Lage omgevingstemperaturen omzetten in besparingen

Vrije koeling: de meest kosteneffectieve en milieuvriendelijke manier om processen en gebouwen te koelen

Het verbeteren van de prestaties van systemen in industriële en commerciële faciliteiten is terecht een prioriteit voor bedrijven. De energieprijzen zijn hoog, een realiteit die steeds ongemakkelijker wordt. Dit is meer dan alleen een statistiek. In combinatie met andere marktgegevens vertaalt zich dit in dagelijkse operationele problemen. Het vooruitzicht om energie-efficiënte upgrades te onderzoeken en toe te passen, de bedrijfsvoering koolstofarm te maken of gewoon oudere temperatuurregelapparatuur te vervangen, kan ontmoedigend zijn.

Koeling en verwarming zijn van cruciaal belang in alle productieprocessen en het binnenklimaat. Ze hebben een directe invloed op operationele efficiëntie, doorlooptijden, productkwaliteit en op de productiviteit van het personeel. Deze systemen zijn van essentieel belang voor elke productietoepassing, van de voedingsmiddelen- en drankenindustrie tot de kunststofproductie, en mogen niet worden genegeerd of lichtzinnig opgevat.

Door hoge elektriciteitskosten en de toenemende druk om de milieubelasting te verlagen, vormt het gebruik van verouderde, inefficiënte systemen die niet aansluiten op de nieuwste technologische ontwikkelingen, een voortdurend operationeel risico. Dit is een bedreiging voor marges, uptime en de reputatie. Fabrikanten die te maken hebben met hogere rekeningen, een onvoorspelbare vraag en een krappe arbeidsmarkt, hebben behoefte aan oplossingen die onmiddellijke efficiency, betrouwbaarheid en flexibiliteit op lange termijn bieden.

Door het volledige potentieel van een proceskoelsysteem te benutten, kunnen besparingen worden gerealiseerd en de operationele efficiency verbeterd. Dit vereist echter een levenscyclusbenadering, waarbij wordt gekeken naar mogelijkheden om de totale systeemkosten gedurende de hele levenscyclus te verlagen, in plaats van alleen te focussen op de initiële investeringskosten.

Wat is vrije koeling?

Het concept van vrije koeling is verre van nieuw. Vroeger koelden we auto’s die door de zon waren opgewarmd eenvoudigweg door de ramen open te zetten, waardoor de koelere buitenlucht de temperatuur binnen kon verlagen. Hetzelfde principe geldt voor vrije koeling in industriële omgevingen.

Elk bedrijf of elke organisatie met een extern geplaatste koelmachine kan profiteren van vrije koeling. Wanneer de buitentemperatuur laag genoeg is om de procesvloeistof te koelen zonder dat de mechanische koeling van de koelmachine nodig is, kan een vrije koelingoplossing worden geïntroduceerd. Dit kan in de vorm van gedeeltelijke vrije koeling, waarbij de compressoren van de koelmachine blijven bijdragen aan de koeling, of volledige vrije koeling, waarbij de belasting van de koelmachine volledig wordt gecompenseerd. Ter vergelijking: een koelmachine zonder vrije koeling moet continu werken om hetzelfde koeleffect te bereiken.

Wanneer en hoe werkt vrije koeling?

In een groot deel van West-Europa maken het relatief koele klimaat en de lage omgevingstemperaturen het mogelijk om gedurende een groot deel van het jaar gedeeltelijk of volledig gebruik te maken van vrije koeling. Dit levert aanzienlijke energiebesparingen op, met name tussen oktober en april, waarbij de elektriciteitsbesparing in sommige gevallen kan oplopen tot wel 80%.

Wanneer de omgevingstemperatuur slechts één graad Celsius onder de retourtemperatuur van de procesvloeistof daalt, leidt een driewegklep de terugkerende procesvloeistof om via de vrije koelspiraal. In deze spiraal onttrekt de koelere omgevingslucht proceswarmte en koelt het de vloeistof af. Dit staat bekend als gedeeltelijke vrije koeling. De vloeistof stroomt vervolgens door de verdamper van de koelmachine om de vereiste insteltemperaturen te bereiken. Dit verlicht de belasting van de componenten van de koelmachine en verlengt hun levensduur. Volledige vrije koeling wordt bereikt wanneer de omgevingstemperatuur blijft dalen en de vloeistof uit de vrije koeler voldoet aan de vereiste procestemperatuur.

Heeft u een nieuwe koelmachine nodig of kan een vrije koeloplossing worden toegevoegd aan de bestaande installatie?

Vrije koeling kan worden geïmplementeerd met een koelmachine met een geïntegreerde vrije koelspiraal of met een externe vrije koeler die in serie met de koelmachine werkt.

Vrije koelers kunnen ook worden gebruikt als zelfstandige koeloplossing of om een aanzienlijk deel van het jaar vrije koeling te bieden in combinatie met een koelmachine.

Aangezien deze systemen volledig zijn geassembleerd, met geïntegreerde bedieningselementen, driewegklep en actuator en bypass-leidingen, kunnen ze gemakkelijk worden geïnstalleerd bij zowel bestaande systemen als nieuwbouw. Bovendien is er geen communicatie tussen de vrije koeler en de koelmachine nodig, waardoor in typische proceskoelsystemen koelmachines tot wel 90% van het jaar kunnen worden uitgeschakeld.

Er zijn oplossingen beschikbaar met meerdere vaste ventilatorsnelheden, frequentieregelaars en elektronisch gecommuteerde (EC) ventilatoren om aan verschillende geluidsvereisten te voldoen. De bedieningspanelen van de units zijn ontworpen voor gebruiksgemak en bieden een echte plug-and-play-ervaring en connectiviteit. Ze kunnen worden geconfigureerd om te voldoen aan individuele projectvereisten, zoals een laag geluidsniveau, ruimtebeperkingen en esthetiek. Ook kunnen ze worden geïntegreerd in gebouwbeheersystemen (GBS).

De belangrijkste voordelen van vrije koeling

Samengevat biedt vrije koeling een concrete oplossing voor het verminderen van het mechanische energieverbruik, het verlagen van de CO₂-uitstoot en het minimaliseren van de belasting van mechanische componenten. Als gevolg daarvan verlaagt vrije koeling de onderhoudskosten en verlengt het de levensduur van de koelapparatuur. In het geval van koelmachines kan een lagere belasting ook de afschrijving gedurende de levensduur van de unit beperken. Vrije koeling is eenvoudig achteraf te installeren (als de ruimte het toelaat) en kan een snelle terugverdientijd opleveren voor nieuwe apparatuur.

Klanten die vrije koeling in hun systemen willen integreren, maar grote investeringen willen vermijden, kunnen gebruikmaken van huuropties of equipment-as-a-service-aanbiedingen, waarbij klanten een voorspelbaar maandelijks abonnement krijgen. Dit type flexibele, op abonnementen gebaseerde overeenkomst biedt toegang tot de nieuwste temperatuurregeltechnologie, onderhoud en vervanging dan wel upgrades van apparatuur. Dat alles met de flexibiliteit van een vaste operationele kostenpost. De flexibiliteit van dit bedrijfsmodel kan een cruciale rol spelen bij de besluitvorming en bij de overgang naar duurzamere koeling.