Toepassingsmogelijkheden van CO2
Toepassingsmogelijkheden van CO2
Gezien de onzekere toekomst van de F-gassen en van synthetische koelmiddelen in het algemeen, wordt er meer en meer uitgekeken naar de mogelijkheden van natuurlijke koelmiddelen. Op de 10de conferentie in Ohrid van het International Institute of Refrigeration (IIR) gaf Armin Hafner, een expert terzake uit Noorwegen, een overzicht van het potentieel van CO2 voor koeling en warmtepompen. We vatten zijn bevindingen kort samen.
Commerciële koeling
De eerste moderne installaties op CO2 voor commerciële koeling dateren van begin jaren 2000. De boosterconfiguratie die toen ontwikkeld werd, is nog altijd de meest toegepaste. Deze is best geschikt voor koudere klimaten of situaties waar er weinig tot geen airconditioning nodig is. In dit systeem gaat het persgas van de lage-temperatuurcompressor naar een middeltemperatuurcompressor die als booster werkt. De volgende generatie installaties maakt gebruik van een extra compressor in parallel, die een deel van het flashgas direct op hoge druk brengt voor de gaskoeler. Dit is vooral zinvol bij hogere buitentemperaturen, wanneer de hoeveelheid flashgas toeneemt. In winterbedrijf kan het systeem werken als een conventionele booster, zonder parallelle compressie.
De nieuwste generatie CO2-systemen voor warmere klimaten maakt gebruik van ejectoren. Deze ejectoren benutten de kinetische energie van het expanderende gas om de druk in de toevoer van de middeltemperatuurcompressor te verhogen, en verlengen de draaitijd van de parallelcompressor.
Koude-opslag
Het is ook mogelijk om een traditioneel boostersysteem te koppelen met ijsopslag. De ijsbuffer kan dan koude leveren aan een luchtbehandelingskast voor comfortkoeling. Een meer ambitieuze toepassing is om koude op te slaan in CO2-ijs. Hiermee wordt industriële koeling op temperaturen van -40°C en lager mogelijk. Het is wel van belang dat het werkingsbereik beperkt wordt tot de fase-overgang tussen vloeibaar en vast CO2. Gasvorming moet worden vermeden, wat wil zeggen dat de temperatuur lager dan -40°C moet worden gehouden.
Warmtepompchillers voor utiliteiten
CO2-systemen scoren goed als er tegelijk verwarming en koeling nodig is. Een warmtepompchiller die zowel warm als koud water kan leveren, is interessant voor appartementen of hotels, waar er zowel comfortkoeling als sanitair warm water gevraagd is. Voor de warmwaterproductie gebruikt men best in serie geschakelde buffervaten, om voldoende lange looptijden van de warmtepomp te garanderen. De individuele appartementen of kamers kunnen dan aangesloten worden via vierpijps afleversets voor verwarming en koeling.
Kortom, sinds CO2 weer in de belangstelling kwam in de late jaren 1980, zijn er tal van efficiënte concepten ontwikkeld, vooral voor warmwaterproductie en uitrusting van supermarkten. Dit is ondertussen een sterk groeiende markt. Ook warmtepompchillers hebben een groot potentieel. Koude-opslag op basis van de fase-overgang van vloeibaar naar vast met water of CO2 kan ook bijdragen tot een grotere stabiliteit van energienetten. Gezien de grote veelzijdigheid van natuurlijke koelmiddelen komt een definitief afscheid van de F-gassen in zicht, aldus Armin Hafner.
De volledige studie werd gepubliceerd door IIR en kan op de volgende website geraadpleegd worden.
Door Alex Baumans
Schema: IIR
