 2.4 genoemde werkpunt kan het TEWI berekend worden: Voor het buitendienstellen van de installatie nemen we aan dat grec = 0,25 Hier zou dus 25% van het koudemiddel kunnen gerecycleerd worden, waarbij we aannemen dat deze hoeveelheid koudemiddel geen CO2 uitstoot veroorzaakt. We nemen verder aan dat de massa van een koelinstallatie per kW capaciteit 5 kg is. Het gaat hier om de massa staal, koper,… waaruit de installatie is opgebouwd. We nemen aan dat de installatie een DX installatie is of vergelijkbaar, en dat de vulling aan koudemiddel (zoals gemiddeld voor DX installaties) 250 gram koudemiddel bedraagt per kg koelcapaciteit. We nemen aan dat het jaarlijks verlies aan koudemiddel (% lekken /100) is gref = 0,05 We nemen voor Up in 473 gram CO2/kWh, rekening houdend met 50 % kernenergie. Deze factor kan variëren van 0 (100 % zuivere energie, bv hydro, wind + hydro,..) tot het dubbele als bv alle elektriciteit met steenkool zou worden opgewekt. C wordt ingeschat voor zware compacte toestellen als: 2600+520 x n in gram /kW capaciteit (bron : Euramon) De GWP waarden voor de berekeningen werden afgeleid uit Glenn C. Hourahan, Air Conditioning and Refrigeration Institute Arlington.

90

kg CO2 equivalent per kg koudemiddel 10600 1600 4540 1960 1900 6200 4600 0 0 0,5 1

Koudemiddel R12 R134a R404a R407c R22 R502 R507 R290 R1270 NH3 R744 Voorbeeld :

Voor deze berekening gekozen koudemiddel Koelcapaciteit van de installatie Bedrijfsduur in uren per jaar geschatte levensduur of in jaren met de geschatte bedrijfsduur per jaar Ingeschatte energieconsumptie over levensloop

R134a 10 kW 2.500 (commerciële koeling) 40.000 uren 16 jaar 137 457 kWh

Voor zulk een installatie kan het TEWI benaderend ingeschat worden per kW koelvermogen. De berekening is in gram equivalente CO2 uitstoot. Deze bestaat uit 3 luiken : 1. De equivalente uitstoot voor het verloren gegane koudemiddel 2. De uitstoot van de elektrische centrales nodig om de elektriciteit om de machine te doen werken op te wekken. Deze centrales werken met een mix, die verschilt van land tot land. 3. De uitstoot die gebeurd is om de machine te bouwen, te vervoeren, te installeren, en te onderhouden: curatief en eventueel preventief, kortom voor de realisatie van het koelsysteem. TEWI = equivalente CO2 uitstoot door :

Gram CO2 Ton CO2

koudemiddel verbruik 6.200.000 6,2

+ energie verbruik 65.017.182 65,0

+ energie nodig voor realisatie 546.000 0,5

Totaal 71,8

Voor de installatie uit het voorbeeld geldt dus : TEWI (in gr CO2) = in ton CO2

656.917.821 gram 656,9 ton

Diezelfde installatie in Zweden (elektriciteitsproductie op bsis van waterkracht en nucleair) zou resulteren in:

91

Gram CO2 Ton CO2

koudemiddel verbruik 6.200.000 6,2

+ energie verbruik 0 0

+ energie nodig voor realisatie 546.000 0,5

Totaal 6,2

Waarbij we er van uitgaan dat de machine niet in Zweden is gemaakt. Nauwkeurigheid van de inschatting en commentaar: ¾ De GWP is bij deze auteur voor sommige koudemiddelen iets hoger dan bij enkele andere auteurs. ¾ In theorie, zoals de formule is opgebouwd, moet in het GWP ook rekening gehouden zijn met de energie nodig om de koudemiddelen te maken. Wij vermoeden dat dit niet het geval is. ¾ Een lekpercentage van 5 % is vrij optimistisch en wordt vandaag in de logboeken niet teruggevonden, de lekverliezen van de door Coolconsult onderzochte installaties varieerden van 10% tot meer dan 100 % per jaar. ¾ De koudemiddelinhoud van installaties varieert van nu 80 gram per kW tot meer dan 5 kg/kW. Daarbij is 80 g/kW eerder zelden, 5 kg/kW is bij pompsystemen klassiek. ¾ De energie nodig om een koelinstallatie te bouwen, te transporteren,… is een waarde die zeer moeilijk te verifiëren valt, en vermoedelijk variëert tussen 1/3 van deze waarde en meer dan 4 x deze waarde. Dit komt onder andere door de grote verschillen. Een klima-installatie heeft een capaciteit die voor het zelfde gewicht meer dan dubbel zo groot is als die van een diepvriesinstallatie. ¾ Zoals reeds hoger vermeld zijn de eigenschappen zoals in het log p/h diagram voorgesteld niet de enige stofwaarden die bepalend zijn voor de uiteindelijke COP. Deze kan daarvan afwijken tussen 50 % en 150 % van de uitsluitend op het diagram bepaalde waarden. In het algemeen zijn echter de karakteristieken van koudemiddelen die geen chloor en fluor bevatten gunstiger dan deze die deze elementen wel bevatten. ¾ De zuiver energetische analyse geeft geen goed beeld van de economische factoren. Zo weegt energetisch de installatie zeer licht, economisch zal de investering anders wegen dan bv het energieverbruik van de installatie. Zo verhoudt zich de opgenomen energie voor fabricage etc tegenover de opgenomen energie gedurende de levensduur als: 0,84 % in CO2, wat verwaarloosbaar lijkt (energie nodig om de machine te bouwen .../ totaal energieverbruik gedurende de levensduur). Daar waar de investering in de aankoop tegenover de energieprijs zich verhouden als: 54,6 % in € wat zeker niet verwaarloosbaar is (aanschafprijs van de totale installatie / totaal energieverbruik gedurende de levensduur). Men houdt geen rekening met randvoorwaarden : het personeel brengt weliswaar geen CO2 in, in het kader van de bouw, maar vormt geen verwaarloosde factor. Wij vermoeden dat de investeringskost en de energiekost betere maatstaven zijn. Zelfs de koudemiddelkost is een betere economische maatstaf in het beoordelen van de geschiktheid van een koelsysteem. Tenslotte speelt uiteraard ook de onderhoudskost een rol. ¾ In de formule werd geen rekening gehouden met de vermeden uitstoot door het toepassen van warmterecuperatie. Deze invloed valt echter slechts in een case studie in te schatten. ¾ De vergelijking met Zweden gaat duidelijk mank. Ook het opeisen van elektrische energie voor het doen werken van een koelinstallatie brengt globale implicaties. Het

92

niet uitvoeren van groene stroom door één land, brengt een meerproductie mee in de buurlanden. Het rekenmodel, gebaseerd op de formule, biedt echter ook enkele zekerheden: ¾ Zuiver energetisch gezien is de impact van de vervanging van een koelinstallatie de minst zwaar wegende factor in de totale CO2 uitstoot over het leven van de koelinstallatie. ¾ Het energieverbruik van een koelinstallatie weegt ca 10 x of meer zwaarder dan de aard van het koudemiddel op het CO2 equivalent van de uitstoot van een koelinstallatie. ¾ Het rechtstreeks broeikaseffect van de koudemiddelen is aanzienlijk kleiner dan de uitstoot van CO2 op het niveau van de elektrische centrales nodig om deze te laten werken. Dit argument speelt zeker in het nadeel van die landen die niet beschikken over nucleair, waterkracht of vandaag ook windenergie in voldoende mate.

2.6 Handelingen en metingen aan koelinstallaties 2.6.1

Inleiding

De testen en metingen aan koelinstallaties werden uitgevoerd met de welwillende medewerking van Dalkia UZA en van Johnson Controls (JCI), waarvoor zowel de opdrachtnemers als de opdrachtgever hun erkentelijkheid betuigen. De handelingen aan koelinstallaties, die in de praktijk frequent worden uitgevoerd door diverse koeltechniekers, werden in eerste instantie uitgevoerd ter verificatie, bevestiging of heroriëntatie van de resultaten van het literatuuronderzoek en de beschrijving van de bestaande toestand (hoofdstuk 1). De uitvoering van de testen, waarbij wordt nagegaan in welke mate koeltechniekers koudemiddel laten lekken tijdens hun handelingen, moet leiden tot een grondige analyse van lekkage-oorzaken uit koelinstallaties. Mede op basis van deze resultaten moeten onder meer mogelijke emissiereducerende maatregelen worden voorgesteld om aan de bestaande wetgeving (Vlarem) te voldoen. Grondige lekdichtheidscontroles aan koelinstallaties kunnen ofwel heel complex zijn (bijvoorbeeld wanneer installaties moeten afgeschermd worden en gaschromatografische metingen uitgevoerd worden) of kunnen op een vrij eenvoudige wijze via ultrasoon of iondetectie metingen aan verschillende onderdelen van installaties worden uitgevoerd. De vermelde complexe metingen worden vaak niet uitgevoerd, precies omwille van hun complexiteit en de hieraan gerelateerde hoge kostprijs. De eenvoudige ultrasoon- en iondetectiemetingen kunnen slechts een idee geven van kleine lekverliezen tijdens de werking van een installatie, maar geven geen idee van het totaal aan factoren die lekken kunnen veroorzaken. De testen en metingen aan koelinstallaties werden uitgevoerd met als doel meer duidelijkheid te scheppen over de kwaliteit van de handelingen door koeltechnici. De

93

hoeveelheden koudemiddel die ten gevolge van foutieve handelingen geëmitteerd worden, vormen hiervoor een goede indicatie. Anderzijds geven de resultaten ook de mogelijkheid om technieken en materialen te vergelijken. Tenslotte gaven deze testen aan de betrokken koeltechnische bedrijven en instanties de gelegenheid om de competentie van hun koeltechniekers te evalueren. Voor de testen werd een 35-tal koeltechniekers gevraagd om volgende koeltechnische handelingen uit te voeren:

het koppelen van een klein koeltechnisch proefstuk met behulp van flareverbindingen; het koppelen van een identiek klein koeltechnisch proefstuk met behulp van lassen; het aansluiten van meettoestellen (het foutief aansluiten van de meettoestellen kan een verlies van soms wel 100 gram koudemiddel veroorzaken, dit is meer dan de inhoud van een huishoudkoelkast); het vullen en vacuüm trekken van de installatie met koudemiddel zoals nodig bij het vervangen of het onderhoud van bepaalde onderdelen (het al dan niet volledig vacuüm trekken van de installatie hangt af van het concept van de installatie en het aantal afsluiters dat voorzien werd, foute concepten hierbij zorgen ervoor dat de installaties niet volledig kunnen worden leeggemaakt zonder grote verliezen, dus het vervangen van een onderdeel impliceert een belangrijk koudemiddelverlies).

Deze twee laatste handelingen werden verwerkt in één proef waarbij de koelinstallatie eerst werd gevuld, vervolgens kort werd opgestart en nadien werd leeggezogen en gevacumeerd. De koeltechniekers waarop voor deze metingen beroep werd gedaan, werden ingedeeld in twee groepen. Een eerste groep bestond uit ervaren, opgeleide en erkende (STEK of equivalent) koeltechniekers. Een tweede groep bestond uit minder ervaren, niet STEK of equivalent opgeleide koeltechniekers. Van zowel het proefstuk met flareverbindingen als het gelaste proefstuk van elke koeltechnieker werden het aantal kleine, middelmatige en grote lekken geteld. De koeltechnieker kreeg de gelegenheid om, na het maken van het proefstuk, zijn fouten te corrigeren indien hierom werd gevraagd. Zo werd ook bij elke koeltechnieker vóór het vullen en na het vacuüm trekken van de installatie, de hoeveelheid koudemiddel in de cylinder gewogen door middel van nauwkeurige weegschalen (op 10 gram nauwkeurig). Hierdoor wordt een idee verkregen van de hoeveelheid gelekt koudemiddel tijdens deze handelingen. De metingen werden via statistische weg uitgemiddeld. Voor elke handeling werd het resultaat benaderd door een verdelingscurve. Deze curve geeft een idee van de gemiddelde efficiëntie van de ganse populatie koeltechniekers in België.

2.6.2

Beschrijving van de testen

Voor de uitvoering van de testen maakte elke koeltechnieker gebruik van zijn eigen apparatuur (manometers, pompunit, buizensnijder,…) waarmee hij ook in de praktijk werkt. Niet alle koeltechniekers beschikken over dezelfde apparatuur. Zo was het aantal

94

koeltechniekers met manometers voorzien van kranen aan het uiteinde van de darmen eerder uitzondering dan regel. Testen met flareverbindingen De flareverbinding wordt gedefinieerd als “een klemverbinding, waarbij het trompetvormig uiteinde van een leiding de afdichting vormt tussen de conische vlakken van de leidingverbinding 8”.

Figuur 10: Maken van trompetvormig uiteinde aan een leiding bij flareverbinding

Figuur 11: Trompetvormig uiteinde van een leiding bij flareverbinding

8

Regeling lekdichtheidsvoorschriften koelinstallaties 1994, Leergang CFK-monteur, STEK, mei 1995

95

Figuur 12: Aandraaien van de flareverbinding Aan de koeltechniekers werd gevraagd een klein koeltechnisch proefstuk te vervaardigen en voor de verbindingen gebruik te maken van flareverbindingen. Het te maken proefstuk had volgende vorm:

Figuur 13: Proefstuk met flareverbindingen

96

7 6b 6a

1c

1a

2a 2b

1b

5b

3a 5a

4b

4a

3b

Figuur 14: Aantal en benaming flareverbindingen Aan één zijde van het proefstuk werd een schraederventiel verbonden zodat het afgewerkte proefstuk achteraf onder stikstofdruk kon gezet worden (ca. 10 bar). Wanneer dit proefstuk onder druk onder water werd gedompeld, werden de eventuele lekken meteen zichtbaar. Er werden drie soorten lekken onderscheiden: -

grote lekken: frequentie gelekte stikstofbellen > 1 per seconde; middelmatige lekken: 1 per seconde > frequentie gelekte stikstofbellen > 1 per 30 seconden; kleine lekken: 1 per minuut > frequentie gelekte stikstofbellen.

Figuur 15: Testen van de flareverbindingen onder stikstofdruk in water (groot lek aan flare rechts)

97

De opdracht werd zodanig geformuleerd dat de koeltechniekers zelf enige vrijheid van handelen hadden. Het gebruik van pasta om op de draad van de flareverbinding te smeren, werd noch aanbevolen, noch gesuggereerd zodat dit enkel gebeurde op initiatief van de koeltechnieker zelf. Niet alle koeltechniekers gebruiken deze pasta. Zodoende wordt een getrouw beeld van de praktijksituatie verkregen waarin de koeltechnieker ook de nodige initiatieven dient te nemen. Enkele koeltechniekers beweerden altijd zelf de leiding aan een lektest te onderwerpen, zoals voorzien volgens de code van goede praktijk, alvorens deze op een koelmachine te installeren. Dit hield natuurlijk in dat de leidingen waarbij lekken optraden, werden hermaakt of hersteld. Overeenkomstig de gang van zaken in de praktijk, werd aan de koeltechniekers die hierom vroegen, de kans gegeven hun werkstuk te herstellen of te hermaken. Dit geeft echter geen garantie op herstel van alle lekken. Om deze reden wordt in de statistische analyse naast de eerste pogingen ook rekening gehouden met de tweede pogingen. Testen met gebraseerde verbindingen De gebraseerde verbindingen werden aangebracht volgens het principe van stikstoflassen. Dit houdt in dat de verschillende stukken leiding onder hoge temperatuur aan elkaar worden gebraseerd terwijl het proefstuk met stikstof wordt doorspoeld.

Figuur 16: Stikstoflassen Aan de koeltechniekers werd gevraagd om op die manier een klein koeltechnisch proefstuk te vervaardigen voorzien van een 10-tal gebraseerde verbindingen. Het te maken proefstuk had volgende vorm:

98

Figuur 17: Proefstuk met gebraseerde verbindingen Net zoals bij de flareverbindingen werd ook hier aan één zijde van het proefstuk een schraederventiel verbonden. Hierdoor kon het afgewerkte proefstuk om de drie soorten lekken te onderscheiden achteraf onder stikstofdruk worden gezet (ca. 10 bar), analoog aan de vorige proef. De opdracht werd ook hier gegeven zodanig dat de koeltechniekers zelf enige vrijheid van handelen werd gelaten. De gebraseerde verbindingen werden achteraf opengesneden zodat de koeltechnieker een beeld kreeg van de kwaliteit van zijn eigen lasverbinding. Speciale aandacht werd besteed aan het doorlassen (goede overlapping van beide delen leiding over de ganse omtrek), en aan het doorstromen (goed glad zijn van de binnenzijde van de buis). Dit laatste hangt samen met de hoeveelheid stikstof die gebruikt werd bij het lassen. Vullen en vacuüm trekken van de koelinstallatie Voor het vullen en vacuüm trekken werd gebruik gemaakt van drie installaties. De eerste installatie was onder meer voorzien van een DWM Copeland compressor (type DKJP_10X_EWL, een luchtcondensor met 1 ventilator op het groepje en een Frigabohn luchtverdamper (type MRE 270) met 4 ventilatoren. De installatie was gevuld met ca. 4 kg HCFK 22 en een polyolester.

99

Figuur 18: Eerste koelinstallatie De tweede en de derde installatie zijn identiek en beide eigendom van Coolconsult. Ze werden in 2004 samengesteld uit verschillende gerecupereerde onderdelen. Beide installaties waren gevuld met ca. 2 kg R409a.

Figuur 19: Koelinstallatie Coolconsult De koeltechnieker diende het vullen en vacuüm trekken van de installatie uit te voeren zonder duidelijke richtlijnen. De opdracht werd bijgevolg uitgevoerd op basis van de ervaring van de koeltechnieker. Hierdoor werd een zo getrouw mogelijk beeld van de realiteit verkregen. De tijdsduur voor het vacuümpompen van de installatie varieerde naargelang de koeltechnieker. De volgorde ‘vullen, leeglaten en vacumeren’ werd gekozen om zo nauwkeurig mogelijk de hoeveelheid gelekt koudemiddel bij de handelingen te kunnen wegen. Indien als laatste handeling het vullen van de installatie gevraagd zou worden, dan zou het uiteindelijke gewicht van de cylinder afhankelijk zijn van de mate waarin de installatie gevuld werd met koudemiddel. Bij deze testen heeft de mate waarin de installatie na het vullen (eerste handeling) opnieuw werd vacuüm gezogen een kleine invloed op de gelekte hoeveelheid,

100

maar dat is in de meeste gevallen verwaarloosbaar ten opzichte van de gelekte hoeveelheid koudemiddel.

2.6.3

Resultaten van de testen

Testen met flareverbindingen 9 Elk proefstuk bestond uit 14 flareverbindingen waarvan 13 op lekken getest werden door onderdompeling in een waterbad (cfr. foto hierboven). De veertiende verbinding (naar stikstofdarm) bevond zich immers boven water. Gespreid over vier dagen legden 28 koeltechniekers de test af zonder gebruik te maken van ringetjes. 9 koeltechniekers deden dezelfde test, echter met gebruik van een ringetje. Sommigen namen hun flareverbindingen een tweede keer onder handen om de lekken te dichten. Maar zelfs een tweede poging bleek geen garantie te bieden voor een lekvrij proefstuk, zoals verder verduidelijkt wordt. De resultaten van de testen zonder ringetje worden eerst behandeld, vervolgens worden deze resultaten vergeleken met de testresultaten mét ringetje. We brengen alle flareverbindingen (eerste en tweede pogingen) in rekening, omdat het in de praktijk soms ook voorkomt dat koeltechniekers overgaan tot controle van hun leidingen (eventueel afhankelijk van de tijdsdruk). Van de 364 flareverbindingen zonder ringetje die getest werden (2de poging meegerekend) lekten er 49. Dit betekent dat 13,4 % van de geteste flareverbindingen zonder ringetje lekken vertoonden wat overeenkomt met een gemiddelde van 1,75 lekkende flareverbindingen per proefstuk bestaande uit 13 geteste verbindingsstukken. Slechts 7 van de 28 proefpersonen slaagden erin al hun flareverbindingen lekvrij te maken. Twee personen maakten een werkstuk waarvan ongeveer de helft van de flareverbindingen lekten (6 lekken respectievelijk 7 lekken op 13 verbindingstukken). Bij statistische analyses wordt deze spreiding weergegeven aan de hand van de gemiddelde afwijking van het gemiddelde of de standaarddeviatie (ook spreiding genoemd). In dit geval bedraagt deze 1,90 lekken op 13 verbindingen. Met behulp van het gemiddelde en de standaardeviatie kunnen de gegevens worden benaderd met een gausscurve of standaard normaalverdeling. Deze ziet er als volgt uit:

9

In bijlage 5 worden de data van de verschillende testen m.b.t. flareverbindingen weergegeven

101

Genormaliseerd aantal lekkende flareverbindingen

Normaalverdeling lekken Flareverbindingen ZONDER ringetje 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 -0,05 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Genormaliseerde meetwaarden Normaalverdeling

Aantal lekken op één proefstuk Figuur 20: Normaalverdeling van alle lekken zonder gebruik ringetje (1e en 2e pogingen)

Meer dan de helft van deze lekken, namelijk 58%, waren grote lekken.

102

Verdeling volgens grootte van de lek

33%

Kleine lekken Middelmatige lekken Grote lekken

58% 9%

Figuur 21: Verdeling volgens de grootte van de lekken

Logischerwijze wordt ervan uitgegaan dat minder ervaren koeltechniekers proefstukken produceren met het grootst aantal lekken (rechts in gausscurve) en dat de proefstukken van ervaren koeltechniekers gemiddeld weinig lekken bevatten. Maar als de resultaten van de testen met flareverbindingen worden bekeken, dan blijkt dit niet het geval. Na correctie met een wegingfactor die in rekening brengt dat er meer ervaren dan minder ervaren koeltechniekers deelnamen aan de testen, blijkt dat 58% van de lekken aan proefstukken toe te schrijven zijn aan de ervaren koeltechniekers.

103

Verdeling lekken volgens ervaring (na correctie door weging)

Ervaren

42% Minder ervaren

58%

Figuur 22: Verdeling flarelekken volgens de ervaring van de koeltechnieker

De techniek van het flaren blijkt dus tamelijk ongevoelig aan de ervaring van de koeltechnieker. Zowel ervaren als minder ervaren koeltechniekers maken lekkende flareverbindingen. Toch scoren enkele koeltechniekers merkelijk beter dan het gemiddelde. De oorzaak is een kritische ingesteldheid en een zeer grote zorg bij de uitvoering van het werk. Uit het geheel van de testen blijkt echter dat lekkende flares niet (enkel) te wijten zijn aan een gebrek aan ervaring of aan overhaast of minder nauwkeurig handelen, maar wel aan de techniek zelf die zodanig gevoelig is aan allerlei factoren en handelingen, dat het lekvrij houden van flareverbindingen in de praktijk zelfs voor ervaren koeltechniekers niet gemakkelijk blijkt. Vijf personen hebben hun flareverbindingen, na het vaststellen van lekken, opnieuw onder handen genomen in een poging deze lekvrij te maken. Alle vijf slaagden ze erin sommige van de lekken dicht te krijgen en in de meeste gevallen de lekken minder groot te maken. Toch slaagde slechts één persoon erin alle lekken te dichten. Bij flareverbindingen is bijgevolg één stikstoftest en het herstellen van deze verbindingen geen garantie voor het lekdicht maken van de leidingen. In sommige gevallen ontstaan zelfs lekken op nieuwe plaatsen doordat aan deze plaatsen gewrongen werd tijdens het herstellen van de flareverbindingen.

104

Het gebruik van pasta garandeert zeker geen lekdichtheid. De technieker met het grootste aantal lekken in zijn proefstuk (7 lekken) gebruikte bijvoorbeeld wel pasta. De resultaten met ringetjes zijn daarentegen opvallend beter. Van de 117 flareverbindingen met ringetje die getest werden (2e poging meegerekend) lekten er vier. Dat betekent dat 3,4 % van de geteste flareverbindingen met ringetjes lekken vertoonden wat overeenkomt met een gemiddelde van 0,44 lekkende flareverbindingen per proefstuk bestaande uit 13 geteste verbindingsstukken. Zes van de negen proefpersonen slaagden erin al hun flareverbindingen lekvrij te maken. Bij statistische analyses wordt deze spreiding weergegeven aan de hand van de gemiddelde afwijking van het gemiddelde of de standaarddeviatie (spreiding). In dit geval bedraagt deze 0,72 lekken op 13 verbindingen. Met behulp van het gemiddelde en de standaarddeviatie kunnen de gegevens worden benaderd met een gausscurve of standaard normaalverdeling. Deze ziet er als volgt uit:

Normaalverdeling lekken Flareverbindingen MET ringetje Genormaliseerd aantal lekkende flareverbindingen

0,5 0,4 0,3

Genormaliseerde meetwaarden Normaalverdeling

0,2 0,1 0 -0,1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Aantal lekken op één proefstuk

Figuur 23: Normaalverdeling van alle lekken bij gebruik ringetje (1e en 2e poging)

105

Testen met gebraseerde verbindingen 10 Elk proefstuk bestond uit ca. 11 gebraseerde verbindingen waarvan 10 op lekken getest werden door onderdompeling in een waterbad. Net als bij de flareverbindingen stond de elfde verbinding (naar de stikstofdarm) boven water en werd bijgevolg niet getest. Op vier dagen tijd legden 20 koeltechniekers de test af, waarbij één persoon tot twee keer toe gelast geeft omdat hij een lasverbinding vergeten was. Van de 200 gebraseerde verbindingen die getest werden, lekten er 4. Dit betekent dat 2,0 % van de gebraseerde verbindingen lekken vertoonden wat overeen komt met een gemiddelde van 0,20 lekkende gebraseerde verbindingen per proefstuk bestaande uit 10 verbindingsstukken. 16 van de 20 proefpersonen slaagden erin al hun gebraseerde verbindingen lekvrij te maken. De vier andere personen hadden telkens één groot lek, telkens te wijten aan een vergeten lasverbinding. De standaarddeviatie (of spreiding) bedraagt in dit geval 0,41 lekken op 10 verbindingen. Met behulp van het gemiddelde en de standaardeviatie kunnen de gegevens geëvalueerd worden met een gausscurve of standaard normaalverdeling. Deze curve is wegens het gering aantal lekken en de kleine standaardeviatie zeer sterk naar links geörienteerd:

Normaalverdeling lekken Lasverbindingen 0,9 Genormaliseerd aantal lekkende lasverbindingen

0,8 0,7 0,6 0,5

Genormaliseerde meetwaarden

0,4

Normaalverdeling

0,3 0,2 0,1 0 -0,1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

Aantal lekken op één proefstuk

Figuur 24: Normaalverdeling van de lekken aan gebraseerde verbindingen 10

In bijlage 6 worden de data van de verschillende testen m.b.t. gebraseerde verbindingen weergegeven

106

Zoals hierboven reeds vermeld, waren alle lekken grote lekken. Eén koeltechnieker heeft de lek weggewerkt door herstelling. In tegenstelling tot de flareverbindingen zijn een stikstoftest en een herstelling bij gebraseerde verbindingen meestal wel efficiënt, tenminste als deze correct worden uitgevoerd. Alle lekkende gebraseerde verbindingen traden op bij de proefstukken van de minder ervaren koeltechniekers. In tegenstelling tot de flareverbinding, blijkt de techniek van het lassen wel gevoelig aan de ervaring van de koeltechnieker en, indien op de juiste manier uitgevoerd, een goede zekerheid omtrent lekdichtheid te bieden. Indien de verbinding toch lekt, is dit meestal te wijten aan het niet correct handelen of de vergetelheid van de minder ervaren koeltechnieker. Vullen en vacuüm trekken van de koelinstallatie 11 Twaalf koeltechniekers legden de testen van het vullen en vacuümeren af op de koelinstallatie van Dalkia werkend op HCFK 22 of op de koelinstallatie van Coolconsult werkend op R 409a. De resultaten van deze testen waren zeer uiteenlopend. De gemiddelde koudemiddellekkage veroorzaakt door de koeltechniekers tijdens deze handelingen bedraagt 123 gram. Meestal betrof het de hoeveelheid koudemiddel dat zich in de darmen van de manometers bevond en praktisch onmogelijk te recupereren is. Dit is echter relatief want hoe langer de installatie vacuüm getrokken wordt, hoe minder koudemiddel in vloeibare vorm zich in de darmen van de manometers zal bevinden. Met uitzondering van één koeltechnieker die erin slaagde koudemiddel te recupereren uit de machine tengevolge van het overschot aan koudemiddel dat de vorige koeltechnieker bij het vacuümzuigen niet had weggenomen, verloor iedereen koudemiddel. Dit is eigen aan de handelingen van het vullen en vacuümeren. Het grootste koudemiddelverlies bedroeg 250 gram, het kleinste verlies 40 gram (met uitzondering van die ene koeltechnieker die 100 gram recupereerde zoals hierboven uitgelegd). De andere verliezen liggen sterk gespreid tussen deze twee uitersten, hetgeen aanleiding geeft tot een zeer vlakke gausscurve en een hoge standaardeviatie van 97,34 gram koudemiddel. Vermits het bereik van de resultaten zeer groot is (alle reële cijfers tussen –100 en 250), werden zones van 25 gram opgemaakt. In onderstaande grafiek komt de balk ter hoogte van 12,5 gram overeen met alle gelekte hoeveelheden tussen 0 en 25 gram. De volgende balk (ter hoogte van 37,5 gr) met alle lekken tussen 25 en 50 gram, enz...

11

In bijlage 7 worden de data van de verschillende testen m.b.t. het vullen en vacuüm trekken van installaties weergegeven.

107

Normaalverdeling lekken bij vullen en vacuümeren van installatie 0,18

Genormaliseerd aantal lekken per zone van 25 gr

0,16

0,14

0,12

0,1 Genormaliseerde meetwaarden Normaalverdeling 0,08

0,06

0,04

0,02

0 12,5 37,5 62,5 87,5 113 138 163 188 213 238 263 288 Hoeveelheid gelekt koelmiddel (ingedeeld in zones van 25 gr)

Figuur 25: Normaalverdeling van de hoeveelheid gelekt koudemiddel tijdens het vullen en vacuüm trekken van de installaties Nog meer dan bij het koppelen van verbindingen (flare- of gebraseerde verbindingen) is het van groot belang dat de koeltechnieker de nodige tijd krijgt om het vullen en vacuümeren naar behoren uit te kunnen voeren. Meer bepaald bij het vacuüm trekken van de installatie wordt hierdoor de hoeveelheid overgebleven koudemiddel in de darmen van de manifold verkleind. Elke foutieve handeling vertaalt zich bij deze proeven in een groter verlies aan koudemiddel, zeker wanneer ten gevolge van deze foute handeling de manifold ontkoppeld en opnieuw aangekoppeld moet worden. Op zich kunnen de verliezen nog aanvaardbaar lijken. Het gaat immers maar om enkele tientallen grammen per installatie van dit type die gevuld en leeggelaten worden. Maar indien dit verlies wordt vermenigvuldigd met het aantal koelinstallaties die deze onderhandelingen ondergaan in Vlaanderen en met de gemiddelde frequentie waarop deze handelingen op een installatie per jaar wordt leeggelaten en gevuld, dan betekent dit een

108

significante hoeveelheid koudemiddel dat in de atmosfeer terecht komt ten gevolge van deze handelingen aan koelinstallaties in Vlaanderen. Het verschil tussen 40 en 250 gram koudemiddelverlies is zeer groot. Indien alle koeltechiekers de nodige tijd zouden krijgen en moeite zouden doen om dit verlies te beperken, dan zou enkel al door de zorgvuldige handelingen het gemiddeld koudemiddelverlies op deze installaties zonder twijfel kunnen dalen van ca. 120 naar 60 gram per keer dat de installatie wordt gevuld en/of leegelaten. Dit houdt een halvering van de hoeveelheid verloren koudemiddel in!

2.6.4

Besluit

Flareverbindingen vormen een intrinsieke oorzaak van lekkende koelinstallaties. In tegenstelling tot wat verwacht kon worden is het maken van een lekdichte flare weinig afhankelijk van de ervaring van de koeltechnieker. De techniek van het flaren op zich is verantwoordelijk voor deze hoge lekgevoeligheid. Er werd echter een beduidend betere lekdichtheid bereikt op basis van testen verricht met flareverbindingen waarbij een bijkomend ringetje gebruikt werd. Gebraseerde verbindingen daarentegen geven weinig tot geen aanleiding tot lekverliezen. Koudemiddelverlies treedt voornamelijk enkel op door vergetelheid of onhandigheid van betrokken koeltechnieker. Een goede opleiding van de koeltechnieker en een correcte uitvoering zijn hier van groot belang. Tijdens het vullen en vacuüm trekken van een koelinstallatie kan, mits een correcte uitvoering en het gebruik van goed en geschikt materiaal, veel koudemiddelverlies worden bespaard. Kleine fouten kunnen zich vertalen in grote verliezen. Hoewel het gewicht aan koudemiddelverlies per installatie slechts enkele tientallen of maximaal enkele honderden grammen bedraagt, komt dit voor Vlaanderen overeen met een beduidende hoeveelheid koudemiddel dat in de atmosfeer wordt geëmitteerd.

2.7 Inventaris vereist gereedschap Een inventaris van het gereedschap dat een koeltechnieker nodig heeft om handelingen uit te voeren aan koelinstallaties is opgenomen als bijlage 4.

109

3

HOOFDSTUK 3: VERBETERDE EMISSIEFACTOREN 3.1 Doelstelling

Bij de emissie-inventarisatie van ozonafbrekende stoffen en gefluoreerde broeikasgassen die tot nu jaarlijks door Econotec wordt uitgevoerd, wordt voor de berekening van de emissies van industriële en commerciële koeling en voor stationaire airconditioning een algemene emissiefactor gebruikt. Voor 2002 werden voor de diverse stadia volgende emissiefactoren toegepast: - assemblage: 3%; - gebruik (levensduur): 20%; - ontmanteling: 50%. Het doel van dit hoofdstuk bestaat erin uit te maken of een differentiatie en/of een herdefinitie van de gebruikte emissiefactoren noodzakelijk is. Aangezien onderhavige studie slechts handelt over het gebruik van koelinstallaties tijdens de levensduur ervan, en niet handelt over de ontmanteling, zal de evaluatie slechts gaan over de emissiefactor van 20 % tijdens het gebruik.

3.2 Evaluatie en conclusie Uit contacten met TNO blijkt volgens hen een differentiatie van de emissiefactor voor industriële, commerciële koeling en stationaire airco niet éénduidig te bepalen te zijn. In paragraaf 1.2.1 wordt reeds uitvoerig ingegaan op het historische en hedendaags begrip van industriële en commerciële koelinstallaties. Terwijl het historisch zin had om er een onderscheid in te maken is dat vandaag veel minder het geval. In principe zijn de koelinstallaties in beide omgevingen gelijk van opbouw en is het voorkomen van lekkages vooral het gevolg van een slecht concept en van onvoldoende of slecht onderhoud. Dit laatste komt naar alle waarschijnlijkheid wel meer voor in een commerciële omgeving dan in een industriële omgeving, althans gemiddeld genomen, maar het is in de huidige omstandigheden niet mogelijk om daar een kwantificatie voor te geven. Er wordt daarom voorgesteld om de eenvormige emissiefactor voor industriële en commerciële koelinstallaties te behouden.

110

4

HOOFDSTUK 4: EVALUATIE EN VOORSTELLEN EMISSIEREDUCERENDE MAATREGELEN

VAN

4.1 Doelstelling De doelstelling van dit hoofdstuk is te komen tot beleidsvoorstellen die kunnen leiden tot effectieve emissiereducties van koudemiddelen.

4.2 Evaluatie van de huidige situatie 4.2.1

Algemeen

Anders dan hetgeen bij de aanvang van de studie kon verwacht worden, is het niet zo dat welbepaalde onderdelen of materialen van koelinstallaties kunnen aangewezen worden als oorzaak van lekken. Evenmin zijn het welbepaalde handelingen die aanleiding geven tot lekken. De studie wijst daarentegen duidelijk uit dat een algemene achteloosheid met betrekking tot lekkages van koudemiddel, en bij vele koeltechnici een zekere onkunde of tenminste onvoldoende gedegen kennis van het vak heerst, om lekken te voorkomen. De geconstateerde feiten worden in de volgende paragrafen op een rijtje gezet. 4.2.2

Milieubewustzijn

De algemene vaststelling is dat er nog steeds onvoldoende bewustzijn heerst over de mogelijke milieuschade die gefluoreerde koudemiddelen kunnen teweegbrengen. Deze middelen hebben de reputatie niet schadelijk te zijn voor de gezondheid van de mens en ze zijn kleur- en reukloos, en bijgevolg wordt al te dikwijls gedacht dat ze niet milieuschadelijk zijn. Het emitteren ervan werd en wordt nog steeds door velen op milieuvlak als aanvaardbaar ervaren. Dit geldt zowel voor de gebruikers van koelinstallaties als voor vele onderhoudstechnici. 4.2.3

Lekkende installaties

Een tweede vaststelling is dat het veelal als normaal beschouwd wordt dat koelinstallaties lekken vertonen. Het is bewezen, onder meer aan de hand van de uitgevoerde testen in deze studie, dat het perfect mogelijk is dat een koelinstallatie volkomen lekdicht is en ook blijft. Het lekdicht zijn van een koelinstallatie zou door allen als de standaard moeten beschouwd worden. Om dit te bewerkstelligen zijn evenwel een aantal voorwaarden noodzakelijk: • een degelijke opleiding van koeltechnici • een gedegen opleiding verplichten voor ontwerpers van koelinstallaties zodat er geen fouten gemaakt worden bij het concept • een erkenningssysteem uitwerken en toepassen, zowel voor koeltechnici als voor ontwerpers van koelinstallaties • de verplichting tot een degelijke controle van de koelinstallatie bij oplevering en na onderhoud door het uitvoeren van druktesten

111

•

4.2.4

het gebruik van de beste techniek om lekken te vermijden (bv. eenvoudige flareverbindingen minimaliseren ten voordele van gebraseerde verbindingen) Waarom is een ammoniakinstallatie wel lekdicht?

Ammoniak heeft als koudemiddel uitstekende eigenschappen zoals reeds aangetoond werd in paragraaf 2.4. Ammoniak heeft weliswaar ook nadelen, zoals onder andere zijn toxiciteit. Deze eigenschap maakt dat ammoniakinstallaties sterk beveiligd moeten worden tegen lekken. In de meeste gevallen (afhankelijk van de hoeveelheid ammoniak en de plaats van de installatie) zijn er ook curatieve maatregelen, zoals bijvoorbeeld een watergordijn, om mensen te beschermen tegen de effecten van een eventueel ammoniaklek. Ammoniak heeft daarnaast nog een eigenschap die maakt dat lekken zeer snel opgespoord worden, namelijk zijn sterk prikkelende geur. Er is geen meetapparatuur noodzakelijk om zelfs zeer kleine lekken van ammoniak te detecteren met de menselijke neus. Dit is sterk in tegenstelling tot de synthetische gehalogeneerde koudemiddelen die reukloos zijn. In zekere zin bestaat bij velen de (subjectieve) notie dat een chemisch product dat niet acuut toxisch is en dat bovendien reukloos is, geen milieuschade veroorzaakt. Dat is zeker het geval bij gehalogeneerde koudemiddelen en dat dus in grote tegenstelling tot ammoniak. Automatisch wordt met ammoniak bijgevolg voorzichtiger omgesprongen. Het werken met ammoniak als koudemiddel in koelinstallaties vergt bovendien ook andere materialen. Er dient steeds met roestvrij stalen leidingen gewerkt te worden (koper wordt aangetast door ammoniak) en alle verbindingen worden gelast. Door het feit dat er met ammoniak gewerkt wordt, worden de maatregelen om lekken op te sporen, zoals het uitvoeren van druktesten en lektesten, beter opgevolgd. Deze technieken en maatregelen, samen met de geurhinder zelfs bij de kleinste lekken, maken dat ammoniakinstallaties steeds beter lekdicht zijn dan installaties op synthetische koudemiddelen.

4.2.5

Technische problemen

4.2.5.1 Flareverbindingen Voornamelijk bij het uitvoeren van de testen aan koelinstallaties en koelleidingen is gebleken dat flareverbindingen een intrinsieke oorzaak van lekkende koelinstallaties vormen. In tegenstelling tot wat men zou kunnen denken, is het maken van een lekdichte flare minder afhankelijk van de ervaring van de koeltechnieker. De techniek van het flaren op zich is namelijk vooral verantwoordelijk voor deze hoge lekgevoeligheid. Er werd bij de uitgevoerde testen echter een beduidend betere lekdichtheid bereikt op basis van flareverbindingen waarbij een bijkomend ringetje gebruikt werd. Het gebruik van bepaalde tweecomponent afdichtingen (niet de gewone dichtingspasta) bij flareverbindingen geeft eveneens een beter resultaat, echter met als nadeel dat de verbinding niet meer demonteerbaar is. Niettemin kan gesteld worden dat alle vormen van flareverbindingen (ook deze met een ringetje) lekgevoelig zijn, en dus vermeden moeten worden, wanneer deze mechanisch

112

belast worden door bijvoorbeeld trillingen, ijsvorming, uitzetten en inkrimpen, en dergelijke. In deze omstandigheden dienen zoveel mogelijk gebraseerde verbindingen gebruikt te worden. 4.2.5.2 Gebraseerde verbindingen In tegenstelling tot eenvoudige flareverbindingen (zonder ringetje) geven gebraseerde verbindingen weinig tot geen aanleiding tot lekverliezen. Koudemiddelverlies treedt nagenoeg enkel op door vergetelheid van de betrokken koeltechnieker bij het braseren. Een goede opleiding van de koeltechnieker en een correcte uitvoering van de handeling zijn hier van belang. 4.2.5.3 Handelingen aan koelinstallaties Indien het vullen en vacuüm trekken van een koelinstallatie gebeurt via correcte procedures en met de nodige aandacht voor het voorkomen van lekken, kan dit zonder al teveel verliezen. Het gebruik van goed geschikt en voldoende materiaal is uiteraard noodzakelijk. Een lijst van het benodigde materiaal is in bijlage 4 van dit rapport weergegeven.

4.2.6

Prijs van gefluoreerde koudemiddelen

Een bijkomend argument dat het slordige omspringen met koudemiddelen in de hand werkte was de lage kostprijs. Een 15-tal jaar geleden jaren kostte een kilogram R12 ongeveer 3 Euro (120 Bef). Een kilogram R134a kost echter in 2004 gemiddeld tussen 20 à 30 Euro en een kilogram R404a een 30 à 40 Euro. Dit betekent al ruim een vertienvoudiging van de prijs. Het spreekt vanzelf dat een hoge kostprijs alvast het slordig omspringen met koudemiddelen en het eenvoudigweg emitteren ervan tegenwerkt. Voor installaties met een grote koudemiddelinhoud betekent het regelmatig bijvullen van koudemiddel een flinke hap uit het onderhoudsbudget zodat het vinden van de lekken opweegt tegen het zuivere lakse bijvullen van de installatie.

4.2.7

Alternatieve koudemiddelen

In de studie werd aan de hand van praktijkvoorbeelden duidelijk aangetoond dat koelinstallaties die werken met alternatieve koudemiddelen (de zogenaamde natuurlijke koudemiddelen in de plaats van de klassieke gefluoreerde koudemiddelen) bestaan en hun deugdelijkheid bewezen hebben. Dergelijke installaties zijn het experimentele stadium voorbij en er werd aangetoond dat hun energieverbruik doorgaans lager is dan dat van de bestaande installaties op gefluoreerde koudemiddelen. Het enige nadeel van de alternatieve koelinstallaties is dat de installatiekost hoger is en dat er een zekere weerstand bij de klanten heerst ten opzichte van de nog minder courante technologie, mede in de hand gewerkt door de hogere kostprijs. Er werd echter eveneens aangetoond dat de payback voor dergelijke installaties zelfs zonder subsidies vrij kort is door het gereduceerde energieverbruik.

113

4.3 Beleidsvoorstellen 4.3.1

Verhogen van het milieubewustzijn t.o.v. gefluoreerde koudemiddelen

Het bewustzijn van de milieuschade van gefluoreerde koudemiddelen kan verhoogd worden door: • sensibilizeringscampagnes: bijvoorbeeld via de federaties, via folders te verspreiden onder de koelfirma’s en –technici, via vaktijdschriften; • opleiding: als deel van de opleiding dienen zowel de koelfirma’s die zich o.a. bezig houden met het ontwerp van installaties als de koeltechnici bewust gemaakt te worden van de milieuschade die gefluoreerde koudemiddelen teweegbrengen en de doelstellingen die terzake bestaan o.m. in het kader van het Protocol van Kyoto.

4.3.2

Het verkrijgen van lekvrije installaties

Deze doelstelling is niet eenvoudig, d.w.z. om ze te kunnen behalen dienen meerdere factoren in acht genomen te worden: 1. Het bewustzijn dat elke koelinstallatie lekvrij moet zijn én moet blijven. 2. Het ontwerp van een koelinstallatie moet zodanig zijn dat er zoveel mogelijk garantie is voor een blijvende lekvrije situatie (goede materiaalkeuze, voldoende appendages, goede toegankelijkheid van onderdelen, ...). 3. Controle van de lekdichtheid van installaties bij de oplevering ervan en na elk belangrijk onderhoud. Hoe kunnen bovenstaande factoren door het beleid verbeterd worden? 1. Opleiding en erkenning van vaktechnici is waarschijnlijk de belangrijkste factor. Daarbij dient in acht genomen te worden dat niet alleen een opleiding en erkenningsregeling van de koeltechnici, zoals deze in de bestaande wetgeving reeds uitgewerkt is, zelf belangrijk is maar tevens een opleiding en erkenningsregeling voor ontwerpers van koelinstallaties. 2. De uitvoering van een druktest verplicht maken bij aanvaarding van een niethermetische koelinstallatie. 3. Het vermijden van flareverbindingen waar deze niet noodzakelijk zijn en kunnen vervangen worden door gebraseerde verbindingen. Indien flareverbindingen noodzakelijk zijn, dient het type met een ringetje of het type STEK-flare gebruikt te worden. Hierbij kan verwezen worden naar de uitvoering van testen door koeltechnici in het kader van deze studie (zie paragraaf 2.6 en volgende). 4. Een nieuwe installatie kan vandaag ontworpen worden zonder gebruik te maken van flareverbindingen. Alle noodzakelijke onderdelen bestaan op de markt in een uitvoering om te braseren. Flares zouden in dit geval enkel toegelaten mogen

114

worden voor tijdelijke verbindingen, bijvoorbeeld om bepaalde werkzaamheden uit te voeren. 5. Bij bestaande installaties moeten flareverbindingen nog toegelaten blijven voor onderdelen die nog niet uitgerust zijn voor braseerbare koppelingen. Indien deze onderdelen echter aan vervanging toe zijn dient wel zoveel mogelijk overgeschakeld te worden op verbeterde onderdelen voorzien van braseerbare koppelingen. 6. Een belangrijke taak blijft deze van de Afdeling Milieu-inspectie van Aminal. Slechts door blijvende controle van koelinstallaties zal de motivatie tot het verkrijgen van lekvrije installaties verhogen. Deze inspecties kunnen volgende onderdelen omvatten: • controle van de logboeken op degelijkheid en volledigheid • controle van de koeltechnici: nagaan of de logboeken bij de klanten degelijk en volledig ingevuld zijn, controle van de uitrusting op volledigheid, status van de opleiding nagaan, ... 4.3.3

Andere mogelijke technische aanbevelingen

4.3.3.1 Grote airco-installaties Voor nieuwe installaties vanaf 50 kW vermogen en in combinatie met meerdere verdampers (bijvoorbeeld vanaf 5 verdampers) kan en zou steeds gewerkt moeten worden met indirecte koeling. 4.3.3.2 Open compressoren Bij nieuwe installaties dient het gebruik van open compressoren in combinatie met gehalogeneerde koudemiddelen vermeden te worden. 4.3.3.3 Gebruik van capillairen Het toepassen van capillairen dient zoveel mogelijk vermeden te worden. Er kan gebruik gemaakt worden van geschikte synthetische aansluitslangen van goede kwaliteit. Zie bijlage 1: lijst van incidenten, incident 6. 4.3.3.4 Pressostaten Het is noodzakelijk dat op elke compressor een handvergrendelde hogedrukpressostaat wordt gemonteerd. Deze pressostaat moet aangesloten worden op het door de fabrikant voorziene aansluitpunt op de kop van de compressor, zodat deze bijgevolg niet door een kraan afsluitbaar is. De pressostaat moet worden afgesteld op de hoogst mogelijke werkdruk van de compressor. Zie bijlage 1: lijst van incidenten, incident 2. 4.3.3.5 Expansieventielen De traditionele types van expansieventielen zijn voorzien van flareverbindingen voor de aansluiting aan de vloeistofzijde en de zuigzijde. Door de grote temperatuurverschillen die

115

vooral aan de zuigzijde tijdens het ontdooien optreden komen daar frequent lekken voor. Er bestaan verbeterde types van expansieventielen waarbij de aansluitingen dienen gebraseerd of gelast te worden. Het verdient aanbeveling deze verbeterde types te gebruiken. Zie bijlage 1: lijst van incidenten, incident 28. 4.3.3.6 Vermijden van corrosie Alle corrodeerbare (stalen) onderdelen van een koelinstallatie, zoals bijvoorbeeld stalen vloeistofafscheiders, stalen kranen en dito leidingen, dienen goed onderhouden en zonodig tegen corrosie beschermd te worden. Indien mogelijk zouden gegalvaniseerde onderdelen gebruikt moeten worden. Indien dit niet mogelijk is, dient de staat van corrosiegevoelige onderdelen regelmatig onderzocht te worden en dienen deze gereinigd en beschermd te worden, bijvoorbeeld door verven. Zie bijlage 1: lijst van incidenten, incident 22. 4.3.4

Prijs van gefluoreerde koudemiddelen

Doordat de prijs van gefluoreerde koudemiddelen een duidelijk gunstig effect heeft op de manier waarop ermee omgesprongen wordt, kan het beleid via het kanaal van economische instrumenten daar eveneens een invloed op uitoefenen. Het is beleidsmatig immers mogelijk de prijs via fiscale wegen (bijvoorbeeld door accijnzen te heffen op gefluoreerde koudemiddelen) nog op te drijven en op die manier het verbruik verder in te perken. 4.3.5

Alternatieve koudemiddelen

In België/Vlaanderen zijn, in tegenstelling tot enkele andere landen zoals Luxemburg en Denemarken, koelinstallaties op natuurlijke koudemiddelen zeker nog niet ingeburgerd. Ze hebben nochtans onmiskenbare voordelen zoals een betere energie-efficiëntie. Het enige nadeel is de hogere installatiekost door een complexer ontwerp, maar waarschijnlijk ook doordat ze nog niet in massa ontworpen worden. In deze studie zijn enkele voorbeelden beschreven van koelinstallaties op natuurlijke koudemiddelen (zie 1.10.5 en 1.10.6). Het bouwen en installeren van dergelijke installaties wordt reeds gestimuleerd door allerhande beleidsingrepen: • bij de opleiding wijzen op de haalbaarheid en de voordelen van deze installaties • het opzetten en ondersteunen van demonstratieprojecten • installateurs helpen via een tijdelijke vergoeding van studiekosten naar alternatieve installaties • een ecologiepremie geven voor koelinstallaties met alternatieve koudemiddelen

4.4 Evaluatie van de Belgische norm NBN EN 378 De Europese Norm EN 378 voor “Koelsystemen en warmtepompen – Veilgheids- en milieu-eisen” is in 2000 omgezet naar een geregistreerde Belgische norm en bestaat uit vier delen, meer bepaald:

116

Deel 1: Basiseisen, definities, classificatie en selectie criteria. Deel 2: Ontwerp, constructie, beproeven, merken en documentatie. Deel 3: Installatieplaats en persoonlijke bescherming. Deel 4: Bediening, onderhoud, reparatie en herstelling.

Aan de titels is het reeds duidelijk af te leiden dat in het kader van deze studie voornamelijk de delen 2 en 4 interessante informatie bevatten. Een korte evaluatie van de eisen in deze beide delen ten opzichte van de bevindingen van deze studie wordt dan ook in de volgende paragrafen opgenomen. 4.4.1

Ontwerp, constructie, beproeven, merken en documentatie van koelsystemen en warmtepompen

Bij de algemene eisen wordt gesteld dat de inhoud aan koudemiddel bij het ontwerpen van een koelinstallatie zo klein mogelijk dient gehouden te worden (de letterlijke vertaling van de engelse tekst is: zo klein als redelijkerwijze haalbaar). Tegelijkertijd dient het energieverbruik van de koelinstallatie bij de te voorziene werkingscondities zo laag mogelijk gehouden te worden (net zoals voorgaande eis: zo laag als redelijkerwijze haalbaar). Beide eisen zijn bijgevolg niet echt concreet waardoor er discussies kunnen ontstaan over de graad van ‘redelijkheid’ ervan. Wat de leidingen betreft worden volgende eisen gesteld: Elk leidingencircuit dient zodanig geïnstalleerd te worden dat het lekdicht blijft en het de drukken en temperaturen weerstaat die kunnen optreden zowel bij werking, stilstand en transport van de installatie. Leidingen worden zodanig ontworpen dat een waterhamer (hydraulische schok) het systeem niet kan beschadigen. Beide bovenstaande eisen zijn algemeen en geven niet aan waardoor of met welke middelen de eisen moeten bereikt worden. Er wordt echter aangegeven dat Europese normen terzake (met voorschriften, o.m. van leidingdikte en dergelijke) in voorbereiding zijn. Wat verbindingen aan leidingen betreft: Verbindingen aan leidingen dienen zo ontworpen te worden dat ze niet beschadigd worden door bevroren water aan de buitenzijde. Leidingen met verschillende diameters (bijvoorbeeld metrische en duimse maten) moeten verbonden worden met geëigende koppelstukken. Niet-demonteerbare verbindingen krijgen de voorkeur boven demonteerbare verbindingen. Geflenste verbindingen krijgen de voorkeur boven flares, geschroefde of geperste verbindingen, zeker waar trillingen te verwachten zijn. Niet-demonteerbare verbindingen dienen gelast, gebraseerd of gesoldeerd te worden. Bij het lassen of braseren dient gebruik gemaakt te worden van een inert gas (zoals stikstof) om oxidevorming te voorkomen. Flareverbindingen mogen niet gebruikt worden voor het aansluiten van expansieventielen. Flareverbindingen moeten waar het redelijkerwijze mogelijk is vermeden worden.

117

Flares mogen enkel gebruikt worden in combinatie met gegloeide (stalen) buizen met een maximale (buiten)diameter van 19 mm en mogen niet gebruikt worden bij koper en aluminiumbuizen van minder dan 9 mm (buiten)diameter. Bij het maken van flareverbindingen moet de correcte maat van flares gebruikt worden en mag er niet teveel torsie gebruikt worden om de moer aan te spannen. De draad en het glij-oppervlak moeten gesmeerd worden vooraleer ze verbonden worden.

Bij de layout van het leidingencircuit worden volgende voorschriften opgelegd: Er worden voorschriften gegeven voor het aantal steunen afhankelijk van de aard van het materiaal (koper of staal), van de diameter en de lengte. Er dient voldoende vrije ruimte te zijn rondom de leidingen om routine onderhoud aan componenten toe te laten, om verbindingen na te kijken en om lekken te herstellen. Stalen leidingen en componenten dienen beschermd te worden tegen corrosie met een antiroestlaag, zeker vooraleer een isolatielaag wordt aangebracht. Een belangrijke eis heeft betrekking op de beproeving en oplevering, meer bepaald vooraleer een koelinstallatie in gebruik mag genomen worden is een druktest en een lektest verplicht. 4.4.2

Bediening, onderhoud, reparatie en herstelling van koelsystemen en warmtepompen

De operationele instructies eisen dat het personeel dat belast wordt met de uitbating, de supervisie of het onderhoud van de koelinstallatie adequaat opgeleid werd en de nodige competenties heeft voor deze taken. Daarenboven moet elke koelinstallatie preventief onderhouden worden in overeenstemming met de handleiding. Het onderhoud dient zodanig te gebeuren dat (onder meer) lekken van koudemiddel of van olie opgespoord en hersteld worden. Lektesten en inspecties zullen regelmatig uitgevoerd worden. De norm houdt tevens eisen in voor het correct uitvoeren van herstelwerkzaamheden, met een stappenplan. Na herstelling van het betreffende onderdeel dient hierop opnieuw een druktest en een lektest uitgevoerd te worden. Het koelsysteem mag enkel terug in gebruik genomen worden wanneer alle lekken hersteld werden. Het eventuele overgaan naar een ander koudemiddel wordt eveneens beschreven met een stappenplan en een stroomschema wordt gegeven voor het hergebruik of de recuperatie van het koudemiddel. 4.4.3

Evaluatie van de norm EN 378

De samenvatting van de belangrijkste eisen van de norm EN 378 die in de voorgaande paragrafen gegeven werd is quasi volledig in overeenstemming met de beleidsaanbevelingen die in paragraaf 4.3 gegeven werden.

118

De EN 378 gaat evenwel voorbij aan het onderscheid tussen bestaande en nieuwe koelinstallaties. In de beleidsaanbevelingen van dit rapport werd getracht een strikter standpunt in te nemen voor nieuwe koelinstallaties (bijvoorbeeld: de mogelijkheid om deze flareloos te ontwerpen), maar daarentegen een realistisch standpunt in te nemen voor bestaande koelinstallaties. Een tweede opmerking is dat er geen onderscheid gemaakt wordt in de EN 378 tussen de verschillende types van flares die op de markt zijn. Het is echter tijdens de uitgevoerde testen duidelijk gebleken dat flares met een ringetje beter scoren qua lekdichtheid dan flares zonder ringetje. Hetzelfde kan gezegd worden STEK-flares, die op hun beurt beter scoren dan de flares met ringetje (alhoewel daar geen harde bewijzen of statistische gegevens over bestaan).

4.5 Het verkrijgen van ecologiepremie 4.5.1

Inleiding

Bedrijven die in Vlaanderen ecologische investeringen uitvoeren, kunnen hiervoor subsidies krijgen van de Vlaamse Overheid: de ecologiepremie. Ecologie-investeringen zijn: investeringen in nieuwe milieutechnologieën, energietechnologieën die leiden tot energiebesparing en investeringen om zich aan te passen aan nieuwe Europese normen (dit laatste enkel voor KMO’s binnen 3 jaar na goedkeuring van deze normen). De volledige info over de ecologiepremie is te vinden op de website: http://www.vlaanderen.be/ecologiepremie. De investeringen die in aanmerking komen voor de ecologiepremie, zijn opgenomen in een limitatieve technologieënlijst (LTL). Deze lijst is raadpleegbaar via bovenvermelde website. Per technologie vermeldt de limitatieve technologieënlijst volgende gegevens: een bondige omschrijving van de technologie; een oplijsting van de investeringscomponenten die in aanmerking komen voor een ecologiepremie: - essentiële componenten: componenten die de kern vormen van de technologie en die noodzakelijk zijn voor het verwezenlijken van de milieudoeleinden; ze moeten hierdoor deel uitmaken van de aanvraag om subsidie te verkrijgen - niet-essentiële componenten: componenten die deel uitmaken van de technologie en die bijdragen aan het verwezenlijken van de milieudoeleinden of noodzakelijk zijn om het geheel te laten functioneren; ze moeten niet noodzakelijk deel uitmaken van de aanvraag; de totale meerkost (%); de geldigheidsduur van de technologie.

4.5.2

Welke soorten van koelinstallaties komen in aanmerking voor subsidie?

119

De technologieën met betrekking tot koelinstallaties die in aanmerking komen voor ecologiepremie zijn terug te vinden in de LTL onder de categorieën ‘koelinstallaties’ en ‘energiebesparing’. Onder de categorie ‘koelinstallaties’ zijn ook koelinstallaties opgenomen die werken met alternatieve koudemiddelen. In onderstaande tabel zijn de in de LTL opgenomen koelinstallaties weergegeven die gebruik maken van alternatieve koudemiddelen. Technologienummer 465

Naam technologie

Bondige omschrijving

Halogeenvrij (nieuw)

koelsysteem

Het koelen van ruimten, producten of processtromen door middel van een nieuw koelsysteem op basis van lucht, propaan, (iso)butaan, en/of CO2.

462

Halogeenvrij (ombouw)

koelsysteem

Retrofit van bestaande koelsystemen met hcfk of hfk koelmiddel naar systemen op propaan, (iso)butaan, en/of CO2.

466

CO2 /NH3 cascade koelsysteem

Het koelen of vriezen door middel van een CO2/NH3 cascade koelsysteem, waarbij de beide compressiekoelsystemen zijn gekoppeld door een cascadekoeler (CO2 /NH3 warmtewisselaar).

464

Indirect koelsysteem (groot)

Het koelen van ruimten, producten of processtromen door middel van een koelsysteem met een koelvermogen van meer dan 200 kW en minder dan 1000 kW, waarvan het primaire koelsysteem werkt op basis van lucht, propaan en/of (iso)butaan en het secundaire, compressievrije koelsysteem is gevuld met een vloeibare koudedrager, CO2 of ijsslurry.

463

Indirect koelsysteem (klein)

Het koelen van ruimten, producten of processtromen door middel van een indirect koelsysteem met een koelvermogen van minder dan 200 kW, waarvan het primaire koelsysteem werkt op basis van lucht, propaan, en/of (iso) butaan en het secundaire, compressievrije koelsysteem is gevuld met een vloeibare koudedrager, CO2 of ijsslurry.

De limitatieve technologieënlijst wordt medio 2005 geactualiseerd. De belangrijkste aanpassing voor de koelinstallaties zal erin bestaan dat ook ammoniak (NH3) als koudemiddel in aanmerking komt voor een ecologiepremie.

4.5.3

Hoeveel bedraagt de premie?

Het steunpercentage wordt niet berekend op het totale investeringsbedrag, maar enkel op de totale meerkost 12.

12

Voor de laatste stand van zaken: www.vlaanderen.be/ecologiepremie

120

De totale meerkost is een maat voor de extra kosten die een bedrijf heeft door te investeren in de technologie met betere milieuperformantie. Deze meerkost zijn de extra investeringen 13, verminderd met de bijkomende opbrengsten gedurende de eerste 5 jaar van de gebruiksduur van de investeringen. De LTL geeft de totale meerkost weer voor elke technologie. Deze meerkost dient steeds bekeken te worden t.o.v. de opgesomde componenten. De steunpercentages per type technologie zijn vastgelegd in bijlage II van het besluit van de Vlaamse regering tot toekenning van steun aan ondernemingen voor ecologie-investeringen in het Vlaamse gewest van 1 oktober 2004 (zie website ecologiepremie).

4.5.4

Hoe een aanvraag in te dienen?

Het is belangrijk te vermelden dat de ecologiepremie enkel van toepassing is op sectoren/activiteiten die op de NACE-lijst staan. De lijst van de aanvaardbare NACE-codes is raadpleegbaar via de link ‘Informatie’ op de website van ecologiepremie. Via de webpagina van ecologiepremie kan een dossier elektronisch worden ingediend. Wanneer een onderneming een technologie uit de LTL kiest, wordt onmiddellijk een simulatieberekening van de steun uitgevoerd. Na een eenvoudige aanvraag volgt een snelle beoordeling. Hierna wordt een goedgekeurde aanvraag uitbetaald. In principe kan een onderneming ook een dossier indienen voor een technologie die niet op de lijst staat. In dit geval moet de nieuwe technologie worden verantwoord aan de hand van een gedetailleerde studie (een soort mini-BBT). Een aangevraagde technologie die is aanvaard, wordt, na goedkeuring door de minister, toegevoegd aan de LTL.

13

De extra investeringen worden berekend door de ecologie-investering te vergelijken met een klassieke investering die in technisch opzicht vergelijkbaar is (inclusief gelijke productiecapaciteit), maar waarmee niet hetzelfde niveau van milieubescherming wordt bereikt.

121

5

BIBLIOGRAFIE

Anoniem, Inspectie Verkeer en Waterstraat, De ozonlaag, koudemiddelen en scheepvaart (brochure), 2001. Anoniem, Koelsystemen en warmtepompen – Veiligheids- en milieunormen. NBN EN 3781/4 Anoniem, Leergang CFK-monteur, STEK’s-Gravenhage, 1992. Anoniem, Ontwerpen koelinstallaties (CKB), deel 1 en 2, BNT-cursus Elsevier, mei 2000. Christensen K.G., Chun S. Danish Technological Institute & McDonalds Corporation. The world's first McDonald's restaurant using natural refrigerants. Gustav-Lorentzen Conference. Glasgow, 2004. Colbourne D., Calor Gas Ltd. Short Course on the safety prescriptions of Flamable Refrigerants. Gustav-Lorentzen Conference. Glasgow, 2004. De Meyer W., Industriële koeling (Technologie Koeltechniek, Uitvoeringstechnieken koeltechniek, Regeltechniek), VIK-cursus, 2001 Koelet P.C. en Pilatte A. (BVK/ABF), De Smet W. (UBF-ACA), Code van goede praktijk, 2003. Koelet P.C., Cursus industriële koeltechniek gedeelte compressoren, opleiding leraren 3e jaar 3e graad TSO, BVK/ABF, 1995. Ouwehand J., Papa T.J.G. Papa, Post E, Taal A., Toegepast energietechniek, Academic Service, 1998. Pachai A. C., YORK International. Experiences with CO2 as refrigerant in supermarkets. Gustav-Lorentzen Conference. Glasgow, 2004. van Riessen G.J., TNO Environment, Energy and Process Innovation. NH3/CO2 Supermarket Refrigeration System with CO2 in the Cooling and Freezing Section. GustavLorentzen Conference. Glasgow, 2004. Rivet P., Johnson Controls - MC International. Green solutions for freezing applications. Gustav-Lorentzen Conference. Glasgow, 2004. Verwoerd M., Nationaal onderzoek koudemiddelstromen 1999, Oorzaken van emissies, TNO-rapport, 2001. Verwoerd M., Oonk H., Toetsingsinstrument met betrekking tot maatregelen om het broeikaseffect te reduceren van koudemiddelen in koelinstallaties en warmtepompen, Fase 3: Praktische invulling raamwerk, TNO-rapport, 2002.

122

Wijbenga J., Natuurlijke en pompcirculatie, Beesd Holland, 2001.

123

6

BIJLAGEN

Beperkte verspreiding

Recommend Documents