REFRIGERATION  
Cool and Comfort 99 – november 2023

Propaan als koelmiddel

Toepassingen, specifieke eigenschappen, hanteren en vooruitzichten

Propaan (R290) is een kleur- en reukloos gas dat tot de familie van de koolwaterstoffen behoort. Het is een zeer efficiënt koelmiddel dat de afgelopen jaren populair is geworden dankzij de uitstekende thermodynamische eigenschappen en lage ecologische voetafdruk. In dit artikel gaan we in op de toepassingen, specifieke eigenschappen, hantering en vooruitzichten voor R290 in koelsystemen.

Propaan heeft een GWP van slechts 3 en een ODP van 0, wat het tot een interessant alternatief voor conventionele koelmiddelen met hoge GWP maakt. Het werd al gebruikt in diverse toepassingen voor koeling en airconditioning, zowel commercieel, residentieel als industrieel. Het wordt doorgaans ingezet in kleinschalige systemen, zoals koelkasten, diepvriezers en airconditioning. Men treft het ook aan in grotere commerciële en industriële koelsystem zoals opslag in de voedingsindustrie, chemische processen en koelmagazijnen.

Overzicht van brandbare koelmiddelen

Volgens de norm ISO 817 worden koelmiddelen ingedeeld in klassen A en B, met A voor niet-giftige koelmiddelen en B voor giftige. Brandbaarheid is ingedeeld in vier groepen (1: niet brandbaar, 2L: brandbaar met lage vlamsnelheid, 2: brandbaar, 3: zeer brandbaar).

De voornaamste stoffen in veiligheidsklasse A3 die gebruikt worden als koelmiddel zijn koolwaterstoffen zoals propaan (R290), propeen (R1270), isobutaan (R600a), butaan (R600) of ethaan (R170). Deze zijn al lang bekend in de koeltechniek en dienden in sommige gevallen als model voor synthetische koelmiddelen. Klasse A3 koelmiddelen zijn zeer gemakkelijk ontvlambaar. Ze kunnen vuur vatten bij concentraties van 2 tot 10% in de lucht. Een mengsel in het middelste bereik tussen de ontvlambaarheidsgrenzen kan al ontsteken door de vonk van een lichtschakelaar, een stalen werktuig dat op een stenen vloer valt, of de statische ontlading van een trui, met een steekvlam of explosie tot gevolg. De verbrandingsproducten zijn hoofdzakelijk CO₂ en water, en zijn dus onschadelijk eenmaal alles is afgekoeld.

Specifieke eigenschappen van R290 in koelsystemen

Het gebruik van brandbare koelmiddelen heeft een lange geschiedenis in huishoudtoestellen en commerciële koeling. Aan het eind van de 19^de eeuw raakte, naast andere middelen zoals ammoniak, zwaveldioxide en koolstofdioxide, ook het gebruik van de niet-giftige maar zeer brandbare koolwaterstoffen sterk verspreid door hun goede thermodynamische eigenschappen. Propaan (R290) is goed geschikt voor commerciële koeling, airconditioning en warmtepompen. Het kookpunt is -42°C en het kan verdampingstemperaturen tot -40°C afdekken. Bovendien is er een grote temperatuurstijging mogelijk door compressie. Propaan heeft een hoge thermische capaciteit, wat wil zeggen dat er veel warmte op korte tijd kan worden afgevoerd. De COP van het proces is dan ook zeer hoog.

Veilig werken met koelinstallaties op R290

R290 is gemakkelijk ontvlambaar en stelt dus een veiligheidsrisico als de gepaste maatregelen niet genomen worden. Koelinstallaties op propaan moeten ontworpen en uitgevoerd worden met veiligheidssystemen die het risico op brand en explosie zo laag mogelijk houden. Dat omvat ontspanningskleppen, vlammenfilters en lekdetectie. Ook bij de omgang met R290 zijn er speciale veiligheidsmaatregelen nodig. Het mag alleen behandeld worden door passend geschoold personeel, uitgerust met passende persoonlijke beschermingsmiddelen zoals een veiligheidsbril, een draagbare gasdetector en antistatische handschoenen. Als men installaties op propaan plaatst, moet men absoluut de plaatselijk veiligheidsvoorschriften naleven. Die garanderen immers een veilige installatie, gebruik en onderhoud van koelinstallaties op propaan. Regelmatig onderhoud en inspectie zijn noodzakelijk.

Als de installatie gemonteerd wordt zonder koelmiddellading, moet men de regels van de kunst volgen, ook met ontvlambare A2L of A3 koelmiddelen. Het komt er vooral op aan dat men zich bewust is van het risico op brand en explosie bij het hanteren van het koelmiddel. Veiligheid is van nog groter belang bij onderhoud en reparatie, als de installatie gevuld is en misschien moet worden geopend. De grootste voorzorgen zijn dan nodig om ongelukken te vermijden. Er mag in geen geval een explosief mengsel ontstaan. Bij A3 koelmiddelen zijn er nog strengere voorzorgen nodig. Omdat koolwaterstoffen zeer goed oplosbaar zijn in olie, is het immers mogelijk dat er gevaarlijke hoeveelheden koelmiddel vrijkomen uit de olie die uit de installatie is afgelaten.

Op de volgende aspecten moet men zeker letten (niet limitatieve lijst)

• Ervoor zorgen van de ruimte goed geventileerd is, bijvoorbeeld met een extra ventilator.
• Ervoor zorgen dat er geen ontstekingsbronnen in de buurt zijn.
• Persoonlijke beschermingsmiddelen, zoals een draagbare gasdetector en antistatische handschoenen
• Vonkvrij gereedschap
• Gebruik van gasdetectoren en afsluitkleppen
• Aangepaste blussystemen

Efficiënte componenten voor installaties met brandbare koelmiddelen

BITZER ondersteunt zijn klanten in het werken met brandbare koelmiddelen door middel van richtlijnen en een praktisch trainingsprogramma aan de Schaufler Academy. Bovendien omvat het portfolio van deze specialist in koeling, airconditioning en warmtepompen een breed assortiment producten die goedgekeurd zijn voor brandbare koelmiddelen zoals R290. Dat zijn bijvoorbeeld olie-afscheiders, vloeistofopvangers, condensoren, zuigercompressoren van verschillende afmetingen of compacte schroefcompressoren voor airconditioning of proceskoeling.

Als optie is er de mechanische vermogensregeling voor de Ecoline zuigercompressoren. Een alternatief zijn de systemen met Varipack frequentieregelaars voor een precieze afstemming van het vermogen op de koelvraag. Via een apart gemonteerde IQ module kan men de toestellen integreren in het BITZER Digital Network (BDN). Dat is gebaseerd op de BITZER knowhow in compressoren en biedt service-oplossingen voor een efficiënt gebruik en een hoge beschikbaarheid van componenten.

Vooruitzichten voor R290 in koelinstallaties

R290 is een goed alternatief voor conventionele hoog-GWP koelmiddelen, door de grote koelcapaciteit, hoog rendement en lage ecologische voetafdruk. Naarmate we overschakelen op meer duurzame en milieuvriendelijke oplossingen, zal de vraag naar propaan stijgen. De toepassing ervan zal toenemen in de komende jaren, vooral in commerciële en industriële installaties.

De vooruitzichten voor propaan hangen af van verschillende factoren, zoals reglementeringen, technologische ontwikkelingen met marktomstandigheden. Het onderzoek in de koeltechniek staat niet stil, we mogen ons dus verwachten aan nieuwe en verbeterde koelinstallaties op propaan, met hoger rendement en lagere kosten. Propaan gaat een mooie toekomst tegemoet.

Bron: BITZER

Foto’s: BITZER