Koelmiddelen

Ammoniakgas is het koelmiddel met de best aantoonbare thermodynamische eigenschappen. Dankzij zijn efficiëntie is ammoniak het enige natuurlijke koelmiddel waar de industrie geen afstand van wil doen. Ook uit ecologisch standpunt is ammoniak onovertroffen: het tast de ozonlaag niet aan, heeft geen invloed op de opwarming van de aarde en ook de TEWI-balans is gunstig vanwege de COP (prestatiefactor) van ammoniakinstallaties.

Met betrekking tot energiezuinigheid en kostenefficiëntie is ammoniak onklopbaar. Vooral als het gaat om koelinstallaties met een capaciteit groter dan 500 kW. Ammoniak wordt ook op kleinere schaal steeds meer gebruikt, zoals  bij systemen met  een capaciteit  van minder dan 500 kW, waardoor de hoeveelheid ammoniak in combinatie met de keuze van de juiste koudedrager kan dalen. Er wordt momenteel veel onderzoek gedaan om  systemen met kleinere hoeveelheden ammoniak  te  ontwikkelen, zoals semi-hermetische en hermetische compressoren met een capaciteit van minder dan 110 kW. Ook de ontwikkelingen van warmtewisselaars met een gereduceerde inhoud gaan deze richting op. Om ook de DX-systemen mogelijk te maken, lopen verschillende onderzoeksprojecten met een vereenvoudigd oliebeheer met oplosbare olie.

R22, ook wel chloordifluormethaan en Freon 22 genoemd, is een gas dat zeer schadelijk is voor het milieu. Het Global Warming Potential (GWP) is 1810, wat aangeeft dat het bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Daarnaast heeft het een grote impact op de ozonlaag. Het ozonafbrekend vermogen (ODP) is gelijk aan 0,5. Naast R22 is er een lijst met freongassen die inmiddels niet meer zijn toegestaan. Dit zijn de volgende: R-11, R-12, R-13, R-23, R-113, R-114, R-115 en R-116.

Vanwege deze milieuonvriendelijke eigenschappen besloot de Europese Unie in 2001 te starten met de uitfasering van R22 en andere Cfk’s. De voorwaarden voor het produceren, verkopen en gebruiken van chloorfluorverbindingen staan beschreven in de F-gassen verordening. Deze wetgeving is in het leven geroepen om grip te krijgen op de opwarming van de aarde en het afbreken van de ozonlaag te voorkomen. Vanwege deze impact op het milieu is besloten om enkele gassen uit te faseren. De uitfasering van chloordifluormethaan duurde echter een aantal jaar. Het begon met het verbod op nieuwe installaties die werken met het koelmiddel. Sinds 2010 is het niet langer toegestaan het gas te produceren. Gasverbruikers kregen vijf jaar de tijd om de bestaande (gerecycleerde) R22 te gebruiken. In 2015 was de uitfasering voltooid.

De interesse in CO2-koelinstallaties nam wereldwijd de laatste tien jaar erg toe. Dit komt omdat Nestlé als groot internationaal concern constant de ontwikkelingen van NH3/CO2- cascadekoelsystemen heeft nagestreefd en de energie-efficiëntie met installaties in Europa, de VS en Japan bewezen heeft. Hierdoor volgden veel bedrijven dit voorbeeld. Deze trend wordt in andere landen bevorderd door overheidssubsidies. In Nederland geldt een aanzienlijke belastingvermindering voor CO2-installaties en in Scandinavië is de belastingheffing op synthetische koelmiddelen juist verhoogd. CO2 is voornamelijk geschikt voor warmteterugwinning en voor warmtepompen. In Azië worden deze toepassingen reeds op brede schaal uitgevoerd en er wordt verwacht dat andere landen zullen volgen.

Hoeveel energie met behulp van CO2 als koelmiddel kan worden bespaard hangt voornamelijk af van omgevingstemperaturen. Zo is een CO2-systeem van een door synthetische koelmiddelen aangedreven installatie, zeer efficiënt binnen het subkritische bereik. Maar ook in dit gebied kan het systeem qua efficiëntie goed resultaat leveren. Dit bevestigde Coca Cola, die voor haar 550 liter koelkast zowel CO2 als R134a gebruikt. Het resultaat: de met CO2 aangedreven installaties verbruiken 20 tot 30 procent minder energie.

In de trans- of superkritische modus (temperaturen >31.2°C) zijn CO2-systemen over het algemeen minder efficiënt dan installaties met synthetische koelmiddelen. Toch zijn CO2- koelinstallaties over het hele jaar gezien vaak energie-efficiënter dan installaties met synthetische koelmiddelen, omdat de meeste systemen vooral in gematigd bereik het grootste deel van het jaar in het subkritische bereik worden gebruikt.

De fluorkoolwaterstoffen, ook wel Hfk’s genoemd, zijn koolwaterstoffen waarbij waterstofatomen vervangen zijn door een fluoratoom. De Hfk’s vormen de hedendaagse alternatieven voor freon en algemener chloorfluorkoolstofverbindingen. De stoffen worden gebruikt als koelmiddel in koelkasten. Het zijn de ozonvriendelijke vervangingsproducten van freon. Een van de Hfk’s, koelmiddel R134A vervangt sinds 31 december 2000 dichloordifluormethaan (R12).