INDUSTRIËLE KOUDEMIDDELEN

WAT IS EEN KOUDEMIDDEL?

Industriële koelmachines halen warmte uit vloeistof via een verdamper, adsorptiekoeling of absorptiekoelcycli. Koudemiddelen, zijn de stoffen die worden gebruikt in de koelcyclis waar ze in de meeste gevallen overgaan vanuit een vloeistofvorm naar gas (verdampen) en vervolgens weer terug naar vloeistof (condenseren). Fluorkoolwaterstoffen, vooral chloorfluorkoolwaterstoffen, werden in de 20e eeuw veelvuldig gebruikt als koudemiddel, maar deze worden nu afgebouwd vanwege hun ozonafbrekende effecten. Veel voorkomende koudemiddelen zijn ammoniak, zwaveldioxide en niet-gehalogeneerde koolwaterstoffen zoals propaan.

IDEALE KOUDEMIDDELEIGENSCHAPPEN

Het ideale koudemiddel is niet-giftig, niet-ontvlambaar, niet-explosief, niet-corrosief, niet schadelijk voor het milieu, goedkoop en gemakkelijk te produceren en te verwerken, en heeft goede thermodynamische eigenschappen bij lage drukken.

De gewenste thermodynamische eigenschappen zijn een verdampingspunt iets onder de gewenste vloeistoftemperatuur en een hoge latente verdampingswarmte om meer warmte per volume te
verplaatsen wanneer het verdampt. Idealiter zou het koudemiddel een matige dichtheid in vloeibare vorm moeten hebben, een relatief hoge dichtheid in gasvorm, en verdampen en condenseren bij temperaturen die gemakkelijk te variëren zijn met compressiedruk. Omdat het verdampingspunt en de gasdichtheid worden beïnvloed door druk, kunnen koudemiddelen geschikter worden gemaakt voor een bepaalde toepassing door de juiste keuze van werkdrukken.

 

Ten slotte moeten koudemiddelen goed met olie worden gemengd, zodat de olie de compressor effectief kan smeren.

In werkelijkheid hebben verschillende koudemiddelen deze gewenste eigenschappen in meerdere of mindere mate, waardoor de keuze een kwestie van afweging is.

De verandering in prioriteiten in de afgelopen eeuw van veiligheid naar milieubescherming blijft de verandering in de keuze van koudemiddel stimuleren.

GESCHIEDENIS EN REGULERING VAN KOELMIDDELEN

De eerste commerciële koelmiddelen gebruikten giftige of brandbare gassen, zoals ammoniak, methylchloride of propaan, die bij lekken tot dodelijke ongevallen konden leiden. Een niet-giftig en nietontvlambaar chloorfluorkoolwaterstof (CFC) -gas werd ontwikkeld in 1928 (R-12) en het merk Freon werd door DuPont later vervangen door chloorfluorkoolwaterstof (HCFC), gewoonlijk R-22 en fluorkoolwaterstof (HFK) koelmiddelen. Deze koudemiddelen werden veelvuldig gebruikt voor industriële doeleinden omdat ze een hoog niveau van veiligheid en efficiëntie boden in combinatie met lage installatiekosten.

De meeste van deze veel voorkomende CFC-, HCFC- en HFCkoudemiddelen zijn broeikasgassen die bijdragen aan de opwarming van de aarde en die de ozonlaag kunnen aantasten wanneer ze naar de atmosfeer worden gelekt. R-22 heeft bijvoorbeeld een global warming potential (GWP) dat ongeveer 1.800 keer hoger is dan CO2.

Regelgeving is steeds strenger geworden met het Montreal Protocol in 1987 en het Kyoto Protocol in 1997, wat heeft geleid tot een verschuiving naar koudemiddelen met een nog lagere milieu-impact. Er zijn voorschriften van kracht geworden die het gebruik van ozonafbrekende HCFK-koelmiddelen zoals R-22 in nieuwe systemen verbieden. Oudere koelmachines die dit koelmiddel gebruiken, mogen wel nog steeds worden gerepareerd en onderhouden.

De EU-regelgeving voor F-gassen is in 2015 van kracht geworden om de uitstoot van gefluoreerde broeikasgassen (F-gassen) te verminderen door middel van verlaagde quota, verboden en onderhoudsvereisten.

• Beperking van de hoeveelheid F-gassen die in de EU worden verkocht vanaf 2015, geleidelijke afbouw tot een vijfde van de verkopen in 2014 in 2030.
• Het verbieden van F-gassen in veel nieuwe soorten apparatuur
• Voorkomen van emissies van F-gassen door bestaande apparatuur door lekcontroles, onderhoud en terugwinning van de gassen aan het einde van de levensduur van de apparatuur

Deze regelgeving en de vraag vanuit de markt naar meer milieuvriendelijke oplossingen hebben geleid tot veel innovatie in industriële processen en HVAC-apparatuur, waarbij veel nu nieuwe koelmiddelen zoals R-454b en R-513a worden gebruikt.

 

 

VEILIGHEIDSCLASSIFICATIES VOOR KOUDEMIDDEL

Koelmiddelen zijn gecategoriseerd op basis van toxiciteit en ontvlambaarheid. Er zijn twee klassen voor toxiciteit; lagere toxiciteit (Klasse A) waar toxische concentraties lager zijn dan of gelijk zijn aan 400 delen per miljoen (PPM) per volume en hogere toxiciteit (Klasse B).

Er zijn vier ontvlambaarheidsklassen: 1, 2L, 2 of 3. Klasse 1 is voor koelmiddelen die niet ontvlambaar zijn bij 60 ° C (140 ° F), variërend tot klasse 3 licht ontvlambaar. Het doel van de 2L-subklasse is om de lagere ontvlambaarheidseigenschappen van de nieuwe koelmiddelen met een laag GWP weer te geven, zoals hydrofluoro-Olefins (HFO‘s), zoals R-1234yf en R-1234ze.

OZONAFBREKEND VERMOGEN (ODP) AND GLOBAL WARMING POTENTIAL (GWP)

Alle koelmiddelen hebben een classificatie voor ozonafbrekend vermogen (ODP) en Global Warming Potential (GWP). Het ozonafbrekend vermogen (ODP) is de relatieve hoeveelheid afbraak
ten opzichte van de ozon ten opzichte van R-11 (of CFC-11) die wordt vastgesteld op een ODP van 1,0. Het is de verhouding tussen het wereldwijde ozonverlies en het wereldwijde ozonverlies door CFC-11 van dezelfde massa.

Chloorfluorkoolwaterstoffen hebben ODP‘s meestal in het bereik van 0,005 – 0,2 vanwege de aanwezigheid van waterstof, waardoor deze gemakkelijk reageren in de troposfeer en de kans om de stratosfeer te bereiken waar de ozonlaag aanwezig is wordt verkleind. Fluorkoolwaterstoffen (HFC) hebben geen chloorgehalte, dus hun ODP is in wezen nul.

Global Warming Potential (GWP) is de warmte die wordt geabsorbeerd door een broeikasgas in de atmosfeer, als een factor van de warmte die zou worden geabsorbeerd door dezelfde massa kooldioxide (CO2). GWP is een maatstaf voor hoe milieubelastende koelmiddelen zich kunnen verhouden tot C02 met een GWP van 1,0.

 

NIEUWE KOUDEMIDDELEN MET EEN LAAG GWP

In 2020 bedroeg de markt in de EU nog 71% R-410a voor nieuwe apparatuur, en nu staan nieuwe koelmiddelen met een lager GWP, zoals R-454b, klaar om het vanaf 2021 over te nemen.

Learn more about R-454B HFO Refrigerant here.