koudemiddel CO2 (R744)

Industrieel koelen en verwarmen met CO2 (r744)

De koelindustrie heeft de laatste jaren een opmerkelijke verschuiving doorgemaakt, waarbij natuurlijke koudemiddelen, zoals CO2 (R744) of ammoniak (R717), steeds meer in de belangstelling staan. Dit is vooral te danken aan de strengere wetgeving en de groeiende maatschappelijke druk om over te schakelen naar duurzamere oplossingen.

Gebruik van CO2 in de industriële koeling en warmtepompen

Tot voor kort werd in de meeste ‘kleinere’ koelinstallaties een synthetisch koudemiddel gebruikt. Dit zowel in huishoudelijke koeling als in middelgrote industriële systemen. Hierin onderscheiden de grotere industriële installaties zich door standaard gebruik te maken van ammoniak als koudemiddel. Met de komst van strengere wet- en regelgeving, zoals de F-gaswetgeving, is het duidelijk dat er voor de schadelijke F-gassen geen toekomst meer is, ook al omdat Europa het gebruik ervan uitfaseert.
De F-gaswetgeving stelt bovendien steeds strengere eisen aan het gebruik van het synthetische koelmiddel Freon, en de verplichtingen voor lekdetectie worden steeds strikter. Daarom gaan bedrijven op zoek naar koeloplossingen die minder belastend zijn voor het milieu en tegelijkertijd economisch voordelig zijn. CO2, een natuurlijk koudemiddel, biedt een alternatief, met name omdat het niet onder de F-gasverordening valt en daardoor geen strenge regulaties kent zoals synthetische koudemiddelen. Het valt bijvoorbeeld buiten de verplichte lektesten.

Uitdagingen bij transkritische CO2 koeling

Hoewel CO2-koeling veel voordelen biedt, zijn er ook enkele uitdagingen waarmee rekening moet worden gehouden, vooral bij het gebruik van CO2 in industriële toepassingen. Een van de belangrijkste overwegingen zijn de zeer hoge drukken die bij CO2-koeling optreden tijdens transkritische werking. Wanneer een CO₂-koelinstallatie transkritisch werkt, betekent dit dat de temperatuur van het CO₂-gas dat de compressor verlaat, boven de kritische temperatuur van CO₂ ligt (ongeveer 31°C). Boven deze kritische temperatuur, in de praktijk is dit reeds bij omgevingstemperaturen rond 25°C, is er geen duidelijk onderscheid meer tussen een vloeistof en een gas. Het CO₂ bevindt zich in een soort “superkritische” toestand. In plaats van te condenseren, moet het superkritische CO₂ afkoelen om warmte af te geven. Om dit efficiënt te laten gebeuren, is een hogere druk nodig. Deze hogere drukken lopen extreem hoog op en geven aanleiding tot extreme slijtage van de compressoren. Dit is wat we ook in de praktijk zien gebeuren door de vroege uitval van compressoren.
Daarom is het aangewezen om voor positieve temperaturen, koelcentrales te plaatsen met ammoniak of propaan als koelmddel.
Een oplossing voor diepvries- of gecombineerde koel/diepvriestoepassingen is het gebruik van een cascade-systeem, waarbij CO2 wordt gecombineerd met ammoniak, aangewezen. In dit systeem wordt ammoniak gebruikt voor het voorkoelen van CO2. De CO2 zal zich hierbij steeds in een subkritische toestand bevinden. Door deze combinatie worden de sterktes van beide koudemiddelen optimaal benut, wat resulteert in een aanzienlijk lager energieverbruik, en waarbij de operationele kosten lager blijven dan bij een puur CO2-systeem.

Lees hier meer over de voordelen van een cascade-installatie.

Veilig gebruik van CO2 dankzij industriële PLC’s

CO₂ kan dus gezien worden als een zeer krachtig natuurlijk koelmiddel voor industriële koel- en warmteprojecten. Aangezien CO₂ onder hoge druk werkt, moeten er wel specifieke veiligheidsmaatregelen in acht worden genomen. Ongecontroleerde lekkages kunnen leiden tot verhoogde concentraties in de lucht, wat problemen kan veroorzaken in afgesloten ruimtes. Om de veiligheid te waarborgen, is specialistische kennis vereist bij de installatie en het onderhoud van CO₂-systemen.

Onze techniekers beschikken over jarenlange ervaring in de bouw, installatie en het onderhoud van modulaire CO2-installaties. Dankzij deze expertise kunnen wij niet alleen maatwerkoplossingen bieden aan koeltechnische bedrijven en installateurs van industriële warmtepompen, maar ook garanderen dat elke installatie voldoet aan de strengste veiligheids- en efficiëntienormen.

Dankzij de industriële 4.0 componenten en controlemechanismen voorzien onze modulaire installaties in de nodige initiatieven tegen veiligheidsrisico’s, dewelke dankzij het modulaire aspect ook geïsoleerd worden van de rest van de bedrijfsvoering. Zo zal bij een automatisch gedetecteerd ammoniaklek, de modulaire koelcontainer bijvoorbeeld automatisch vergrendelen.