Deze koudemiddelen zijn er voor warmtepompen

Koudemiddelen worden onder andere in airco’s en warmtepompen gebruikt om, via een proces van verdampen en condenseren, warmte van de ene plek naar de andere plek te transporteren. Of het nu gaat om ergens verkoeling te brengen, of juist om er lekker warmpjes bij te zitten. Welke koudemiddelen bestaan er zoal?

Er bestaan nogal wat koudemiddelen, ook als we voornamelijk naar warmtepompen en airco’s kijken. Een eerste grove onderverdeling die je kunt maken is die tussen synthetische koudemiddelen en natuurlijke koudemiddelen. We beginnen met de synthetische koudemiddelen. Het worden ook wel F-gassen genoemd, oftewel fluorerende gassen.

Synthetische koudemiddelen

Belangrijke voordelen van synthetische koudemiddelen zijn het vaak zeer goede warmtetransport en de hoge energie-efficiency. Logisch, ze zijn er speciaal voor ontwikkeld. Er kleven helaas ook nadelen aan, want het zijn vaak stevige broeikasgassen en ze dragen dus bij aan het opwarmen van de aarde.

Vandaag de dag worden gelukkig wel ozonvriendelijke HFK’s als koudemiddel gebruikt. Deze zogeheten fluorkoolwaterstoffen (gefluoreerde koudemiddelen) kun je zien als synthetische koudemiddelen van de tweede generatie. Behalve in zuivere vorm, worden ze ook als mengvorm ingezet. Denk aan twee of drie componenten met verschillende kookpunten, waardoor verdamping en condensatie binnen een temperatuurbereik plaatsvindt en een temperatuur glide ontstaat.

Eerste en tweede generatie

HFK’s zijn dus ozonvriendelijk, maar dragen wel bij aan het broeikaseffect. Uiteraard alleen als deze F-gassen in het milieu terechtkomen, zoals bij een lekkage. Niet voor niets is certificering nodig voordat je werkzaamheden mag verrichten aan een circuit gevuld met F-gassen. Vanwege de belasting van het milieu worden steeds meer HFK-koudemiddelen uitgefaseerd. bijvoorbeeld door de productiecapaciteit geleidelijk aan af te bouwen. Op termijn zal naar verwachting dan ook schaarste ontstaan, met dus stijgende prijzen. De Europese regelgeving in de vorm van de F-gassenverordening is ook momenteel nog volop in beweging.

Saillant detail is dat HFK’s nu juist ontwikkeld zijn als alternatief voor de eerste generatie synthetische koudemiddelen. Dat waren de zogeheten CFK’s, gechloreerde fluorkool(water)stoffen waarvan men ontdekte dat ze enorm schadelijk zijn voor de ozonlaag. Voorbeelden hiervan zijn R-11 en R-12 (Freon). Wat later kwamen er de iets minder schadelijke HCFK’s bij, zoals R-22, R-121 en R-122. Deze koudemiddelen zijn inmiddels verboden, net als mengvormen waarin ze voorkomen.

Beperken milieu-impact

Enkele bekende en veelgebruikte HFK-koudemiddelen zijn R-410a, R-134a, R-407c, R-404a, R-507 en R-32. Waarbij R-410a zeer goede thermische eigenschappen heeft voor efficiënte koeling en verwarming. Het is energiezuinig, maar heeft een zeer hoge GWP (zie voor uitleg over GWP onderaan dit artikel) van maar liefst 2088, waardoor het als een extreem broeikasgas wordt gezien.

Koudemiddel R-134a zorgt eveneens voor een goede warmteoverdracht, met als pluspunt de lagere GWP van 1430. Al heeft het hiermee dus nog steeds een flinke impact, mocht het vrijkomen.

HFK R-407c is ontwikkeld als vervanger van de schadelijke HCFK R-22 en heeft ook weer een relatief gunstige GWP van 1774, zeker vergeleken met R-410a en veel andere HFK’s. R-407c kan zelfs als vervanging voor R-22 worden gebruikt in bestaande systemen. Wel na de nodige aanpassingen vanwege de compatibiliteit.

R-32 is ook weer een milieuvriendelijker alternatief voor R-410a, ditmaal met een aanzienlijk lagere GWP van 675. Het koudemiddel heeft uitstekende thermische eigenschappen en een hoge energie-efficiëntie. Het is niet giftig, wel brandbaar bij hoge concentraties, waardoor speciale aandacht nodig is bij zowel installatie als onderhoud. Ook een koudemiddel als R-454B met een GWP van 467 wordt regelmatig als alternatief voor R-410a gebruikt.

Derde generatie

HFO’s (Waterstof Fluor Olefines) zoals R-1234ze en R-1234yf moeten een milieuvriendelijk alternatief zijn voor de HFK’s, omdat ze een GWP hebben van bijvoorbeeld slechts één of vier. Ze vormen zo een nieuwe, derde generatie synthetische koudemiddelen. Deze koudemiddelen tasten de ozonlaag niet aan, hebben een laag broeikaseffect en zijn ook nog eens energie-efficiënt. Helaas lijkt het erop dat er zich bij een lekkage door contact met de omgevingslucht een zuur uit de PFAS-familie kan vormen, waarmee HFO’s grote gezondheidsrisico’s kunnen opleveren.

Natuurlijke koudemiddelen

Naast synthetische koudemiddelen bestaan er ook nog natuurlijke koudemiddelen. Deze komen dus van nature voor in het milieu. Denk aan ammoniak NH3 (R-717, met een GWP van 0), CO2 (R-744, de GWP hiervan is uiteraard 1) en propaan (R-290, GWP van 3). Hoewel deze koudemiddelen de ozonlaag niet aantasten, ze ook niet bijdragen aan de opwarming van de aarde en dus aanzienlijk minder schadelijk zijn voor het milieu, kan zo’n koudemiddel wel degelijk schadelijk zijn voor mensen. Denk aan giftigheid (ammoniak) of brandbaarheid (propaan). Op deze gebieden moeten dan ook speciale maatregelen worden getroffen. Denk aan zoiets als plaatsing van de warmtepomp buitenshuis in de vorm van een monoblock.

Opmerkelijk is dat bij de allereerste generatie koelmachines heel lang geleden juist gebruik werd gemaakt met natuurlijke koudemiddelen. Speciaal vanwege risico’s als brandbaarheid en giftigheid, werd later overgegaan op synthetische koudemiddelen. Vanwege de grote milieu-impact, eerst op de ozonlaag en nu dus het opwarmen van de aarde, is een hernieuwde interesse in deze natuurlijke koudemiddelen ontstaan.

GWP

Met de afkorting GWP (Global Warming Potential) wordt het effect van een koudemiddel op het broeikaseffect en daarmee de opwarming van de aarde aangegeven. De GWP is het equivalent in vergelijking met het bekendste broeikasgas CO2 en dat berekend over een periode van honderd jaar. Een koudemiddel met een GWP van één, houdt dus in dat het effect op de opwarming hetzelfde is als wanneer het om CO2 gaat.