COOLSULTANCY

De lucht­koe­ler

In dit artikel zullen wij de verschillen tussen de verschil­lende uitvoeringen van verschillende leveranciers aangeven, en aangeven waarop u naar onze mening op moet letten voor een juiste selectie van de door u te gebruiken luchtkoeler.

Selectie criteria:

A – Product informatie

1) op welke wijze geeft de leverancier zijn capaciteit op;

2) welke lamelafstand gebruikt de desbetreffende fabrikant;

3) welk pijppatroon met pijpdiameter past de desbetreffende fabrikant toe;

4) past de fabrikant gladde of inwendig geribde pijpen toe;

5) wat voor lamel past de leverancier toe;

B – Cel informatie

• moet voor een klein of een groot temperatuurverschil gekozen worden;
• moeten we kiezen voor een blazende of een zuigende luchtkoeler
• wat is de luchtverplaatsing van de luchtkoeler;
• wat is de hoogte van de luchtkoeler;
• wat is de breedte en de luchtworp van de luchtkoeler;

Uitwerking van bovengenoemde selectie criteria:

1) De verschillende wijze van capaciteitsopgave;

Fabrikanten van luchtkoelers geven in hun documentatie vaak capaciteiten bij verschillende temperatuurverschillen aan.

            a./ Logaritmische temperatuurverschil (Dt_log), dit is het loga­ritmisch             temperatuurverschil tussen de in- en uitgaande lucht­tempera­tuur uit de luchtkoeler en

            de verdampingstemperatuur.

            b./ Dtm is onderscheid tussen de gemiddelde temperatuur tussen de in- en uitgaande        luchttemperatuur en de verdampingstemperatuur. Dit temperatuurverschil wordt nog

            veel toegepast, vooral bij kleinere commerciële installaties.

            c./ DT1 onderscheid tussen de ingaande luchttemperatuur in de luchtkoeler en de             verdampingstemperatuur. Het certificeringsprogramma van Eurovent gaat hiervan uit.

            Momenteel zijn er 15 fabrikanten in Europa die zich hieraan conformeren.

Vb. stel opgegeven koelvermogen bedraagt 20 kW

            . verdampingstemperatuur -5°C

            . temperatuur lucht in 5°C

            . temperatuur lucht uit  1°C

Dt_log is nu 7.85K

Dtm is nu 8K  (gemiddelde tussen 5°C en 1°C = 3°C , verschil tussen 3°C en -5°C = 8K)

DT1 is nu 10K  (verschil tussen 5°C en -5°C)

In alle gevallen komen wij uit op een andere temperatuurverschil, het is dus belangrijk dat u bij een selectie de juiste gegevens vergelijkt. Men kan dus nooit een DT1 capaciteit vergelijken met een Dtm capaciteit of met een logaritmisch temperatuur verschil.

Over het algemeen wordt er bij de berekening van de fabrikanten rekening gehouden met een oververhitting. Deze varieert, afhankelijk van het temperatuurverschil, van 2.5 tot 7 K.

2) De verschillende gebruikte lamelafstanden;

In welke installatie past men de koeler toe? Een vriescel, een koelcel of in een verwerkingsruimte?

Voor ieder doeleinde zal men een luchtkoeler kunnen vinden met een specifieke lamelafstand.

Enkele voorbeelden van lamelafstanden zijn  8 mm, 7.25 mm, 7mm, 6 mm, 5 mm, 4mm, 3mm.

De standaardnorm van Eurovent draagt eraan bij dat de capaciteiten direct vergeleken kunnen worden, echter dit betekent niet dat de uitvoeringen hetzelfde zijn, belangrijk bij de vergelijking van de verschillende luchtkoelers is ook de toegepaste lamelafstand (deze worden niet door Eurovent voorgeschreven).

Wanneer onder de bedrijfsomstandigheden van de luchtkoelers  géén berijping optreedt, kunt u nu de koeler selecteren met de kleinere lamelafstand. In de meeste gevallen moet echter ook de berijping van het koeloppervlak in aanmer­king genomen worden, we moeten er dan wel bij stil staan dat door de ontstane berijping op het koeloppervlak, door de isolerende werking van de berij­ping, de warmteoverdracht verminderd wordt, terwijl de luchthoeveelheid welke door de luchtkoeler stroomt zal vermin­deren i.v.m. de kleiner worden afstand tussen de lamellen. Wanneer de lamelafstand van de lucht­koelers verhou­dingsge­wijs klein is, (bij de gegeven koel verrichting) dan kan het voorko­men, dat het doorstroomoppervlak van de luchtkoele­r binnen een korte tijd sluit en de verbruiker tot ont­dooiing ge­dwon­gen zal worden. Waardoor hij meer zal moeten ontdooien dan als hij voor een luchtkoeler gekozen had met een grotere lamelafstand.

3) Welk pijppatroon met pijpdiameter past de desbetreffende fabrikant toe;

Met de keuze van een pijppatroon wordt tevens de K-waarde van de batterij bepaald. Elke fabrikant heeft over het algemeen zij eigen pijppatroon met een daarbij behorende pijpdiameter. Kiest men voor een grote onderlinge pijpafstand, dan zal men een groot koelend oppervlak verkrijgen doordat de K-waarde dan vrij klein zal zijn.

Momenteel hebben de meeste fabrikanten zowel luchtkoelers met 5/8” pijp en luchtkoelers met ½” pijp in hun programma. Doordat de meeste fabrikanten voor hun commerciële serie luchtkoelers steeds meer gaan kiezen voor een ½” pijp, is het misschien goed om ons af te vragen waarom men dit doet. Doordat men kiest voor een ½” pijp kan men ook kiezen voor een andere pijppatroon, de meest gebruikte met ½” pijp zijn momenteel.

38 x 33 versprongen

32 x 27.5 versprongen

35 x 35 in lijn

38 x 38 in lijn

Deze zijn een stuk compacter dan de 5/8” pijppatronen, hierdoor wordt de K-waarde van de batterij sterk verbeterd, de K-waarde bepaald samen met het koeloppervlak en het gebruikte temperatuurverschil de capaciteit van de luchtkoeler. Er kleeft echter wel een nadeel aan. Hoe kleiner het pijppatroon hoe groter de drukval van de lucht door de batterij met als gevolg minder luchtcirculatie en een vergrote kans op sneller dichtvriezen van de batterij.

4) Past de fabrikant gladde of inwendig geribde pijpen toe;

Waarom geen inwendig geribde pijpen ?

• naar onze mening is de rendementsverbetering gering ca. 4-5%;
• naar onze mening zal de rendementsverbetering niet blijvend zijn, i.v.m. dichtslippen groeven  inw. Vervuiling o.a. olie;

        

5) Wat voor lamel past de leverancier toe;

In het verleden was alleen de gladde lamel mogelijk. Met de huidige technologie kan de fabrikant gebruik maken van bewerkte lameloppervlakken.

Voor toepassing in de koeltechniek onderscheidt men nu 3 soorten lamellen nl.:

            . de rechte lamel

                        (tekening)

            . de gewafelde lamel (corrugated fin)

                        (tekening)

            . de geturbuleerde lamel (louvered fin)

                        (tekening)

Door de lamellen te bewerken tot een gewafelde lamel verkrijgt men een oppervlaktevergroting van de lamel. Verder zal door de profielen in de lamellen, de luchtstroom niet als een rechte lijn door de batterij stromen. Er ontstaat een soort turbulentie door de batterij, waarbij de lucht diverse malen in aanraking komt met de lamel waardoor een optimale warmteoverdracht plaats vindt.

Indien we de rechte lamel een rendement van 1 geven, betekent dit dat bij gebruik van een inwendig gladde pijp het rendement van de gewafelde lamel 1.1 wordt en het rendement van de geturbuleerde lamel 1.48.

Standaard worden de lamellen van aluminium gefabriceerd omdat aluminium een goede warmtegeleidingscoëfficiënt heeft, relatief goedkoop is en een gunstige berijping structuur heeft.

Normaal is het zo dat hoe groter de lamelafstand is hoe dikker de aluminium lamel zal zijn. Een dikkere lamel betekent ook een hogere warmteoverdracht.

6) Moet voor een klein of een groot temperatuurverschil gekozen worden;

Zoals u waarschijnlijk weet zal bij een kleinere DT minder vocht uit de ruimte worden onttrokken dan bij een grote DT. Dit heeft te maken met de verdampingstemperatuur. Stel u heeft een ruimte met een temperatuur van +1°C, en u wilt een RV handhaven van meer dan 85%, dan zal in dit geval gekozen moeten worden voor een kleine DT (bv. DTI=6K), zodat de installatie op een hoge verdampingstemperatuur (T₀)  afgesteld kan worden (in dit voorbeeld -5°C). Zal uit een ruimte veel vocht onttrokken moeten worden (bv. bij houtdrogen), dan kiest men voor een zo groot mogelijke DT, waarbij dan met een lagere verdampingstemperatuur gewerkt moet worden.

7) Moeten we kiezen voor een blazende of voor een zuigende luchtkoeler;

                      blazende luchtkoeler                        zuigende luchtkoeler

Voordelen blazende luchtkoeler t.o.v. een zuigende luchtkoeler:

• er zal minder rijpopbouw op de lamellen zijn
• de berijping zal gelijkmatiger verdeeld zijn over de koelbatterij
• bij onverpakte producten zal het vochtverlies van de producten minder zijn.

Voordelen zuigende luchtkoeler t.o.v. een blazende luchtkoeler:

• de lucht gelijkmatiger verdeeld zijn over het doorstroom oppervlak van de luchtkoeler
• er is minder kans dat er vocht met de lucht wordt meegeblazen
• de ventilatorkast kan minder diep gebouwd worden. 

8) Wat is de luchtverplaatsing van de luchtkoeler;

Bij de berekening van een ruimte en daarna de selectie van een juiste koeler, zal zeker ook rekening gehouden moeten worden met de  ‘ventilatievoud’ van de ruimte (aantal keren dat de luchtinhoud van de ruimte per uur door de koeler gaat ). Mede door deze luchthoeveelheid bepaalt men min of meer de gelijke temperatuur  over de gehele ruimte, een andere belangrijke factor voor een zo’n gering mogelijk temperatuurspreiding is de stapeling van het product.

Indien de ventilatievoud te klein is, dan is dit direct merkbaar door grote temperatuurverschillen in de ruimte met als gevolg dat ook de producten niet gelijk zijn in temperatuur (ventilatievoud koelcel minimaal 20). Is de ventilatievoud te hoog dan kan uitdroging van de producten een direct gevolg zijn (uiteraard mede afhankelijk van andere factoren).

Ieder product heeft zo zijn eigen eisen t.a.v. de luchthoeveelheid. Uiteraard zal voor verpakte producten de ventilatievoud een mindere rol spelen. Ook bij deze producten zal echter een minimale ventilatievoud nodig zijn om een gelijkmatige temperatuur over de gehele ruimte te verkrijgen.

Heeft men bv. een ruimte met een inhoud van 75 dm³ die een ventilatievoud nodig heeft van 40, dan zal een luchtkoeler geselecteerd moeten worden die een luchtverplaatsing heeft van minimaal 75 x 40 = 3000 m³/h.

• Wat is de luchtworp van de luchtkoeler;

De worp van de luchtkoelers worden opgegeven en gemeten conform de ENV-328 norm.

De luchtworp van een luchtkoeler is conform de norm ENV-328 de afstand tussen uitgaande lucht uit de luchtkoeler en de kruissectie van de cel parallel aan de uitgaande sectie van de luchtkoeler waar de maximale luchtsnelheid 0.25 m/s is.

• het plafond is glad
• . een glad geconstrueerd plafond zonder obstakels geeft de beste resultaten
•   de lucht zal nu d.m.v. het zogeheten Coanda effect aan het plafond willen
•   gaan hangen
• de luchtkoelers zijn direct onder het plafond gehangen
• . indien de luchtkoeler niet direct onder het plafond is opgehangen, kan dit een
•   negatieve invloed hebben op de luchtworp
• er moet voldoende ruimte zijn tussen de wand en de aanzuigzijde van de luchtkoeler, volgens  ENV-328 moet deze minimaal 1 m zijn.
• methode van product stapeling :
• . is het product gelijkmatig over de ruimte verdeeld
• . de hoogte van de stapeling (niet voor de luchtkoeler)
• er verder geen obstakels zijn die de luchtstroming kunnen beïnvloeden
• . dwarsbalken of profielen welk haaks op de luchtrichting liggen beïnvloeden
•   de luchtworp negatief
• de hoogte van de koel/vriescel
• . een hogere cel heeft een positieve werking op de luchtworp van de luchtkoeler
• ventilatievoud