Energiebesparing bij koelmachines

Er zijn verschillende mogelijkheden om het energieverbruik van koelmachines te beperken. Dat geldt voor het ontwerp van de koelmachine zelf, maar ook voor het gehele systeem waarin de koelmachine is opgenomen. Hieronder worden een aantal factoren die van invloed zijn op de efficiëntie van het koelsysteem besproken.

Beperking temperatuurverschil verdamper en condensor

De aandrijfenergie voor de compressor van een compressiekoelmachine, is zeer sterk afhankelijk van het verschil in temperatuur tussen de verdamper en de condensor. Door het warmtewisselend oppervlak in de verdamper en in de condensor te vergroten, kan men deze temperaturen zo dicht als mogelijk bij die van gekoeld water en koelwater of koellucht brengen. De temperatuur van het gekoelde water, of een dergelijke koelvloeistof, kiest men niet lager dan echt noodzakelijk. Bij airconditioning wordt traditioneel gewerkt met een temperatuurtraject van 12 naar 6 ºC bij het gekoelde water. Maar met wat hogere temperaturen kan men ook goed werken als het oppervlak van de luchtkoelers in de luchtbehandelingkasten ook wordt vergroot. Hierbij moet de totale keten worden bekeken, want een grotere luchtkoeler leidt tot meer weerstand voor de ventilatoren van de luchtbehandelingkast, wat weer extra energie kost ten opzichte van een kleinere luchtkoeler.

De condensatietemperatuur is bij een ontwerpsituatie met een watergekoelde koelmachine met koeltoren, gunstiger dan bij een luchtgekoelde condensor. Bij lagere buitencondities dan waar in het ontwerp rekening mee is gehouden, kan ook de condensatietemperatuur dalen, waardoor het benodigde vermogen voor de compressor wordt gereduceerd. De minimumtemperatuur en druk in de condensor waarbij men nog kan draaien, zijn echter afhankelijk van het ontwerp van de koelmachine. Als de minimumwaarde wordt bereikt, kan niet verder worden geprofiteerd van de verkleining van het temperatuurverschil tussen verdamper en condensor.

Deellast

Van belang voor de beperking van het verbruik zijn ook de mogelijkheden om de koelmachine in deellast te laten draaien. Grotere koelmachines zijn vaak uitgevoerd met meerdere compressoren, die in cascade worden geschakeld. Met behulp van een toerenregeling op de compressormotor kan nog verder worden teruggeregeld.

Subcooling

Zonder extra voorzieningen komt het vloeibare koudemiddel op condensatietemperatuur weer in de verdamper. Het is mogelijk om met een extra warmtewisselaar de vloeistof nog wat na te koelen met lucht of koelwater. Deze onderkoeling bespaart energie en geeft extra koelcapaciteit.

Vrije koeling

Als er ook in de winter gekoeld water nodig is, dan is het mogelijk om bij voldoende lage buitentemperatuur gebruik te maken van vrije koeling. Bij een systeem met een koeltoren kan de koelmachine worden uitgeschakeld en kan de koeltoren zorgen voor een voldoende lage temperatuur met behulp van waterverdamping. Bij koelmachines met luchtgekoelde condensor kan men bij sommige fabrikanten kiezen voor een extra warmtewisselaar voor vrije koeling. Uiteraard is er voor vrije koeling met droge lucht een kleiner aantal uren in een jaar beschikbaar, dan bij vrije koeling in een koeltoren met verdamping van water.

Terugwinning van warmte

De warmte, die vrijkomt in de condensor van de koelmachine, kan men indien mogelijk weer benutten, bijvoorbeeld voor het voorverwarmen van spoelwater. In de condensor komt de warmte gewoonlijk op een relatief lage temperatuur vrij, waardoor de toepassingsmogelijkheden worden beperkt. Een klein deel van de warmte in een koelmachine is op hogere temperatuur beschikbaar. Deze warmte is terug te winnen met een warmtewisselaar achter de compressor, die het hete gas na de compressie afkoelt. Het aandeel van dit zogenaamde persgaswarmte in de energiereductie is afhankelijk van het soort koudemiddel.

Ook is het afhankelijk van koudemiddel en type compressor mogelijk om op een relatief hoge condensatietemperatuur te draaien om de warmte te kunnen benutten.

Seizoenopslag van koude

De mogelijkheden voor vrije koeling worden sterk vergroot door gebruik te maken van een watervoerende zandlaag (aquifer) in de bodem. Daarbij maakt men gebruik van twee bronnen met voldoende onderlinge afstand. In de zomer pompt men met de ene bron vrij koel water op voor koeling van ventilatielucht, comfortkoeling van gebouwen of voor koeling van machines. Het opgewarmde water wordt in de warme bron weer in de aquifer geïnjecteerd. In de winter kan men dit warmere water weer gebruiken voor voorverwarming van ventilatielucht en/of als warmtebron voor een warmtepomp. Als er bijvoorbeeld voor machinekoeling het hele jaar door warmte nodig is, dan kan men het warmere bronwater in de winter weer terugkoelen met een koeltoren of met droge koelers. Op jaarbasis moet er een balans zijn tussen afvoer en aanvoer van warmte. De warmtepomp kan in de zomer dienst doen als koelmachine voor opvang van pieken in de koudevraag. De condensor wordt dan weer gekoeld met het bronwater, dat een gunstige temperatuur heeft. Over het algemeen is de minimum temperatuur, die men met seizoenopslag in de bodem kan bereiken circa 12 ºC. Daardoor is koeling met dit bronwater niet geschikt voor klimaatinstallaties, waar men hoge eisen aan de relatieve vochtigheid van de lucht stelt. Uiteraard zijn er combinaties mogelijk en kan de seizoenopslag bijvoorbeeld ook dienen om overschotten aan koude bij absorptiekoelmachines op te slaan, als er voldoende restwarmte voor aandrijving van de absorptiekoelmachine beschikbaar is.

Algemeen Besparing Absorptie Adsorptie Compressor Koeltorens Koudemiddelen Contact	Energiebesparing bij koelmachines Er zijn verschillende mogelijkheden om het energieverbruik van koelmachines te beperken. Dat geldt voor het ontwerp van de koelmachine zelf, maar ook voor het gehele systeem waarin de koelmachine is opgenomen. Hieronder worden een aantal factoren die van invloed zijn op de efficiëntie van het koelsysteem besproken. Beperking temperatuurverschil verdamper en condensor De aandrijfenergie voor de compressor van een compressiekoelmachine, is zeer sterk afhankelijk van het verschil in temperatuur tussen de verdamper en de condensor. Door het warmtewisselend oppervlak in de verdamper en in de condensor te vergroten, kan men deze temperaturen zo dicht als mogelijk bij die van gekoeld water en koelwater of koellucht brengen. De temperatuur van het gekoelde water, of een dergelijke koelvloeistof, kiest men niet lager dan echt noodzakelijk. Bij airconditioning wordt traditioneel gewerkt met een temperatuurtraject van 12 naar 6 ºC bij het gekoelde water. Maar met wat hogere temperaturen kan men ook goed werken als het oppervlak van de luchtkoelers in de luchtbehandelingkasten ook wordt vergroot. Hierbij moet de totale keten worden bekeken, want een grotere luchtkoeler leidt tot meer weerstand voor de ventilatoren van de luchtbehandelingkast, wat weer extra energie kost ten opzichte van een kleinere luchtkoeler. De condensatietemperatuur is bij een ontwerpsituatie met een watergekoelde koelmachine met koeltoren, gunstiger dan bij een luchtgekoelde condensor. Bij lagere buitencondities dan waar in het ontwerp rekening mee is gehouden, kan ook de condensatietemperatuur dalen, waardoor het benodigde vermogen voor de compressor wordt gereduceerd. De minimumtemperatuur en druk in de condensor waarbij men nog kan draaien, zijn echter afhankelijk van het ontwerp van de koelmachine. Als de minimumwaarde wordt bereikt, kan niet verder worden geprofiteerd van de verkleining van het temperatuurverschil tussen verdamper en condensor. Deellast Van belang voor de beperking van het verbruik zijn ook de mogelijkheden om de koelmachine in deellast te laten draaien. Grotere koelmachines zijn vaak uitgevoerd met meerdere compressoren, die in cascade worden geschakeld. Met behulp van een toerenregeling op de compressormotor kan nog verder worden teruggeregeld. Subcooling Zonder extra voorzieningen komt het vloeibare koudemiddel op condensatietemperatuur weer in de verdamper. Het is mogelijk om met een extra warmtewisselaar de vloeistof nog wat na te koelen met lucht of koelwater. Deze onderkoeling bespaart energie en geeft extra koelcapaciteit. Vrije koeling Als er ook in de winter gekoeld water nodig is, dan is het mogelijk om bij voldoende lage buitentemperatuur gebruik te maken van vrije koeling. Bij een systeem met een koeltoren kan de koelmachine worden uitgeschakeld en kan de koeltoren zorgen voor een voldoende lage temperatuur met behulp van waterverdamping. Bij koelmachines met luchtgekoelde condensor kan men bij sommige fabrikanten kiezen voor een extra warmtewisselaar voor vrije koeling. Uiteraard is er voor vrije koeling met droge lucht een kleiner aantal uren in een jaar beschikbaar, dan bij vrije koeling in een koeltoren met verdamping van water. Terugwinning van warmte De warmte, die vrijkomt in de condensor van de koelmachine, kan men indien mogelijk weer benutten, bijvoorbeeld voor het voorverwarmen van spoelwater. In de condensor komt de warmte gewoonlijk op een relatief lage temperatuur vrij, waardoor de toepassingsmogelijkheden worden beperkt. Een klein deel van de warmte in een koelmachine is op hogere temperatuur beschikbaar. Deze warmte is terug te winnen met een warmtewisselaar achter de compressor, die het hete gas na de compressie afkoelt. Het aandeel van dit zogenaamde persgaswarmte in de energiereductie is afhankelijk van het soort koudemiddel. Ook is het afhankelijk van koudemiddel en type compressor mogelijk om op een relatief hoge condensatietemperatuur te draaien om de warmte te kunnen benutten. Seizoenopslag van koude De mogelijkheden voor vrije koeling worden sterk vergroot door gebruik te maken van een watervoerende zandlaag (aquifer) in de bodem. Daarbij maakt men gebruik van twee bronnen met voldoende onderlinge afstand. In de zomer pompt men met de ene bron vrij koel water op voor koeling van ventilatielucht, comfortkoeling van gebouwen of voor koeling van machines. Het opgewarmde water wordt in de warme bron weer in de aquifer geïnjecteerd. In de winter kan men dit warmere water weer gebruiken voor voorverwarming van ventilatielucht en/of als warmtebron voor een warmtepomp. Als er bijvoorbeeld voor machinekoeling het hele jaar door warmte nodig is, dan kan men het warmere bronwater in de winter weer terugkoelen met een koeltoren of met droge koelers. Op jaarbasis moet er een balans zijn tussen afvoer en aanvoer van warmte. De warmtepomp kan in de zomer dienst doen als koelmachine voor opvang van pieken in de koudevraag. De condensor wordt dan weer gekoeld met het bronwater, dat een gunstige temperatuur heeft. Over het algemeen is de minimum temperatuur, die men met seizoenopslag in de bodem kan bereiken circa 12 ºC. Daardoor is koeling met dit bronwater niet geschikt voor klimaatinstallaties, waar men hoge eisen aan de relatieve vochtigheid van de lucht stelt. Uiteraard zijn er combinaties mogelijk en kan de seizoenopslag bijvoorbeeld ook dienen om overschotten aan koude bij absorptiekoelmachines op te slaan, als er voldoende restwarmte voor aandrijving van de absorptiekoelmachine beschikbaar is.	Nieuwsbrief Nieuws Inschrijven Over ons
	Energieprojecten.com (c) 2003 Aan de teksten op deze website kunnen geen rechten worden verleend. De gegevens op deze website mogen niet zonder de toestemming van Energieprojecten.com voor commerciële doeleinden worden vermenigvuldigd.