Naturlige kølemidler - også til de hårde opgaver

I dag fungerer de fleste kølediske og frysere i supermarkeder ved hjælp af drivhusgasser (F-gasser). Lækager i anlæggene kan føre til, at der udledes drivhusgasser, hvilket er med til at forøge drivhuseffekten. Hvis mængden af kølevæske er for lille, fungerer anlægget dårligere, og det er en bekostelig affære at fylde det op. EU’s F-gas regulering, som trådte i kraft i 2007 har desuden gjort det dyrere at bruge FC’ere og HFC’ere i køleanlæg. Alt dette gør, at ejere af den slags anlæg er meget interesserede i at finde alternative løsninger.

Set i lyset af klimaforandringerne bliver energi-effektivitet og reduktion af udledning af drivhusgasser samtidig stadig mere vigtigt. Hvis man i højere grad begynder at benytte naturlige energikilder til afkøling i supermarkeder, vil det kunne bidrage positivt til denne udvikling.

”Supermarkeders køleanlæg kan også blive miljøvenlige”, siger Monika Witt, CEO i eurammon, det europæiske initiativ til fremme af naturlige kølemidler.

”For eksempel er brugen af kuldioxid en effektiv energikilde til køling og bidrager kun i lille grad til at forøge drivhuseffekten. Desuden er CO2 meget billig og kan fås i hele verden.”

Kuldioxid i kaskadesystem kombinerer lavtemperatur- og normaltemperatur- afkøling
I Danmark kom der i 2007 en lov mod at bruge mere end 10 kilo F-gasser i nyinstallerede køleanlæg. Derfor har den danske supermarkedskæde Super Best valgt et kuldioxid-baseret kaskadesystem i sin afdeling i København. Kølespecialisten Knudsen Køling har designet et kølesystem, der samler to kølingskredsløb. Det gør det muligt at opnå tre forskellige temperaturindstillinger, to til afkøling og en til varmeudledning.

Den laveste indstilling er til frostanlæg med mad og til dybfryserrum i kælderen. Med en fordampningstemperatur på -28 grader, skal kuldioxiden bruges til at opretholde en temperatur på -20 grader. Den næste indstilling bruges til køleanlæg med varer, der kræver opbevaring i en lufttemperatur på lidt over 0 grader. Dette opnås ved at supplere køleelementet med kuldioxid, som har en fordampningstemperatur på -10 grader. Den tredje indstilling sikrer pålidelig varmeudledning ved kondensering eller gaskøling, afhængigt af omgivelsernes temperatur. I alt har kaskadesystemet en kølingskapacitet på 150 kilowatt.

Güntner komponenter bliver brugt til de forskellige temperaturindstillinger, som systemet frembringer, og i kølebeholderne er monteret fordampere. Varmeudlederen lader fordamperen fungere som gaskøler ved forhøjet omgivelsestemperatur og særligt kritiske processer.

For at sikre systemets driftsikkerhed selv ved et tryk på omkring 120 bar, bruger Güntner 0,7 mm tyk rustfri stål til gaskøleren og hele rørsystemet. Takket være et støjsvagt design, kan gaskøleren bruges på steder, hvor der er meget høje krav til støjregulering, f.eks. i beboelsesområder. Injektion til fordamper og køleenhed er kontrolleret af Danfoss’ elektriske komponenter. Som det ser ud nu er 11 af disse kombinerede dybfryser-/normal køletemperatur-systemer installeret i Europa, og derudover er 100 dybfrysersystemer i brug i supermarkeder.

En banebrydende løsning ved hjælp af kuldioxid og kulbrinter
En anden virksomhed, der foretrækker naturlige kølemidler er Tesco, den største supermarkedskæde i England. Virksomheden har en målsætning om at gå forrest med bæredygtige køleløsninger i fødevareindustrien, og derfor hyrede de Johnson Controls til at installere kølesystemer, som kører på kuldioxid og kulbrinte kølemidler, nemlig systemet R1270, i sin 60.000 kvadratmeter store fødevarebutik i Shrewsbury. Butikken er det første supermarked i England, som udelukkende bruger naturlige kølemidler.

Johnson Controls har delt maskinrummene ind i to sektioner, som begge indeholder et kaskadesystem med R1270. Kuldioxiden fungerer som kølemiddel, og bliver – på grund af dens specielt gode evne til at overføre varme- brugt til at regulere display rummene (displayet) med både minus og plus temperaturer. Hydrocarbon-ladningen, som er placeret i en separat del af maskinrummene, er holdt på et absolut minimum.

Hvert af køleanlæggene har en kapacitet på 255 kW ved køling til middel temperatur og 45 kW ved køling til lav temperatur. Alt afhængigt af omgivelsernes temperatur køler cirkulationen den komprimerede gas ned, så den kommer så tæt på kondenseringstemperaturen (20 grader C), som muligt. Ventilatorerne på tørkølerne er drevet af en vekselretter (inverter drive), styret af en temperaturkontrol. Dette hjælper med at sikre, at enhedernes output konstant bliver tilpasset til de aktuelle forhold, så den nødvendige køling opnås samtidig med, at energiforbruget bliver holdt på et absolut minimum. Den operationelle sikkerhed for hele kølingssystemet er garanteret af en central kontrol og et overvågningssystem, der kan identificere mulige lækager på et tidligt tidspunkt.

Johnson Controls kølesystemer er baseret på videnskabeligt udviklet teknologi, som bliver brugt over hele kloden med 100 supermarkeder, der har haft succes med både installation og vedvarende drift. Det innovative i projektet er, at det bruger grundvand til at køle kølekredsløbet. Denne naturlige varmesænkning sikrer, at systemet kan fungere under stabile forhold hele året rundt, uanset høje temperaturer i sommermånederne.

Konstant afkøling selv ved høje omgivelsestemperaturer
Drake Foodmarkets tog et ambitiøst skridt i deres Foodland butik i Angle Vale i Sydaustralien. Siden december 2007 har supermarkedskæden i denne Adelaide-forstad haft det første supermarked på den sydlige halvkugle, der bruger et kuldioxidbaseret kølingssystem, på trods af de høje temperaturer. Projektet blev støttet af den australske regering, som betalte prisforskellen mellem dette anlæg sammenlignet med et konventionelt, direkte fordampningsanlæg som en del af et program for at minimere drivhusgasser.

Systemet, som er fyldt med 450 kg kuldioxid, bruger direkte fordampning af kølemidlet. Ved -10 grader bliver det fordampet ved kølepunkter for normal afkøling og ved -35 grader ved kølepunktet for frysning. (frysepunktet) Den luftformige kuldioxid bliver komprimeret af tolv stempel- (eller pumpe, ventil) kompressorer – 8 enkelttrins kompressorer til normal afkøling og 4 totrins kompressorer til dybfrysning.

Den største udfordring for kølesystemet er det sydaustralske klima med tempererede vintre og varme somre. Højtrykssiden skulle designes til at kunne klare omgivelsestemperaturer på 40 grader og mere.

For at løse dette problem blev en fordampende for-kølende luftenhed installeret ovenover den luftkølende kondensator. Når omgivelsestemperaturen bliver over 28 grader, nedkøler denne enhed luftstrømmen, som kommer ind i kondensatoren og lader varmen fra den komprimerede kuldioxid forsvinde.

Bortset fra Angle Vale, går den australske regerings Greenhouse Gas Abatement Program (Program for mindskning af drivhusgas), administreret af The Green Cooling Council, til at finansiere andre demonstrationer og evalueringsprojekter. Investeringerne giver afkast, som bevist gennem Angle Vale's nylige succes ved CoolWorld Industry Awards. I april vandt projektet prisen, ”Årets køleinstallation” for sin miljøvenlighed.

”Disse eksempler viser os, at brug af udsivende drivhusgasser ikke længere er en teknisk nødvendighed for supermarkedskøling.” siger Monika Witt. ”Intensiv forskning og udvikling gennem de seneste år har gjort brugen af kuldioxid mulig for en stor vifte af anvendelser. De højere omkostninger, som det måske medfører at installere anlæggene er nemt tjent ind i forhold til en livslang reduktion af omkostninger for energi og køleanlæg.”

Kilde: eurammon