TECHNIEK
Cool and Comfort 77 – mei 2018

Handleiding voor de optimalisering van koelinstallaties (deel 2)

Wat kost het, en wat kan het opbrengen?

De VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) is de Duitse federatie van de technologische industrie. Ze groepeert ongeveer 3.200 bedrijven uit diverse sectoren, waaronder HVAC. De vereniging publiceert onder meer een aantal handleidingen over energiegerelateerde onderwerpen. In drie delen brengen we in Cool & Comfort een artikel dat is gebaseerd op een infobrochure voor het energiezuinig gebruiken van koelinstallaties. In deel 2 brengen we maatregel 2, 3 en 4.

Maatregel 2: optimale benutting van afvalwarmte

Door de afvalwarmte van een koelinstallatie te benutten kan men een interessante bijdrage leveren om de energiekosten voor verwarming, sanitair warm water of proceswarmte te verminderen. Om economisch zinvol te zijn, moet de koelinstallatie gelijklopend met de warmteterugwinning in bedrijf zijn. Dat gebeurt echter niet altijd in de praktijk: de restwarmte wordt niet optimaal benut of veroorzaakt onvoorziene kosten.

Zo laag mogelijke temperaturen halen

Hoe lager het temperatuurregime van de warmteterugwinning, hoe lager de condensortemperatuur en dus hoe efficiënter de installatie. Ga daarom na aan welke temperaturen de warmteterugwinning kan werken, en stel die zo laag mogelijk in.

De koeltechnieker moet dan ook de condensortemperatuur zo laag mogelijk kiezen, in functie van de werking van warmteterugwinning. Voor men de condensortemperatuur eventueel verhoogt, moet men ook nagaan of de warmte-afgifte in koelbedrijf niet voldoende is voor de toepassing waarvoor de warmteterugwinning dient.

In periodes zonder gebruik van restwarmte de condensortemperatuur niet verhogen

Let erop dat de condensortemperatuur alleen verhoogd wordt als er daadwerkelijk warmteterugwinning nodig is. Als er geen restwarmte gebruikt wordt, moet men hoge condensortemperaturen in de installatie vermijden.

Bijkomende tip: kijk na of een retrofit met warmteterugwinning mogelijk is

Als de restwarmte van een koelinstallatie niet benut wordt, kan men nagaan of dat niet alsnog zinvol is. De basisvoorwaarde is dat er een warmtevraag is in de onmiddellijke omgeving. Dat kan gaan om verwarming, sanitair warmwaterproductie of voorverwarming (bijvoorbeeld in beenhouwerijen of grootkeukens). Andere mogelijkheden zijn opritverwarming, proceswarmte (bijvoorbeeld wasserijen) of dergelijke toepassingen.

Als er een dergelijke warmtevraag voorhanden is, is de procedure als volgt:

• ga na of er nog bronnen van restwarmte zijn in de buurt van de koelinstallatie (persluchtsystemen, proceswarmte uit ovens of smeltprocessen....

• ga na welke warmtebron restwarmte kan leveren wanneer er ook vraag naar is, en welke het meest overeenkomt met de gevraagde temperatuur.

• bereken voor deze variant de kosten van de extra installatie

Belangrijk

Als de koelinstallatie door de warmteterugwinning aan een hogere condensortemperatuur moet draaien, dan veroorzaakt dat een bijkomend energieverbruik van 3,5% per graad temperatuurverhoging. De restwarmte is in dat geval niet gratis. Behalve de installatiekost voor de warmteterugwinning, moet men dan ook rekenen met hogere werkingskosten voor de koelinstallatie.

Maatregel 3: elektrische ontdooiing optimaliseren

Als de koelinstallatie te veel ontdooicycli heeft, wordt er nutteloos stroom verbruikt. Als de installatie te weinig ontdooit, bevriest de verdamper of luchtkoeler, waardoor de warmte-overdracht verslechtert en het rendement daalt. Een juiste instelling van de ontdooiprocedure of een retrofit met een vraaggestuurd systeem doet het elektrisch verbruik voor ontdooien en koelwerking duidelijk dalen.

Als vuistregel geldt: een koelinstallatie mag niet meer dan twee keer per dag ontdooien. Het is echter mogelijk dat er in zeer vochtige ruimtes (bijvoorbeeld als de deuren dikwijls geopend worden) meer ontdooid moeten worden. In die gevallen is een vraaggestuurd systeem aangewezen.

Verdampers/luchtkoelers plaatst men best niet boven deuropeningen. De warmere lucht komt immers via de deuropening binnen, waardoor het vocht meteen neerslaat op de lamellen en het onder de juiste omstandigheden zal bevriezen. Door de aanzuigwerking van de verdamper/luchtkoeler boven de deur zal er nog extra vocht worden toegevoerd op de warmtewisselaar.

Is de ontdooisensor juist geplaatst?

Als er zich ijsnesten vormen op het lamellenoppervlak of op de aansluitbochten, dan is de ontdooisensor misschien verkeerd geplaatst of gekalibreerd. Hij meldt dan te vroeg dat de verdamper/luchtkoeler al ontdooid is. De temperatuurbegrenzing van de ontdooistand verhogen helpt dan niet, en leidt tot verhoogde dampvorming. In dat geval moet de koeltechnicus tussenkomen.

In ruimtes boven 4°C ontdooien met luchtcirculatie

Als de temperatuur in de ruimte hoger is dan 4°C is een elektrische ontdooiing meestal overbodig. Men gaat dan best na of gewone luchtcirculatie kan volstaan.

Bij modernisering alternatieven overwegen

Bij de vervanging van een verdamper/luchtkoeler moet men controleren welke alternatieven er mogelijk zijn, bijvoorbeeld het gebruik van koelmiddel of restwarmte.

Correcte instelling van de ontdooithermostaat door de vakman

Het doel is om de minimale ontdooitemperatuur te vinden, waarbij er geen ijsvorming meer op de warmtewisselaar optreedt. Als vakman moet men de juiste stappen daarvoor weten, in functie van de werking van het ontdooiproces. Parameters zijn de start van de ontdooicyclus (vraaggestuurd, klokregeling..) duur (vraaggestuurd, temperatuurbegrensd, tijdbegrensd), inschakeling op koelbedrijf (dode zone voor koeling en ventilatorwerking).

Dikwijls is het zinvol om de ontdooiregeling te vervangen

Oudere installaties ontdooien de verdamper volgens een vast klokschema, ongeacht of er zich ook daadwerkelijk ijs gevormd heeft. Bij modernisering moet men overwegen of een vraaggestuurd systeem mogelijk is. Als de installatie verschillende verdampers omvat, mogen die niet allemaal tegelijk in ontdooistand staan. De regeling moet ook in staat zijn om rekening te houden met de stroomprijzen van het ogenblik.

Varianten voor vraaggestuurde ontdooiing

Variant A: som van de werkingsduur van de koelinstallatie

De sturing telt de werkingstijd van de verdamper/luchtkoeler op, en start als het totaal aantal uren een zekere grenswaarde bereikt heeft.

Variant B: ontdooiing op het energetisch meest gunstige tijdstip

Als de werking van de verdamper/luchtkoeler vermindert door ijsvorming, start de ontdooiing. De regeling stopt de ontdooiing op het optimale tijdstip.

Deze maatregelen, indien vakkundig uitgevoerd, kunnen zich al binnen een jaar terugverdienen.

Maatregel 4: optimalisering van de koelregeling

Schakelt een compressor meer dan zes keer per uur aan en uit? Leiden verschillende kleine gekoelde ruimtes ertoe dat de compressor dikwijls moet starten? Die gebruikswijze vermindert de levensduur van de compressor en verhoogt het energieverbruik. Als basisregel moeten de werkingsparameters van de compressor gekozen worden in functie van de prestaties van de verdamper.

Grenswaarden instellen

Kijk de regeling na als de installatie gaat pendelen. Zolang er geen minimale vraag is, zouden aparte kleine koelruimtes niet in staat mogen zijn om de hele koelinstallatie in te schakelen. De minimale werkingsduur van de compressor (zoals aangegeven door de fabrikant) moet gerespecteerd worden.

Door een wijziging van de sturing in de schakelkast kan de vermogensregeling zo ingesteld worden dat de compressor pas start als er een zeker minimaal koelvermogen gevraagd is.

Deze maatregelen, indien vakkundig uitgevoerd, kunnen zich al binnen een jaar terugverdienen.

Retrofit van een regeling met start-stopbeperking

Bij een modernisering van de regeling, kijkt men best ook of men het aantal start-stopcycli kan beperken. Dat beschermt de compressor en zorgt voor een lagere stroomverbruik en efficiëntere werking.

Deze maatregelen, indien vakkundig uitgevoerd, kunnen zich al binnen een jaar terugverdienen.

Compressor met frequentie-omvormer

Als de compressor vervangen moet worden, kan een versie met geïntegreerde frequentie-omvormer het rendement van de installatie verhogen. De frequentie-omvormer past het vermogen van de compressor aan de behoefte aan en vermijdt dat de verdampingstemperatuur van de instelwaarde afwijkt. Dankzij een frequentie-omvormer tot 60 Hz kan men de compressor kleiner dimensioneren. Bij installaties met meerdere compressoren hoeft er slechts één compressor met een frequentie-omvormer te worden uitgerust.

Die maatregelen, indien vakkundig uitgevoerd, kunnen zich al binnen een jaar terugverdienen. Daarvoor moet men wel rekening houden met de variaties het totale toerentalbereik.

In Cool & Comfort 78 lichten we maatregel 5 (optimalisering van de ventilatorsturing), 6 (regeling van comfortkoeling) en 7 (expansieventiel juist instellen) toe.

Door Dr. Karin Jahn (VDMA)