ammoniak (nh 3 /r717) als koudemiddel ja natuurlijk !!

Ammoniak (NH3/R717)

als koudemiddel

Ja natuurlijk !!

AmmoniakAl meer dan 100 jaar een duurzame oplossing

Geschiedenis

1834

Ethyl-ether

CO2 NH3

SO2 HC’s

1930

CO2 NH3

HC’s CFK

1950

NH3

CFC HCFK

1987

Montrealprotocol

1990CFC HCFK

NH3 HFK

1997

Kyoto protocol

CO2 NH3

HCFK HFK

CO2 NH3

HC’s HFK HFO

2013

HFKHFO ?HC’sCO2

NH3

• De juiste systeemkeuze• Infrastructuur• Minimalisatie koudemiddel inhoud• De NH3 installatie als warmtebron

“Optimalisatie” NH3 systemen

In de ontwerp fase:

In de gebruiks fase:

• Oliehuishouding• Niet condenseerbare gassen• Vocht

Definitie optimaal: zo gunstig mogelijk

Systemen met NH3

• Natuurlijke circulatie

• Pompcirculatie

• Directe expansie

• Direct

• Indirect

Pomp circulatie

Badverdamping met gebruik van een koudemiddelpomp waarbij de verdamper volledig “nat” wordt gebruikt.

• Grote flexibiliteit van opstelling• Verdampers met kleine Δt mogelijk (fruitbewaring)• Heetgas ontdooiing eenvoudig• 0-100% regelbaar• Lage condensatietemperatuur mogelijk • Eenvoudige oliehuishouding

Relatief grote vullingen, echter wel afhankelijk van componentenselectie.

Pomp circulatie

Pomp circulatie

Circulatievoud

Nat retourDroge zuig

Afscheider

Koudemiddelpomp

Wanneer ?

• Grote mate van fexibiliteit• De beste prestaties• Vulling geen bezwaar• Persgasontdooiing

Vanaf ca. 150 kW en groter

Pomp circulatie

Natuurlijke circulatieBadverdamping zonder gebruik van een koudemiddelpomp waarbij de verdamper volledig “nat” wordt gebruikt.Statische vloeistofhoogte als drijvende kracht voor de circulatie. • Voornamelijk gebruikt in indirecte systemen

– Glycol / temper– CO2 koudedrager en cascade– Koud water systemen

• 0-100% regelbaar• Lage condensatietemperatuur mogelijk• Eenvoudige oliehuishouding• Uitermate geschikt voor minimalisatie vulling

Natuurlijke circulatie

Vloeistof

Nat retour

Droge zuig

Afscheider

Verdamper

• Badverdamper• Bovengeplaatste afscheider• Natuurlijke circulatie• Gefilmd vanaf de boven zijde• Oplopende capaciteit, 100% is nominaal

Test systeem bij TNOCamera

Licht

Inspuiting

Natuurlijke circulatie

Wanneer ?

• Beperkte vulling gewenst• Geen NH3 in gekoelde ruimte (indirect systeem)• Koeling van vloeistoffen

Vanaf ca. 50 kW en groter

Directe expansieSlechts enkele systemen gerealiseerd, soms met succes….

Waarom moeilijk? De eigenschappen van NH3 !

• Minerale olie mengt zich normaal niet met NH3

• Door zuiggasoververhitting wordt de persgastemperatuur snel te hoog

• Vloeistof / gasmengsel vormt geen nevel

• NH3-druppels vloeien samen

• Voor oververhitting is maar weinig vloeistof nodig

• In deellast moeilijk stabiel te krijgen

• Vocht in NH3 grote invloed

Wanneer ?

Bij behoefte aan avontuur !!

Directe expansie

• Opstelling machinekamer• Leidingloop • Plaats koelers en condensors

- Statische hoogte- Leidingweerstanden- Koudemiddelvulling

InfrastructuurOptimalisatie begint al op de tekentafel

Verdamperdruk

ΔP in kPa -10 -40

10 0,86 2,72

15 1,31 4,26

20 1,75 6

MachineKamer800 kW

200 kW 400 kW 400 kW 200 kW

LD vloeistof 78 literNat retour (50% vloeistof) 452 literTotaal 530 liter

DN 100 DN 125 DN 100DN 125

DN 25 DN 40 DN 25DN 40

Machine kamer

800 kW

200 kW 400 kW 600 kW 800 kW

LD vloeistof 161 literNat retour (50% vloeistof) 760 literTotaal 921 liter

DN 100 DN 125 DN 150 DN 200

DN 25 DN 40 DN 50 DN 65

Vulling- 43%

Vulling

Condensor

LuchtkoelerWarmte-wisselaar

Expansieorgaan

Leidingwerk

OliekoelerCompressor / olieafscheider

Economiser /tussenkoeler

Afscheider /vloeistofvat

Appendages

Grote invloed op vulling

Gemiddelde invloed op vulling

Geringe invloed op vulling

Minimalisatie koudemiddelinhoudInvloed selectie componenten

Verbeterde afscheidings principes

• Kleinere diameter benodigd• Grote vrijheid positionering aansluitingen

Horizontale meervoudige Afscheiding (HAM)

Natuurlijke circulatie NH3 – GlycolDistributiecentrum België

• Hoogwaardige afscheiding• Minimalisatie van vulling

Compacte oplossingen met demister afscheiding

Verbeterde afscheidings principes

Warmte terugwinning

Door zijn hoge persgas temperatuur is NH3 het perfecte koudemiddel voor het opwekken van warmte.

Warmtebronnen:• Desuperheater • Condensor • Oliekoeling • Onderkoeler

Wamte opwekking:• Water voor reiniging• Vloer verwarming• Comfort verwarming• Drogen

Energiebewust ontwerpen

Warmte terugwinning

DE-SUPERHEATER

OLIEKOELER

CONDENSOR

Warmte terugwinning

Add-on warmtepomp

-7

+35

+80

koude

warmte

warmte

• Selectie goede olieafscheider

• Olie met één (hoge) verdampingstemperatuur en laag

pour point toepassen, let op verschillende oliefracties

• Aftappen op hoogste temperatuur

• Olievoorraadvat verwarmen

• Olieretoursysteem eenvoudig en inzichtelijk

• Noteren: wat gaat erin en wat wordt afgetapt

Olieproblemen voorkomen

Onderhoud

OliesoortenNiet oplosbaar in NH3:

• Mineraal paraffinische en nafteenhoudend• Hydrotreated (Reflo A68, CPI 1009-68) -> AANBEVOLEN • PAO (Polyalphaolefin, Reniso SYNTH 68*)

Oplosbaar in NH3 (DX systemen):

• PAG (polyalkylene glycol, Reniso PG 68)

* Ook bruikbaar voor R724

Een goede olie heeft een laag pour point (stolpunt) en een hoog flash point.

NH3 Afscheider

lt

LT

warmtewisselaar

DBP

Condensor

Terugvoeren BDP

warmtewisselaar

Condensor

NH3 Afscheider

Terugvoeren ORVW

ORVW

Niet condenseerbaar gas

Pc Pe (kW) Oliekoeler (kW) Qo (kW) COP

30 84,2 27,6 366 4,3532 88,8 33,5 361 4,0734 93,7 39,7 356 3,836 98,7 46,2 350 3,5438 103,9 53,1 343 3,340 109,3 60,2 335 3,04

Oorzaken:

• Slechte inbedrijfstelling • Uiteenvallen van het koudemiddel door hoge

persgastemperaturen• Servicewerkzaamheden• Lekkages aan het koelsysteem

Gevolgen voor energieverbruik en koelvermogen:

Niet condenseerbaar gas

Maatregelen:

• Air purger installeren

• Periodiek onderhoud door gekwalificeerd personeel

Oorzaken:

• Water van afpersen componenten

• Bouwfase (condensatie en slecht vacumeren)

• Aanzuigen lucht bij draaien in vacuum

• Onzorgvuldig afblazen NH3 in water

• Interne lekkages warmtewisselaars

• Slechte kwaliteit NH3 of olie vullen

• Servicewerkzaamheden

• Lekkages aan het koelsysteem

Water in NH3

Water in NH3

Water in NH3

Water lost op in NH3

1% water in NH3 resulteert in:1% toename in energieverbruik2% afname van koelvermogen Overige nadelige bijwerkingen:• Veroudering en uiteenvallen smeerolie (verzuring)• Corrosie• Problemen met kleppen• Asafdichting problemen

Maatregelen:

• System cleaner / Ammonia dryer toepassen

• Periodiek onderhoud en controle kwaliteit NH3

Water in NH3

www.wijbenga.nl

Vragen?

Climatechno stand 033