Leefmilieu Brussel

THEORETISCHE INLEIDING TOT KOELING

Jan Maeyens

Cenergie CVBA

Opleiding Duurzaam Gebouw :

ENERGIE

2

Doelstellingen van de presentatie

● Koude-opwekkingsprincipe

● Technieken en technologieën

● Wetgeving en normering

3

Overzicht van de presentatie

● Samenstelling koude-installatie en koelmachine

● Werking koude-installatie

● Componenten van een koelmachine

● Prestatie-indicatoren van een koude installatie

● Types koelmachines

● Types afgiftesystemen

● Energiezuinige oplossingen

● Reglementair

4

Samenstelling koude-installatie en koelmachine

Koude - installatie

Koudedistributie Koude-opwekking

Verdampen Comprimeren Condenseren Expanderen

Warmteafgifte naar de omgeving

Capaciteitsregeling

5

Werking van een koude-installatie

Werking van een koude-installatie

6

● Koelcyclus

► Condensor:

› warmte afgeven aan

de buitenomgeving

► Expansieventiel:

› drukval koelmiddel

► Verdamper:

› warmte opnemen

› het eigenlijke koelelement

► Compressor:

› drukverhoging

› drijvende kracht

7

● Verdamper

● Condensor

● Compressor

● Expansieventiel

Bespreking componenten

8

● Volgens verdamperklassen :

► Natte verdamper, indirect

► Droge of directe verdamper (dx)

≠ direct of indirecte koeling

● Volgens secundair medium:

► Water (Chiller)

► Lucht (Batterij)

Bespreking componenten : Verdamper

9

● Watergekoelde condensor

► Koeltoren

› Open kring

› Gesloten kring

› Hybride kring

► Rivierwater

► Geothermie

Bespreking componenten : Condensor

10

● Luchtgekoelde condensor

► Warmte wordt overgedragen naar buitenlucht

Bespreking componenten : Condensor

11

Bespreking componenten : compressor

Mechanische compressor

Centrifugaal Verdringer

Roterend

Rolzuiger Scroll Schroef

Zuiger

12

Bespreking componenten : Compressor Types van

compressoren

Vermogenbereik kW Energieprestaties

Scrollcompressor 3 tot 100kW -Weinig bewegende delen

-Goed gedrag bij deellast

Zuigercompressor

1. Open

2. Semi-hermetisch

3. Hermetisch

10kW – 1000kW

10kW – 100kW

1kW – 10kW

-Zeer goede prestaties op

deelbelasting

-Lage investeringskosten

Schroefcompressor Van 100 tot 1200kW -Compacte bouw

-Capaciteitsregeling

-Grote drukverhouding per trap

-Laag onderhoudskosten

Centrifugaalcompressor Van 1000 tot 4000kW -Geringe afmetingen

-Goede regelbaarheid

-Lange levensduur

-Rustige bedrijf

-Lage onderhoudskosten

Bron ATIC – Commissie Technische

Onderwijs

Toegepaste energietechniek,

13

Bespreking componenten : Compressor

Werking scrollcompressor http://www.youtube.com/watch?v=lRHkzSdjcFE&feature=related

Werking zuigercompressor http://www.pneumatica.be/tweede-

graad/tweede-graad-02.htm

Werking schroefcompressor http://www.youtube.com/watch?v=WFZ1bh

FEh2U&feature=related

Werking centrifugaalcompressor

14

● Functie

► Drukverlaging koudemiddel

► Vloeistofslag tegengaan

● Types

► Thermostatisch expansieventiel

› mechanisch gestuurd ventiel

› temperatuursensor bepaalt de uittredetemperatuur van de

verdamper en stuurt hierdoor het expansieventiel open

Bespreking componenten : expansieventiel

15

● Functie

► Drukverlaging koudemiddel

► Vloeistofslag tegengaan

● Types

► Elektronisch expansieventiel

› Stappenmotor stuurt ventiel

› Betere regeling oververhittingstemperatuur en drukverschil

› Debiet koudemiddel i.f.v. maximalisering koelcapaciteit

› Condensatietemperatuur verlaagt

› EER stijgt

Bespreking componenten : expansieventiel

16

● EER

► Energy Efficiency Ratio volgens Eurovent

► Verhouding koelvermogen/opgenomen elektrisch vermogen

► Theoretisch rendement

► Bepalend voor energieklasse

Prestatie koude-installatie

17

● SPF of SEER

► Seasonal Performance Factor

► Praktisch rendement

► Gemiddelde EER op jaarbasis

► Ook wel SEER genoemd

► Of ESEER : European Seasonal Energy Efficiency Ratio

► SEER = A . EERa + B . EERb + C .EERc + D . EERd

› Met A = 0.03; B = 0.33; C = 0.41 en D = 0.23

› 6-C003-2006 : testprocedures voor deelbelasting

› SEER: Classificatie in klasses A+++ tot D (vroeger A tot G)

Prestatie koude-installatie

18

Prestatie koude-installatie (< 12kW elek)

Energie-efficiëntie SEER (koeling) SCOP (verwarming)

19

● EU Ecolabel

► Naast beperkte EER eisen

► Uitsluiten bepaalde chemische componenten (CD, Pb, Hg,

…)

► Duidelijke handleiding

► Vermelding geluidsniveau

► Reserve onderdelen te verkrijgen tot 10 jaar na verkoop

► GWP koelmiddel < 2000

► Koudedrager mag niet schadelijk zijn voor milieu en

gezondheid

Prestatie koude-installatie

20

● Directe expansie (verdamper in de te koelen ruimte)

► Split

► Multi-Split

► VRV

● IJswatermachine (indirecte koeling)

► Chiller met aparte condensor

► Monobloc

► Ijswater naar batterij in luchtgroep of eindeenheden

● Reversibel versus enkel koelen

● Absorptiekoelmachine

Types koelmachines

21

● Condensing unit

► Compressor

► Condensor

► Regel-, schakel- en beveiligingsapparatuur

► Buitenopstelling

● Verdamperseenheid

► Verdamper-batterij

► Expansieventiel

► Luchttoevoer-ventilator

► Binnenopstelling

● Verbinding tussen beide d.m.v. koelleidingen en

stuurstroomkabel

Types koelmachines : Split systeem

22

● Eén condensing unit waarop meerdere

verdamperunits aangesloten worden

● Verdamperunits individueel regelbaar

● Types

► Meerdere compressoren

› Grote zekerheid van koeling

› Beperkt aantal binnendelen

► Eén compressor

› Geen capaciteitsregeling

› Trapsgewijze aanpassen capaciteit

› Traploos-geregelde compressor (inverterregeling)

Types koelmachines : Multi Split systeem

23

● Variable Refrigerant Volume

● Goede afstemming tussen capaciteit en belasting

► Inverterregeling van de compressor

► Verdampingsdrukregeling

► Condensordrukregeling

► Koelen en verwarmen tegelijk mogelijk

► Warmterecuperatie mogelijk

Types koelmachines : VRV Multi Split systeem

24

● Koel- en luchttechnische onderdelen

ondergebracht in één omkasting

● Types

► Verrijdbare units

► Raamkoelers

► Dakunits

► Units voor binnenopstelling

Types koelmachines : Monobloksysteem

25

● Reversibel airconditioning : verwarmen met airco

Types koelmachines : Reversibel vs. enkel koelen

26

● Mechanische compressor

► Gebaseerd op absorptiemiddel

● Componenten

► Absorber

► Oplossingspomp

► Generator

► Expansiekraan

● Toepassing

► Geluidsarm

► Geen elektrische compressor vereist

► Restwarmte beschikbaar (proces, zon, …)

Types koelmachines : Absorptiekoelmachine

27

● Ventilo-convectoren

► Wand

► Plafond

► Vloer

Afgiftesystemen

28

● Koelbalken

► Statische koelbalk

› Passief: natuurlijke convectie

► Dynamische koelbalk (open en gesloten type)

› Actief: inductie met verse lucht

Afgiftesystemen

29

● Koelbalken

► Voordelen

› Scheiding hygiënische lucht en koeling (statische balk)

› Geen lawaai (statische balk)

› Hoge temperatuur -> goede EER

› Warmtedragende vloeistof = water

► Nadelen

› Actief: inductie met verse lucht

› Hoge kostprijs

› Koude luchtstroom (statische balk)

Afgiftesystemen

30

● Koelbatterij in luchtgroep

► Opgebouwd uit koperen buizen en koperen lamellen

Afgiftesystemen

31

● Koelplafond

► Geschikt voor hoger temperatuursregime

► Mogelijkheid tot free-chilling

► Beperkt vermogen (90W/m²)

Afgiftesystemen

32

● Betonkernactivering (BKA)

► Opslag van thermische energie in de gebouwmassa

► Koellast verdelen over langere tijdstippen

Afgiftesystemen

33

● Betonkernactivering (BKA)

► Laag vermogen (20...35 W/m²)

► Kan ook gebruikt worden om te verwarmen

Afgiftesystemen

34

● Free-chilling

● Adiabatische koeling

● Warmterecuperatie

Energiezuinige oplossingen

35

● Free-chilling

► Enkel energieverbruik door :

› Circulatiepomp

› Eventueel ventilator condensor of koeltoren

► Meerkost: platenwarmtewisselaar, leidingen, regeling, …

Energiezuinige oplossingen

36

● Adiabatische koeling

► Het verdampen van water koelt de inkomende lucht af

► Moeilijk te controleren comfort

► Werkt niet bij hoge relatieve luchtvochtigheid

► Opletten met legionella en onderhoud

Energiezuinige oplossingen

37

● Warmterecuperatie

► Recuperatie ijswater

› Voorverwarming ventilatielucht

› Koeling koelplafonds

› Enkel interessant tijdens tussenseizoen

Energiezuinige oplossingen

38

● Warmterecuperatie

► Recuperatie aan de condensor

› Voorverwarming sanitair warm water

Energiezuinige oplossingen

39

● De basis

► (Vermijden)

► Vermogen goed inschatten

► Hoge SEER

► Zoveel mogelijk free-chilling

► Zoveel mogelijk op hoge temperatuur

► Goede regeling (monitoring en bijsturing)

● Zie info-fiche hernieuwbare koeling

Energiezuinige oplossingen

40

● Koudemiddelen

● EPB

Reglementair

41

● Koelmiddel koelvloeistof

● Chloormoleculen breken ozonlaag af

● Types

► CFK’s: verboden

► HCFK’s: bv. R22, verboden

► HFK’s: bv. R410A, goed voor ozonlaag, slecht voor

klimaat (Greenhouse Warming Potential)

► Ammoniak

► …

Reglementair : koudemiddelen

Koelmiddel Type GWP (IPCC4)

R22 HCFK 1810

R410A HFK 2090

R407C HFK 1525

R32 HFK 675

HFO1234ze HFK 6

HFO1234yf HFK 4

Propane (R290) Niet-HFK <3

CO2 (R744) Niet-HFK 1

Ammoniak (R717) Niet-HFK 0

42

● Grote impact op E-peil

● Geen onderscheid tussen topkoeling of full airco

● Indien geen actieve koeling: fictief koelverbruik

Reglementair : EPB

43

Nuttige hulpmiddellen, websites, enz. :

● Energie+: http://www.energieplus-lesite.be

● Info Koeltechniek IBGE-BIM:

► http://www.leefmilieubrussel.be/Templates/Professionnels/info

rmer.aspx?id=32474

► www.leefmilieubrussel.be/gidsduurzamegebouwen > ENE9

● Toegepaste Energietechniek deel 1, 2005, J.

Ouwehand, T.J.G. Papa, E. Post, A. C. Taal

● ATIC cursus cyclus IV, deel koudeproductie

44

Om te onthouden van de presentatie

● Werking van een koude-installatie

● Onderdelen van een koelcyclus

● Types koelmachines

● Types afgiftesystemen

45

Contact

Jan Maeyens

Projectleider

Coördinaten :

: +32 3 271 19 39

E-mail : jan.maeyens@cenergie.be