Hoe werkt een koelinstallatie?
De damprcompressiekoelcyclus (VCRC) is de meest gebruikte koelcyclus ter wereld. Het wordt toegepast voor het koelen van gebouwen, voertuigen, koelkasten en vriezers, evenals voor het bieden van koeling voor veel industriële processen. Maar hoe werkt het precies?
De damprcompressiecyclus is een proces dat een koelmiddel gebruikt om een ruimte te koelen en warmte af te voeren. Het koelmiddel circuleert door vier hoofdcomponenten: een compressor, condensor, expansieklep (doseerapparaat) en verdamper.
Typisch Koelsysteem
In de compressor wordt de koelmiddeldamp samengeperst tot een hogere temperatuur en druk. De hoogdruk koelmiddeldamp wordt vervolgens naar een condensor geleid, waar warmte wordt overgedragen van het koelmiddel naar een extern medium, waardoor de temperatuur van het koelmiddel daalt en het overgaat naar een hoogdruk vloeistof.
De vloeibare koelmiddel stroomt vervolgens door een expansieklep, die de druk verlaagt, waardoor het gedeeltelijk verdampt; dit resulteert in een mengsel van zowel vloeibaar als dampvormig koelmiddel dat uit de expansieklep komt.
.png)
Damprcompressiekoelcyclus (VCRC)
Het mengsel stroomt vervolgens in een verdamper en wordt verwarmd door een extern medium (meestal water). Het koelmiddel absorbeert warmte van het externe medium, wat ervoor zorgt dat de temperatuur stijgt totdat het verdampt en van toestand verandert van een laagdruk vloeistof naar een laagdruk damp. De opname van warmte door het koelmiddel zorgt ervoor dat de temperatuur van het externe medium daalt, waardoor een koelend effect optreedt. Zodra het externe medium is afgekoeld, kan het naar een andere locatie worden gepompt en worden gebruikt om warmte uit een ruimte te verwijderen.
Na de verdamper keert de laagdruk koelmiddeldamp terug naar de compressor en herhaalt de cyclus zich.
Wat zijn de belangrijkste onderdelen van een koelinstallatie?
De belangrijkste onderdelen van een koelinstallatie zijn hieronder opgesomd.
Gekoeld Water Circuit
Warmte wordt afgevoerd van een proces of gebouw en naar de verdamper geleid. De verdamper gebruikt de warmte van het gekoelde water om het vloeibare koelmiddel in de verdamper te verdampen. Terwijl het koelmiddel verdampt, wordt het koelwater gekoeld (verdampingskoeling).
Verdamper
De verdamper is een buizenwarmtewisselaar. Vloeibaar koelmiddel omhult de buizen en wordt aangeduid als de 'schilzijde' vloeistof. Gekoeld water stroomt door de buizen en wordt aangeduid als de 'buiszijde vloeistof'. Laagdruk vloeibaar koelmiddel wordt verwarmd door het binnenkomende gekoelde water totdat het kookt en een laagdruk gas wordt. Het gekoelde water wordt gekoeld terwijl het koelmiddel verdampt.
Gekoeld water wordt vaak gehaald uit comfortverwarmingsgebieden (binnen een gebouw), een industrieel proces of serverruimtes, maar de toepassingen zijn talrijk.
Compressor
De compressor verhoogt de druk van de verdampte koelmiddeldamp. Naarmate de druk van het koelmiddeldamp toeneemt, stijgt ook de temperatuur. Koelmiddelcompressoren voor grote koelinstallaties zijn meestal van het centrifugaalcompressor-, zuiger- of schroefontwerp; kleinere compressoren gebruiken het lob- of scrollcompressorontwerp.
Motor
De aandrijving voor de compressor is een elektromotor. Kleine compressoren kunnen worden aangedreven door enkelfasige motoren, maar grotere koelcompressoren worden aangedreven door driefasige wisselstroom (AC) motoren.
Condensor
Hoogdruk koelmiddeldamp van de compressor wordt naar de condensor geleid. De condensor is meestal van het buizenwarmtewisselaarontwerp. Koelmiddeldamp is de schilzijde vloeistof terwijl koelwater (condensorwater) de buiszijde vloeistof is.
De hoogdruk koelmiddeldamp wordt gekoeld door het koelwatercircuit, waardoor het gas condenseert tot een hoogdruk vloeistof; vloeibaar koelmiddel wordt vervolgens naar de expansieklep geleid, en vervolgens naar de verdamper.
Expansieklep
Hoogdruk vloeibaar koelmiddel wordt via een expansieklep naar de verdamper geleid. Expansiekleppen verlagen de druk, verlagen de temperatuur en vergroten het volume van het vloeibare koelmiddel. Door de drukverlaging komt het hoogdruk vloeibare koelmiddel in dampvorm de verdamper binnen.
Controlekast
De elektronica (en meestal bedradingsschema's) die nodig zijn om de koelunit te bedienen, zijn gehuisvest in de controlekast. Temperatuur-, druk-, stroom- en niveausensoren geven informatie door aan de controlekast. De controlekast regelt wanneer de compressormotor wordt in- of uitgeschakeld en fungeert als alarm of om de unit uit te schakelen als er een operationeel probleem optreedt.
Moderne motoren maken gebruik van frequentieomvormers (VFD); het variëren van de frequentie varieert de snelheid van de motor en dus de compressor. VFD's zijn nuttig omdat het niet nodig is om de compressor zo vaak in- en uit te schakelen, waardoor de levensduur wordt verlengd en er betere controle is over de koelcapaciteit van de koelinstallatie.
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Introductie tot Industriële Koelinstallaties
Introductie tot Warmtewisselaars
Basisprincipes van Plaatwarmtewisselaars
Hoe Plaatwarmtewisselaars Werken
Aanvullende Bronnen
https://en.wikipedia.org/wiki/Chiller
https://energy-models.com/chiller-plant-design
https://blog.senseware.co/2017/11/16/ultimate-guide-chiller-systems