Efficiënte & veilige buisverbindingen in de koeltechniek

Typische toepassingsgebieden

• Koel- en vriesinstallaties: Efficiënte oplossingen voor supermarkten, hotels en industrie
• Warmtepompen: Eenvoudige, tijdbesparende persverbindingen mogelijk
• Commerciële koeltechniek: Perfect afgestemd op de eisen, flexibele keuze van materiaal en verbindingstechniek
• Industriële koeling: Ideaal voor productieprocessen met hoge eisen aan druk- en temperatuurbestendigheid

Huidige uitdagingen van de koel- en klimaattechniek vanuit het perspectief van installateurs

• Hoge bedrijfsdrukken en temperaturen: In de koeltechniek moeten leidingen en andere componenten extreme bedrijfsdrukken en temperaturen weerstaan, vooral in het transkritische gebied. Dit vereist het gebruik van hoogwaardige materialen en zorgvuldige verwerking om lekkages en systeemuitval te voorkomen.
• Materiaalkeuze en verbindingstechnieken: De keuze van het juiste materiaal en de verbindingstechniek is cruciaal voor de duurzaamheid en efficiëntie van koelsystemen. Koper, koperlegeringen en speciale materialen zoals CuFe2P worden vaak gebruikt. Verschillende verbindingstechnieken zoals solderen, persen of flensen hebben elk hun voor- en nadelen, en de beslissing hangt vaak af van bedrijfsvoorkeuren en specifieke toepassingsvereisten.
• Nieuwe voorschriften en milieueisen: Met de toenemende bewustwording voor milieu- en klimaatbescherming staan bedrijven voor de uitdaging om milieuvriendelijke en energie-efficiënte oplossingen te implementeren. Dit vereist niet alleen technische knowhow, maar ook investeringen in nieuwe technologieën en materialen. Vooral de F-gassenverordening is een uitdaging voor de sector. Gefluoreerde broeikasgassen (F-gassen) zijn een verzamelnaam voor HFK's (fluorkoolwaterstoffen), PFK's (perfluorkoolwaterstoffen) en SF₆ (zwavelhexafluoride).

  F-gassen hebben een zeer hoge GWP-waarde (Global Warming Potential). Dit betekent dat ze een grote negatieve invloed hebben op de opwarming van de aarde. HFK's dragen het meest bij aan de F-gasemissies. Als alternatief koudemiddel in koeltoepassingen is bijvoorbeeld CO₂ geschikt. De EU heeft daarom een geleidelijke uitfasering van het gebruik van F-gassen besloten:

  • Vanaf 2027: Verbod op F-gassen met een broeikaspotentieel (GWP) van meer dan 150 in nieuwe warmtepompen en airconditioners.
  • Vanaf 2035: Verbod op alle niet-natuurlijke koudemiddelen in warmtepompen en airconditioners, ook die met een lage GWP-waarde.
  • Vanaf 2050: Volledige uitfasering van het gebruik van HFK's (gedeeltelijk gefluoreerde koolwaterstoffen).
• Installatie en onderhoud: De installatie en het onderhoud van koel- en klimaatsystemen vereisen gekwalificeerd personeel en een zorgvuldige planning. Dit omvat de keuze van de juiste componenten, de vakkundige installatie en regelmatige onderhoudswerkzaamheden om de levensduur van de systemen te maximaliseren.

Verbindingstypen

Koudemiddelleidingen kunnen in principe worden verbonden door solderen, persen of flensen. Elke techniek heeft zijn voor- en nadelen. Vaak kiezen bedrijven om verschillende redenen, zoals eenvoudigere opslag of specialisatie, voor slechts één verbindingstechniek. Dit is volledig gepast, aangezien de koeltechnicus en niet de fabrikant de beslissing moet nemen.

Meest voorkomende koudemiddelen

De meest voorkomende koudemiddelen kunnen in twee hoofdcategorieën worden ingedeeld: natuurlijke en synthetische koudemiddelen.

Natuurlijke koudemiddelen

• Ammoniak (R-717): Vaak gebruikt in industriële koelinstallaties vanwege de hoge energie-efficiëntie en het ontbreken van directe broeikaseffecten.
• Kooldioxide (R-744): Wordt vaak gebruikt in supermarkten en in de voedingsmiddelenindustrie. Het heeft een zeer laag broeikaspotentieel.
• Propaan (R-290): Een koolwaterstof die wordt gebruikt in huishoudelijke koelkasten en kleine airconditioners.
• Butaan (R-600a): Ook een koolwaterstof die wordt gebruikt in huishoudelijke apparaten zoals koelkasten.
• Water (R-718): Wordt gebruikt in speciale toepassingen zoals grote airconditioners en warmtepompen.

Synthetische koudemiddelen

• R-134a: Een veelgebruikt koudemiddel in autoklimaatbeheersystemen en huishoudelijke koelkasten.
• R-410A: Vaak gebruikt in moderne airconditioners en warmtepompen.
• R-32: Een nieuwer koudemiddel met een lager broeikaspotentieel dan R-410A, dat steeds vaker in airconditioners wordt gebruikt.

R-134a, R-410A en R-32 behoren tot de F-gassen.

Deze koudemiddelen worden gekozen op basis van toepassing en milieueisen. Natuurlijke koudemiddelen zijn vaak milieuvriendelijker, terwijl synthetische koudemiddelen in bepaalde toepassingen efficiënter kunnen zijn.

Nadelen van natuurlijke koudemiddelen

Natuurlijke koudemiddelen hebben veel voordelen, maar er zijn ook enkele nadelen die in overweging moeten worden genomen:

• Brandbaarheid: Veel natuurlijke koudemiddelen zoals propaan (R-290) en butaan (R-600a) zijn brandbaar en vormen een explosierisico.
• Toxiciteit: Ammoniak (R-717) is giftig en kan bij lekkages schadelijk zijn voor de gezondheid.
• Geur: Sommige natuurlijke koudemiddelen, zoals ammoniak, hebben een sterke en onaangename geur.
• Compatibiliteit: Niet alle natuurlijke koudemiddelen zijn compatibel met bestaande koelinstallaties, wat aanpassingen of vervanging van componenten kan vereisen.
• Hoge druk: Kooldioxide (R-744) werkt bij zeer hoge drukken, wat speciale en duurdere apparatuur vereist.

Ondanks deze nadelen zijn natuurlijke koudemiddelen een milieuvriendelijker alternatief voor synthetische koudemiddelen en worden ze steeds vaker in verschillende toepassingen gebruikt.

Productie van soldeerverbindingen in de koeltechniek

Kapillaarsoldeerfittingen bestaan uit:

• gedeoxideerd koper Cu-DHP (CW024A, minimaal 99,90% Cu)
• koperlegeringen zoals messing (Cu-Zn39Pb2, Cu-Zn40Pb2)
• roodgiet (CC499K, CuSn5Zn5Pb2-C)
• en, vooral voor hogedruksoldeertoepassingen in het transkritische gebied, uit de koper-ijzerlegering CuFe (CuFe2P, CW107C)

Soldeerfittingen voor hard- of zachtsolderen zoals bijvoorbeeld de serie 5000 voldoen aan EN 1254 en kunnen worden gebruikt in verwarmings-, zonne- en persluchtsystemen en tot circa 40 bar in hogedruktoepassingen zoals koel- en koudemiddelcircuits. Deze fittingen zijn metrisch, dat wil zeggen, de afmeting wordt in millimeters aangegeven.

De zachtsoldeerverbinding is alleen geschikt voor bedrijfstemperaturen tot maximaal 110 °C en wordt af en toe nog in drinkwatersystemen gebruikt. Soldeerverbindingen in gas-, vloeibaar gas- en olieleidingen mogen daarentegen alleen als hardsoldering worden uitgevoerd.

Opmerking: Aangezien in het collectorcircuit van thermische zonne-energiesystemen stilstandtemperaturen van meer dan 110 °C kunnen optreden, moet daar voor soldeerverbindingen ook hardsoldering worden gekozen.

Belangrijke aanwijzingen voor de installatie van koudemiddelleidingen

Bij het hardsolderen van koudemiddelleidingen, bijvoorbeeld bij directe verdamper-warmtepompen, moet onder stikstof als bescherm- of vormgas worden gewerkt om oxidatie in de binnenkant van de buis te voorkomen. Oxidatie kan compressoren beschadigen, kleppen verstoppen en corrosie bevorderen.

Met betrekking tot verstoppingen is reinheid cruciaal. Spanen, oxidatie, flux of vocht in de binnenkant van de buis kunnen zuurvorming veroorzaken, die motorwikkelingen aantast of een koperplatering veroorzaakt. Beschermgassen, zoals stikstof of stikstof-waterstofmengsels, voorkomen oxidatie. Het waterstofgehalte mag maximaal 4 vol.-% bedragen.

In de koeltechniek worden naast zilversoldeer fosforhoudende soldeermaterialen, zoals L-Ag2P, SANHA®-catalogusnummer 4936, of L-CuP6 en L-Ag5P, gebruikt. Ze maken het mogelijk om koperen buizen zonder flux te solderen, omdat fosfor oxidatie voorkomt. Het hardsolderen gebeurt volgens EN ISO 17672.

Hogezilverhoudende hardsoldeermaterialen moeten altijd met flux worden verwerkt. Voor koperen buisinstallaties in ruimtes met ammoniak- en/of zwavelwaterstofhoudende atmosfeer, bijvoorbeeld in agrarisch gebruikte gebouwen, moet volgens DVGW-werkblad GW 2 ter voorkoming van corrosieschade altijd een hogezilverhoudend soldeermateriaal worden gebruikt. Installatie en verbindingen moeten in deze gevallen tegen buitencorrosie worden beschermd, bijvoorbeeld met corrosiebeschermingsbanden of krimpslangen volgens DIN 30672.

Leidingen in de koel- en klimaattechniek

Koudemiddelleidingen verbinden binnen- en buitenunits. Diameter en lengte zijn afhankelijk van het koudemiddel. R-410A maakt bijvoorbeeld lange, slanke leidingsystemen mogelijk. Naast koudemiddelleidingen zijn er stuur- en condensaatleidingen. Airconditioningsystemen met directe verdamping worden split-systemen genoemd.

Bij werkzaamheden aan airconditioningsystemen moet rekening worden gehouden met EN 378-2. Er wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende leidingen:

• Aanzuigleidingen
• Drukleidingen (heet gas)
• Vloeistofleidingen

Belangrijke punten bij de planning zijn:

• Drukval
• Olie-terugvoer
• Compressorbescherming

Koperen buizen in de koeltechniek

Voor koelinstallaties mogen alleen buizen volgens EN 12735-1 worden gebruikt. Koper (Cu-DHP) is geschikt voor temperaturen van −269 °C tot +250 °C en bestand tegen de meeste koudemiddelen. CO₂-installaties vereisen, net als alle transkritische toepassingen, bijzonder drukbestendige koperlegeringen.

Dit omvat bijvoorbeeld CuFe.

Soldeerfittingen voor het transkritische gebied

De SANHA® RefHP® hogedrukfittingen van koper-ijzerlegering zijn ontworpen op basis van decennialange ervaring in het gebied van soldeerfittingen, speciaal voor hogere bedrijfsdrukken, bijvoorbeeld met CO₂, en kunnen tot 130 bar worden gebruikt.

De fittingen van koper-ijzer zijn optimaal geschikt voor de verbinding van alle gangbare CuFe-buizen van Mueller, Halcor, KME en Wieland. Met RefHP® kunnen CO₂- en andere transkritische circuits veilig en tijdbesparend worden geïnstalleerd.

Vooral voor supermarkten, waar de koelinstallaties 24/7 draaien, kan zo tot wel 25% energie worden bespaard. Een ander voordeel: SANHA® biedt RefHP® in afmetingen tot 2 5/8″ aan.

Inmiddels worden de fittingen in talrijke bekende supermarktketens in België, Nederland, Frankrijk en Duitsland, maar ook in datacenters of andere toepassingsgebieden gebruikt.

Persfittingen tot 48 bar: ACR Copper Press

Met ACR Copper Press heeft SANHA® een nieuw perssysteem voor toepassingen tot 48 bar op de markt gebracht. ACR Copper Press is geschikt voor talrijke toekomstbestendige koudemiddelen, VRF-/VRV-circuits, warmtepompen en meer.

Het nieuwe systeem kenmerkt zich door talrijke unieke kenmerken in de branche, die in combinatie een maximaal niveau van veiligheid garanderen. Tegelijkertijd kunnen HVACR- en VRV-/VRF-circuits, warmtepompen en andere toepassingen aanzienlijk sneller worden gerealiseerd.

Vooral bij renovaties bleek bij onderzochte projecten een tijdsbesparing van meer dan 30% ten opzichte van klassieke methoden zoals flensen. Ten opzichte van kapillaarsolderen is het voordeel nog groter, met tegelijkertijd de hoogste veiligheid en dichtheid van de verbinding.

Bij de persmethode wordt door gezamenlijke radiale vervorming van fitting en buis een vormvaste verbinding gemaakt. De afdichtingsfunctie tegen het ontsnappen van het transportmedium wordt verzorgd door een ingelegde afdichtring van elastisch kunststof, in dit geval zelfs twee afdichtringen of een dubbele afdichtring.

Dit betekent dat de verbinding van fitting en buis wordt gemaakt door een dubbele persing aan elke zijde van de fittingen (DualSeal™). De afsluitzone tussen de twee afdichtelementen (TrapZone™), hun hoogdichtende D-profiel en het bijzonder ronde persprofiel maken de verbindingen uiterst betrouwbaar en duurzaam.

Dit alles leidt tot een zeer hoge veiligheid tegen koudemiddelverlies. ACR Copper Press wordt aangeboden van ¼″ tot 1 3/8″, waarmee ook grotere circuits eenvoudig kunnen worden gerealiseerd.

Roestvrij staal sinds 2007: NiroTherm®

Het roestvrijstalen systeem NiroTherm® is geschikt voor koelsystemen in het subkritische gebied, zoals glycol, en voor verwarmingsinstallaties. Het werd al in 2007 geïntroduceerd. De fabrikant uit Essen heeft daarmee de veruit langste marktervaring met dit leidingsysteem.

Buizen en fittingen zijn gemaakt van austenitisch chroom-nikkel roestvrij staal, materiaalnummer 1.4301 (AISI 304; NiroTherm®-F: 1.4520/X2CrTi17), en bieden zo een hoge bescherming tegen corrosie, vooral ook van buitenaf.

Of het nu gaat om condenswater, vochtige dekvloer of andere invloeden: Een tijd- en arbeidsintensieve beschermende coating kan vanwege de hoge materiaalkwaliteit achterwege blijven. Het voordeel is duidelijk, want verwerkers en bouwheren besparen zo veel tijd.

Door de introductie van de nieuwe nikkelvrije NiroTherm®-F-buizen van 1.4520 (X2CrTi17) wordt de economische efficiëntie van het systeem nog verder verhoogd. Het roestvrijstalen systeem is geschikt voor gebruik in koelinstallaties met glycol.

Productvergelijking: Welke SANHA-oplossing is de juiste?

Conclusie

SANHA® biedt koeltechnici een breed scala aan leidingsystemen zonder concessies te doen aan de veiligheid. De productiekwaliteit wordt voortdurend streng gecontroleerd.

Bovendien wordt niet alleen de kwaliteit van het product, maar ook de effectiviteit van de lopende kwaliteitscontroles regelmatig gecontroleerd door neutrale testinstituten volgens de strenge regels, zoals die van de Gütegemeinschaft Kupferrohr e. V. en de DVGW.

Dankzij de hoogwaardige materialen en verbindingstechnologieën kunnen koel- en koudemiddelleidingen snel, economisch en bovendien veilig worden vervaardigd en installaties efficiënt worden geëxploiteerd.