Airconditioning en koeling bij RCC Cold and Air Treatment

Informatie over airconditioning, koeltechniek en koude, maar ook ventilatie, koeling en lucht

Zo'n tien jaar geleden ontwikkelde het Japanse Mayekawa een koelmachine met de koudemiddellucht die in één compressietrap afkoelt tot -120 °C. Dit maakt het de ideale koeler voor het coronavaccin, dat een bewaartemperatuur heeft van -70 °C. De Franse regering heeft al interesse getoond in Mayekawa Europe.

Het lijkt een primeur: afkoelen met lucht, en dan ook nog eens ver onder het vriespunt. Ruim tien jaar geleden ontwikkelde het Japanse Mayekawa een koelmachine die in één keer een koeltemperatuur van -128 °C kan genereren. In Europa staat Mayekawa bekend om warmtewisselaars en de Mycom compressoren, maar deze complete chiller voor zeer lage temperaturen bleef hier onbekend.

Machines in Japan Dat de technologie in Europa zo weinig bekend is, komt door de toepassing. Buiten medische toepassingen is een koeltemperatuur van -70 °C nauwelijks nodig. Mayekawa zette de koelmachine, Pascal Air genaamd, wel uit in zijn thuisland Japan. Daar wordt tonijn ingevroren bij een temperatuur van -70 °C. In 2017 waren 54 van deze installaties operationeel in Japan. In zijn thuisland benadrukt Mayekawa vooral dat het een natuurlijk koudemiddel is en dat de machines een lage werkdruk hebben.

Ander type koudemiddelcircuit De werking van de chiller met de koudemiddellucht is niet te vergelijken met die van traditionele chillers waar een synthetisch of natuurlijk koudemiddel verdampt en condenseert. In de koelmachine van Mayekawa blijft het koelmiddel gas vormen. De faseovergang van vloeistof naar gas ontbreekt in het proces, evenals een expansieventiel, waardoor het koudemiddelcircuit er anders uitziet.

Turbo-expander Om de lucht te koelen wordt uiteraard gebruik gemaakt van de eigenschap dat een gas bij compressie opwarmt en bij expansie afkoelt. Het hart van de chiller bestaat uit een compressor met expander, die wordt aangedreven door één elektromotor. Door het hoge toerental tot wel 18.000 tpm krijgt dit onderdeel de naam 'turbo'.

Afvoer via droge koeler Lucht wordt door de compressor uit de vriescel gehaald. De temperatuur is, afhankelijk van de toepassing, ongeveer -80 °C. In een lucht/lucht-warmtewisselaar wordt deze koude lucht met lucht van de compressor voorverwarmd tot 37 °C. Deze voorverwarmde lucht komt de compressor binnen en de temperatuur stijgt sterk, tot ongeveer 93 °C. In een lucht/water-warmtewisselaar, de eindkoeler genoemd, wordt de lucht met koud water gekoeld tot ongeveer 40 °C. In deze stap verdwijnt de energie uit het proces via een droge koeler naar buiten.

Uitzetting van lucht In de eerder genoemde lucht/luchtwisselaar daalt de temperatuur van de persluchtstroom van 40 naar -75 °C. Door deze lucht uit te zetten van 1,8 bar naar atmosferische druk, daalt de temperatuur tot -100 °C. Deze lucht van extreem lage temperatuur komt de vriescel binnen en rondt de cyclus af, die bestaat uit een slim samenspel van compressor, expander en warmtewisselaars.

Verschillende koelcapaciteiten De koelunit is leverbaar in koelcapaciteiten van 15 en 30 kW. De lucht voor de koelmachine wordt met behulp van standaard luchtkanalen uit een (bestaande) koelcel aangezogen en op de gewenste aanvoertemperatuur (tussen -50 en -100 °C) teruggeblazen. Daarnaast is er een uitvoering waarop een secundair vloeistofcircuit – olie die bestand is tegen extreem lage temperaturen – kan worden aangesloten.

COP-vergelijking van de Pascal Air met een conventionele chiller (klik voor een grotere weergave).

Hoog energieverbruik Het verlagen van de kamertemperatuur tot waarden ver onder het vriespunt kost veel energie. De Pascal Air koelmachine levert ongeveer 30 kW koelvermogen bij -80 °C, met een input van 60 kW. Volgens salesmanager Harold Dick van Mayekawa Europe is dit 40 tot 50 procent efficiënter dan bij een traditionele tweetraps chiller met HFC koudemiddel of een eentraps compressor met R23. R23 is vanwege de extreem hoge GWP-waarde van 14.800 alleen toegestaan ​​in chillers voor extreem lage temperaturen (-50 °C).

Mirai Intex ontplofte turbocompressor.

Fabrikant in Tsjechië Het Japanse Mayekawa is niet de enige fabrikant van koelmachines met koudemiddellucht. Voor zover bekend werkt ook één fabrikant in Europa met dit koudemiddel, Mirai Intex uit Tsjechië. Onder de naam Mirai Cold bouwt het bedrijf koelmachines voor extreem lage temperaturen tot -160 °C. De werking is identiek aan die van de Pascal Air. Het bedrijf is trots op zijn technische hart, de turbocompressor/expander: het maakt veel los op sociale media met foto's hiervan.

Coronavaccin Door de vermoedelijke komst van een coronavaccin dat bij zeer lage temperatuur moet worden opgeslagen en vervoerd, is de logistieke keten op zoek naar koelsystemen die lage temperaturen kunnen realiseren. Mayekawa is benaderd door de Franse regering, meldt Harold Dick. Of dit zal leiden tot een concrete leveringsopdracht valt nog te bezien. Ook de telefoon hield niet op bij het moederbedrijf. "Er zijn al verschillende bestellingen ontvangen in Japan." Het is een kwestie van achter in de rij aansluiten, want de levertijd van de Pascal Air is 5 tot 6 maanden. Daarnaast is de unit meer geschikt voor stationaire koelcellen dan voor kleinere, mobiele systemen.

> Tip: Een eerder gepubliceerd artikel in RCC K&L gaat dieper in op de technologie achter de Pascal Air chiller. Een link naar de PDF van dit artikel staat onderaan dit bericht. > Tip: Op YouTube staat een marketingvideo van Mayekawa met afbeeldingen van de Pascal Air.

Tags: gekoeld transport, Koel- en vriescellen, cryogene opslag, coronavirus

De koelsector doet te weinig om jonge professionals aan te trekken

Schrijf je in voor de Cold and Air Treatment nieuwsbrief