Natuurlijke koudemiddelen, een natuurlijke keuze! Jurgen Buckinx
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen De toekomst van koudemiddelen met hoge GWP:
Jurgen Buckinx
GWP Koudemiddelen
N R717 Amoniac N R744 CO2 HFO R1270 Propylene HC R600a Isobutaan HC R290 Propaan HFO R1234yf HFO R1234ze HFC R32
Meer dan 2500
1
HFC R134a HFC R407C HFC R407F HFC R410A HFC R407A HFC R422D HFC R422A HFC R404a HFC R507
Jurgen Buckinx 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Natuurlijke koudemiddelen
Huidige koudemiddelen
Jurgen Buckinx
Enkele grafieken Drukken
CO2 hoogst, opletten bij ontwerpdrukken Jurgen Buckinx
Enkele grafieken Soortelijk volume in gasvorm
CO2 laagst: “klein” volume bij lek, kleine Ø zuigleiding NH3 hoogst: groot volume bij lek, grote Ø zuigleiding Jurgen Buckinx
Enkele grafieken Verdampingswarmte
NH3 hoogst, gevolgd door de andere natuurlijke koudemiddelen Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen in koelinstallaties: Voordelen natuurlijke koudemiddelen: • • • •
Milieuvriendelijk, niet onderhevig aan eventuele taxen, toekomst verzekerd! Energetisch beter dan niet-natuurlijke koudemiddelen in koelinstallaties Geen glide Meerinvestering vaak verantwoord, eventuele taxen niet ingerekend
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen in koelinstallaties: Nadelen natuurlijke koudemiddelen: • • •
NH3: Giftig, brandgevaarlijk, irriterend CO2: Hoge drukken, hoog triple punt (5,2bar), zuurstofverdringend Propaan, butaan: brand- en explosiegevaarlijk
Algemeen: • Grotere aandacht voor ontwerp/veiligheid • Grotere kennis thermodynamica nodig
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen in koelinstallaties:
NH3
en
CO2
Jurgen Buckinx
NH3 koeling in de praktijk + Meest energiezuinige koudemiddel GWP = 0, geen mogelijke taxen, geen speciale milieumaatregelen Gekende technologie Zowel DX, pomp als cascade Installatiekost Enkel economisch gunstig voor grotere vermogens Onderhoudskost
Jurgen Buckinx
CO2 koeling in de praktijk + Energiezuinig, -10% t.o.v. R134a, min -30% t.o.v. R404a of R507. Zeer lage oppervlaktespanning, “snelle” verdamping, daardoor lagere delta-T bij DX, zelfde bij pomp. GWP = 1, eigenlijk 0. Zowel koudedrager, subkritisch, transkritisch als in combinatie met NH3 . Eenvoudige opbouw installatie t.o.v. NH3 (geen olieproblemen) Lagere onderhoudskosten dan NH3, zelfde als R134a Hogere drukken Nu nog ‘beperkt’ in vermogen sub- en transkritisch (economisch max 400 kW), onbeperkt als koudedrager (Technologie volop in ontwikkeling)
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Kostprijs installatie: Energetisch rendement:
R404a
R134a
CO2
CO2
NH3
Jurgen Buckinx
CO2 koeling in de praktijk VOOROORDELEN • Hoge drukken: • Hoge druk zijde (transkritische installatie) : (tussen compressor, gascooler en vat, enkel in machinekamer): • In het gebouw: • In het gebouw bij R404a: Vergelijking andere industrieën: • Hogedrukreiniger thuisgebruik: • Hydraulica: • Injectiedruk auto’s:
120 bar
54/45/35 bar 28 bar 120-170bar tot 700 bar 2.000 bar Jurgen Buckinx
CO2 koeling in de praktijk VOOROORDELEN • Rendement “transkritische” installatie: • VB bij -10°C verdamping en condensatie ifv buitentemperatuur: • Vergelijkbaar rendement met R404a vanaf 24°C buiten • Vergelijkbaar rendement met R134a vanaf 20°C buiten • Vergelijkbaar rendement met NH3 vanaf 12°C buiten Boven deze temperaturen is het rendement minder gunstig Onder deze temperaturen is het rendement beter
Jurgen Buckinx
Ontwerp koelinstallatie
Gemiddelde temperatuur (dag+nacht) = 10,5°C Jurgen Buckinx
Ontwerp koelinstallatie
Gemiddelde maximumtemperatuur (dag) = 14,2°C Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen DX-systeem:
Gas-hoge druk
Vloeistof-hoge druk
NH3: pos of (neg) CO2: pos Gas – lage druk
Vloeistof-lage druk
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen DX systeem: Eigenschappen: + Eenvoudig in opbouw en werking “Goedkoper systeem” Meer energieverbruik Koelmiddel in het gehele systeem Oliehuishouding bij NH3 Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Cascade systeem:
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Cascade systeem met positieve en negatieve belasting:
+ • Beter rendement dan parallel-installatie (aparte systemen) • Zelfde prijs als vergelijkbare parallel-installatie bij belasting pos + neg • Bij CO2: ‘Lagere’ drukken (max 35bar) • Technologie eenvoudig, vergelijkbaar met standaard systeem. • Warmte-overdracht (en dus verlies) door warmtewisselaar • Complexere heetgas-ontdooiing • (Bedrijfszekerheid)
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Koudedrager:
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Koudedragers: + • Beter rendement dan glycol door: • Verdamping (latent) ipv voelbare warmte • Zeer weinig pompvermogen i.vgl.m. ‘voelbare’ koudedragers • Olievrij (zeer onderhouds- en interventievriendelijk) • Primair kan men werken met gelijk welk systeem/koudemiddel • Technologie eenvoudig, eenvoudiger dan glycol of NH3 (hydraulisch evenwicht), daarom zelden duurder, meestal goedkoper • Warmte-overdracht (en dus verlies) door warmtewisselaar • Zeer minimaal bij huidige “natte” verdampers • Geen heetgasontdooiing vanuit het secundaire systeem • Verdampers/verbruikers dienen te kunnen werken met koelmiddel Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Verdamper DX Eerste deel verdamper = verdampen •Maximaal rendement, latente warmte
Laatste deel verdamper = oververhitten •Enkel ter bescherming compressor, slechter rendement, voelbare warmte
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Verdamper met vloeistof (vb glycol) Gehele verdamper = vloeistof Voelbare warmte (10 tot 20x minder warmte-overdracht i.vgl.m. latente warmte (verdamping)) ∆t=4°C
Veel pomp-energie nodig om het grote debiet, en de daaraan gekoppelde grote weerstand, rond te pompen
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Verdamper met pomp - koudemiddel Gehele verdamper = koelmiddel Latente warmte (10 tot 20x meer warmteoverdracht i.vgl.m. voelbare warmte)
∆t = 0 Zeer weinig debiet, dus weinig weerstand en zeer weinig pomp-energie
Hoe naar de compressor? Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Verdamper met pomp - koudemiddel
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Verdamper met pomp - koudemiddel
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Full ‘transkritische’ CO2:
Jurgen Buckinx
Full CO2 Booster: Opbouw:
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen
Natuurlijke koudemiddelen, is dat voor ons? Is dit enkel voor de “groten”?
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Blind zijn voor de (nabije) toekomst is achteruit gaan, is niet willen zien!
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Bereidt u voor op de toekomst! Zowel de natuurlijke koudemiddelen als de “vervangers” zullen andere technologieën vereisen, die energieverbruik vooropstellen.
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen
Hebben we hiervoor de nodige kennis?
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen Kennis kan je vergaren, door te leren Het zijn geen nieuwe technologieën, maar verbeteringen van de bestaande. Als ik het kan, kan iedereen het…
Jurgen Buckinx
Natuurlijke koudemiddelen
Als je niets doet, kan je het resultaat voorspellen! Jurgen Buckinx
Jurgen Buckinx
