Kølemiddel

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg

Et kølemiddel er et fluid, som bevæger sig rundt i et kølekredsløb, henholdsvis som gas og væske. Disse er typisk forbindelser af kulstof og et eller flere halogener, eventuelt også med brint som eksempelvis derivatet af etan R125, hvilket betyder at det består af atomerne C2H1F5, (koden aflæses således: C + 1, H - 1 og F). Kølemidlerne går under mange navne: CFC-gasser, HFC-gasser, BCF-gasser, HCFC-gasser, Freon, Halon (se f.eks den omfattende engelske liste).

Kølemidlet kan være naturlige stoffer såsom: vand (brine), ammoniak, nitrogen og lignende, men oftest er det kunstige sammensætninger, typisk bestående af: brint, fluor og kulstof de såkaldte HFC-gasser, som er mere eller mindre skadelige for miljøet og atmosfæren. Af den grund er der i Danmark en regel om, at et køleanlæg eller en varmepumpe ikke må indeholde mere end 10 kg kølemiddel pr. kølesystem medmindre det er et naturligt kølemiddel. (Naturlige kølemidler er f.eks. R717 Ammoniak, R290 Propan eller R744 CO2) Reglen for de 10 kg. er lavet for at mindske forbruget af syntetiske kølemidler (HFC-gasser), og derfor skal man bruge naturlige kølemidler så snart det er muligt. Det er ikke hensigten at man opsætter flere systemer med 10 kg. HFC kølemidler for at opnå en større kapacitet eller dække flere kølesteder, da bør man i stedet bruge naturlige kølemidler.

De senere år er man begyndt at blande to/flere kølemidler sammen for at opnå de bedste effekter og egenskaber for miljøet, når man taler om HFC-kølemidler. De starter alle med R4, og det mest anvendte nu om dage er R410A, som også kaldes for puron. HFC kølemidlerne er ikke miljøneutrale som de naturlige kølemidler.

Kølemidlets cyklus[redigér | redigér wikikode]

Koelemiddelkurve.gif

Skitsen til højre er et såkaldt log(P)H-diagram. At trykket er bygget logaritmisk op, er udelukkende for at få en pæn kurve. Det er ikke noget, man skal lade sig afskrække af.

Ud af x-aksen forefindes entalpien, som er midlets specifikke varmeindhold, det betyder, at isentalperne er lodrette. Op af y-aksen forefindes trykket, det betyder, at isobarerne er vandrette.

Den grønne kurve er kogepunktslinjen. Den røde kurve er dugpunktslinjen. Disse mødes på toppen i det såkaldte kritiske punkt. Bliver trykket højere end dette, vil der ikke være nogen overgangsfase mellem væske og gas. Det vil sige, at man deroppe ikke længere kan udnytte kølemidlet til at holde en fast temperatur over en fordampnings- eller kondenseringsperiode.

Til venstre for kogepunktskurven er midlet i væskefase. Her er temperaturlinjerne lodrette, da trykket ikke har nogen indvirkning på isotermerne. Mellem koge- og dugpunktskurverne er midlet i en overgangsfase, altså en blanding af væske og gas. Ligesom med vand ved 100 °C, så kan temperaturen ikke stige, med mindre trykket ændres. Til højre for dugpunktslinjen er midlet i gasform, her kan temperaturen atter stige, men med indflydelse på trykket. Derfor er disse streger ikke helt lodrette.

Fra (1) til (2) sker der en fordampning. I det viste eksempel ved ~6 bar og -10 °C. Det vil sige, at selvom temperaturen udendørs er eksempelvis -5 °C, så vil det være varmere end kølemidlet, og der vil trænge varme ind i systemet.

Fra (2) til (3) sker der en overophedning. Det lader man ske for en sikkerheds skyld, da kompressoren ikke tåler at få væske ind i sig. I det viste eksempel stiger temperaturen til cirka +8 °C. Det kan selvfølgelig kun forekomme, hvis udetemperaturen er mindst 8 grader, eller et eller andet varmelegeme hjælper til.

Fra (3) til (4) sker kompressionen. Tryk og temperatur stiger. Dette vil i teorien ske ifølge en konstant entropi, men i praksis har kompressoren ikke en virkningsgrad på 100%, så retningen vil ikke være ligeså stejl som isontroperne.

Fra (4) til (5) vil det temmelig meget ophedede kølemiddel miste en del i temperatur. Dette kan ske i kondensatoren eller i rørene mellem kompressoren og kondensatoren.

Fra (5) til (6) sker kondenseringen, kølemidlet overgår fra gas til væske, mens det afgiver varme til lokalet, som kondensatoren er sat op i. I det viste eksempel er kølemidlet +30 °C ved ~20 bar. Fint nok til at opretholde 21 grader i rummet.

Fra (6) til (7) sker der en underafkøling, hvilket ikke har den store gavnlige virkning, og slet ikke som i det viste eksempel, hvor temperaturen kommer under det ønskede.

Fra (7) til (1) sker der en ekspansion ved hjælp af en ventil, der lader kølemidlet i passende mængde passerede igennem til lavtrykssiden. Derved omdannes noget af væsken til gas – typisk 15-20% – allerede inden fordamperen.

Virkningsgrader[redigér | redigér wikikode]

Det eneste i processen, der bruger udefrakommende energi, er kompressoren i form af strøm. Hvor meget dette er, kan aflæses ved at finde differencen mellem entalpi-værdierne ved punkterne (3) og (4). Den energi man får ud i form af varme til lokalet, er den tilsvarende difference mellem (4) og (6), som nødvendigvis må blive højere. Virkningsgraden er således: [(4) – (6)] / [(4) – (3)]. Denne kaldes for varmepumpens EER-værdi (energy efficiency ratio), og i modsætning til andre typer varmekilder, som ikke kan komme over 1, vil det forekomme her. Typisk ligger den på 3 til 5. Man får således rigtig meget for pengene.

En varmepumpe kan som regel også køle om sommeren. Det sker ganske enkelt ved, at man lader kølemidlet bevæge sig den modsatte vej rundt i kredsløbet, via en 4-vejs-ventil, således at fordamperen bliver til en kondensator og omvendt. Det vil sige, set på skitsen herover, vil det stadig gå samme vej rundt. Det hele vil blot rykke højere op, således at hele processen forløber ved højere tryk. Fordamperen er så indendørs og kondensatoren udendørs. Eller for et køleskab sidder den bagpå og giver varme til køkkenet.

For et køleapparat taler man i stedet om en COP-værdi (coefficient of performance), som beregnes således: [(3) – (1)] / [(4) – (3)]. Som det tydeligt fremgår, vil den typisk være noget mindre end EER-værdien.

I praksis vil der være trykfald i alle rør og i særdeleshed i bøjninger og stigninger, så i virkelighedens verden vil linjerne for fordampning (1)-(2) og kondensering (5)-(6) have et lille fald nedefter, hvilket reducerer COP- og EER-værdierne en smule. Et er den teoretiske beregning, men man er nød til at afmåle det, når anlægget er skruet sammen, førend man kan angive det i et katalog.

Se også[redigér | redigér wikikode]

Eksterne henvisning[redigér | redigér wikikode]