Onderzoek naar prestaties van laag-GWP-koudemiddelen als R404A-alternatief in koelvitrines

13 januari 2021

R404A is een veelgebruikt koudemiddel in stekkerklare koelvitrines, maar door de HFK-afbouw wordt het uitgefaseerd. Wetenschappers hebben de prestaties van vier laag-GWP-vervangers voor het middel onderzocht.

Ruim vijftig miljoen hermetische stand-alone koelsystemen, waaronder koelvitrines, zorgen voor een wereldwijd aandeel in het HFK-gebruik van ongeveer 32%. In de meeste gevallen worden daarbij de koudemiddelen R22, R134A, R404A, R507 en bij nieuwe kleine apparaten R290 toegepast, waarbij de grootste rol in stekkerklare koelvitrines tot voor kort was weggelegd voor R404A. De strenge Europese GWP-richtlijnen leiden echter tot het geleidelijk uitfaseren van koudemiddelen met een hoge GWP-waarde, waaronder R404A.

Gekoelde vitrinekasten
Spaanse wetenschappers hebben meerdere laag-GWP-koudemiddelen onderzocht die als vervanger kunnen dienen voor R404A bij gebruik in stand-alone commerciële koelsystemen. De toepassing van dit onderzoek is gericht op versproducten onder de norm ISO 23953-2 voor gekoelde vitrinekasten. De wetenschappers gebruikten een verticale vitrine voor gekoelde etenswaren, met een open voorkant en een frontaal koude-luchtgordijn, bestaande uit een eentraps-dampcompressiesysteem met en zonder hogedrukvloeistofvat, bij een koeltemperatuur van 5 °C.

Koudemiddelmengsels met GWP < 150
Het onderzoek is toegespitst op koudemiddelmengsels op basis van de HFK R32 en de HFO R1234yf, met toevoeging van kleine hoeveelheden CO₂ (in R455A), R152A (in R457A) en R1234ze (in R459B). Alle bestudeerde mengsels hebben een GWP-waarde lager dan  150 en een veiligheidsclassificatie van A2L volgens de ASHRAE-normen.

Verbeterd energieverbruik bij lagere vullingsgraad
Uit het onderzoek blijkt dat de bestudeerde vervangende koudemiddelen met een lage GWP-waarde over het algemeen zorgen voor een verbeterd energieverbruik bij een lagere vullingsgraad. Bij de koelinstallatie zonder vloeistofvat is een verbetering mogelijk die loopt van 2% voor R454C tot bijna 11% voor R459B. De installatie mét vloeistofvat biedt slechts enkele tienden van procenten verschil.

Toename van verdampingsniveau
Voor beide systeemconfiguraties – met en zonder vat – observeerden de wetenschappers een toename van het verdampingsniveau, wat duidt op een verbetering van de thermische performance van de verdamper. Dat verhoogde verdampingsniveau resulteerde in kortere ontdooiperiodes, waardoor de thermische belasting van de koelvitrines kan verminderen.