Door Ruud van Dissel BITZER Benelux bvba Vision to compressor technology and system effyciency Visie op compressortechnologie en systeemefficiëntie Met het definitieve einde van R22 in Europa zal menig nog op dit koudemiddel functionerende installatie op korte termijn dienen te worden voorzien van een ander koudemiddel. Dit kan middels het toepassen van een drop in koudemiddel, een retrofit of een geheel nieuwe installatie. De juiste keuze is afhankelijk van vele facetten en dient per installatie te worden bekeken door de installateur. Als we ons beperken tot nieuwe installaties zal in standaard commerciële installaties het koudemiddel R404A worden toegepast. Dit is zowel voor lagetemperatuur- als hogetemperatuurtoepassingen het gangbare koudemiddel in DX-systemen. Het koudemiddel heeft zich bewezen in de diverse systeemconfiguraties en is tevens een energie-efficiënt koudemiddel. Het grote nadeel van R404A is de hoge GWP-waarde (Global Warming Potential) van 3780, waarmee de uiteindelijke TEWI-waarde, en dus de belasting op het broeikaseffect, hoog zal zijn. In Europa wordt momenteel de regelgeving steeds meer gericht op milieuaspecten en energiebesparing terwijl in het verleden meer de prioriteit lag bij veiligheid. Veiligheid zal zeker niet verdwijnen, maar de aandacht voor het milieu zal steeds een grotere invloed krijgen. Vanwege de hoge GWP-waarden staan de huidige HFK-koudemiddelen in belangstelling van de regelgeving in de Europese Unie, Australië en de USA. Voorbeelden in Europa zijn: F-gassen wetgeving; deze zal worden herzien in 2011/2012 met een te verwachten terugdringen van de HFK s met een grote GWP-waarde; EuP Eco-labelling voor AC-units en Bovenstaande tabel geeft een overzicht van de huidig gangbare koudemiddelen en de GWP-waarden Hieruit blijkt overduidelijk dat R134a met een relatief lage GWP-waarde van 1300 het beste scoort. warmtepompen zijn reeds gelimiteerd voor koudemiddelen met een GWP < 2000; Terugdringen van HFK s door belastingheffing in Denemarken en Noorwegen. Ondanks dat bij het laatste UNklimaatoverleg in Kopenhagen geen beslissing is genomen over het terugdringen van koudemiddelen met een hoge GWP-waarde is de verwachting dat dit op korte termijn wel plaats zal vinden in Europa. In Europa is momenteel al besloten om in plaats van twintig procent minder CO 2 uitstoot in 2020 nu dertig procent minder uitstoot te gaan realiseren in 2020 ten opzichte van 1990. Verwachting is dan ook dat de GWPwaarde wordt verlaagd naar 2000, zoals nu al geldt voor AC- en warmtepompinstallaties. Alternatieve koudemiddelen Uitgaande van de huidige situatie dient op zoek te worden gegaan naar koudemiddelen met een lage GWP-waarde die energetisch optimaal is. Tevens zal 21
Figuur 1 R134a zorgt voor lage drukken en weinig trillingen, waardoor een lagere lekkage is te verwachten. de totale TEWI-waarde van belang zijn, waarmee uiteindelijk de laagste belasting voor het milieu wordt bereikt. Er is momenteel geen enkel koudemiddel voor commerciële koelinstallaties dat geschikt is voor alle toepassingen, uitgaande van koelvermogen, inzetgebied, druk en temperatuur, COP, GWP, veiligheid en materialen. Voor koeltoepassingen in het midden temperatuurbereik komt op dit moment het koudemiddel R134a het beste in aanmerking. De voordelen zijn hoog thermodynamisch efficiënt koudemiddel, beste GWP-waarde van de HFK koudemiddelen, laag energiegebruik en lage TEWI en lage drukken en weinig trillingen waardoor een lagere lekkage is te verwachten (zie Figuur 1). Voor vriestoepassingen in cascadesystemen komt momenteel het natuurlijke koudemiddel CO 2 het beste in aanmerking. De voordelen hiervan zijn: beste volumetrische koelvermogen; hoge COP in laag temperatuur toepassing (cascade); superieur in warmteoverdracht en verwaarloosbare GWP. Voor gecombineerde lage- en middentemperatuurtoepassingen is dan een combinatie van CO 2 met R134a in een cascadesysteem momenteel de beste toepassing. Hierbij wordt uit gegaan van de totale belasting op ons milieu. We hebben de laagste totale GWP-waarde van de koudemiddelen gecombineerd met het laagste energiegebruik van de installatie. In het vereenvoudigd schema (Figuur 2) is in het groen omkaderd het lage temperatuur CO 2 -gedeelte te zien, waarin gebruik wordt gemaakt van de BITZER compressoren voor sub-kritische CO 2 - toepassing. Deze zijn vrij verkrijgbaar in de markt. Het betreft hier een eenvoudige koelinstallatie met cascadecondensor, vloeistofvat, warmtewisselaar, de vriesgebruikers en de compressoren. Vanwege de hoge oplosbaarheid van CO 2 -koudemiddel in de olie, adviseert BITZER een zuiggaswarmtewisselaar toe te passen. Het R134a-systeem is zeer herkenbaar voor iedere koelinstallateur en naast de koelgebruikers kan het CO 2 -systeem eveneens worden gezien als een gebruiker van het R134asysteem. Het grote voordeel voor de installateur is dat met dit systeem ervaring kan worden opgedaan met het natuurlijke koudemiddel CO 2. Het product Bovenstaande argumenten zijn de grondslag geweest voor de ontwikkeling van de nieuwe BITZER ECOLINE Figuur 2 Vereenvoudigd schema cascade systeem CO2/ R134a. 22
compressoren van BITZER. Deze zuigercompressoren leveren energetisch de beste efficiëntie bij R134a koeltoepassingen. De grondslag van het ontwerp van deze compressoren is geweest: Compressorserie die speciaal is ontwikkeld voor toekomstig middentemperatuur- toepassingen met R134a Compressoren geoptimaliseerd voor de volgende eisen: - Breed inzetgebied naar condensatietemperatuur - Hoogste efficiëntie verkrijgbaar op de markt - Laagste energiegebruik - Laagste impact op het milieu - Gereduceerde elektrische installatiekosten door lagere maximale bedrijfen aanloopstroom Efficiënte capaciteitsregeling Evenwicht creëren tussen - Milieuaspecten - Economische eisen - Technische haalbaarheid BITZER ECOLINE BITZER is erin geslaagd om sinds november 2009 de BITZER ECOLINE-serie op de markt te brengen bestaande uit twaalf stuks met een capaciteit van 10 tot 45 kw bij -10/+45. Technische aanpassingen aan de compressor die hebben geleid tot een 15 30% verbeterde COP van de compressor zijn: Nieuwe geoptimaliseerde kleppenplaat voor lage druk koudemiddel; Vergrote doorgang in de compressor waardoor een kleinere inwendige drukval plaats vindt; Hoog efficiënte elektromotor welke standaard geschikt is voor toerentalregeling van 25 70 Hz waardoor een 40% hoger koelvermogen wordt verkregen; Goede bedrijfseigenschappen door lagere pulsaties; Lager geluidsniveau in vergelijking met R404A; Accessoires en afmetingen gelijk aan bestaande compressor series; Lagere elektrische installatiekosten (magneetschakelaars, bekabeling). Vooral de mogelijkheid om met deze compressoren te kunnen condenseren op +15 C met R134a levert zeer grote besparingen op. De huidige ontwikkelingen van HFO-koudemiddelen, met een GWP van 4, zien er eveneens veelbelovend uit. De eigenschappen van het koudemiddel HFO-1234yf lijken zeer veel op de eigenschappen van R134a, waardoor de BITZER ECOLINEcompressoren in de toekomst kunnen worden ingezet voor deze koudemiddelen. Samenvatting Economische en ecologische aspecten dienen te worden samengevoegd. De nieuwe BITZER ECOLINEcompressoren zijn geoptimaliseerde compressoren voor R134a-koeltoepassingen. Hiermee verkrijgen we de beste energiezuinige compressor die standaard inzetbaar is van 25 70 Hz. Daarnaast wordt hierbij gekozen voor een systeem met de laagste GWP-waarde en laagste lekpercentage en wordt tevens de beste TEWI-waarde verkregen. Daarnaast zijn de CO 2 -compressoren voor laagtemperatuurtoepassingen al verder doorontwikkeld en zijn er zeventien compressoren voor deze toepassing vrij verkrijgbaar. De hybride-oplossing met R134a/CO 2 is veelbelovend voor duurzaam en commercieel succes. Dit wordt verkregen door de hoogste efficiëntie in combinatie met de laagste energiekosten. Gezien de energie-efficiëntie, energiekosten, investering en totale CO 2 -belasting is dit systeem een betere oplossing dan een volledig CO 2 -systeem. Tevens zijn de investeringskosten laag en is het technisch haalbaar. Summary The economical and ecological aspects 23
Een koelinstallatie in het middentemperatuurgebied met een belasting van 80 kw geeft in onderstaande tabel de besparing op jaarbasis te zien. Een BITZER BITZER ECOLINE met R134a wordt vergeleken met de huidige standaard met R404A. De koelinstallatie is ontworpen voor een verdampingstemperatuur van -5 C, onderkoeling van 2K, oververhitting van 10K en uitgelegd bij een buitenluchttemperatuur van 13 C en T voor de condensor van 10K. De gemiddelde jaartemperatuur in Nederland was in 2009 10,5 C. Er waren 94 warme dagen (max. temperatuur > 20 C); 27 zomerse dagen (max. temperatuur >25 C) en één tropische dag (max. temperatuur > 30 C). Daarnaast waren er nog negen ijsdagen en 56 vorstdagen te tellen in 2009. Omdat de COP in relatie tot de condensatiedruk over het gehele gebied een vrijwel gelijkwaardig verschil laat zien tussen R404A en R134a kan deze vergelijking worden toegepast. Om in aanmerking te komen voor energiesubsidie dient in Nederland in ieder geval al een weersafhankelijke regeling van de condensatiedruk tot +13 C buitentemperatuur met een T van 10K over de condensor te worden gerealiseerd. Met de nieuwe BITZER ECOLINE kan nu ook lager worden gecondenseerd, tot +15 C. Door een duidelijke toename van COP van zestien procent, wordt een emissiebesparing van CO2 van ruim 108 duizend kilogram over tien jaar tijd behaald. Daarnaast worden de energiekosten van de compressor per jaar met 2.100 euro verminderd. De meerinvestering voor de grotere BITZER ECOLINE-compressoren is hiermee binnen een à twee jaar terugverdiend. Zie tabel hieronder. Het op pagina 23 afgedrukte COP-vergelijk bij verdampingstemperatuur van -5 C, onderkoeling 2K, zuiggasoververhitting 10K. Koelvermogen van de compressoren ca. 23 kw bij 25 C omgevingstemperatuur en T condensor van 10K. Bij 13 C omgevingstemperatuur en condensatietemperatuur van 23 C is de COP van de BITZER ECOLINE compressor 16% hoger t.o.v. de R404A compressor, respectievelijk 5,36 en 4,62. De huidige CO 2 -compressoren voor subkritische toepassing zullen in het eerste kwartaal van 2010 worden uitgebreid met een motorversie 1 waardoor het mogelijk wordt om te condenseren op +15 C. Figuur 3 BITZER ECOLINE compressoren. should be linked up. The new BITZER ECOLINE compressors are optimized compressors for R134a cooling applications. Here through we have obtained the best economical and energy saving compressor which is applicable in standards of 25 70 Hz. Beside we have chosen for a system with the lowest GWP value and leakage percentage which results in the best TEWI value. Also the CO 2 compressors for low 24
temperature applications are already further developed and are 17 models suitable for these applications available. The hybrid solution with R134a / CO 2 looks successfully for durable and commercial results. These will achieve by the highest efficiency in combination with the lowest costs of energy. If we look to the energy efficiency, the costs of energy, investment and the total CO 2 influence to the environment of these hybrid R134a / CO 2 systems is a much better application in comparison with a complete CO 2 system. The costs of investment are low and the hybrid systems are also technical realizable. De BITZER group of companies is swerelds grootste onafhankelijke fabrikant van koel compressoren. BITZER is wereldwijd vertegenwoordigd met verkoopkantoren en productielocaties voor zuiger, schroef en scroll compressoren alsmede drukvaten. BITZER staat voor research, ontwikkeling en productie van innovatieve compressoren, condensingunits en drukvaten voor koeltechnische en airconditioning toepassingen. ALLES WAT U NODIG HEEFT VOOR PROFESSIONELE MONTAGE VAN AIRCONDITIONING SYSTEMEN. Inaba, EDC, Aspen & Sauermann Condensafvoer geen probleem voor Multi Import! Inaba DRAINHOSE, fl exibele condensafvoer en NEODRAIN ivoorkleurig condensafvoersysteem EDC diverse condenspompen met zeer betrouwbare elektronische sensor Aspen peristaltische pompen, tankpompen en mini pompen met vlotter Figuur 4 Type aanduiding nieuwe BITZER ECOLINE compressoren. Meer informatie BITZER Benelux bvba Kattegatstraat 8/7 3500 Hasselt België T: +32 (0)11 32 53 53 F: +32 (0)11 32 53 63 I: www.bitzer.de Sauermann condenspompen, tankpompen en de zeer stille Delta Pack gootpomp www.multi-import.nl Flexibel en Snel Hongkongstraat 10-14 - 3047 BS Rotterdam Tel.: +31 (0)10 437 62 55 Fax: +31 (0)10 437 67 65 E-mail: info@multi-import.nl H o g e k w a l i t e i t e n u i t v o o r r a a d l e v e r b a a r. Tevens diverse accessoires en PVC slangen leverbaar