Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE Leefmilieu Brussel
THEORETISCHE INLEIDING TOT KOELING Jan Maeyens Cenergie CVBA
Doelstellingen van de presentatie
●
Koude-opwekkingsprincipe
●
Technieken en technologieën
●
Wetgeving en normering
2
Overzicht van de presentatie
●
Samenstelling koude-installatie en koelmachine
●
Werking koude-installatie
●
Componenten van een koelmachine
●
Prestatie-indicatoren van een koude installatie
●
Types koelmachines
●
Types afgiftesystemen
●
Energiezuinige oplossingen
●
Reglementair 3
Samenstelling koude-installatie en koelmachine
Koude - installatie
Koudedistributie
Verdampen
Koude-opwekking
Comprimeren
Warmteafgifte naar de omgeving
Condenseren
Capaciteitsregeling
Expanderen
4
Werking van een koudeinstallatie
5
Werking van een koude-installatie
●
Koelcyclus ►
Condensor: › warmte afgeven aan de buitenomgeving
►
Expansieventiel: › drukval koelmiddel
►
Verdamper: › warmte opnemen › het eigenlijke koelelement
►
Compressor: › drukverhoging › drijvende kracht 6
Bespreking componenten
●
Verdamper
●
Condensor
●
Compressor
●
Expansieventiel
7
Bespreking componenten : Verdamper
●
Volgens verdamperklassen : ►
Natte verdamper, indirect
►
Droge of directe verdamper (dx)
≠ direct of indirecte koeling ●
Volgens secundair medium: ►
Water (Chiller)
►
Lucht (Batterij)
8
Bespreking componenten : Condensor
●
Watergekoelde condensor ►
Koeltoren › Open kring › Gesloten kring
› Hybride kring ►
Rivierwater
►
Geothermie
9
Bespreking componenten : Condensor
●
Luchtgekoelde condensor ►
Warmte wordt overgedragen naar buitenlucht
10
Bespreking componenten : compressor
Mechanische compressor
Centrifugaal
Rolzuiger
Verdringer
Roterend
Zuiger
Scroll
Schroef
11
Bespreking componenten : Compressor Types van compressoren
Vermogenbereik kW
Energieprestaties
Scrollcompressor
3 tot 100kW
-Weinig bewegende delen -Goed gedrag bij deellast
Zuigercompressor 1. Open 2. Semi-hermetisch 3. Hermetisch
10kW – 1000kW 10kW – 100kW 1kW – 10kW
Schroefcompressor
Van 100 tot 1200kW
-Compacte bouw -Capaciteitsregeling -Grote drukverhouding per trap -Laag onderhoudskosten
Centrifugaalcompressor
Van 1000 tot 4000kW
-Geringe afmetingen -Goede regelbaarheid -Lange levensduur -Rustige bedrijf -Lage onderhoudskosten
Bron ATIC – Commissie Technische Onderwijs Toegepaste energietechniek,
-Zeer goede prestaties op deelbelasting -Lage investeringskosten
12
Bespreking componenten : Compressor
Werking scrollcompressor
Werking zuigercompressor
http://www.youtube.com/watch?v=lRHkzSdjcFE&feature=related
http://www.pneumatica.be/tweedegraad/tweede-graad-02.htm
Werking centrifugaalcompressor
Werking schroefcompressor http://www.youtube.com/watch?v=WFZ1bh FEh2U&feature=related
13
Bespreking componenten : expansieventiel
●
●
Functie ►
Drukverlaging koudemiddel
►
Vloeistofslag tegengaan
Types ►
Thermostatisch expansieventiel › mechanisch gestuurd ventiel › temperatuursensor bepaalt de uittredetemperatuur van de verdamper en stuurt hierdoor het expansieventiel open
14
Bespreking componenten : expansieventiel
●
●
Functie ►
Drukverlaging koudemiddel
►
Vloeistofslag tegengaan
Types ►
Elektronisch expansieventiel › Stappenmotor stuurt ventiel › Betere regeling oververhittingstemperatuur en drukverschil
› Debiet koudemiddel i.f.v. maximalisering koelcapaciteit › Condensatietemperatuur verlaagt › EER stijgt 15
Prestatie koude-installatie ●
EER ►
Energy Efficiency Ratio volgens Eurovent
►
Verhouding koelvermogen/opgenomen elektrisch vermogen
►
Theoretisch rendement
►
Bepalend voor energieklasse
16
Prestatie koude-installatie ●
SPF of SEER ►
Seasonal Performance Factor
►
Praktisch rendement
►
Gemiddelde EER op jaarbasis
►
Ook wel SEER genoemd
►
Of ESEER : European Seasonal Energy Efficiency Ratio
►
SEER = A . EERa + B . EERb + C .EERc + D . EERd › Met A = 0.03; B = 0.33; C = 0.41 en D = 0.23 › 6-C003-2006 : testprocedures voor deelbelasting
› SEER: Classificatie in klasses A+++ tot D (vroeger A tot G)
17
Prestatie koude-installatie (< 12kW elek) Energie-efficiëntie
SEER (koeling)
SCOP (verwarming)
18
Prestatie koude-installatie ●
EU Ecolabel ►
Naast beperkte EER eisen
►
Uitsluiten bepaalde chemische componenten (CD, Pb, Hg, …)
►
Duidelijke handleiding
►
Vermelding geluidsniveau
►
Reserve onderdelen te verkrijgen tot 10 jaar na verkoop
►
GWP koelmiddel < 2000
►
Koudedrager mag niet schadelijk zijn voor milieu en gezondheid
19
Types koelmachines ●
●
Directe expansie (verdamper in de te koelen ruimte) ►
Split
►
Multi-Split
►
VRV
IJswatermachine (indirecte koeling) ►
Chiller met aparte condensor
►
Monobloc
►
Ijswater naar batterij in luchtgroep of eindeenheden
●
Reversibel versus enkel koelen
●
Absorptiekoelmachine 20
Types koelmachines : Split systeem ●
●
●
Condensing unit ►
Compressor
►
Condensor
►
Regel-, schakel- en beveiligingsapparatuur
►
Buitenopstelling
Verdamperseenheid ►
Verdamper-batterij
►
Expansieventiel
►
Luchttoevoer-ventilator
►
Binnenopstelling
Verbinding tussen beide d.m.v. koelleidingen en stuurstroomkabel
21
Types koelmachines : Multi Split systeem ●
Eén condensing unit waarop meerdere verdamperunits aangesloten worden
●
Verdamperunits individueel regelbaar
●
Types ►
Meerdere compressoren › Grote zekerheid van koeling › Beperkt aantal binnendelen
►
Eén compressor › Geen capaciteitsregeling › Trapsgewijze aanpassen capaciteit › Traploos-geregelde compressor (inverterregeling) 22
Types koelmachines : VRV Multi Split systeem ●
Variable Refrigerant Volume
●
Goede afstemming tussen capaciteit en belasting ►
Inverterregeling van de compressor
►
Verdampingsdrukregeling
►
Condensordrukregeling
►
Koelen en verwarmen tegelijk mogelijk
►
Warmterecuperatie mogelijk
23
Types koelmachines : Monobloksysteem ●
Koel- en luchttechnische onderdelen ondergebracht in één omkasting
●
Types ►
Verrijdbare units
►
Raamkoelers
►
Dakunits
►
Units voor binnenopstelling
24
Types koelmachines : Reversibel vs. enkel koelen ●
Reversibel airconditioning : verwarmen met airco
25
Types koelmachines : Absorptiekoelmachine ●
Mechanische compressor ►
●
●
Gebaseerd op absorptiemiddel
Componenten ►
Absorber
►
Oplossingspomp
►
Generator
►
Expansiekraan
Toepassing ►
Geluidsarm
►
Geen elektrische compressor vereist
►
Restwarmte beschikbaar (proces, zon, …) 26
Afgiftesystemen ●
Ventilo-convectoren ►
Wand
►
Plafond
►
Vloer
27
Afgiftesystemen ●
Koelbalken ►
Statische koelbalk › Passief: natuurlijke convectie
►
Dynamische koelbalk (open en gesloten type) › Actief: inductie met verse lucht
28
Afgiftesystemen ●
Koelbalken ►
Voordelen › Scheiding hygiënische lucht en koeling (statische balk) › Geen lawaai (statische balk) › Hoge temperatuur -> goede EER › Warmtedragende vloeistof = water
►
Nadelen › Actief: inductie met verse lucht › Hoge kostprijs › Koude luchtstroom (statische balk)
29
Afgiftesystemen ●
Koelbatterij in luchtgroep ►
Opgebouwd uit koperen buizen en koperen lamellen
30
Afgiftesystemen ●
Koelplafond ►
Geschikt voor hoger temperatuursregime
►
Mogelijkheid tot free-chilling
►
Beperkt vermogen (90W/m²)
31
Afgiftesystemen ●
Betonkernactivering (BKA) ►
Opslag van thermische energie in de gebouwmassa
►
Koellast verdelen over langere tijdstippen
32
Afgiftesystemen ●
Betonkernactivering (BKA) ►
Laag vermogen (20...35 W/m²)
►
Kan ook gebruikt worden om te verwarmen
33
Energiezuinige oplossingen ●
Free-chilling
●
Adiabatische koeling
●
Warmterecuperatie
34
Energiezuinige oplossingen ●
Free-chilling ►
Enkel energieverbruik door : › Circulatiepomp › Eventueel ventilator condensor of koeltoren
►
Meerkost: platenwarmtewisselaar, leidingen, regeling, …
35
Energiezuinige oplossingen ●
Adiabatische koeling ►
Het verdampen van water koelt de inkomende lucht af
►
Moeilijk te controleren comfort
►
Werkt niet bij hoge relatieve luchtvochtigheid
►
Opletten met legionella en onderhoud
36
Energiezuinige oplossingen ●
Warmterecuperatie ►
Recuperatie ijswater › Voorverwarming ventilatielucht › Koeling koelplafonds › Enkel interessant tijdens tussenseizoen
37
Energiezuinige oplossingen ●
Warmterecuperatie ►
Recuperatie aan de condensor › Voorverwarming sanitair warm water
38
Energiezuinige oplossingen ●
●
De basis ►
(Vermijden)
►
Vermogen goed inschatten
►
Hoge SEER
►
Zoveel mogelijk free-chilling
►
Zoveel mogelijk op hoge temperatuur
►
Goede regeling (monitoring en bijsturing)
Zie info-fiche hernieuwbare koeling
39
Reglementair ●
Koudemiddelen
●
EPB
40
Reglementair : koudemiddelen ●
Koelmiddel
●
Chloormoleculen breken ozonlaag af
●
Types
koelvloeistof
►
CFK’s: verboden
►
HCFK’s: bv. R22, verboden
►
► ►
HFK’s: bv. R410A, goed voor ozonlaag, slecht voor klimaat (Greenhouse Warming Potential) Ammoniak …
Koelmiddel
Type
GWP (IPCC4)
R22
HCFK
1810
R410A
HFK
2090
R407C
HFK
1525
R32
HFK
675
HFO1234ze
HFK
6
HFO1234yf
HFK
4
Propane (R290)
Niet-HFK
<3
CO2 (R744)
Niet-HFK
1
Ammoniak (R717)
Niet-HFK
0
41
Reglementair : EPB ●
Grote impact op E-peil
●
Geen onderscheid tussen topkoeling of full airco
●
Indien geen actieve koeling: fictief koelverbruik
42
Nuttige hulpmiddellen, websites, enz. : ●
Energie+: http://www.energieplus-lesite.be
●
Info Koeltechniek IBGE-BIM: ►
http://www.leefmilieubrussel.be/Templates/Professionnels/info rmer.aspx?id=32474
►
www.leefmilieubrussel.be/gidsduurzamegebouwen > ENE9
●
Toegepaste Energietechniek deel 1, 2005, J. Ouwehand, T.J.G. Papa, E. Post, A. C. Taal
●
ATIC cursus cyclus IV, deel koudeproductie
43
Om te onthouden van de presentatie
●
Werking van een koude-installatie
●
Onderdelen van een koelcyclus
●
Types koelmachines
●
Types afgiftesystemen
44
Contact Jan Maeyens Projectleider Coördinaten :
: +32 3 271 19 39
E-mail :
[email protected]
45
