1 INLEIDING

 

2 COMPRESSIE KOEL- EN VRIESINSTALLATIE

2.1 Werkingsprincipe van een compressie koel- en vriesinstallatie

2.2 Basisbegrippen

2.3 Directe verdamping

2.4 Rondpompsystemen

2.5 Twee traps systemen

2.6 Directe of indirecte koelsystemen

2.7 Energie

2.8 Coëfficiënt Of Performance (COP)

2.9 Total Equivalent Warming Impact (TEWI-waarde)

3 ABSORPTIE KOELINSTALLATIE

 

4 KOUDEMIDDELEN

5 NORMEN EN RICHTLIJNEN VOOR KOELINSTALLATIES

6 ONDERHOUD EN CONTROLE

7 TEMPERATUURBEHEERSING

8 VOCHTBEHEERSING

 

1 INLEIDING

Een koel- of vriesinstallatie onttrekt warmte aan lucht, vloeistoffen, producten en dergelijke.

De onttrokken warmte wordt door de koelinstallatie op een hoger temperatuurniveau gebracht

en afgevoerd naar de buitenlucht (luchtgekoeld) of naar koelwater (watergekoeld).

 

Koelinstallaties kunnen worden onderverdeeld in een tweetal systemen die, qua principe

van koudeopwekking, sterk verschillen. Dit zijn respectievelijk:

- Koelinstallaties gebaseerd op de compressie van een koudemiddel (compressiesysteem).

Een nadere uitleg van de werking van dit type installaties volgt in zie 2 van dit hoofdstuk.

- Koelinstallaties gebaseerd op de absorptie van een koudemiddel (absorptiesysteem). De

absorptiesystemen worden nader toegelicht in §3.

 

De compressiekoelsystemen kunnen op hun beurt verder worden onderverdeeld in:

- Systemen met directe verdamping of expansie van het koudemiddel. Deze systemen

worden toegelicht in §2.3.

- Rondpompsystemen. Deze worden in de koeltechniek ook wel natte systemen genoemd.

Een nadere bespreking hiervan volgt in §2.4.

 

Als men naar de ‘koude’ output zijde van de installatie kijkt kan men voorts een onderscheid

maken tussen een installatie met directe en indirecte koeling. Men spreekt van

directe koeling, wanneer de verdamper op een directe wijze de warmte onttrekt aan omgevingslucht

of product, bijvoorbeeld een luchtkoeler in een koelcel of contactplaten met

koudemiddel in een platenvriezer. Van indirecte koeling is sprake wanneer de te koelen stof

door middel van een tussenstof (koudedrager) wordt afgekoeld. Dit zijn bijvoorbeeld

installaties die werken met intermediaire koudedragers zoals ijswater, pekel of antivriesmengsels.

 

2 COMPRESSIE KOEL- EN VRIESINSTALLATIE

2.1 Werkingsprincipe van een compressie koel- en vriesinstallatie

In de koelinstallaties circuleren koudemiddelen in een gesloten systeem. Er zijn vele soorten

koudemiddelen. De belangrijkste groepen van heden ten dage gebruikte koudemiddelen zijn:

- CFK’s (Chloor Fluor Koolwaterstoffen)

- HCFK's (Hydrogeen Chloor FluorKoolwaterstoffen)

- HFK's (Hydrogeen Fluor Koolwaterstoffen)

- ammoniak (NHɜ).

 

Het gebruik van CFK’s is per 1 januari 1993 verboden in nieuwe installaties; voor HCFK's

gaat een verbod gelden in nieuwe installaties per 1 januari 2000. Hierop wordt verder ingegaan

in §4. Alle koudemiddelen worden aangeduid met de R (van Refrigerant) gevolgd

door een type aanduiding. Enkele voorbeelden van momenteel (nog) veel voorkomende

koudemiddelen zijn weergegeven in tabel 1. In deze tabel staan vermeld het bijbehorende Rnummer,

de groep waartoe ze behoren, de bestanddelen waaruit het koudemiddel bestaat

indien het een mengsel van meerdere enkelvoudige koudemiddelen betreft en de bij de stof

horende chemische structuurformules.

 

In figuur 1 is schematisch de koelkringloop weergegeven van een koudemiddel in een compressie

koelinstallatie. Zoals blijkt uit figuur 1 bestaat een compressie koelinstallatie in zijn

eenvoudigste vorm uit de volgende onderdelen:

 

- Een verdamper (bijvoorbeeld een luchtkoeler); hierin verdampt bij een relatief laag

temperatuur- en drukniveau een vloeistof, het ‘koudemiddel’. Voor het verdampingsproces

is warmte nodig; deze wordt in dit geval onttrokken aan de circulerende lucht. De

verdamper bevindt zich in de te koelen ruimte of maakt deel uit van de randapparatuur

zoals een koud-water-aggregaat.

- Een compressor (zuig/perspomp); deze zuigt de in de verdamper gevormde dampen

(zuiggas) aan en brengt ze op een hoger drukniveau (persgas).

- Een condensor; hierin condenseert bij een relatief hoog temperatuurniveau de door de

compressor aangevoerde damp tot een vloeistof. De in de verdamper toegevoerde

warmte, vermeerderd met de in de compressor toegevoerde energie (=warmte), wordt hier

afgegeven aan koelwater of aan de buitenlucht.

-Een regelventiel (TdC) oftewel expansieventiel; dit ventiel vormt de afscheiding tussen

het hoge- en het lage druk gedeelte van de installatie. Het regelt de vloeistofstroom naar

de verdamper.

- Hierna begint het proces opnieuw (kringloop).

 

2.2 Basisbegrippen

Verzadigde toestand van koudemiddelen

Voor ieder type koudemiddel geldt dat er in verzadigde toestand (waar gas en vloeistof in

een overgangsfase zijn) een vaste relatie bestaat tussen druk en temperatuur. Met andere

woorden: Bij een bepaalde temperatuur behoort ‘een koudemiddelafhankelijke’ druk en

omgekeerd.

Voorbeelden van de relatie van druk en temperatuur voor enkele koudemiddelen zijn:

 

 

Oververhitting

Nadat het vloeibare koudemiddel is verdampt bij een constante druk en temperatuur, kan het

dan gasvormige koudemiddel in temperatuur stijgen (oververhit gas).

Voorbeeld: de werking van een thermosstatisch regelventiel (TdC in figuur 1) is gebaseerd op

oververhitting (zie voorts §2.3).

 

Onderkoeling

Zodra gasvormig koudemiddel is gecondenseerd bij een constante druk en temperatuur, kan

de gevormde vloeistof in temperatuur dalen (onderkoelde vloeistof).

Voorbeeld: het vloeibare koudemiddel dat de condensor verlaat is onderkoeld.

 

Druk van verdamping en condensatie

De druk waarbij de verdamping en condensatie van het koudemiddel plaatsvinden, kan worden

afgelezen op de manometers. Deze zijn, hoewel niet in figuur 1 getekend, bij grotere

installaties altijd aanwezig op een manometerpaneel, gemonteerd bij of op de koelinstallatie.

De manometers zijn over het algemeen voorzien van een druk- en temperatuurschaal voor

het betreffende koudemiddel. Zodra de compressor in bedrijf is kunnen hierop de condensatie-

en verdampingstemperatuur van het systeem worden afgelezen.

2.3 Directe verdamping

Bij directe verdamping wordt het vloeibare koudemiddel met behulp van een expansieorgaan

ingespoten in de koeler. Het expansieorgaan is in feite vergelijkbaar met een afsluiter die

door openen en sluiten vloeistof toelaat in de verdamper. Hierbij wordt de hogere condensatiedruk

van de vloeistof door expansie verlaagd tot de verdampingsdruk.

Als expansieorgaan wordt gebruik gemaakt van:

- een thermosstatisch expansieventiel

- een elektronisch geregeld expansieventiel

- een capillair voor de zeer kleine installaties (koelkasten, vrieskisten, kleine koel- en

vriesmeubels en dergelijke).

 

De regeling van een thermosstatisch en elektronisch expansieventiel is gebaseerd op de

oververhitting van het gasvormige koudemiddel, dat aan de zuigzijde de verdamper verlaat.

Het expansieorgaan meet met behulp van een voeler deze oververhitting (∆T) en bepaalt

hierdoor de hoeveelheid vloeistof die wordt ingespoten in de verdamper. Hiermee wordt

voorkomen dat vloeibaar koudemiddel de compressor bereikt waardoor ‘vloeistofslag’ en

een beschadigde compressor kunnen ontstaan. ‘Vloeistofslag’ ontstaat indien geen gas

maar vloeistof in de cilinder van de compressor wordt aangezogen. Vloeistoffen kunnen !in

tegenstelling tot gassen! niet worden samengeperst. Tijdens de persslag van de compressorzuiger

ontstaat bij het samendrukken van de vloeistof een zodanig hoge druk, dat

ernstige schade kan ontstaan aan een klep, de cilinderwand of zelfs de krukas.

 

Een capillair expansieorgaan bestaat uit een dunne buis met een berekende lengte waarin

het vloeibare gas expandeert tot de verdampingsdruk. Een groot nadeel is dat een capillair

zich niet aan kan passen aan de wisselende bedrijfsomstandigheden in een koelinstallatie.

Het energieverbruik van installaties met capillaire inspuiting is dan ook hoog.

 

Zoals vermeld is een zekere oververhitting van de zuiggassen noodzakelijk; oververhitting

vraagt echter om extra warmtewisselend oppervlak van de koeler. Het beperken van de

oververhitting betekent dat meer nuttig oppervlak beschikbaar is voor het verdampen,

waardoor de verdampingstemperatuur zal stijgen en daarmee het energieverbruik zal dalen.

 

Bij thermosstatische expansieventielen bedraagt een normale oververhitting (∆T) 6 tot 10K

(Kelvin). Bij een elektronisch expansieventiel is een oververhitting tot circa 3K haalbaar, met

als voordeel een lager energieverbruik. Een thermosstatisch expansieventiel functioneert niet

goed bij te lage condensatiedrukken, doordat bij een te klein drukverschil te weinig vloeistof

wordt ingespoten. Bij lagere buitentemperaturen moet daarom de condensatiedruk kunstmatig

worden verhoogd (condensorwinter regeling) tot de voor het geselecteerde ventiel

minimum toelaatbare condensatiedruk. Het verhogen van de condensatiedruk kan onder

meer door het uitschakelen van één of meer condensor ventilatoren en/of de toerenregeling

van een ventilator.

 

Een elektronisch geregeld ventiel blijft goed functioneren bij veel lagere condensatiedrukken

dan een thermosstatisch expansieventiel. Het gebruik van een elektronisch ventiel

betekent dan ook een lager energieverbruik door zowel het beter benutten van het koeler

oppervlak, als het nog kunnen functioneren bij lagere condensatiedrukken.

 

2.4 Rondpompsystemen

Rondpompsystemen!ook wel natte systemen genoemd! worden toegepast bij grotere

installaties zoals in slachthuizen, koel- en vrieshuizen en in de industrie. Figuur 2 bevat een

schema van het werkingsprincipe.

 

Het vloeibare koudemiddel wordt ingespoten in een vat ook wel afscheider genoemd (zie

symbool V in figuur 2). In de afscheider heerst de verdampingsdruk en bevindt zich

vloeibaar- en gasvormig koudemiddel. De vloeistof wordt met behulp van vloeistofpomp(

en) P naar de koelers K gevoerd waar een deel van de vloeistof verdampt. Het

vloeistofgasmengsel stroomt terug naar de afscheider V waar vloeistof en gas van elkaar

worden gescheiden. Het gevormde gas wordt via aansluiting A afgezogen door de compressor(

en); de vloeistof wordt via E met behulp van pomp P weer naar de koelers K gepompt.

 

 

Door het gebruik van een afscheider kan hier zonder gevaar voor vloeistofslag, verzadigde

damp worden afgezogen. De vloeistoftoevoer vanaf de condensor van de koelinstallatie

wordt gestuurd via een regelklep C, die niveauafhankelijk vloeistof toelaat via aansluitpijp

D in het afscheider vat V.

 

Voordelen van het rondpompsysteem ten opzichte van directe verdamping zijn:

- een lager energieverbruik

- een nauwkeurig regelbare verdampingstemperatuur

- een eenvoudige en betrouwbare regeling over het gehele capaciteitsgebied van 0 tot

100%

- een kleiner temperatuurverschil tussen verdampingstemperatuur en het te koelen product

door het werken bij de verzadigde dampspanning (geen oververhitting).

 

De nadelen ten opzichte van directe verdamping zijn:

- de grote inhoud aan koudemiddelen van het rondpompsysteem; de huidige CFK wetgeving

vraagt vanwege de aantasting van de ozonlaag om systemen met een zo gering

mogelijke inhoud; rondpompsystemen komen daarom steeds meer voor bij installaties

met ammoniak (NH3 of R717) als koudemiddel en minder bij de andere koudemiddelen

- rondpompsystemen vragen een speciale voorziening voor een goede olie terugvoer naar

het compressorcarter

- de kostprijs van een rondpompsysteem is in het algemeen hoger dan die van een vergelijkbare

installatie werkend met directe expansie.

 

2.5 Twee trap systemen

Twee trap systemen komen alleen voor bij zeer lage verdampingstemperaturen zoals bij

platenvriezers, vriestunnels, diepvriescellen en dergelijke. Er bestaan zowel twee trap systemen

voor directe expansie als rondpompsystemen.

Bij grotere drukverhoudingen tussen zuigzijde en perszijde loopt het rendement van een

compressor sterk terug. Om dit te verbeteren wordt een twee trap systeem geïnstalleerd.

Hierbij is sprake van een tussentrap en een tussendruk. In figuur 3 is een principeschema

weergegeven van een twee trapscompressie koude-installatie met een open tussenkoeler.

Er bestaan meerdere systemen zoals vloeistofinjectie (al of niet met een warmtewisselaar) en

tussenkoeling met een open koeler of een gesloten koeler. Bij gesloten tussenkoelers

kunnen voor beide trappen verschillende koudemiddelen worden gebruikt.

 

 

 

Ook zijn er een twee trap systemen met gesloten tussenkoelers, waarbij als eerste trap

wordt gewerkt met indirecte koeling. Met behulp van een koud water aggregaat (chiller)

wordt dan een ‘koudedrager’ !zoals een water/glycol mengsel! gekoeld tot bijvoorbeeld

!10EC. Dit mengsel gaat naar de tussenkoeler. Als tweede trap functioneert een directe

expansie of een rondpompsysteem.

 

2.6 Directe of indirecte koelsystemen

Men spreekt van directe koeling, wanneer de verdamper direct het af te koelen object afkoelt,

bijvoorbeeld een luchtkoeler in een koelcel. Van indirecte koeling is sprake wanneer

de te koelen stof door middel van een tussenstof (koudedrager) wordt afgekoeld. Dit kan

water, pekel of een water/glycol (antivries) mengsel zijn. Vanwege het gevaar van koudemiddel-

emissie kan een indirect systeem soms de voorkeur verdienen. Dit vanwege de geringere

lengte van de koudemiddelleiding tussen de hoofdcomponenten, of om veiligheidsredenen

zoals bij het gebruik van ammoniak in een supermarkt en in een luchtbehandelinginstallatie.

Een principeschets van een installatie met indirecte koeling is opgenomen in figuur 4.

 

 

Voordelen van indirecte koeling zijn onder andere: minder lekverliezen door een kleinere

koude middelvulling, eenvoudige hoeveelheidregeling en grotere veiligheid in de geklimatiseerde

ruimten en koel- en vriescellen.

 

Nadelen van indirecte koeling zijn o.a.: een hoger energieverbruik bij koeling door de extra

temperatuurtrap en het gebruik van circulatiepompen, hogere kostprijs, lange aanlooptijd

van de installatie en groter ruimtebeslag. Deze nadelen worden gecompenseerd door een

verminderd onderhoud.

 

2.7 Energie

Over het algemeen worden de compressoren aangedreven door een elektromotor. Hoe

groter het drukverschil tussen de zuigzijde en perszijde van de compressor (de zogenaamde

compressieverhouding) hoe hoger het energieverbruik nodig voor het comprimeren van het

koudemiddel. Het is daarom van belang om de verdampingsdruk van een koudemiddel zo

hoog mogelijk te houden terwijl de condensatiedruk liefst zo laag mogelijk is.

 

Verdampers / koelers

De benodigde verdampingstemperatuur is afhankelijk van de keuze:

- directe verdamping (zie §2.3) of natte verdamping zoals het geval is bij rondpompsystemen

(zie §2.4)

- directe of indirecte koeling (zie §2.6)

- minimale of maximale ontvochtiging en de gewenste relatieve vochtigheid (RV) van de

circulerende lucht; voor sterke ontvochtiging moet een lagere verdampingstemperatuur

worden gekozen, bij zo min mogelijk ontvochtigen een hogere verdampingstemperatuur

- het soort installatie, dat wil zeggen koel- of vriescel, vriestunnel, platenvriezers, ijswater of

gekoeld watersystemen enzovoorts

- de gewenste producttemperaturen en RV's, afkoel- of invriestijden en omgevingstemperaturen.

 

Nadat de verdampingstemperatuur is bepaald, wordt het koudemiddel geselecteerd en wordt

afhankelijk van de drukverhoudingen gewerkt met een één trap of twee trapskoelsysteem.

Voor verdampers geldt als vuistregel dat een 1 Kelvin lagere verdampingstemperatuur circa

4% extra energieverbruik met zich meebrengt. Het selecteren van een ruim bemeten koeler

wordt daarom aanbevolen, tenzij sterk moet worden ontvochtigd.

 

Condensors

Bij condensors wordt het gebruik van koelwater vanwege het steeds dalende grondwaterpeil

en een steeds groter tekort aan goed drinkwater, door de overheid vaak niet meer

toegestaan of is onderhevig aan steeds zwaardere heffingen.

 

Om deze reden kiest men overwegend voor de luchtgekoelde uitvoering. Uitzonderingen hierop zijn:

- een watergekoelde condensor met een afzonderlijk opgestelde koeltoren; via een sproeisysteem

loopt het koelwater over een koelpakket waarbij de eveneens door de koeltoren

circulerende lucht in direct contact komt met het koelwater; een deel van het circulerende

water zal verdampen waardoor het overige water in temperatuur daalt; het aldus afgekoelde

water wordt als koelwater gebruikt in de watergekoelde condensor

- een verdampingscondensor; hierbij zijn de koeltoren en de watergekoelde condensor in

één omkasting ondergebracht; het in de koeltoren afgekoelde water stroomt over de

condensorpijpen waardoor het door de pijpen stromende, gasvormige koudemiddel

condenseert tot een vloeistof

-het gebruik van warmteterugwinning voor het opwarmen van water voor productieprocessen

en/of sanitaire doeleinden.

 

Bij luchtgekoelde condensors geldt:

- kies bij buitenopstelling voor een geluidsarm type, vanwege het aanvragen van een

milieuvergunning

- plaats de condensor zo koud mogelijk, dus bij voorkeur op het noorden of oosten en

vooral niet in de zon

- kies een zodanige omgevingstemperatuur dat de installatie ook bij warm weer storingvrij

kan functioneren; voor Nederland wordt in het ontwerp vaak een omgevingstemperatuur

van +32° aangehouden.

 

Voor condensors geldt als vuistregel dat 1 Kelvin hogere condensatietemperatuur circa 3%

hoger energieverbruik geeft. Selecteer daarom een ruim bemeten condensor.

Soms kan nuttig gebruik worden gemaakt van de hier beschikbare, gratis energie door

middel van warmteterugwinning. De voor warmteterugwinning benodigde apparatuur vormt

dan een onderdeel van de condensor.

 

2.8 Coëfficiënt Of Performance (COP)

COP is de afkorting van ‘Coëfficiënt Of Performance’ en wordt weergegeven door een

dimensieloos getal dat bij een koelinstallatie de verhouding aangeeft tussen de onttrokken

warmte (arbeid) en de daarvoor benodigde toe te voeren arbeid. Deze verhouding kan op

diverse manieren worden gehanteerd zodat bij het begrip COP altijd moet worden vermeld

waarop het van toepassing is.

De twee voornaamste manieren voor het uitdrukken van de COP zijn:

1 De COP betrokken op de aan de compressor toegevoerde arbeid (de meest gebruikelijke).

Hierbij wordt het effectieve koelvermogen van de installatie in kW gedeeld door het aan

de elektromotor van de koelcompressor toegevoerde vermogen in kW.

2 De COP betrokken op de gehele installatie waarbij naast het toegevoerde vermogen aan

de compressor(en) ook de extra energiebronnen worden geteld, zoals verdamper- en

condensorventilatoren, pompen et cetera.

 

Hoe lager de verdampingstemperatuur hoe groter het drukverschil tussen de pers- en

zuigdruk, hoe hoger het energieverbruik en daarmee hoe ongunstiger de COP.

Bij diepvriesinstallaties zal aldus de COP vergeleken met een koelinstallatie lager liggen en

bij een koelinstallatie van een koelcel de COP weer ongunstiger zijn dan voor een airconditioning

installatie. Immers de verdampingstemperatuur van het koudemiddel !en daarmee

samenhangend de druk aan de zuigzijde van de compressor! in de verdamper van een

diepvriescel ligt lager dan in de verdamper van een koelcel of van een airconditioningunit.

Een COP met het getal 2 is voor een normale koelinstallatie laag, een COP met de waarde 3 is

hoog.

 

2.9 Total Equivalent Warming Impact (TEWI-waarde)

TEWI betekent ‘TotalEquivalent Warming Impact’. Het geeft aan de bijdrage van een

koelinstallatie aan het broeikaseffect veroorzaakt door koudemiddelemissie als gevolg van

lekkage en onderhoud, opgeteld bij het energiegebruik van de installatie. Het energieverbruik

dat nodig is voor het vervaardigen van de installatie en het maken van het koudemiddel

wordt buiten beschouwing gelaten bij het vaststellen van de TEWI-waarde. Wel wordt

er rekening gehouden met het rendement van de energie opwekking in elektriciteitscentrales.

 

Van belang bij het bepalen van de TEWI-waarde zijn onder andere:

- de GWP (Global Warming Potential) van het gebruikte koudemiddel. De GWP wordt in

verhouding tot CO2 uitgedrukt, in de koeltechniek wordt vaak uitgegaan van een waarde

die gerelateerd is aan de GWP van het CFK-koudemiddel R11 (CCl3F).

- het jaarlijkse lekkageverlies in kg

- het aantal jaren dat een installatie in bedrijf is

- de koudemiddelvulling in kg

- het jaarlijks energieverbruik van de installatie.

 

De TEWI-waarde van ammoniak (NH3) met een GWP van 0, is gunstig vergeleken met die

van andere koudemiddelen uit de groep CFK’s, HCFK’s of HFK’s.

 

3 ABSORPTIE KOELINSTALLATIE

Thermisch gedreven koelmachines kunnen een zinvol alternatief zijn voor mechanische

koelmachines, zodra goedkope (afval)warmte van een zeker temperatuurniveau beschikbaar

is. De in elektriciteitscentrales opgewekte warmte ten behoeve van stadsverwarming is in de

zomer overtollig en heeft dus weinig of geen waarde. Dit geldt ook voor de warmte uit

warmtekracht units op het moment dat er geen vraag is naar warmte, bijvoorbeeld in de

zomerperiode. Ook in de (proces-)industrie worden grote hoeveelheden restwarmtestromen

naar de omgeving afgevoerd. Indien er ook !en gelijktijdig! behoefte bestaat aan koeling

kan absorptiekoeling een aantrekkelijke benutting van deze restwarmte zijn.

Een schema van een absorptie koelmachine is gegeven in figuur 5.

 

Net zoals bij de mechanische compressie koelmachine wordt in een absorptiekoelmachine

koude opgewekt in de verdamper waar het koudemiddel verdampt. Ook in de absorptiekoelmachine

wordt het koudemiddel vervolgens gecomprimeerd, waarna het bij hogere temperatuur

en druk, en onder afgifte van warmte, condenseert in de condensor. Het essentiële

verschil met de mechanische compressiekoelmachine is de manier waarop compressie

verloopt: deze vindt bij de absorptiekoelmachine plaats door een absorptie/desorptie

cyclus: De lage drukdamp uit de verdamper wordt, onder afgifte van warmte, in de ‘adsorber

opgenomen in een adsorptiemiddel. Dit mengsel wordt naar de hoger in druk en temperatuur

gelegen generator gepompt waar !onder opname van warmte! het koudemiddel

wordt uitgekookt. Per saldo wordt de damp van het koudemiddel dus van lage naar hoge

druk gebracht, net zoals bij een mechanische compressor. De COP voor absorptiekoelmachines

is praktische altijd kleiner dan 1.

 

4 KOUDEMIDDELEN

CFK's, HCFK's, HFK's

Door de ontdekking dat CFK's en in mindere mate ook HCFK's, de ozonlaag aantasten werd

het noodzakelijk snel naar alternatieven te zoeken.

CFK's:

- Het is per 1 januari 1993 verboden in nieuwe installaties CFK's toe te passen.

Hieronder vallen koudemiddelen als R11, R12, R13 en R502.

Deze middelen worden niet meer geproduceerd.

- Voor bestaande installaties geldt dat nog gebruik mag worden gemaakt van

eveneens uit bestaande installaties afkomstige geregenereerde CFK's, of van

blends’, bestaande uit een mengsel van toegestane koudemiddelen.

- Voor nieuwe installaties is R134a een goede vervanger voor R12.

- Als vervanger voor R502 wordt over het algemeen R404A aanbevolen.

- Bij relatief nieuwe, bestaande R12- en R502-installaties kan ‘retrofitten' worden

overwogen. Dit houdt in dat de installaties worden aangepast aan het gebruik

van HFK's. De oorspronkelijke vulling koudemiddel (CFK) en olie worden vervangen

door respectievelijk een HFK en een op het koudemiddel aangepaste

smeerolie (veelal een smeerolie op basis van een ester).

HCFK's:

-C HCFK van het type R22 is nog toegestaan, maar het gebruik zal reeds vanaf 1996

geleidelijk worden verminderd. Per 1 januari 2000 is het gebruik van HCFK's

verboden in nieuwe koel, vries- en airconditioninginstallaties voor loonkoel- en

vrieshuizen, distributiecentra voor goederen, veilingen, openbare slachthuizen

en pakhuizen.

HFK’s:

- Als vervanger voor R22 worden nu een aantal HFK's als koudemiddel genoemd

zoals R407C, R404A en R410A/B. Wat de uiteindelijke keuze zal worden is nu

(begin 1996) nog niet met zekerheid te zeggen.

 

Ammoniak (NHɜ)

Ammoniak (R717 of NH3) is een uitstekend koudemiddel. Het tast de ozonlaag niet aan,

heeft een ODP van 0 (‘Ozon Depletion Potential’, vertaald: ozon afbraakpotentieel) en heeft

ook geen invloed op de opwarming van de aarde (GWP = 0). Omdat het giftig is moet aan

een groot aantal veiligheidsvoorschriften worden voldaan. Deze voorschriften worden vermeld

in een richtlijn ‘CPR-13' (zie §5). Vanaf 1988 wordt in de milieuvergunningsvoorwaarden

(de vroegere Hinderwet) deze richtlijn gebruikt voor nieuw te bouwen ammoniakkoelinstallaties.

 

Ammoniak werd bijna uitsluitend in grotere installaties toegepast. Een nieuwe ontwikkeling

is het gebruik van installaties werkend met directe verdamping, ook wel DX (Direct eXpansion)

genoemd, en een zeer geringe NH3-inhoud. Verwacht wordt dat dit soort NH3-installaties

ook zal worden gebruikt als koud wateraggregaat in combinatie met indirecte koeling

(uit veiligheidsoverwegingen) in airconditioninginstallaties , bij koelinstallaties in supermarkten

en dergelijke.

5 NORMEN EN RICHTLIJNEN VOOR KOELINSTALLATIES

Binnen Nederland zijn een aantal normen, regels en richtlijnen met betrekking tot

veiligheid- en milieueisen voor koelinstallaties van kracht. De voornaamste zijn:

 

De Nederlandse norm NEN 3380: veiligheid van Koelinstallaties.

Deze norm is verouderd en zal te zijner tijd worden vervangen door de Europese norm

prEN 378, die momenteel in ontwikkeling is.

 

De ‘regeling lekdichtheid koelinstallaties’ (RLK)

- De huidige wettelijke regels, vastgelegd in de ‘Regeling Lekdichtheid voorschriften

Koelinstallaties’(RLK herziening 1994), stellen hoge eisen aan het ontwerp, de

lekdichtheid van de installaties en de onderhoudsaspecten.

- De bestrijding van lekkages staat of valt met een regelmatige controle. De eigenaren of

de beheerders van koelinstallaties zijn verplicht er voor te zorgen dat de installaties

regelmatig worden geïnspecteerd en dat er tijdig onderhoud wordt gepleegd.

- Volgens de Regeling moet een koelinstallatie met een inhoud van 3 kg koudemiddel of

meer, één maal per kalenderjaar worden gecontroleerd. Bij een inhoud van 30 kg of

meer moet minstens één maal per drie maanden worden gecontroleerd, bij installaties

van 300 kg of meer zelfs iedere maand.

- De beheerder van een koel-/vriesinstallatie met een totale koudemiddelvulling van 3 kg

of meer, dient over een installatiegebonden logboek te beschikken. Dit logboek moet

zich in de nabijheid van de betrokken installatie bevinden.

 

 

 

 

Door de wetgever is bepaald dat alleen door installateurs in het bezit van een

STEK erkenning (Stichting Erkenningsregeling voor de Uitoefening van het

Koeltechnisch Installatiebedrijf) aan koelinstallaties mag worden gewerkt. De werkzaamheden

moeten daarbij worden uitgevoerd door gediplomeerde CFK monteurs

(adres: STEK, Postbus 8138, 3503 RC Utrecht).

 

CPR-13

Bij nieuwbouw moet niet alleen over een bouwvergunning, maar ook over een milieuvergunning

worden beschikt. De vergunningverlener (het bevoegd gezag) zal van de eigenaar

verlangen dat de te bouwen installatie met NH3 als koudemiddel voldoet aan de

richtlijn CPR-13. Bovendien krijgt de eigenaar/gebruiker te maken met de arbeidsinspectie

en de brandweer.

 

Ook oudere ammoniakkoelinstallaties (van voor 1988) worden door de betrokken

Hinderwetautoriteiten aangewezen voor keuring. Het gaat hierbij om installaties die niet

zijn gebouwd op basis van CPR-13. De gegevens uit de ontwerp- en bouwfase ontbreken

doorgaans. In de praktijk blijkt dat een strikte toepassing van CPR-13 hier veelal leidt tot

afkeur. Een situatie die niet wenselijk wordt geacht gezien de reeds lange en veilig gebleken

bedrijfstijd van de meeste van dit soort installaties. Daarom heeft de CPR (Commissie

Preventie van Rampen door Gevaarlijke Stoffen) besloten om de CPR-13 richtlijn te

herzien en hieraan een intreekeuring toe te voegen. Deze intreekeuring is van toepassing

op de ammoniak houdende delen van oudere installaties gebouwd voor 1988 die nog niet

werden gekeurd.

 

Over het algemeen verlangt de betrokken gemeente of provincie dat installaties gebouwd

ná het van kracht worden van CPR-13 in 1988 wel voldoen aan deze richtlijn. Bovendien

wordt dit jaar (1996) een herkeuringsrichtlijn ingevoerd die van toepassing is op reeds

eerder gekeurde installaties. Deze herkeuring vindt iedere 6 jaar plaats. Voor meer informatie

over dit onderwerp kunt u terecht bij de Nederlandse Vereniging voor Koude

(NVvK), Postbus 10269, 7301 GG Apeldoorn.

 

Eurovent

Eurovent is een vrijwillig certificatieprogramma dat door een aantal belangrijke fabrikanten

van luchtkoelers, luchtgekoelde condensors en verdampingscondensors wordt nageleefd.

Tot voor kort was het vaak ondoenlijk de door de verschillende condensor- en koelerfabrikanten

aangeboden apparatuur onderling te vergelijken op basis van capaciteit, luchtverplaatsing,

temperatuurverschillen en geluidsproductie. De grote waarde van Eurovent is

dat de koelers en verdampers van de fabrikanten, die overeenkomstig Eurovent leveren, nu

onderling wel kunnen worden vergeleken. Eurovent stelt strikte eisen aan de wijze waarop

de kenmerken worden gemeten of berekend en aan de presentatie van de resultaten in de

specificatiedocumenten. De testcondities en de capaciteitgegevens in de documentatie van

de verdampers zijn gebaseerd op Tv1 (het temperatuurverschil tussen de ingaande lucht en

de verdampingstemperatuur). Eurovent heeft afstand genomen van het gebruik van Tvm

(het gemiddelde temperatuurverschil tussen lucht in en lucht uit met de verdampingstemperatuur).

 

6 ONDERHOUD EN CONTROLE

Het is belangrijk om elke koel technische installatie periodiek door een STEK erkend koel technisch

vakman te laten controleren en onderhouden. Daarnaast is de dagelijkse en

periodieke controle door de gebruiker met name voor de wat grotere industriële installaties

onontbeerlijk.

 

 

Dagelijkse controles

Controleer de verdamping- en condensatietemperatuur en eventueel ook de smeeroliedruk

en het oliepeil in de compressor. Vraag uw installateur welke de ‘normale’ waarden hiervoor

bedragen en leg ze vast; ze kunnen dan altijd als referentie dienen bij latere controles. Met

name de verdampingstemperatuur vormt een belangrijk gegeven; afwijkingen van de voor

de betreffende installatie normale waarden vormen een indicatie voor storingen of onregelmatigheden in het koelsysteem.

 

Vooropgesteld dat de temperatuur in de gekoelde ruimte op de normale waarde is, kan een te

lage verdampingstemperatuur op de volgende onregelmatigheden wijzen:

- De luchtkoelers zijn zodanig berijpt dat de warmte-uitwisseling ernstig wordt belemmerd.

Ze dienen te worden ontdooid.

- Eén of meerdere luchtventilatoren zijn uitgevallen of de luchtcirculatie over de luchtkoelers

wordt belemmerd.

- Een tekort aan koudemiddel als gevolg van een lekkage in het koelsysteem. Het is niet

toegestaan een installatie waaruit koudemiddel ontsnapt, door te laten draaien totdat het

lek is gevonden en gerepareerd door een STEK erkend installateur.

 

Andere oorzaak kan zijn defecten aan de koel technische regelapparatuur.

 

Een te hoge verdampingstemperatuur kan veroorzaakt worden door defecten aan de koel technische

regelapparatuur of de koelcompressor. (NB: De installatie kan ook te kort in

bedrijf zijn waardoor er zich nog geen evenwichtstoestand heeft ingesteld.)

 

Een te hoge condensatiedruk kan veroorzaakt worden door:

- een te hoge buitenluchttemperatuur

- één of meerdere condensorventilatoren zijn uitgevallen

- de condensor is vervuild

- storing in de koelwatertoevoer bij een watergekoelde condensor of een watergekoelde

verdampingscondensor dan wel een storing in de koeltoren

- defecten aan koel technische regelapparatuur.

 

Controleer nadat de installatie enige minuten in bedrijf is de koudemiddelvulling van het

systeem; hiertoe is bij vrijwel elke installatie een zogenaamd vloeistofkijkglas aangebracht

dat tijdens het draaien ‘helder’ moet zijn.

Periodieke controles en onderhoud

Naast de verplichte periodieke controles overeenkomstig de RLK moet worden gecontroleerd

of de luchtkoelers en condensors niet zijn vervuild door stof en dergelijke. Het tijdig

en regelmatig schoonmaken van deze apparatuur is zeer belangrijk; bekijk vooral de zijde

waar de lucht intreedt, hier zal zich het meeste vuil verzamelen. Reinig tevens de waaiers van

de ventilatoren (vergeet daarbij niet eerst de ventilatoren uit te schakelen!); het rendement

wordt er door verbeterd. Met name bij luchtgekoelde condensors geeft het regelmatig

reinigen een belangrijke energiebesparing.

 

7 TEMPERATUURBEHEERSING

Een regelmatige controle van het klimaat in de gekoelde ruimte is van groot belang; met

opzet spreken we van klimaat, omdat naast de temperatuur ook de luchtvochtigheid mede

bepalend is voor het kwaliteitsbehoud van de opgeslagen producten. Een te lage luchtvochtigheid

kan een overmatige uitdroging veroorzaken waardoor onnodige verliezen

optreden; een te hoge luchtvochtigheid eventueel bederf en kwaliteitsverlies.

 

Naast een dagelijkse controle van de celtemperaturen is een periodieke controle van meet en

regelapparatuur zoals thermometers, thermostaten een eerste vereiste. Het komt nog al te

vaak voor dat bijvoorbeeld een wijzerthermometer niet de juiste temperatuur aan geeft.

Bovendien blijken temperatuurmeters (opnemer), de ‘voelers’, dikwijls op een verkeerde plaats te

zijn aangebracht. Essentieel is dat de opnemer zich in de circulerende luchtstroom bevindt

en niet op plaatsen waar nauwelijks een luchtstroming waarneembaar is of boven toegangsdeuren

waar !iedere keer als de deur wordt geopend! warme lucht omhoog stijgt langs de

voeler.

 

Gebruik voor het ijken van meet- en regelapparatuur goede, betrouwbare en geijkte temperatuurmeetapparatuur

(thermometer of andere analoge of digitale apparatuur) met een uitlezing

en nauwkeurigheid van 0,5EC of beter. Neem de tijd voor het uitvoeren van de metingen;

door de traagheid van het meetsysteem kan het even duren voordat de juiste temperatuur

wordt aangegeven. Hiermede samenhangend is ook een regelmatige controle van de werking

en instelling van regel- en beveiligingsthermostaten aan te bevelen.

 

De schakeldifferentie, d.w.z. het verschil tussen de in- en uitschakeltemperatuur, dient

enerzijds zo klein mogelijk te zijn opdat temperatuurschommelingen worden beperkt, anderzijds

moet worden voorkomen dat een installatie gaat pendelen (het met korte tussenpozen

aan/uit schakelen).

 

Een temperatuurschrijver of -logger is een goed hulpmiddel om alle afwijkingen op een

diagram weer te geven zodat deze naderhand kunnen worden afgelezen. Moderne installaties

gebruiken meer en meer microprocessors, evenals een computer, voor zowel de

regeling als het opslaan van een groot aantal gegevens zoals drukken, temperaturen,

relatieve vochtigheid, draaiuren, energieverbruik en alarmmeldingen.

Het gebruik van de moderne elektronica maakt het mogelijk installaties op afstand te bewaken

en zelfs in te grijpen indien de computer constateert dat er problemen dreigen of zijn.

Een dergelijke regeling maakt het mogelijk de installatie onder alle omstandigheden te laten

draaien met een zo laag mogelijk energieverbruik (peaksaving, dag/nachtstroom). Dit onder

handhaving van de optimale bewaar- of productcondities.

 

8 VOCHTBEHEERSING

Tijdens het koelproces kan met name aan onverpakte producten met een hoog watergehalte

zoals vlees, waterdamp worden onttrokken. Onder invloed van de langs het product stromende

lucht verdampt het water aan de oppervlakte ervan; de gevormde waterdamp wordt

door de circulerende lucht opgenomen, condenseert vervolgens op het oppervlak van de

luchtkoeler/verdamper en wordt als water via de lekbak afgevoerd. Hoe groter het verschil

tussen de oppervlaktetemperatuur van de koeler en de temperatuur van de aanwezige

producten, hoe meer vocht aan het product wordt onttrokken en op de koeler/verdamper zal

neerslaan. De mate waarin vocht aan het te koelen product wordt onttrokken, wordt bepaald

door het evenwichtsvochtgehalte van het product (de zogenaamde aw-waarde) en de

relatieve vochtigheid (RV) van de in de koelruimte circulerende lucht.

Het begrip ‘relatieve luchtvochtigheid’ kan als volgt worden verklaard: lucht kan bij een

bepaalde temperatuur per mᶟ maximaal een zekere hoeveelheid waterdamp (uitgedrukt in

grammen per m3) bevatten; bij hogere temperaturen meer, bij lagere temperaturen minder.

Onder relatieve vochtigheid wordt verstaan het werkelijk in de lucht aanwezige waterdampgewicht

uitgedrukt in procenten van het maximaal bij de betreffende temperatuur mogelijke

waterdampgewicht. Bijvoorbeeld lucht van 1EC kan maximaal 5,1 gram waterdamp per mᶟ

bevatten.

 

De lucht is dan volledig met waterdamp verzadigd en de relatieve luchtvochtigheid

is dan 100%. Bedraagt het waterdampgewicht in werkelijkheid echter 4,5 gram per mᶟ

dan is de relatieve luchtvochtigheid 87,5%. Zie ook hoofdstuk 5.3 (‘Het meten van de

relatieve vochtigheid’) in dit handboek voor nadere uitleg van het begrip en het meten van

de relatieve vochtigheid.

 

Minder onttrekking van vocht betekent in vriescellen minder rijpvorming op het koeler/

verdamper oppervlak, daardoor betere warmte overdracht, kortere draaitijden, hogere

verdampingstemperaturen en een lager energieverbruik. Meer rijpvorming betekent niet

alleen een hoger energieverbruik tijdens het koelen maar ook dat meer moet worden ontdooid

met als gevolg een nog hoger energieverbruik.

 

Is een regeling van de luchtvochtigheid in de koelruimte nodig dan zijn hiervoor een aantal

extra voorzieningen nodig. Dit zal altijd leiden tot een meer gecompliceerde installatie en

meestal tot een hoger energieverbruik.

 

De luchtvochtigheid kan worden gemeten met behulp van apparatuur zoals:

- een droge- en natte bolthermometer met een schaalindeling van 0,1EC en voorzien van

een ingebouwde ventilator

- een elektronische luchtvochtigheidsmeter.

 

Zoals voor alle meetapparatuur geldt ook hier de eis dat om betrouwbare meetresultaten te

verkrijgen de apparatuur regelmatig dient te worden geijkt.

 

Blijkt bij controle de relatieve luchtvochtigheid niet op de juiste, voor de koelruimte te

adviseren waarde te liggen dan kan door enige nader uit te voeren inspecties inzicht worden

verkregen over de mogelijke oorzaken hiervan en de consequenties hiervan voor de bedrijfsvoering.

 

Is de luchtvochtigheid te laag trek dan het volgende na:

- Is uw meting wel juist geweest?

- Werkt de koelinstallatie wel goed?

- Treedt er veel ijsvorming op de luchtkoelers op?

- Werken alle ventilatoren in de luchtkoelers? Wordt de luchtcirculatie door de luchtkoelers

niet belemmerd door vervuiling van het lamellenblok?

- Stel het indroogverlies van een opgeslagen productmonster vast door een nauwkeurige

verschilweging uit te voeren tussen productgewicht bij inslag in de cel en bij afvoer uit

de cel.

Bij een te hoge luchtvochtigheid kan worden opgemerkt dat dit op zichzelf geen reden tot

ongerustheid is, zolang dit voor de opgeslagen producten geen aantoonbare nadelige

gevolgen heeft. Indien dit wel het geval is, raadpleeg dan een JHB airconditioning uw koeltechnicus of adviseur.