CO₂ Gaskoeler

CO₂ in de koeltechniek

De achtergrond bij de CO₂ gaskoeler: In de koeltechnische industrie wordt het gebruik van CO₂ als koudemiddel steeds populairder als een definitieve oplossing om het broeikaseffect te elimineren dat wordt veroorzaakt door gehalogeneerde koolwaterstoffen. De GWP (Global Warming Potential) van CO₂ is namelijk erg laag vergeleken met HFK’s (1 tegen enkele duizenden); ook geeft CO₂ geen problemen met toxiciteit, ontvlambaarheid noch is het van invloed op de ozonlaag. CO₂ verschilt aanzienlijk van alle traditionele HFK’s (R404A, R507, …) en dit levert bijzondere uitdagingen op voor ontwerpers van warmtewisselaars; bovendien is de juiste keuze van warmtewisselaartechnologie van fundamenteel belang bij de realisatie van efficiënte CO₂ -installaties.

Installatieontwerp en broeikaseffect

De echte uitdaging is om een ​​installatie te ontwerpen met een rendement gelijk aan of hoger dan de huidige HFK-installaties. Het risico bestaat namelijk dat de toepassing van CO₂ helemaal niet bijdraagt aan de reductie van het broeikaseffect. Hoewel de directe bijdrage praktisch nul is, zou de indirecte bijdrage aan het broeikaseffect hoger kunnen zijn als de CO₂-installatie een lager rendement heeft dan de traditionele installatie vanwege het hogere elektriciteitsverbruik met als gevolg een grotere uitstoot van CO₂ en andere verontreinigende stoffen uit elektriciteitscentrales die meer fossiele brandstoffen verbruiken. Om deze reden is het altijd zinvol te bekijken of de gebruikte technische oplossingen ter verbetering van de milieuaspecten niet teniet worden gedaan door het effect van een lager thermodynamische rendement. De juiste keuze van warmtewisselaartechnologie is een fundamentele voorwaarde voor het behalen van hoge rendementen met CO₂-installaties waardoor het broeikaseffect echt kan worden verminderd.

Voor meer achtergrond over transkritische CO₂-installaties kunt u het volgende artikel lezen.

In de loop van de tijd heeft Lu-Ve een productlijn ontwikkeld die speciaal is bedoeld voor luchtkoelers met CO₂ als koudemiddel en, in een nog gedurfder project, voor geavanceerde CO₂ gaskoelers die in transkritische CO₂-installaties de traditionele condensor in HFK-installaties kunnen vervangen.

CO₂  gaskoeler ontwerp

Het ontwerp van een CO₂ gaskoeler is nogal complex en verschilt  van het ontwerp van een condensor. De maximale werkdruk is namelijk 130 bar en de maximale ontwerptemperatuur is 150°C. Als gevolg van de hoge gemiddelde temperatuur tijdens het CO₂ koelproces, is het mogelijk de lucht veel verder op te warmen, waardoor het energieverbruik en het geluidsniveau kunnen worden gereduceerd. Een andere belangrijke eigenschap van een installatie met CO₂ is de grote invloed van de gaskoeler uittredetemperatuur op het rendement (COP) van de installatie, zoals aangegeven in de figuur hieronder. 

Om een lage CO₂ uittredetemperatuur te bereiken – ook in de zomer -, heeft Lu-Ve een aangepast ontwerp van de warmtewisselaar gemaakt en daarbij de mogelijkheid gecreëerd om de gaskoeler te koppelen aan adiabatische voorkoeling van de lucht. De CO₂ gaskoelers worden dan voorzien van verdampingspanelen waarmee de toegevoerd lucht kan worden afgekoeld om daarmee het vermogen van de gaskoeler te vergroten en het rendement te verhogen. Daarmee wordt bereikt dat de installatie langer sub-kritisch kan blijven draaien. Waterbehandeling bij deze panelen is niet nodig.

De warmtewisselaar heeft een speciale geometrie met pijpen van een speciale koperlegering met een kleine diameter en een speciale vorm van de lamellen. De toepassing van deze pijpen maakt het mogelijk een hoog rendement en een kleine inhoud te combineren.

Batterij constructie

De batterijen van de CO₂ gaskoelers hebben het “safe tube system” dat ervoor zorgt dat er geen contact is tussen de pijpen en het frame van de gaskoeler. Deze gepatenteerde constructie garandeert een volledige bescherming van de batterij tijdens transport, montage en gedurende de periode dat de gaskoeler in gebruik is (excl. beschadigingen door corrosie).

Ventilatoren

De ventilatoren zijn van de nieuwe serie van EBM of Ziehl-Abbeg met een hoog prestatieniveau en een laag opgenomen vermogen en zijn thermisch beveiligd. Standaard hebben deze motoren een ster/driehoek aansluiting waardoor ze met twee toerentallen kunnen worden aangesloten. Speciaal voor deze ventilatoren heeft Lu-Ve een aantal toerenregelaars ontwikkeld waarbij alle ventilatoren met eenzelfde toerental blijven werken en de druk in het systeem zoveel mogelijk op het door de klant gewenste niveau wordt gehouden. Optioneel zijn EC-ventilatoren verkrijgbaar op de Recupair gaskoelers.

Ventilatorpaneel en korf

Speciale aandacht is besteed aan het ontwerp van het ventilatorpaneel om het terugslaan van lucht in de omkasting te voorkomen en om het geluidsniveau te reduceren. De ventilatorkorf voldoet aan de Europese veiligheidseisen, waardoor hij een maximale veiligheid garandeert.

Omkasting