koudemiddelen worden ingedeeld in groepen volgens hun chemische samenstelling. Na de ontdekking dat sommige van deze chemische verbindingen schadelijk kunnen zijn voor het milieu, worden ze vervangen door milieuvriendelijkere alternatieven (zie figuur 5.2). Het proces is niet eenvoudig, en hoewel er alternatieven zijn voor oude koelmiddelen, zijn de nieuwe meestal niet vlekkeloos.

in de volgende paragraaf worden verschillende groepen koelmiddelen besproken, enkele voorbeelden gegeven en de toepassingsgebieden ervan beschreven.

CFK = chloorfluorkoolstoffen

chloorfluorkoolstoffen zijn koelmiddelen die chloor bevatten. Ze zijn verboden sinds het begin van de jaren ‘ 90 vanwege hun negatieve milieueffecten. Voorbeelden van CFK ‘ s zijn R11, R12 en R115. De omzetting van apparatuur en systemen die gebruik maken van CFK ‘ s is nog niet voltooid. Integendeel, de illegale markt voor dit soort koelmiddelen bloeit wereldwijd en naar schatting is niet meer dan 50% van de CFK-systemen wereldwijd gemoderniseerd.

HCFK = chloorfluorkoolwaterstoffen

De langzame uitfasering van CFK ‘ s toont aan dat het een kostbaar proces is. Maar wat nog belangrijker is, het toont ook de problemen en besluiteloosheid rond de beschikbaarheid van HCFK ‘s, die officieel werden aangeduid als tijdelijke (tot 2030) substituten voor CFK’ s. De haastige acties van de Europese Unie die uitmondden in het verbod op HCFK ‘s, onmiddellijk voor koeling en binnenkort (uiterlijk 2004) voor airconditioning, hebben de programma’ s en plannen van de industrie verstoord.

De HCFK ’s bevatten minder chloor dan CFK’ s, wat een lagere ODP betekent (zie rubriek 5.3). Voorbeelden van chloorfluorkoolwaterstoffen zijn R22, R123 en R124 (zie figuur 5.3).

HFC = fluorkoolwaterstoffen

De fluorkoolwaterstoffen zijn koelmiddelen die geen chloor bevatten en niet schadelijk zijn voor de ozonlaag (ODP = 0, zie rubriek 5.3). Hun impact op de opwarming van de aarde is echter zeer groot in vergelijking met traditionele koelmiddelen. De meest voorkomende HFK-koelmiddelen die sinds het verbod op HCFK ‘ s beschikbaar zijn, zijn weergegeven in Tabel 5.1 (zie ook figuur 5.4):

tabel 5.1 De meest voorkomende koelmiddelen onder gehalogeneerde koolwaterstoffen.

enkele opmerkingen over de koelmiddelen in de tabel worden hieronder gegeven:

• R32 en R125 worden zelden als éénkoelmiddel gebruikt, maar alleen in mengsels met bijzonder gunstige thermodynamische eigenschappen.
• R245c en R245fa worden bijna uitsluitend gebruikt in de Verenigde Staten en op een nogal experimentele manier.
• R404A is ontwikkeld als alternatief voor R502 voor Koelkasten en diepvriezers.
• R134a was de eerste HFK die met groot succes werd geïntroduceerd in de koel-en klimaatregeling, omdat er bijna geen wijzigingen nodig zijn in de apparatuur die voor R22 is ontworpen. Het biedt echter een zeer beperkte efficiëntie, ongeveer 40% lager dan die verkregen met R22. Bijgevolg heeft de fabrikant twee keuzes: ofwel een aanzienlijke vermindering van de thermische capaciteit in een bepaald systeem accepteren, ofwel de afmetingen (en kosten) vergroten om dezelfde capaciteit te bereiken. Om deze reden wordt R134a voornamelijk gebruikt in grote systemen (meer dan 250 kW) die de hogere kosten kunnen betalen.
• R407C is, net als R134a, thermodynamisch vergelijkbaar met R22 en werkt als een “drop in” koelmiddel. Echter, in tegenstelling tot R134a, die een zuivere verbinding is, R407C heeft een glijbaan van 7 K, waardoor het nauwelijks bruikbaar is in kleine residentiële (huishoudelijke) apparatuur. Er zijn twee redenen om een dergelijke beperking te rechtvaardigen: residentiële apparatuur is meer onderhevig aan plotselinge accidentele verliezen dan andere apparatuur, en het wordt meestal ter plaatse onderhouden. In het geval van een plotselinge lekkage kan een 7k glide resulteren in veranderingen in de verhoudingen van het mengsel, omdat de relatieve verliezen van de meest vluchtige bestanddelen onevenredig groot zullen zijn. Als een standaardvulling wordt gebruikt, is er geen garantie dat het nieuwe koelmiddelmengsel dezelfde verhoudingen heeft als vóór de lekkage. Dit koelmiddel wordt door zijn hoge glide alleen gebruikt in systemen met een gemiddelde capaciteit (50-250 kW), die meestal door bekwaam personeel worden bediend.
• R410A heeft zeer aantrekkelijke thermodynamische eigenschappen, een hogere energie-efficiëntie dan R22, geen glide en dus geen probleem met het mengsel dat overblijft na het laden en bijvullen. Het heeft echter een werkdruk die bijna het dubbele is van die van R22, en vereist daarom een herontwerp van het hele systeem met grotere compressoren, expansieventielen, enz.
• R507A wordt met succes gebruikt in industriële en commerciële koeling.
• R508B wordt minder vaak gebruikt in cycli bij lage temperaturen. R507A en R508B hebben gunstige thermodynamische eigenschappen en geen problemen met temperatuur glijdt, omdat ze azeotropic mengsels zijn.

FC = fluorkoolwaterstoffen

fluorkoolwaterstoffen (figuur 5.5) bevatten geen chloor en zijn niet schadelijk voor de ozonlaag. Ze zijn echter extreem stabiel en hebben een hoog GWP (cf. rubriek 5.3). R218 is een voorbeeld van een fluorkoolstof, en FCs zijn ook aanwezig in de mengsels R403 en R408.

HC = koolwaterstoffen

koolwaterstoffen zijn een zeer beperkte oplossing voor de milieuproblemen in verband met koelmiddelen. Ze zijn onschadelijk voor de ozonlaag (ODP = 0) en hebben nauwelijks een direct green house effect (GWP<5), maar ze zijn licht ontvlambaar. Het gebruik van HCs als koelmiddel is beperkt tot Europa, omdat veel andere landen elders het gebruik van ontvlambaar gas in aanwezigheid van het publiek hebben verboden. Volgens de normen ISO 55149 en en 378.2000 moet dit ook in Europa gelden. De norm IEC 355.2.20 staat echter het gebruik van HC ‘ s toe in huishoudelijke koelkasten met koelmiddellading tot 150 g.

deze norm heeft voor sommige Europese fabrikanten van koelkasten de weg geopend voor de productie van huishoudelijke koelkasten met ontvlambaar isobuteen, R600a.

Deze zijn door milieuactivisten enthousiast aanvaard en hebben op de markt een groot succes geboekt.

NH3 = ammoniak

ammoniak, R717, is een aantrekkelijk alternatief voor koelmiddelen. Het wordt gebruikt in koelsystemen sinds 1840 en in dampcompressie sinds 1860. Wat zijn eigenschappen betreft, moet het worden beschouwd als een hoogwaardig koelmiddel. Bovendien zijn ODP en GWP 0. Hoewel het een zelfalerend gas is, dat wil zeggen dat lekken gemakkelijk door de geur kunnen worden gedetecteerd, is ammoniak zelfs bij lage concentraties zeer gevaarlijk omdat de geur vaak paniek veroorzaakt. Dit is de belangrijkste reden waarom ammoniak uit toepassingen voor gebruik door ongeschoolde mensen werd gehaald en alleen voor industriële toepassingen werd behouden.

het is ook vrij gebruikelijk in commerciële koeling, hoewel veiligheidsvoorschriften vereisen dat het wordt gebruikt met een secundaire distributielus. Uiteraard vermindert deze secundaire lus de efficiëntie.

CO2 = koolstofdioxide

R744, koolstofdioxide, heeft verschillende aantrekkelijke eigenschappen: niet ontvlambaar, veroorzaakt geen ozondepletie, zeer lage toxiciteitsindex (veiligheid A1), verkrijgbaar in grote hoeveelheden, en lage kosten. Het heeft echter ook een laag rendement en een hoge bedrijfsdruk (ongeveer 10 keer hoger dan R134a). Om de twee laatste redenen zijn inspanningen nodig om de koelcyclus en de daarmee verband houdende technologie, met name warmtewisselaars en expansieapparatuur, te verbeteren. Een belangrijke toekomstige CO2-toepassing lijkt airconditioning in de auto-industrie te zijn. Warmtepompen kunnen ook profiteren van CO2 door de hogere temperatuur die zelfs bij zeer lage omgevingstemperaturen kan worden verkregen.

samenvattende tabel

Tabel 5.2 overzichtstabel van de verschillende soorten koelmiddelen.

<< terug | volgende >>