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.

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.

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. 

Gaskoeler uittredetemperatuur en COP

Om een lage CO2 gaskoeler 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 een adiabatische voorkoeling van de lucht. De warmtewisselaar heeft een speciale geometrie met koperen pijpen met een kleine diameter en een speciale vorm van de lamellen. De toepassing van deze koperen pijpen maakt het mogelijk een hoog rendement en een kleine inhoud te combineren.

In de loop van de tijd heeft Lu-Ve namelijk 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 vervangen.

De CO2 gaskoelers kunnen worden 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.

Condensor
Menu