Koudemiddelen voor proceskoeling: welke kies je?

Welke rol speelt een koudemiddel bij proceskoeling?

Een koudemiddel speelt bij proceskoeling de rol van het medium dat de warmte transporteert: het neemt warmte op uit het proceswater en geeft die elders weer af. Bij industriële koelers voor procestoepassingen bepaalt het type koudemiddel mede hoeveel koelvermogen het apparaat levert en bij welke omgevingstemperatuur het goed blijft werken.

Het koudemiddel verdampt bij lage druk in de verdamper en condenseert bij hoge druk in de condensor; de compressor en het expansieventiel zorgen voor dat drukverschil. Een luchtgekoelde koeler geeft de warmte uit de condensor af aan de omgevingslucht, een watergekoelde koeler aan een apart koelwatercircuit.

Wat doet de koudedrager in een proceskoeler?

De koudedrager in een proceskoeler voert de koude van de verdamper naar je proces, bijvoorbeeld naar een matrijs, walsrol of machine. In proceskoeling is dat vaak water; voor temperaturen onder 0 °C gebruik je een koudedrager met een lager vriespunt, zoals een mengsel van water en glycol.

Het koudemiddel blijft zo binnen de koeler en komt niet in de procesleidingen, wat de hoeveelheid koudemiddel in de installatie beperkt. RVO noemt dat een vuistregel voor industriële koeling. Het extra circuit vraagt wel pompenergie en voegt een temperatuurstap toe, maar met een goede pompkeuze en een klein temperatuurverschil over de warmtewisselaar kan dat extra energieverbruik beperkt blijven.

Welke koudemiddelen worden gebruikt in proceskoelers?

In proceskoelers worden synthetische en natuurlijke koudemiddelen gebruikt. De synthetische koudemiddelen vallen uiteen in HFK's zoals R134a en R407C, HFO's zoals R1234yf en R1234ze, en mengsels van beide, zoals R513A en R454B.

HFO's en HFK-HFO-mengsels hebben een veel lagere GWP-waarde dan de klassieke HFK's. Hieronder lees je per synthetisch koudemiddel waarvoor het in proceskoelers en chillers wordt ingezet; de natuurlijke koudemiddelen komen daarna aan bod.

Wat is R134a als koudemiddel?

R134a is een synthetisch koudemiddel dat uit één stof bestaat (1,1,1,2-tetrafluorethaan) en een GWP-waarde van 1430 heeft. Het valt in veiligheidsklasse A1: niet brandbaar en met een lage giftigheid.

Het koudemiddel R134a werkt met relatief lage systeemdrukken en haalt een hoog rendement bij verdampingstemperaturen van -5 °C en hoger. R134a is ook een bestanddeel van mengsels zoals R407C en R513A.

Waarvoor dient het koudemiddel R407C?

Het koudemiddel R407C dient voor koelers die een hoog koelvermogen moeten leveren bij gematigde omgevingstemperaturen. R407C is een mengsel van R32, R125 en R134a met een GWP-waarde van 1774 en veiligheidsklasse A1.

Als zeotroop mengsel verdampt R407C over een temperatuurtraject van ongeveer 4 à 7 K. Het middel komt vooral tot zijn recht in watergekoelde koelers, omdat de omgevingstemperatuur daar weinig invloed heeft op de condensatie.

Waarom gebruiken proceskoelers het koudemiddel R1234yf?

Proceskoelers gebruiken het koudemiddel R1234yf vanwege de zeer lage GWP-waarde: 0,501 volgens de Europese F-gassenverordening. R1234yf is een HFO en valt in veiligheidsklasse A2L, wat betekent dat het licht brandbaar is en een lage giftigheid heeft.

De werkdrukken van R1234yf liggen dicht bij die van R134a. Bij dezelfde compressor levert R1234yf wel een iets lager koelvermogen; in vergelijkend onderzoek lag dat verschil gemiddeld rond 9 procent.

Waarvoor wordt R1234ze gebruikt in chillers?

R1234ze wordt in chillers gebruikt als koudemiddel met een zeer lage GWP-waarde, als alternatief voor R134a in onder meer chillers met schroef- of centrifugaalcompressoren. De GWP-waarde van R1234ze is 1,37 volgens de F-gassenverordening en het middel valt in veiligheidsklasse A2L.

R1234ze haalt een rendement dat vergelijkbaar is met dat van R134a, maar heeft een ongeveer 25 procent lagere volumetrische koelcapaciteit. Een chiller met R1234ze heeft daardoor een grotere compressor nodig om hetzelfde koelvermogen te leveren.

Wanneer kies je het koudemiddel R513A?

Het koudemiddel R513A kies je wanneer je de GWP-waarde van een R134a-installatie wilt verlagen zonder over te stappen op een brandbaar middel. R513A is een mengsel van 56 procent R1234yf en 44 procent R134a, met een GWP-waarde van 629 en veiligheidsklasse A1.

Capaciteit, werkdruk en rendement van R513A liggen dicht bij die van R134a. Daardoor komt het middel in aanmerking als vervanger in bestaande chillers, mits een koeltechnicus de installatie eerst beoordeelt. RVO noemt daarnaast R450A als alternatief voor R134a.

Waar wordt het koudemiddel R454B toegepast?

Het koudemiddel R454B wordt toegepast in nieuwe warmtepompen, airconditioners en chillers als vervanger van R410A. R454B is een mengsel van R32 en R1234yf met volgens de fabrikanten een GWP-waarde van 466 en veiligheidsklasse A2L. Voor proceskoeling is R454B vooral relevant bij chillertypes die voorheen met R410A werden gebouwd.

Welke natuurlijke koudemiddelen zijn er voor proceskoeling?

Natuurlijke koudemiddelen voor proceskoeling zijn onder meer ammoniak (R717), CO2 (R744) en koolwaterstoffen zoals propaan (R290). Het aantal koelinstallaties met deze middelen neemt toe. Ze verschillen onderling sterk, maar delen een aantal eigenschappen:

• Klimaatimpact: natuurlijke koudemiddelen tasten de ozonlaag niet aan en hebben een zeer lage GWP-waarde.
• Koeltechnische eigenschappen: ze maken koelinstallaties met goede prestaties en een laag energieverbruik mogelijk.
• Veiligheid: afhankelijk van het middel zijn ze giftig of brandbaar of werken ze onder hoge druk, wat extra veiligheidsmaatregelen en een gecertificeerde monteur vraagt.

Welk natuurlijk koudemiddel past, hangt af van je procestemperatuur, het benodigde koelvermogen en de opstellingsplaats. Hieronder lees je per middel waarvoor het geschikt is.

Ammoniak (R717) als koudemiddel in industriële koeling

Ammoniak (R717) wordt als koudemiddel in industriële koeling gewaardeerd om de GWP-waarde van 0 en de zeer hoge energie-efficiëntie. Ammoniak is wel giftig en valt in veiligheidsklasse B2L.

Door de lage geurgrens van 5 ppm merk je een lek al in een vroeg stadium op. De richtlijn PGS 13 beschrijft hoe je ammoniak brandveilig, arbeidsveilig en milieuveilig toepast in koelinstallaties en warmtepompen.

CO2 (R744) als natuurlijk koudemiddel

CO2 (R744) is een natuurlijk koudemiddel met een GWP-waarde van 1 dat niet brandbaar is en in veiligheidsklasse A1 valt. Het kritisch punt van CO2 ligt bij 31,1 °C en 73,8 bar, waardoor CO2-installaties met hoge drukken werken.

In de industrie leent CO2 zich goed voor een cascadesysteem met ammoniak, voor koeling op lage temperaturen. Voor de veilige toepassing van CO2 als koudemiddel geldt de praktijkrichtlijn NPR 7601.

Propaan (R290) als koudemiddel voor proceskoeling

Propaan (R290) is een koolwaterstof die als koudemiddel voor proceskoeling eigenschappen heeft die vergelijkbaar zijn met die van het vroegere koudemiddel R22. Propaan is sterk brandbaar en valt daarom in veiligheidsklasse A3.

Propaan wordt al jaren toegepast in industriële installaties, mits de nodige veiligheidsmaatregelen zijn genomen. De praktijkrichtlijn NPR 7600 beschrijft die maatregelen onder meer voor ontwerp, installatie, gebruik, onderhoud en keuring.

Welke GWP-waarde hebben koudemiddelen voor proceskoeling?

De GWP-waarde van koudemiddelen voor proceskoeling verschilt sterk: ammoniak heeft een GWP-waarde van 0, R407C een GWP-waarde van 1774. De GWP-waarde geeft aan hoeveel sterker een stof over een periode van 100 jaar bijdraagt aan het broeikaseffect dan CO2. Lekt er 1 kilo R134a weg, dan heeft dat over die periode hetzelfde effect als 1430 kilo CO2.

De tabel toont de GWP-waarde over 100 jaar en de veiligheidsklasse van de koudemiddelen uit dit artikel; voor de F-gassen zijn dat de waarden uit Verordening (EU) 2024/573.

De GWP-waarde is niet het enige getal dat telt. Volgens RVO bepaalt het energieverbruik de totale klimaatimpact van een koelinstallatie (TEWI) sterker dan de keuze van het koudemiddel, vooral als lekverliezen tot een minimum beperkt blijven.

Hoe vervang je het koudemiddel in een bestaande koeler?

Het koudemiddel in een bestaande koeler vervang je pas na een technische beoordeling van de hele installatie. Een ander middel kan het temperatuurgebied, het koelvermogen en het rendement veranderen, en vraagt soms een andere oliesoort, andere afdichtingen of een aangepast expansieventiel.

In een installatie die is ontworpen voor een niet-brandbaar koudemiddel uit klasse A1 vul je geen licht of sterk brandbaar middel uit klasse A2L of A3, omdat de installatie daar niet op is gebouwd. Het vervangen zelf is werk voor een gecertificeerd koeltechnisch bedrijf.

Wat is een vervanger voor R407C?

Een vervanger voor R407C kies je per installatie, omdat druk, capaciteit en temperatuurtraject van het nieuwe middel moeten aansluiten op de bestaande koeler. Vervang je de hele koeler, dan heb je meer keuze, bijvoorbeeld een uitvoering met R1234yf of een koeler met een natuurlijk koudemiddel. Een koeltechnicus beoordeelt per situatie welke route technisch en financieel het meest zinvol is.

Hoe kies je het juiste koudemiddel voor je proces?

Het juiste koudemiddel voor je proces kies je door procestemperatuur, omgeving, vermogen, veiligheid en regelgeving tegen elkaar af te wegen. Geen enkel koudemiddel scoort op al deze punten het best. Deze vijf criteria geven de doorslag:

• Procestemperatuur: de gewenste watertemperatuur bepaalt de verdampingstemperatuur van het koudemiddel en daarmee welk middel efficiënt werkt.
• Omgevingstemperatuur: bij een luchtgekoelde koeler bepaalt de omgevingstemperatuur hoe goed de condensor zijn warmte kwijtkan, en niet elk koudemiddel presteert even goed bij hoge omgevingstemperaturen.
• Koelvermogen: koudemiddelen verschillen in koelcapaciteit per compressorvolume, wat de benodigde grootte van de compressor bepaalt.
• Veiligheid: middelen uit klasse A2L, A3 of B2L vragen extra maatregelen op de opstellingsplaats, zoals gasdetectie en ventilatie.
• Regelgeving: de GWP-waarde bepaalt of een nieuwe chiller met dat koudemiddel nog in de handel mag worden gebracht.

Leg deze criteria naast het verwachte energieverbruik van de koeler. Zo maak je een keuze die past bij je proces en ook op langere termijn standhoudt.

Welke koudemiddelen zijn toekomstbestendig voor proceskoeling?

Toekomstbestendige koudemiddelen voor proceskoeling hebben een lage GWP-waarde, omdat de F-gassenverordening (EU) 2024/573 de grenzen voor nieuwe chillers aanscherpt. Vanaf 1 januari 2027 mogen stationaire chillers met een F-gas niet meer in de handel worden gebracht bij een GWP-waarde van 150 of meer (tot en met 12 kW) of 750 of meer (boven 12 kW), behalve als dat nodig is voor de veiligheid op de installatielocatie. R1234yf en R1234ze blijven onder beide grenzen en R513A en R454B alleen onder de grens van 750; natuurlijke koudemiddelen zijn geen F-gassen en vallen buiten deze verboden.

Bestaande installaties mogen blijven draaien en worden onderhouden; de regels per datum vind je in ons artikel over de uitfasering van koudemiddelen. Over HFO's zoals R1234yf en R1234ze loopt wel een discussie, omdat ze in de atmosfeer afbreken tot trifluorazijnzuur (TFA). Deze informatie is algemeen, geen juridisch advies en gebaseerd op de regelgeving op de publicatiedatum.

Advies over koudemiddelen voor je proceskoeler

Advies over koudemiddelen voor je proceskoeler krijg je bij Tool-Temp Benelux. We denken met je mee over het koudemiddel dat past bij je proces, je opstellingsplaats en de regelgeving. We leveren koelers die Tool-Temp in eigen huis in Zwitserland bouwt, met service en reservedelen vanuit de Benelux.

Wil je een nieuwe koeler inzetten zonder direct te investeren, dan kun je bij ons ook een koelmachine huren of in huurkoop nemen. Bel ons op +31 (0)40 22 66 922 of stuur je vraag via WhatsApp.