koudemiddelen

Tekst: ir. Bob van den Hoogen

EEN UITVOERIGE BESCHOUWING OVER KOUDEMIDDELEN EN SYSTEEMONTWERP

DE THERMODYNAMICA VAN KOUDEMIDDELEN De energieprestaties van een koelsysteem warden niet alleen bepaald door het ont­werp. Ook de thermodynamische eigenschappen van het koudemiddel spelen een belangrijke rol. De hieruit voortkomende energetische prestaties zijn door onderzoe­kers Cavallini, Zilio en Brown in kaart gebracht. Ze zijn een goed uitgangspunt voor het ontwerp van een efficient koelsysteem.

0 m de negatieve invloed van koudemiddelen op de atmosfeer te verkleinen, zijn in eer­

ste instantie de chloorhoudende varianten uitge­

faseerd . Ze werden vervangen door gefluorideerde

koudemiddelen. De populaire koudemiddelen R12 en R22 verdwenen en maakten plaats voor R134a.

Vervolgens kwam er een lawine aan nieuwe kou­

demiddelen op de markt. Veelal ging het om geflu­orideerde varianten. Die bleken echter een ster-

ke broeikaswerking te hebben, reden waarom ze nu

ook moeten warden vervangen.

Bij die vervanging grijpt de sector terug naar na­

tuurlijke koudemiddelen uit een tijdperk van voor

de uitvinding van R12. Daarnaast komen er nieu-

we synthetische koudemiddelen met een !age GWP­

waarde op de markt. Introduceert een fabrikant of

installateur zo'n nieuw koudemiddel, dan wordt steevast verteld dat het zorgt voor een beter rende­

ment van de installaties die ermee warden gevuld. Sams wordt daar eerlijkheidshalve wel bij gemeld dat de koelunit een maatje grater moet warden. Dit is dan noodzakelijk omdat het koudemiddel lagere koelprestaties levert. Sams is echter het omgekeerde het geval, waardoor men kan volstaan met een klei­

nere compressor. Bij de toepassing van een antler

koudemiddel in een installatie !open twee zaken on­

vermijdelijk door elkaar: de prestatie van het koude­

middel, en het systeemontwerp. In dit artikel war­

den deze twee aspecten van elkaar losgekoppeld en

vervolgens bepaald hoe koudemiddelen presteren.

Organische verbindingen als basis Voordat de prestaties van koudemiddelen warden besproken, komt eerst de chemische opbouw van

deze middelen aan bod. Belangrijk daarbij is dat zo­

wel in oude als moderne synthetische koudemidde-

Juni 2018

Jen waterstofatomen warden gesubstitueerd door fluor. Het doe) hiervan is om de brandbaarheid van

het middel te reduceren. Koolwaterstoffen met een rechte keten, zoals ethaan, propaan en butaan - de

verzadigde alifatische verbindingen - zijn goede

koudemiddelen, maar we! zeer brandbaar. Om daar

wat aan te doen, werden waterstofatomen in het

molecuul vervangen door halogenen zoals chloor,

broom en fluor. Naarmate meer waterstofatomen

warden vervangen door halogenen, warden de ver­

bindingen stabieler en minder brandbaar. Chemisch stabiele stoffen warden in de atmosfeer moeilij-ker afgebroken. Ze hebben daardoor een langere

verblijftijd in de atmosfeer, wat leidt tot een hoge

GWP-waarde (Global Warming Potential). Van de

halogenen in koudemiddelen is alleen fluor overge­

bleven. De chloor- en broomhoudende stoffen zijn

uitgebannen omdat ze de ozonlaag aantasten en een

sterk broeikaseffect hebben. De substitutie van wa­terstofatomen door chloor, broom en fluor heeft nog een antler nadeel: de thermodynamische eigen­schappen van het middel warden over het algemeen

minder gunstig. Op deze regel bestaan overigens we! uitzonderingen, zoals R22 en de HFO R1234ze.

Kiezen uit organische verbindingen Ontwikkelaars van koudemiddelen kunnen kie-

zen uit een aantal organische verbindingen. Oat kan

een verbinding met een C-atoom zijn, oftewel CH4 of methaan. In dat geval zijn er slechts vier combina­ties met fluor of een andere halogeen mogelijk. Op basis van ethaan, dat twee C-atomen heeft (C2H6)

zijn zes mogelijke combinaties te bedenken, en met propaan, dat drie C-atomen heeft (C 3H8), zijn dater acht. Dit zijn de combinaties op basis van het aantal

atomen in een rechte keten, maar daarnaast zijn er

31

koudem id delen

32

oak vertakte isomeren mogelijk, met nag meer va­

riaties. Isomeren zijn chemische verbindingen met dezelfde bruto-molecuulformule: verbindingen met dezelfde aantallen atomen, maar een andere ruim­telijke structuur. Met de onverzadigde koolwater­

stofverbindingen als vertrekpunt van de chemische samenstelling van koudemiddelen ontstaan zelfs nag meer mogelijkheden. Met de cyclische en aro­matische koolwaterstofverbindingen erbij zijn er al snel duizenden mogelijkheden. Vee! van deze ver­bindingen vallen echter af voor toepassing als kou­demiddel. Ze zijn te giftig of te brandbaar, en dat geldt met name voor de cyclische koolwaterstoffen. Zander die giftige en uiterst brandbare verbindin­gen, en met de eis dat de kritische temperatuur tus­sen 400 en 300 K moet liggen, blijven nag maar ne­gentien bruikbare stoffen over*. De HFO's die nu op de markt komen, zijn gebaseerd

op propeen en propeen-isomeren (C 3H6) met een onverzadigde binding. De dub be le binding in pro­peen maakt dat de verblijftijd in de atmosfeer be­perkt is, wat de GWP-waarde laag maakt. Naast brandbaarheid en thermodynamische eigenschap­pen is er een aantal andere criteria die van belang zijn bij de keuze van een koudemiddel. Op grand van deze criteria is het grootste dee! van de chemi­sche stoffen ongeschikt. Of, beter gezegd: een klein aantal is we! geschikt.

Gewenste eigenschappen van koudemiddelen

Chemische eigenschappen • Stabiel en inert

Veligheid en gezondheid • Niet giftig , niet brand­

baar

Milieu • ODP = 0 • TEWI en LCCP

minimaal • Korte levensduur in de

atmosfeer

Thermofysische eigenschappen • Kritische temperatuur

tussen 300K en 400K • Hoge warmtegeleiding • Lage viscositeit

Veligheid en gezondheid • Compatibiliteit met

smeermiddelen • Compatibiliteit met

materialen • Gemakkelijk detecteren • Goedkoop

Thermodynamica en ontwerp Als een fabrikant van koelapparatuur of de ont­

werper van een installatie iets zegt over de ener­gieprestaties van een systeem, zijn er zoals eer­der aangehaald twee zaken tegelijk aan de orde: de thermodynamische eigenschappen van het kou­demiddel, en het ontwerp van de installatie. Van

minder goede warmte-overdrachtseigenschappen van een nieuw koudemiddel merk je weinig als het

warmte-overdragende oppervlak grater is . Als de

warmte van het persgas nuttig wordt aangewend, is het isentropisch rendement van de compressie min­der van belang. In de loop der jaren zijn we nood­

gedwongen steeds andere koudemiddelen gaan ge­bruiken. Vaak konden we daarbij alleen door middel van aanpassingen van de installatie de minder gun­stige eigenschappen van het nieuwe koudemiddel compenseren. De overgang van R12 naar R22 voor supermarkttoepassingen leidde bijvoorbeeld tot

een verhoging van het energiegebruik, wat werd ge­compenseerd door tweetrapscompressie van R22. Om een koudemiddel onafhankelijk van een speci­fieke installatie te kunnen beoordelen, is een ver­gelijkingsbasis nodig waarbij alleen thermodyna­mische eigenschappen een rol spelen. Dit is een geldealiseerde kringloop die werd gebruikt in toe­gepast onderzoek van Cavallini, Zilio en Brown. Hun publicatie 'Sustainability with prospective refrige­rants' is door Harja Blok vertaald, en deze vertaling werd gepubliceerd in RCC K&L 1 van 2011.

KRINGLOOPPROCES VAN KOEL­SYSTEMEN EN WARMTEPOMPEN De meeste koelsystemen en warmtepompen wer­ken op basis van een kringloopproces met damp­compressie. Het kringloopproces met de hoogst mogelijke efficiency is de Carnot-kringloop. Een dampcompressie-kringloop is geen Carnot-kring­loop, maar hij benadert hem wel. De eerste vraag zou dus moeten zijn in hoeverre met een bepaald koudemiddel de ideale Carnot-kringloop wordt be­naderd. De mate waarin dat gebeurt hangt alleen af van de thermodynamische eigenschapen van het koudemiddel.

Toegevoerde warmte

QH bij TH

Afgevoerde warmte QL bij Ti

benodigde arbeid w

Kringloopproces

Dampcompressiekringloop De geldealiseerde dampcompressiekringloop voor

het vergelijken van koudemiddelen is weergege­ven in figuur 1. De 1-2-3-4-kringloop die bestaat uit

RCC t\ll1

SQ,OO ~·~~~p.~rt:::i:~f~=~~l~~;u, ASHRAE Tl'MS3Cllons 19&8, Vol. 94 art Z

1 in[kl/(l::ijK)] . vinfm~3/kg) . Tin["CJ ' 40 ,00 MJ. Skovru & IU.H Knudsen. 18-03-0J

30,00

20,00

10,0 9,00 8,00

';::' 7,00 ~ 6,00

~ 5,00

£ 4,00

3,00

2,00

1,0 0,90 . 0,80 0,70 0,60

O.llObO

o.0010

o ,oo~o o.OQ90 0.010

o.o~o

o.060

0.010 O,Ol\0

- 0.090 - 0,10

0,\5

0.20

o.so o.60

0,50 X "" 0,)0 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 -40 -20 20 40 60 80 160 120 140 160

s = 1,00 l,20 1,40 l,60

140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560

Enthalpy [kJ/kg]

Figuur 1. Log P-H-diagram van de ge"idealiseerde kringloop 1,2,3,4.

twee isothermen van respectievelijk -15 °C en +39 °C is vrij gangbaar. Het veronderstelde isentropisch rendement van dampcompressie is 0, 7 en de expan­sie verloopt adiabatisch. Dit ge!dealiseerde proces kent geen onderkoeling in de condensor, maar in te­genstelling tot de werkwijze van Cavallini e.a. is er

we! sprake van enige oververhitting van het zuig­gas. Dit is een meer realistische vergelijkingsbasis

en punt H4 kan daardoor niet in het co-existentie­

gebied komen te liggen. Er zijn geen drukverliezen in de verdamper of de condensor verondersteld. Voor ieder koudemiddel kan uit het enthalpie-en­tropiediagram of een log P-H diagram de efficiency van deze geldealiseerde kringloop warden afgeleid. De efficiency van de kringloop is bepalend voor het energiegebruik van een installatie, en nu alleen af­hankelijk van de thermodynamische eigenschappen

van het koudemiddel. De invloed van het installatie­

ontwerp wordt daarbij uitgesloten. De hoeveelheid koude per hoeveelheid toegevoerde energie noe­men we de COP (coefficient of efficiency) of koude­factor. De aid us verkregen COP delen we door het Carnot-rendement.

Resultaten van de ververgelijking In tabel 1 (op de volgende pagina) zijn de resulta­ten van een vergelijking op basis van de geldeali­

seerde dampcompressiekringloop voor een aan-

Juni 2018

ta! koudemiddelen weergegeven. Ze zijn gesorteerd naar het rendement (koudefactor dan we! COP) ten opzichte van het Carnot-rendement. In tabel 2 zijn de waarden gesorteerd naar de kritische tempera­tuur. Uit de tabellen blijkt dat de kritische tempera­tuur - en daarmee de ligging van het kritische punt - een rol speelt. De onderlinge vergelijking van ver­

schillende koudemiddelen op basis van energe­

tische prestaties laat zien dat de thermodynami­

sche eigenschappen van koolwaterstoffen zoals ethaan, propaan (R290) en isobutaan (R600a) re­latief goed zijn. De gunstige GWP-waarden, gecom­bineerd met een goede energetische prestatie, re­sulteren oak in een gunstige TEWI-waarde. De koolwaterstoffen zijn compatibel met minerale olie. De toepassing van koolwaterstoffen wordt echter beperkt door hun brandbaarheid. De mate waar-

in ze kunnen warden toegepast is daarom vanwe­

ge het veiligheidsaspect meer een maatschappelijk dan een technisch vraagstuk. De nieuwe HFO's zijn gebaseerd op propeen en pro­peen-isomeren (C3 H6) met een onverzadigde bin­ding. De energetische prestatie van de meeste HFO's is beter dan die van R134a, R404A en R410A. 'Good old' R22 doet het energetisch echter nag iets beter.

Uit tabel 1 blijkt oak dat de verschillen tussen de di­verse gehalogeneerde koolwaterstoffen niet groat

zijn. Opmerkelijk is dat niet, want alle koudemidde-

33

koudemiddelen

34

Een koudemiddel met gunstige thermodynamische eigenschappen is het beste vertrekpunt voor het ontwerp van een efficient koelsysteem.

Jen in tabel 1 zijn afgeleid van propaan en propeen, wat maakt dat hun thermodynamische eigenschap­pen dicht bij elkaar liggen. De natuurlijke koude­

middelen C02 en NH 3 staan in tabel 1 als referentie­waarden. Het doe! van de tabel is namelijk niet om 'man-made chemicals' met natuurlijke koudemidde­

len te vergelijken, maar om te zien wat de verschil­len zijn tussen diverse koudemiddelen waarin wa­terstofatomen zijn vervangen door fluor.

Grootte van installaties Naast energiegebruik speelt ook de grootte van de

installaties een rol bij de koudemiddelkeuze. De verdampingswarmte per volume-eenheid van het koudemiddel (uitgedrukt in kJ per m3

) is bepa-lend voor de grootte van de compressor en de ver­

damper. Daarmee is de waarde van VCC (volume­

tric cooling capacity) in belangrijke mate bepalend voor de benodigde investeringskosten. In tabel 2 zijn voor de verschillende koudemiddelen in de ko­

lom VCC hiervoor de waarden aangegeven. Uit de

tabel blijkt dat R32 hoog scoort. Hoewel de koude­prestatie per kilogam niet hoog is, is door de hoge­re druk in de kringloop de waarde voor VCC hoger dan die voor propaan. De veelgebruikte koudemid­delen R134a en isobutaan (R600a) hebben de laag­ste waarden voor de VCC; daarmee is de compres­

sor voor deze koudemiddel relatief groat. C02 heeft de grootste volumetrische koudeproductie, wat het

gevolg is van de hoge druk van het zuiggas. Wei heb­ben deze hoge zuig- en persdrukken negatieve con­sequenties voor de investeringskosten.

Kritische temperatuur Belangrijk is de afstand tussen de temperaturen in de koudekringloop en de kritische temperatuur. Over het algemeen geldt dat de energetische pres­taties kleiner warden naarmate de kringloop dich­

ter bij de kritische temperatuur ligt. De koudepres­

tatie per kilogram koudemiddel neemt af naarmate het co-existentiegebied smaller wordt. De volume­

trische koudeproductie neemt echter vaak juist toe door de hogere zuigdruk. Cavallini e.a.* stellen dat het wenselijk is dat de kritische temperatuur tus­sen 300 en 400 K ligt. Dit in verband met een goe­de balans tussen het energetisch rendement en de

volumetrische koudeproductie. Om grote verliezen door compressie in het oververzadigingsgebied te

voorkomen, is het gewenst dat de lijnen voor con­stante entropie dicht tegen het co-existentiegebied liggen. Dit is bij isobutaan het geval. De koudepro­ductie vereist energie om de compressor aan te drij­ven. De efficiency waarmee dit gebeurt, is voor een belangrijk dee! bepalend voor de operationele kos­ten van de koelinstallatie. Op basis van de presta­

tie van een koudemiddel in het gei'dealiseerde pro­

ces is het dus mogelijk om antwoord te geven op de

vraag of een nieuw koudemiddel al dan niet een be­

tere energieprestatie mogelijk maakt. Naast deze vraag is het van belang om te weten of

een installatie met het ene koudemiddel duurder is dan met het andere. Kunnen we aan de hand van de

thermodynamische eigenschappen van een koude­

middel hierover een uitspraak doen? De waarde voor

de koudeproductie per kubieke meter zuiggas, de VCC, is een belangrijke maatstafvoor de grootte van

de compressor, en daarmee voor de investeringskos­

ten. Het is dus denkbaar om een keuze tussen diverse

koudemiddelen te maken op basis van een kostenop­timalisatie, waarbij zowel naar operationele kosten

als kapitaalkosten wordt gekeken. Tabel 2 laat zien dat een hogere waarde van de kritische temperatuur

ook samengaat met een hogere waarde voor de VCC.

koudemiddel T crit COP Rendement

oc t.o.v. Carnot

1 2 3 4

R744 31,0 1,67 0,350

R404A I R507 A 72,0 2,22 0,465

R410A 71,4 2,33 0,488

R1234yf 94,7 2,40 0,503

R448A I R449A 83,7 2,42 0,506

R32 78,1 2,44 0,510

R290 96,7 2,52 0,527

R1234ze 109,4 2,52 0,528

R134A 101,0 2,54 0,533

R22 96,0 2,56 0,535

lso-butaan 134,7 2,62 0,549

R717 405,0 2,62 0,549

Tabel 1. Koudemiddel gesorteerd op rendement ten opzichte

van Carrot-rendement.

RCC

koudemiddel T crit vcc Qe Qc

oc kJ .m-3 kJ/kg kJ/kg

R744 31 8210 146,8 234,6

R410A 71,4 2729 158 225,7

R404A I R507 A 72 1853 106,7 154,8

R32 78,1 3132 248,7 350,7

R448A I R449A 83,7 1991 147,7 208,7

R1234yf 94,7 1087 108,7 153,9

R22 96 1937 157,9 219,6

R290 96.7 1674 271,4 379,1

R134A 101 1130 142,2 198

R1234ze 109,4 825 128,6 179,6

lso-butaan 134,7 622 258,2 356,6

R717 405 2042 1085,8 1499,6

Tabel 2. Koudemiddel gesorteerd op kritische temperatuur.

Eigenschappen van ammoniak Ammoniak dankt zijn goede thermodynamische effi­

ciency aan de grate verdampingswaarde en de hoge

waarde van de kritische temperatuur ten opzichte

van de in de kringloop voorkomende temperaturen. Bovendien zijn de goede warmteoverdrachtseigen­

schappen van ammoniak gunstig voor het beperken van de drukverliezen in de verdamper en de conden­

sor. Daar staat tegenover dat de compressie-eind­

temperatuur nogal hoog is. Tweetrapscompressie ligt

hier dus voor de hand.

Hoewel de vergelijking met C02 lastig is omdat de

kringloop al snel transkritisch is, is we! duidelijk dat

de !age waarde van de kritische temperatuur Jeidt tot een grater verlies door compressie in het overver­

zadigingsgebied. Uit de waarden in de tabellen valt op te maken dat C02 als koudemiddel minder goede

~ rende- vcc •·1

koudemiddel COP ment t.o.v. oc Carnot kJ.m-3 kJ/ kg

1 2 3 4 5 6

R404A I R507 A 72.0 2.22 0.465 1853 368.1

R448A I R449A 83.7 2.42 0.506 1991 407

R410A 71.4 2.33 0.488 2729 426.C

R1234yf 94.7 2.40 0.503 1087 3n2 i

R32 78.1 2.44 0.510 3132 522.2

R290 96.7 2.52 0.527 1674 51''.f)

lsobutaan 134.7 2.62 0.549 622

R134A 101.0 2.54 0.533 1130 3%.2

R1234ze 109.4 2.52 0.528 825 382.2

R22 96.0 2.56 0.535 1937 40(,.3

R717 405.0 2.62 0.549 2042 :4€ ·"

R744 31.0 1.67 0.350 8210 -:.)"7

Tabel 3. De relevante waarden voor de berekeningen.

Juni 2018

thermodynamische eigenschappen heeft dan de ge­fluorieerde koolwaterstoffen en NH 3. De eigenschap­pen daarvan zijn aanzienlijk beter, maar niet ieder­een wil daar aan. Nu gaat dit artikel voornamelijk over de synthetisch koudemiddelen met fluor, maar de vergelijking met andere stoffen plaatst alles een

beetje in perspectief.

Warmteoverdrachtcoefficient berekenen Een gei'dealiseerde kringloop kent geen drukverlies

in de condensor en verdamper. In een technische

uitvoering bestaan deze verliezen natuurlijk we!. De

warmteoverdrachtcoefficient van het koudemiddel in de gasfase en de verdampings- en condensatie­warmte zijn bepalend voor de lengte van de pijpen

in de verdamper en de condensor. De warmteover­drachtcoefficient kan worden berekend middels de betrekking Nu= f(Re" * Prm) . Het kental Re is bepa­

lend voor de stromingscondities en Pr is een kental

voor de stofeigenschappen van het gas. Voor gassen

ligt de waarde voor Pr dicht bij l. Voor pijpstromin­

gen heeft de exponent 'n' een waarde tussen 0,6 en 0,7 en is 'm' ongeveer 0,3. Daarmee is Pr0•3 voor gas­

sen vrijwel gelijk aan 1.

Uitgaande van ongeveer gelijkwaardige stromings­

condities in installaties die met diverse koudemid­

delen werken, heeft het kental Nu voor systemen met diverse koudemiddelen ook ongeveer dezelf­

de waarde. Het kental Nu= a . d/ !.. . Alpha (a) is de

warmteoverdrachtcoefficient, labda (!..) de warm­

tegeleidingscoefficient van het gas, en 'd' de pijp­diameter. Een hoge waarde van de warmtegelei­

dingscoefficient !.. gaat dus samen met een hoge

warmteoverdrachtcoefficient. Voor NH 3 is de warm-

) H4 Qe Qc w

m3/kg kJ/ kg kJ/kg kJ/ kg kJ/ kg kJ/kg kJ/ kg

7 8 9 10 11 12 13

an! 0 1 t .1 ?61.4 261.4 106.7 154.8 48.1

1: . ! J; 4 259.4 147.7 208.7 61.1

I J ".l:-s /. J 268.0 158.0 225.7 67.7

100 ~or r ~ c .4 253.4 108.7 153.9 45.2

0.0/9 624.3 271.5 27q.5 248.7 350.7 102.0

0 1( t,_,1,3 302.' 302.1 271.4 379.1 107.7

4d r ) ' 1 292.7 258.2 356.6 98.4

J.1 \:i ,( ~b· .7 254.7 142.2 198.0 55 .9

0.15f 433.2 253.6 253.6 128.6 179.6 51 .0

G.OR? 6<' 0 ') 8.3 I

248.3 157.9 219.6 61.7

( 32 1 '181 381 n I

381.6 1085.8 1499.6 413.8

1 3 , .., I

-2op 146.8 234.6 87.8

35

I

koudemiddelen

Bij de toepassing van een ander koudemiddel !open twee zaken door elkaar: de prestatie van het koudemiddel, en het systeemontwerp

tegeleidingscoefficient 22.10-3 W m·1 K1. Voor pro­paan ligt deze waarde in de buurt van 14.10-3 W m·1 K 1

• Bij gehalogeneerde koolwaterstoffen is de warmtegeleiding slechter, de warmtegeleidingsco­efficient ligt bij deze stoffen meestal in de buurt van 8.10-3 W m·1 K1• Over het algemeen geldt dat hoe

meer waterstofatomen in een koudemiddel zijn ver­vangen door fluor, hoe kleiner de warmtegeleiding

is. Propaan, propeen en isobutaan scoren op dit ge­bied dus beter dan de daaruit afgeleide stoffen. De condensor en verdamper zullen bij toepassing van gefluoreerde koudemiddelen daarom iets grater uit­vallen dan bij gebruik van propaan of butaan.

Afwijking van geldealiseerde kringloop De praktische uitvoering van een koelproces wijkt vanzelfsprekend afvan de gei'dealiseerde kringloop. De mate waarin de kringloop in een technische uit­voering afwijkt van het geldealiseerd proces is af­hankelijk van het systeemontwerp, en niet van de thermodynamische eigenschappen van het koude­middel. De verliezen door het comprimeren in het oververzadigingsgebied kunnen bijvoorbeeld war­

den beperkt door meertrapscompressie. Met een expander, economiser of ejecteur kunnen de verlie­zen van het smoorproces warden beperkt. Daarbij gaat het om ontwerpkeuzes die we niet in deze be­schouwing opnemen. We willen immers inzicht krij­

gen in de thermodynamische eigenschappen van een koudemiddel.

SOD 1000 1500 2000 2500 3 00 3500 4000

Global Warming Potential

De verbetering in efficiency door het toepassen van meertrapscompressie, een economiser of een ejec­teur is niet bij alle koudemiddelen gelijk. Ook het al dan niet terugwinnen van de oververhitting-com­pressiewarmte in de gasfase belnvloedt het eindre­sultaat van een installatie. Deze analyse beperkt zich

echter tot een vergelijking van koudemiddelen in een eenvoudige en geldealiseerde compressiekringloop. De consequentie is dat energiegebruik van een be­paald koudemiddel in een installatie tezamen met de 'total cost of ownership' uiteindelijk beter is te boordelen vanuit een toepassing, dan vanuit een of meerdere thermodynamische eigenschappen. Een koudemiddel met gunstige thermodynamische eigen­schappen is echter we! het beste vertrekpunt voor het ontwerp van een efficient koelsysteem. •

Literatuur *Sustainability with prospective refrigerants, door A.

Cavallini en C. Zilio van Dipartimento di Fisica Tecnica,

Universita di Padova, in Padova, Italie en]. S. Brown

van Department of Mechanical Engineering, The Ca­

tholic University of America in Washington DC, VS.

AUTEUR BOB VAN DEN HOOGEN OVER HET ARTIKEL

Figuur 2. Verschillende parameters van koudemiddelen in een afbeelding.

Startpunt voor dit artikel is een publicatie van A. Caval­

lini en J.S. Brown, die op de Sustainable Refrigeration

and Heat Pump Technology Conference in Stockholm

in 2010 werd gepresenteerd. Deze publicatie gaf en

geeft nog altijd veel waardevolle informatie. Een punt

van kritiek is echter dat in deze publicatie wordt ge­

sproken over de hoeveelheid entropie. Hiermee wordt

de lezer op het verkeerde been gezet. Entropie is een

toestandsgrootheid. Het is een getal dat aangeeft

waar in de rangorde van mogelijke toestanden een gas

of vloeistof zich bevindt. Vergelijk het met het begrip

'temperatuur', dat eveneens een toestandsgrootheid

is. Er bestaat dus niet zoiets als 'een hoeveelheid en­

tropie', net zomin als 'een hoeveelheid temperatuur'.

Onderaan deze pagina zijn in tabel 3 alle voor de bere­

kening relevante waarden weergegeven. De berekenin­

gen van de verschillende kringlopen in dit artikel wer­

den gemaakt door ing. Rob Jans van Coolsultancy,

waarvoor ik hem veel dank verschuldigd ben.

36 RCC K&L