Combined+

Waarom is oververhitting zo belangrijk?

Een badverdamper biedt belangrijke thermodynamische voordelen. Doordat het warmteoverdragende oppervlak volledig wordt benut voor de verdamping van het koudemiddel, kan een kleine temperatuurbenadering worden gerealiseerd.

Het gas dat de verdamper verlaat, bevindt zich echter doorgaans rond het verzadigingspunt. Hoewel een goed ontworpen druppelafscheider voorkomt dat vloeistofdruppels worden meegesleurd, levert deze geen aanvullende oververhitting. Bij bepaalde bedrijfsomstandigheden kan dat een aandachtspunt zijn. Denk aan wisselende belasting, het opstarten van de installatie of warmteverlies in de zuigleiding bij warmtepompen, waardoor verzadigde damp opnieuw kan condenseren.

Wanneer vloeibaar koudemiddel de compressor bereikt, kan dit leiden tot mechanische schade, problemen met de smering en ongewenste bedrijfsstoringen. Vooral bij industriële warmtepompen is het daarom belangrijk dat de zuiggascondities aansluiten bij de voorschriften van de compressorfabrikant.

De oplossing: Vahterus Combined+

De Combined+ bouwt voort op de bekende Vahterus Combined-verdamper, die oorspronkelijk gezamenlijk door Vahterus en Wijbenga werd ontwikkeld. Waar de bestaande Combined een vloeistofgevulde verdamper en druppelafscheider in één apparaat integreert, voegt de Combined+ daar een afzonderlijke oververhitter aan toe.

Het resultaat is een compacte warmtewisselaar waarin drie functies zijn gecombineerd:

1. Badverdamper: efficiënte verdamping van het koudemiddel met een gunstige warmteoverdracht.
2. Druppelafscheiding: afscheiding van vloeibaar koudemiddel uit de dampstroom.
3. Zuiggasoververhitting: aanvullende opwarming van de damp vóór deze naar de compressor wordt gevoerd.

Hierdoor kan de verdamper zijn hoge thermische efficiëntie behouden, terwijl het zuiggas aanvullend wordt geconditioneerd.

Hoe werkt de Combined+?

De Combined+ beschikt over twee afzonderlijke warmteoverdragende secties binnen één behuizing.

1. Primaire verdampingssectie

In de primaire sectie wordt warmte overgedragen aan het vloeibare koudemiddel, waardoor dit verdampt. Het koudemiddelniveau wordt boven het primaire platenpakket geregeld. Hierdoor blijft het warmteoverdragende oppervlak ondergedompeld en kan het optimaal worden benut voor verdamping. Dit is een belangrijk verschil met een directe-expansieverdamper, waarin een gedeelte van het oppervlak nodig kan zijn voor de oververhitting van het koudemiddel.

2. Geïntegreerde druppelafscheiding

Na de verdamping wordt het koudemiddel door een geïntegreerd afscheidingssysteem geleid. Hier worden de vloeistofdruppels afgescheiden van de gas-stroom. De combinatie van een vloeistofgevulde verdamper en een geïntegreerde afscheider vormt al jarenlang de basis van de Vahterus Combined-technologie.

3. Geïntegreerde oververhittingssectie

De verzadigde droge gas stroomt vervolgens door een afzonderlijke warmteoverdragende sectie. Hier wordt extra warmte aan het zuiggas toegevoerd, waardoor de temperatuur boven de bijbehorende verzadigingstemperatuur stijgt. De mate van oververhitting wordt bepaald door de beschikbare warmtebron, het ontwerp en de bedrijfsomstandigheden.Deze aanvullende oververhitting helpt om de gewenste zuiggascondities aan de compressorintrede te realiseren.

Waar komt de warmte voor de oververhitting vandaan?

Een interessant kenmerk van de Combined+ is de flexibiliteit bij het kiezen van de warmtebron. De geïntegreerde oververhitter kan worden gevoed met een externe warmtebron, bijvoorbeeld een geschikt water- of procesmedium. Dit maakt het mogelijk de oververhitting afzonderlijk te ontwerpen en te regelen, afhankelijk van de beschikbare temperatuur en capaciteit.

Een bijzonder interessante mogelijkheid bij warmtepompen is het gebruik van warm condensaat uit de hogedrukzijde van het koudemiddelcircuit. Het condensaat geeft warmte af aan het zuiggas en wordt daarbij verder onderkoeld. Hiermee worden twee thermische effecten gecombineerd:

• De zuiggasdamp wordt oververhit voordat deze de compressor bereikt.
• Het vloeibare koudemiddel wordt onderkoeld voordat het verder wordt geëxpandeerd.

Deze configuratie kan doorgaans COP-neutraal kan worden uitgevoerd. Voor maximale flexibiliteit adviseren wij een bypassregeling voor het condensaat.

Toepassingen

De Vahterus Combined+ is onder andere interessant voor:

• Industriële ammoniakwarmtepompen.
• Warmtepompen met koolwaterstoffen, zoals propaan.
• Industriële CO₂-warmtepompsystemen.
• Koelinstallaties met badverdampers en specifieke eisen aan de zuiggasoververhitting.
• Compacte koel- en warmtepompunits waarbij beperkte inbouwruimte beschikbaar is.
• Installaties waarin de warmte voor oververhitting uit het eigen koudemiddelcircuit kan worden teruggewonnen.

De uiteindelijke geschiktheid hangt af van de toepassing, ontwerpdrukken, temperaturen, capaciteit en vereiste oververhitting.

Technische uitvoeringen

Het Combined+ concept is beschikbaar voor verschillende Vahterus Combined-modellen. De geïntegreerde oververhitter is  verkrijgbaar met ontwerpdrukken van 16, 25, 40 en 60 barg. Hogere ontwerpdrukken zijn op aanvraag mogelijk.

De ontwerpdruk van de oververhitter kan onafhankelijk van de ontwerpdruk van de behuizing en het primaire platenpakket worden geselecteerd. Dit biedt extra mogelijkheden bij de integratie in warmtepompsystemen met verschillende drukniveaus.

Veelgestelde vragen

• Wat is het verschil tussen de Combined en Combined+?

  De bestaande Combined integreert een vloeistofgevulde verdamper en druppelafscheider. De Combined+ voegt hier een geïntegreerde oververhitter aan toe.

• Waarom is een druppelafscheider alleen niet altijd voldoende?

  Een druppelafscheider verwijdert meegesleepte vloeistof, maar verhoogt de temperatuur van verzadigde damp niet. Bij bepaalde toepassingen is aanvullende oververhitting nodig om aan de compressorvoorschriften te voldoen en condensatie in het zuigtraject te beperken.

• Hoeveel oververhitting kan de Combined+ leveren?

  Dit is afhankelijk van de gekozen uitvoering, het koudemiddel, de bedrijfscondities en de beschikbare warmtebron. De gewenste waarde wordt tijdens de selectie bepaald.

• Verhoogt oververhitting altijd het rendement?

  Nee. Oververhitting is in de eerste plaats bedoeld om geschikte compressorcondities te realiseren. Het effect op de COP is afhankelijk van de koudemiddelcyclus en de gebruikte warmtebron.

Meer weten over Vahterus Combined+?

Bent u bezig met het ontwerp van een industriële warmtepomp of koelinstallatie en wilt u de voordelen van vloeistofgevulde verdamping combineren met betrouwbare zuiggasoververhitting?Wijbenga helpt u graag bij het beoordelen van de mogelijkheden.

Neem contact met ons op voor een technische bespreking of een selectie op basis van uw bedrijfscondities.