Zo werkt het!
Ontdooien (deel 1)

31 augustus 2021

Bij systemen met verdampertemperaturen onder de 0 °C zal op het verdamperoppervlak rijp worden gevormd. Dit geldt ook voor systemen die werken met een koudedrager onder de 0 °C. Naarmate de ijslaag op de verdamper groeit, zal de warmteoverdracht afnemen en de luchtweerstand toenemen. In deze editie van Zo werkt het! wordt ingegaan op de verschillende manieren om te ontdooien. 

Tekst: Jeroen Schröer (Wijbenga)

Door aanvriezing zal het systeem minder efficiënt presteren en het energiegebruik toenemen. In extreme gevallen zal zelfs de temperatuur van de gekoelde ruimte oplopen, vallen ventilatoren uit door te hoge stroomopname en kan schade aan de verdamper ontstaan door ijsvorming. Daarom is het zaak dat de verdamper tijdig wordt ontdooid. Hoe vaak en hoe lang dit moet gebeuren, is van veel parameters afhankelijk:

• De temperatuur en luchtvochtigheid van de gekoelde ruimte
• Het te koelen product (vochtafgifte)
• De inschakelduur van de koeling (seizoensgebonden)
• Het aantal luchtverversingen, deuropeningen of andere externe vochtbelastingen
• De constructie van de verdamper (lamelafstand, luchtstroming, materiaal)
• Het type toegepaste ontdooiing

Correct inregelen van een ontdooisysteem
Het correct inregelen van een ontdooisysteem is een van de grootste uitdagingen voor de koeltechnische specialist. Wordt te weinig ontdooid, dan zal de verdamper invriezen. Wordt te vaak ontdooid, dan leidt dit tot onnodig energieverlies, stilstand van de installatie en condensvorming in de gekoelde ruimte. Bovendien kan mogelijk productschade ontstaan door het veelvuldig inbrengen van warmte.
De juiste ontdooi-interval kan bepaald worden op basis van de koeltijd, door meting van de dikte van de rijplaag op de verdamper of door meting van de stroomopname van de ventilators. Voor alle methoden geldt dat de parameters voor de regeling proefondervindelijk moeten worden vastgesteld. Voor een inkoelperiode kan een ander ontdooiregime nodig zijn dan tijdens de bewaarfase.

De vloer in een koel- of vriescel moet droog en schoon zijn.

Verschillende typen ontdooiing
De systeemkeuze bepaalt vaak al voor een groot gedeelte de keuzemogelijkheden rond het toe te passen ontdooisysteem. Soms wordt bewust een bepaald systeem gekozen voor een specifiek soort ontdooiing. Zo zal een platenvriezer bij voorkeur met persgasontdooiing worden uitgevoerd. We onderscheiden de volgende soorten:

• Lucht: bij ruimtetemperaturen van enkele graden boven 0 °C kan door de vloeistoftoevoer te sluiten en de lucht over de verdamper te recirculeren de verdamper worden ontdooid. Deze methode kan ook worden gebruikt bij vriestunnels aan het einde van een cyclus, als de vriestunnel leeg is en gereinigd wordt.
• Water: door water over de verdamper te laten stromen, zal het ijs smelten. Niet overal toepasbaar, maar zeker een effectieve manier van ontdooien.
• Elektrisch: in het verdamperblok wordt een aantal elektrische verwarmingselementen (weerstanden) gestoken. Slechts een deel van de warmte wordt effectief benut voor het smelten van ijs. De rest gaat verloren in de gekoelde ruimte; daarom is deze methode uit energetisch oogpunt niet de meest duurzame oplossing. Het vervangen van defecte verwarmingselementen is bij hoog hangende verdampers soms een kostbare en uitdagende klus.
• Warme glycol: het ideale ontdooisysteem bij indirecte systemen. Uit de persgassen van de koelinstallatie wordt glycol in een buffertank verwarmd; behalve de pomparbeid wordt geen extra energie toegevoegd. De warme glycol kan uit de buffertank naar de verdamper worden gepompt en daar de benodigde smeltwarmte van binnenuit afgeven. Er zijn ook indirecte systemen waarbij in de verdamper in een extra glycolcircuit wordt voorzien. Met name bij CO₂ als koudedrager is deze oplossing prima toepasbaar.
• Heet gas: de verdamper werkt tijdens het ontdooien als een condensor. De energie die benodigd is voor het smelten van het ijs is afkomstig uit de warmte die moet worden afgevoerd om het gas te condenseren. Door optimaal gebruik te maken van het enthalpieverschil tussen gas en vloeistof kan dit resulteren in korte ontdooitijden en minimale verliezen aan de gekoelde ruimte.
Er bestaan nog andere manieren om rijp en/of ijs van verdampers te verwijderen, maar daar gaan we hier niet verder op in.

Genoeg is genoeg
Als al het ijs gesmolten is, moet de ontdooiing worden gestopt. Het is dus aan te bevelen een temperatuurvoeler in het verdamperblok te plaatsen en de temperatuur te meten. Door deze voeler op de plaats te positioneren waar zich het meeste ijs bevindt, kan hij prima worden gebruikt als referentie voor de gehele verdamper. Het afschakelpunt zal in de praktijk ergens tussen de 5 en 10 °C liggen. De plaats van de voeler is essentieel, hij mag niet tegen een verwarmings-element of verdamperpijp liggen, moet goed contact maken met de lamellen en mag niet verschuiven. In de praktijk is dit vaak het punt waar het koudemiddel de verdamper in komt en in de hoek van de verdamper waar de minste lucht overheen gaat.

Lekbak en waterafvoer
Ongeacht het gekozen type ontdooiing is er een aantal zaken waar aandacht aan moet worden besteed. Door ijs te smelten, ontstaat water dat moet worden afgevoerd. In de meeste gevallen wordt daarvoor onder de verdamper een lekbak geplaatst. De lekbak en waterafvoer mogen niet bevriezen, daarom moeten ze ook worden verwarmd. Meestal wordt een lekbakspiraal toegepast die zorgt voor het ijsvrij blijven van de lekbak. De waterafvoer wordt meestal voorzien van verwamingsband (tracing) en geïsoleerd.

Koelcel of ijsgrot?

Waterdruppels laten aanvriezen
Naarmate het ontdooiproces van de verdamper vordert, zal een steeds groter deel van de verdamperpijpen geen ijs meer bevatten en opwarmen. Warmen we de verdamper te ver op, dan kan het gebeuren dat er waterdamp ontstaat. Deze waterdamp kan vervolgens weer condenseren op het koude plafond van de gekoelde ruimte. Het gevolg is dat koelcellen na verloop van tijd veranderen in ‘ijsgrotten’.
Na een ontdooiing kunnen nog waterdruppeltjes aan de verdamperpijpen hangen. Als de ventilator direct na het ontdooien zou starten, worden de waterdruppetjes de gekoelde ruimte ingeblazen. Opvriezen van water op de vloer is gevaarlijk (denk aan de heftruck die de cel in komt rijden) en is in de meeste gevallen ongewenst. Daarom moeten de waterdruppeltjes eerst worden aangevroren; pas daarna mogen de ventilatoren weer worden gestart.

Benodigde nazorg
Ontdooiing instellen gebeurt bij de inbedrijfstelling van de installatie, maar dit betekent niet dat het werk daarmee klaar is. Tijdens de ‘wittebroodsweken’ zal door de installateur en eindgebruiker moeten worden gezocht naar de optimale instellingen van het ontdooisysteem. Hierbij dient te worden geëvalueerd of de plaats van de temperatuuropnemer in het verdamperblok juist is gekozen, of het ontdooi-interval optimaal is en de verdamper – maar ook de gekoelde ruimte – volledig vrij van ijs blijven.

Lees ook deel 2 van deze aflevering van Zo werkt het! Hierin wordt ingegaan op het optimaliseren van een heetgas-ontdooisysteem.