Datum:13/12/2018 Locatie: Iov: Frigro NV Doorniksesteenweg / Kortrijk

Transcriptie

1 Datum:13/12/2018 Locatie: Steven Willaert Syntra West Iov: Frigro NV Doorniksesteenweg / Kortrijk 1

2 Waarom zou men kiezen voor CO2/R744? F-gas Wetgeving! Welke alternatieven hebben we? Thermodynamische eigenschappen 1-traps expansie 2-traps expansie CO2 booster systemen Energiebesparing (verschil sub- en transkritische werking) Warmterecuperatie Actueel overzicht van de oplossingen 2

3 3

4 F-gas wetgeving in een notendop 1. Reglementering op nieuwe koelinstallaties Vanaf januari 2020 max GWP bij nieuwe installaties: Reglementering mbt het gebruik bij service Vanaf januari 2020 max GWP van nieuw koelmiddel bij service op installaties van meer dan 10 ton CO2 equivalenten: 2500 Geregenereerd koelmiddel kan wel nog gebruikt worden tot Beperking op de beschikbaarheid op de markt 4

5 Hebben we nog veel tijd? 5

6 Samenvatting van actuele oplossingen: Koelmiddel GWP (AR4) Veiligheidsklasse Temperatuursglide R507A 3985 A1 neen R404A 3922 A1 ja R410A 2088 A1 ja R407F 1825 A1 ja R407C 1774 A1 ja R134a 1430 A1 neen R449A 1397 A1 ja R448A 1387 A1 ja R A2L neen R513A 631 A1 neen R454A 239 A2L ja R455A 148 A2L ja R1234ze 7 A2L neen R1234yf 4 A2L neen R290 (Propaan) 3 A3 neen R744 (CO2) 1 A1 neen R717 (NH3) 0 B2L neen Uitfasering GWP>2500 Tussenoplossing GWP>150 Lange termijnoplossing GWP<150 6

7 Algemene voordelen Hoog volumetrisch koelvermogen. (vb.: 5x meer dan R404A), Kleine drukverliezen in leidingen en warmtewisselaars, Goede warmte-uitwisseling in verdampers en condensors door de hoge druk en densiteit, Goede oplosbaarheid met oliën, Lage giftigheid en niet brandbaar, GWP =1, ODP = 0, Goedkoop om te produceren (opgelet minstens 99,99% zuiverheid), Leent zich goed voor warmterecuperatie door een hoge eindcompressietemperatuur en doordat druk en temperatuur afzonderlijk van elkaar gecontroleerd worden. Stabiele molecule, Wetgeving aan zijn kant lange termijn oplossing! 7

8 Aandachtspunten (Nadelen) Hoge werkings- en stilstanddrukken, Laag kritisch punt (31 C / 73,6bara), Hoog triple punt (-56,6 C / 5,2bara), Complexer (zowel cascade als transkritische systemen), 2-traps compressie bij diepvries bij transkritische installaties, Minder interessant voor warmere klimaten, Hogere werkingsdrukken grotere mogelijkheid op lekkage, Verstikkingsgevaar bij hoge concentraties, Sterk gevoelig voor vocht/water. 8

9 Vooroordelen bij gebruik van CO 2 Hoge drukken: Hoge druk zijde (transkritische installatie) : 120 bar (tussen compressor, gaskoeler en vat, enkel in machinekamer) In het gebouw: 60/45/35 bar In het gebouw bij R404a: 28 bar Vergelijking andere industrieën: Hogedrukreiniger thuisgebruik: bar Hydraulica: tot 700 bar Injectiedruk auto s: bar 9

10 Wat zijn nu eigenlijk typische drukken voor CO 2? MT verdampingsdruk bij -10 C LT verdampingsdruk bij -30 C Typische tussendruk ( = werkdruk vloeistofvat) Ontwerpdruk (PS) vloeistofleiding Ontwerpdruk (PS) zuigleiding Ontwerpdruk (PS) persleiding Ontwerpdruk (PS) vloeistofvat Druk bij systeemstilstand bij Tomg=20 C Druk bij systeemstilstand bij Tomg=31 C Druk (barg) 25,50 barg 13,26 barg 35 barg (of 60 barg) 60 bar (of 80 barg) 60 bar 120 bar bar 56 bar 73,6 bara (=kritisch punt) 10

11 Triple punt en kritisch punt Triple punt is de conditie waarbij vast, vloeibaar en gas in evenwicht naast elkaar bestaan. Druk: 5,2 bara en temperatuur: -56,6 C Kritisch punt is het punt waarop de densiteit van zowel vloeistof als gas gelijk zijn. Boven dit punt bestaat er dus geen onderscheid tussen vloeistof en gas. Druk: 73,6 bara en temperatuur: 31 C Grenzen van het Transkritisch gebied zijn: 1. Kritische temperatuur: +31 C, vormt de grens naar het OK vloeistof gebied 2. Kritische druk: 73,6bara vormt de grens naar het OV gas gebied. 11

12 CO 2 Druk-enthalpie diagram 12

13 Droogijs (koolzuursneeuw) Samengevat: Droogijs wordt gevormd wanneer de druk en temperatuur van CO 2 tot onder het triple punt zakken. (5,2bara, -56,6 C) Met andere woorden, extra aandacht bij: Vacuüm breken / vullen, zolang de druk beneden 5,2 bara is, Pump down, Service/openen van het circuit, Opengaan van een veiligheidsventiel (afblazen), Zet niet uit wanneer het gevormd wordt. Wanneer het opnieuw opgewarmd wordt, ontstaat gas. Dit gaat gepaard met een significante drukstijging. Opgelet voor brandwonden 13

14 Soorten Co2 installaties Transkritisch systeem: Warmteafgifte gebeurt boven het kritisch punt bij hogere omgevingstemperaturen, maar kan ook onder het kritisch punt plaatsvinden, bij lagere omgevingstemperaturen. (kantelpunt vanaf een C omgevingstemperatuur, afhankelijk van de belasting en grootte van de gaskoeler/condensor) Subkritisch systeem/cascade systeem: De warmte afgifte (condensatiewarmte) gebeurt altijd onder het kritisch punt. Secundaire systemen/gepompte systemen: CO 2 wordt hier gebruikt als een secundair koelmiddel en wordt rondgepompt door de koelers. CO 2 wordt hier niet volledig verdampt. Een chiller zorgt er dan voor dat het gevormde gas opnieuw gecondenseerd wordt. 14

15 Transkritische vs subkritische koelinstallaties 15

16 Eenvoudige transkritische kring 1-traps expansie 16

17 Invloed van stijgende omgevingstemperatuur 17

18 Oplossing 1: 1-traps expansie + 2-trapscompressie + economizer 18

19 Invloed van stijgende hoge druk 19

20 2 stappenmotorventielen toevoegen Het scheiden van de gaskoelerdruk en de vloeistofdruk: HPV = HPRV: High Pressure Regulating valve: regelt de druk in de gaskoeler. Het is een expansieventiel die gecontroleerd wordt in functie van de druk en de uitgaande temperatuur van de gaskoeler. BPV = RPRV: Receiver Pressure Regulating valve: controleert de druk die heerst in het CO 2 vloeistofvat en de daaraan verbonden vloeistofleiding. Het wordt geregeld door de druk in vloeistofvat. Bij deze CO 2 -installaties spreekt men nu van flash tank. 20

21 Resultaat: transkritische koelinstallatie, 2-traps expansie Voordelen: Maximalisatie van het rendement! Beperking van HD componenten tot machinekamer en gaskoeler! 21

22 Transkritische CO 2 cyclus met 2-traps expansie 1-2: Compressie 2-3: Warmteafgifte (bij constante druk) 3-4: Isenthalpische expansie van HD (1 e expansie) 4: Afscheiding vloeistof en gas 5-6: Isenthalpische expansie van vloeistof (2 e expansie) 6-7: Verdamping 8-9: Isenthalpische expansie van het flashgas. 22

23 Transkritische CO 2 -installatie voor supermarkt (Booster) 3 massa-stromen komen samen: 1. Persgassen van LT compressoren (vb: +65 C) 2. Oververhitte zuiggassen van verdampers (vb: 0 C) 3. Verzadigde zuiggassen van de BPV (vb: -10 C) Hou hier rekening mee bij ontwerp! 23

24 Boostersysteem in TRANSKRITISCHE werking (zomer) 24

25 Boostersysteem in SUBKRITISCHE werking (lente-herfst-winter) ENERGY SAVING! 25

26 Warmterecuperatie Transkritische cyclus leent zich perfect voor warmterecuperatie! Hoge eindcompressietemperaturen. Grote enthalpie. Warmteoverdracht gebeurt bij hogere temperaturen EN gebeurt gelijkmatig over het gehele warmtewisselaar! Boven het kritisch punt kunnen temperatuur en druk individueel gecontroleerd worden, wat een aanzienlijk voordeel is voor warmterecuperatie. Een pak meer te recupereren, met slechts een kleine extra compressiearbeid. 26

27 Energie efficiëntie van transkrtische CO2 installaties Vanaf omgevingstemperaturen >27 C scoort een klassieke R404A installatie beter dan een standaard transkritisch systeem. Optimalisaties verleggen deze CO 2 -evenaar : Parallelle compressie Ejectors Subcooling 27

28 Subkritische kring Transkritische kring Cascade-opstelling 1-traps expansie 2-traps expansie Combinatie (vb) R134a, NH3/ CO 2 Full CO 2 Full CO 2 28

29 Frigro CO 2 Oplossingen CO 2 (R744) Subkritisch Transkritisch Principe Cascade Booster-systeem 1-traps expansie 2-traps expansie 2-traps expansie 2-traps expansie Vermogen LT (T0: -35 C) Vanaf 3kW tot Vanaf 3kW* 2PK: 1,64kW 10PK: 7,5kW - Vanaf 2,8 tot 7,1kW Vermogen MT (T0: -10 C) - 15kW* 2PK: 3,55kW 10PK: 14,5kW Vanaf 8,6kW Tot 14,8kW Vanaf 2,5 tot 8,2kW Merk: Eigen constructie Rivacold Rivacold Panasonic Emerson Rivacold (Toshiba/Carel) Maatwerk Maatwerk Standaard product Standaard product Standaard product 29

30 Dank u voor uw aandacht! Eventuele vragen? Wenst u meer te weten over het gebruik van CO 2 in de koeltechniek? Schrijf u in voor onze CO 2 bootcamps. Binnenkort nieuwe data beschikbaar via 30