Hybride koeling door CO₂-dampcompressiecyclus in combinatie met een adsorptiekoeler op water

25 juni 2020

Koelinstallaties zijn verantwoordelijk voor een relatief groot deel van het mondiale energiegebruik. Dit leidt tot CO₂-emissies, en ook koudemiddellekkages dragen bij aan het broeikaseffect. 

Uit cijfers van het International Institute of Refrigeration (IIR) blijkt dat wereldwijd meer dan 17% van alle elektriciteit wordt verbruikt voor koeling. Daarnaast wordt ruwweg tussen de 14 en 35% van het broeikaseffect door de uitstoot van klimaatonvriendelijke gassen veroorzaakt door het lekken van koudemiddelen.

Voor- en nadeel van CO₂-dampcompressie
Het gebruik van CO₂-dampcompressie is interessant omdat CO₂ een natuurlijk en milieuvriendelijk koudemiddel is. Het nadeel van CO₂-cycli is echter het lage rendement bij een hoge omgevingstemperatuur, als gevolg van de hoge exergetische verliezen bij transkritische werking.
In een onderzoek naar de verhoging van de efficiency van CO₂-koudecycli gebruikten Duitse onderzoekers een hybride systeem waarbij een adsorptiekoeler aan de CO₂-cyclus is toegevoegd. Deze adsorptiekoeler maakt gebruikt van water en wordt aangedreven door de restwarmte uit de CO₂-cyclus. De extra koeling uit de adsorptiekoeler wordt in de CO₂-koudecyclus geïntegreerd om de totaalperformance van dit hybride systeem te vergroten. Op deze manier zorgt het hybride systeem voor een volledige integratie van de sorptiekoeler, die geen aparte warmtebron nodig heeft.

Verlaagde drukverhouding in compressor
De drukverhouding in de compressor is daarbij verlaagd, doordat het verschil tussen de niveaus van hoge en lage druk afneemt. Ook neemt het massadebiet van het koudemiddel af met 35%. Bij vergelijking met een standaard CO₂-systeem blijkt dit geïntegreerde CO₂/waterkoelsysteem een jaarlijkse gemiddelde energiebesparing op te leveren van tussen de 16% in een gematigd klimaat (Keulen) en 22% in een warmer klimaat (Athene).