Koelmiddel - Overzicht
Beoordeling van koelmiddelen
Blog artikel 12.07.2023VOOR WARMTEPOMPEN EN AIRCONDITIONERS
Geen warmtepomp of airconditioner zonder koudemiddel: Het wordt aangezogen en samengeperst door de compressor. Tijdens dit proces stijgen de temperatuur en de druk sterk. In de condensor geeft het vervolgens zijn warmte af aan het verwarmings- of warmwatersysteem in de condensor. Voor airconditioningsystemen geldt de omgekeerde koelmiddelcyclus.
WAT IS BELANGRIJK?
Geen twee koudemiddelen zijn hetzelfde. De fysische eigenschappen hebben een direct effect op het ontwerp van de compressor. Tijdens de werking beïnvloedt de keuze van het koudemiddel de toepassingsmogelijkheden en ook de efficiëntie van het systeem. Een universeel koudemiddel dat onder alle omstandigheden werkt, bestaat gewoon niet.
Daarom is het zinvol om te kiezen voor een warmtepomp of een airconditioningsysteem waarvan het koudemiddel optimaal geschikt is voor de toepassing. De hamvraag is: wat moet het systeem doen? Een geschikt koudemiddel kan onder andere een positieve invloed hebben op de levensduur van het systeem, de efficiëntie en de bedrijfskosten.
Mitsubishi Electric systemen gebruiken verschillende koelmiddelen. We houden rekening met de vereisten van de F-gasverordening en de huidige eisen voor een hoge energie-efficiëntie. Hier vindt u meer informatie over de eigenschappen en specifieke voordelen van elk koudemiddel.
Criteria voor koelmiddelen
Criteria voor koelmiddelenOp het gebied van veiligheid kunnen koudemiddelen worden beoordeeld aan de hand van de parameters toxiciteit en ontvlambaarheid. ISO 817 en DIN EN 378 delen koelmiddelen in acht veiligheidsgroepen in op basis van hun ontvlambaarheid en giftigheid.
Bij het indelen van koudemiddelen in de veiligheidsgroepen is er een wisselwerking met een parameter uit de milieucriteria. Over het algemeen geldt voor synthetische koudemiddelen: hoe hoger de ontvlambaarheid van een koudemiddel, hoe lager het aardopwarmingsvermogen (GWP).
Het ODP (Ozone Depletion Potential) is een waarde die de schadelijke effecten van een chemische stof op de ozonlaag in de stratosfeer weergeeft. Het is een relatieve waarde die de effecten van een chemische stof vergelijkt met de effecten van de stof trichloorfluormethaan (R11), die in het Protocol van Montreal de ODP-waarde 1 heeft. Sinds het midden van de jaren negentig streeft de koel- en klimaatregelingsindustrie naar alternatieve, milieuvriendelijke, efficiënte en veilige koelmiddelen. Daarom werden chloorhoudende koudemiddelen, zoals R22, verboden en werd de nadruk gelegd op koudemiddelen zonder ozonafbrekend vermogen die al parallel beschikbaar waren.
De Europese F-gassenverordening (Verordening nr. 517/2014), die op 1 januari 2015 in werking is getreden, is gericht op een geleidelijke beperking van de hoeveelheid fluorkoolwaterstoffen (HFK's) tegen 2030. De oorspronkelijke doelstelling was om tegen 2030 de huidige verkoopvolumes met 79% van de CO -equivalente2 emissies te verminderen .
In april 2022 publiceerde de Europese Commissie het voorstel voor de herziening van de huidige F-gasverordening.
De F-gasverordening moet hoofdzakelijk worden aangepast aan:
- de Europese Green Deal en de Europese Klimaatveranderingswet (klimaatneutraliteit van de EU in 2050 + tussentijdse doelstellingen zoals reductie van broeikasgassen in het kader van - 55% in 2030, vergeleken met 1990)
- de recente internationale verplichtingen inzake HFK's in het kader van het Protocol van Montreal
- geboekte vooruitgang en geleerde lessen.
Volgens het voorstel van de EU-Commissie is de herziening van de verordening met name gericht op:
- De hoeveelheid HFK's die op de markt worden gebracht tegen 2050 met 98% verminderen (ten opzichte van 2015) via een strenger quotasysteem voor HFK's (HFC phase-down).
- Nieuwe beperkingen opleggen aan het gebruik van F-gassen in installaties.
- Voldoen aan het Protocol van Montreal (zorgen voor een scenario van geleidelijke eliminatie, zelfs na 2030).
- De controle van import en export vergemakkelijken voor douane- en toezichtautoriteiten in de EU-lidstaten.
- Een vastgestelde quotumprijs invoeren voor F-gasimporteurs en de straffen voor overtredingen van de regelgeving in de hele EU aanscherpen en harmoniseren.
Het wetgevingsproces vindt momenteel plaats in trialoog tussen de EU-Commissie, het EU-Parlement en de Europese Raad, en overeenstemming over de definitieve wetgevingstekst wordt uiterlijk in het najaar van 2023 verwacht.
De herziening van de F-gasverordening van de EU is geldig vanaf 2024.
Het GWP (Global Warming Potential) verwijst naar het aardopwarmingsvermogen van een broeikasgas. Het GWP illustreert de mogelijke invloed die een bepaald koelmiddel heeft op de opwarming van de aarde als het bijvoorbeeld in de atmosfeer lekt. Het is een relatieve waarde, d.w.z. de waarde vergelijkt de invloed van het koelmiddel met de invloed van koolstofdioxide (CO2) over een periode van 100 jaar. CO2 heeft een gedefinieerde GWP van 1. R32, bijvoorbeeld, met een GWP van 675, bleek in de eerste 100 jaar na vrijgave 675 keer meer bij te dragen aan de opwarming van de aarde dan CO2. Hoe lager het GWP van een koelmiddel, hoe lager het aardopwarmingsvermogen voor het milieu. Het CO2 -equivalent van een koudemiddel wordt berekend door de lading te vermenigvuldigen met de GWP-waarde. De volgende stap is nu om koudemiddelen te gebruiken die geen ozonafbrekend vermogen hebben en bovendien slechts een laag aardopwarmingsvermogen (GWP). De geleidelijke vermindering in de F-gasverordening regelt ook de vermindering van het aardopwarmingsvermogen.
Om de kosten van een koudemiddel te evalueren, moet naast de kosten van het koudemiddel ook rekening worden gehouden met de efficiëntie van het systeem. De systeemefficiëntie hangt onder meer af van de thermofysische eigenschappen van een koudemiddel.
Eigenschappen die invloed hebben op de efficiëntie van het systeem zijn:
- druk-temperatuurverhouding
- verdampingsenthalpie
- Volumetrisch koelvermogen
- Dampdichtheid
- Massadebiet koelmiddel
- Energiebehoefte van de compressor
Het koelmiddel R410A
R410AR410A is een mengsel van twee stoffen. Het bestaat uit gelijke delen R125a en R32. Door de 50% hogere volumetrische koelcapaciteit kunnen de systeemcomponenten aanzienlijk kleiner worden ontworpen dan met het koudemiddel R22. Bovendien hebben de systemen hogere rendementswaarden in vergelijking met R22-systemen.
Voordelen:
- Hoge efficiëntie
- Lage koelmiddelvulling
- Beschikbaarheid van onderdelen
- A1 koelmiddel
Nadelen:
- Relatief hoge GWP-waarde
- Beschikbaarheid op lange termijn kan beperkt zijn
- Prijsniveau op middellange termijn zal stijgen
Het koelmiddel R32
R32Het koudemiddel R32 (difluormethaan (CH2F2)) wordt al lange tijd gebruikt als bestanddeel van het koudemiddel R410A. R32 behoort tot de groep HFK-koudemiddelen. Naast een lage GWP-waarde van 675 wordt het ook gekenmerkt door een ODP van 0. Vanwege de zeer goede thermodynamische eigenschappen en het lage GWP wordt R32 tegenwoordig gebruikt in airconditioning- en warmtepompsystemen met relatief kleine hoeveelheden koudemiddel.
Voordelen:
- Voldoet aan de vereisten van de F-gasverordening
- Hoge efficiëntie
- Lage koelmiddelvulling
- Materiaalbesparing mogelijk door kleinere leidingdiameter
- Beschikbaarheid van onderdelen
- Bewezen en geaccepteerd koudemiddel
- Hoge volumetrische koelcapaciteit
Nadelen:
- A2L koelmiddel
- Veranderd toepassingsgebied
- Herontwerp van de units noodzakelijk
Het koelmiddel R454B
R454BR454B is een koelmiddel met een lage ontvlambaarheid ter vervanging van R410A in compressie- en directe expansie-airconditioningsystemen, warmtepompen en koelmachines. Met een laag GWP van 466 vermindert het op HFO technologie gebaseerde koudemiddel de CO uitstoot met 78% ten opzichte van R410A en met 31% ten opzichte van R32.2
Voordelen:
- Lage koelmiddelvulling
- Beschikbaarheid van onderdelen
- Geen herontwerp van de units nodig
- Bijna identieke prestaties als R410A
- Bijvullen mogelijk (Bij lekkage aan de hoge- of lagedrukzijde kan het koudemiddel worden bijgevuld. Een volledige koudemiddelvervanging is niet nodig).
Nadelen:
- A2L koelmiddel
- Temperature glide: 1,5 K
Vergelijking R410A / R32 / R454B
Vergelijking R410A / R32 / R454BAls alternatief voor het veelgebruikte koudemiddel R410A zijn er twee andere koudemiddelen beschikbaar: R32 en R454B. De tabel vergelijkt de koudemiddelen.
▲ = Waarde licht hoger vergeleken met R410A▲▲
= Waarde hoger vergeleken met R410A▲▲▲
= Waarde significant hoger vergeleken met R410A
▼ = waarde licht lager vergeleken met R410A▼
= waarde lager vergeleken met R410A▼▼
= waarde aanzienlijk lager vergeleken met R410A
Het koelmiddel R134a
R134aVanwege vergelijkbare eigenschappen is het koudemiddel R134A tot nu toe gebruikt als vervanger van R12. Wat hen onderscheidt en R134A dus de duidelijke winnaar maakt, is zijn ODP van 0.
Voordelen:
- Beschikbaarheid van onderdelen
- Bewezen en geaccepteerd koudemiddel
- A1 koelmiddel
Nadelen:
- Relatief hoge GWP-waarde
- Beschikbaarheid op lange termijn kan beperkt zijn
- Prijsniveau op middellange termijn zal stijgen
Het koelmiddel R513A
R513AMet een GWP-waarde van slechts 631 is het koudemiddel R513A overtuigend. Bovendien is het A1-koelmiddel niet giftig en niet ontvlambaar. Net als R134a is R513A een zogenaamd drop-in koudemiddel. Dit betekent dat de systeemeigenschappen van de bewezen koeltechnologie niet hoeven te worden gewijzigd voor de conversie. Dit betekent dat ook bestaande R134a-systemen met een redelijke inspanning kunnen worden omgebouwd.
Voordelen:
- Beschikbaarheid van onderdelen
- Geen herontwerp van de units nodig
- 55 % lager GWP dan R134a
- A1 koelmiddel
- Inzetbaar als vervanging voor R134a in bestaande systemen
Nadelen:
- Relatief hoge GWP-waarde vergeleken met R1234ze
Het koelmiddel R1234ze
R1234zeR1234ZE behoort tot de groep HFO-koelmiddelen (Hydro Fluor Olefines). Deze worden vooral gekenmerkt door een zeer laag GWP. In vergelijking met R134A hebben ze echter een volumetrisch koelvermogen dat tot 20% lager ligt. Net als het koudemiddel R32 dat is geclassificeerd als A2L, worden de HFO-koudemiddelen beschouwd als vlamvertragend.
Voordelen:
- Lage GWP-waarde
- Beschikbaarheid van onderdelen
- HFO-koelmiddelen vallen niet onder de F-gasverordening
Nadelen:
- A2L koelmiddel
- 20-25 % laagvolumetrische koelmiddelen
- Grotere afmetingen
- Vereist herontwerp van de units
Vergelijking R134A / R513A / R1234ze
Vergelijking R134A / R513A / R1234zeVoor R134A is het koudemiddel R1234ze al enkele jaren beschikbaar als A2L-alternatief. Een paar jaar geleden is R513A toegevoegd als A1-koelmiddel. In de volgende tabel worden de drie koudemiddelen vergeleken.
▲ = Waarde licht hoger vergeleken met R134a▲▲
= Waarde hoger vergeleken met R134a▲▲▲
= Waarde significant hoger vergeleken met R134a
▼ = Waarde licht lager vergeleken met R134a▼
= Waarde lager vergeleken met R134a▼▼
= Waarde aanzienlijk lager vergeleken met R134a
Het koelmiddel R744 (CO₂)
R744 (CO₂)Natuurlijk koelmiddel
Dankzij de extreem lage ODP- en GWP-waarden is CO2 een uiterst milieuvriendelijk koudemiddel. Een zeer goede warmteoverdrachtscoëfficiënt, relatief ongevoelig voor drukverliezen en een zeer lage viscositeit zorgen ervoor2 dat CO scoort met unieke thermofysische eigenschappen.
Voordelen:
- Milieuvriendelijk koelmiddel
- Ongevoeligheid voor drukverliezen
- Niet onderworpen aan de F-gassenverordening
- Kosteneffectief
- Hoge volumetrische koelcapaciteit
Nadelen:
- Zeer hoge drukpositie
- Zeer lage kritieke temperatuur (31 °C)
Het koelmiddel R290 (propaan)
R290Natuurlijk koelmiddel
Het natuurlijke koelmiddel R290 behoort tot de groep koolwaterstoffen. Het is geen HFK (fluorkoolwaterstof) of CFK (chloorfluorkoolstof) en valt daarom niet onder de F-gasverordening en de uitfasering. Met een GWP van 3* en een ODP van 0 is het een milieuvriendelijke en toekomstbestendige oplossing. R290 behoort tot veiligheidsgroep A3 en wordt daarom beschouwd als ontvlambaar. Daarom moeten bij de installatie onder andere beschermingszones in acht worden genomen.
*volgens het vierde beoordelingsrapport van het IPCC
Voordelen:
- Maakt voorlooptemperaturen tot 75 °C in warmtepompen mogelijk
- Lagere condensatiedruk vergeleken met R32
- Nadelen:
- Licht ontvlambaar
