Hoe gebruik ik mijn absorptie-koelkast optimaal?

In (bijna) elke camper is een koelkast ingebouwd en daarbij is een keuze gemaakt uit één van de twee beschikbare typen: een compressor-koelkast, die je thuis ook gewend bent en die alleen werkt op elektriciteit of een absorptie-koelkast die daarnaast ook nog kan werken op gas. De compressor-koelkast is het eenvoudigst te bedienen: thermostaat naar beneden betekent méér koelen en omgekeerd. De absorptie-koelkast is een stuk lastiger te bedienen: hoe dat komt zal ik op deze pagina proberen duidelijk te maken. Maar vooraf wil ik even het volgende kwijt. Omdat die koelkast wat lastiger te bedienen is en sommige camperaars dat in het geheel niet lukt, gaat er een fabeltje rond dat absorptiekoelkasten niet verder koelen dan 20⁰C onder de buitentemperatuur. Dat fenomeen geldt voor koelboxen die werken met een zogenaamd Peltier-element (zie afbeelding hierboven), niet voor absorptie-koelkasten. In de woestijn van Nevada staan diepvrieshuizen die al sinds de jaren dertig van de vorige eeuw in werking zijn op het absorptie-principe en die bij een buitentemperatuur van meer dan 40⁰C nog steeds fantastisch koelen. Absorptie-koelkasten hebben één heel groot voordeel: er zitten géén bewegende delen in die kunnen slijten en dus heeft zo’n koelkast géén onderhoud nodig, behalve aan de brander.
En sommigen vinden het absorptie-principe “old-school”. Nou, wat dacht je van deze 15 Megawatt industriële absorptiekoeler?

(Embedded foto van Reinraum, Public Domain)
Hoe werkt het absorptie-principe
(Embedded foto van Camperfriends)

Het absorptie-principe is uitgevonden door de Fransman Ferdinand Carré in 1850 die daarmee voor het eerst op de Wereldtentoonstelling van London (1859) midden in de zomer aan het publiek ijs kon verkopen. Het principe van de koeling is gebaseerd op het natuurkundige gegeven dat verdamping energie kost. Je merkt dat zelf als je bijvoorbeeld eau de cologne of aceton (nagellak-remover) op je huid sprenkelt: dat voelt onmiddellijk koud aan. De eau de cologne verdampt en onttrekt de daarvoor benodigde warmte aan jouw huid. Omdat in de natuur alles in evenwicht is, moet bij het omgekeerde proces weer energie vrijkomen en dat doet het ook: bij condensatie komt warmte vrij. De kunst is nu om dat van elkaar gescheiden te laten plaatsvinden, zodat verdamping de koelkast koelt en condensatie de lucht buiten de koelkast verwarmt en niet de inhoud van de koelkast. Dat nu doen we als volgt:
De koelvloeistof van een absorptie-koelkast bestaat uit ammoniak (NH3), waterstofgas (H2) en water dat onder een hoge druk van 35 Bar wordt gebracht. Daarom zijn de buizen van het absorptie-systeem ook zo dik. En zou een absorptie-koelkast gaan lekken (hetgeen zeer zelden voorkomt omdat het een gesloten systeem is en je kunt een absorptiekoelkast ook niet ‘bijvullen’) dan ruik je dat onmiddellijk door de sterke geur van ammoniak. Onder in de verticale pijp (1) zit een kookvat dat gevuld is met een oplossing van water en ammoniak. De verwarmingselementen (220 V, 12 V of gas) verwarmen het kookvat (1). De aanwezige ammoniak verdampt. Het water verdampt ook, maar mag niet verder in het circuit komen. Vlak voor de condensor (3) loopt het water terug in de ammoniak oplossing. Het ammoniakgas loopt verder door de condensor waarin het ammoniak condenseert tot vloeibare ammoniak. Bij dit proces komt warmte vrij; vandaar dat de condensor is voorzien van koelribben om die warmte makkelijk de ruimte achter de koelkast in te sturen. Deze ribben worden behoorlijk heet!. De vloeibare ammoniak loopt vervolgens door een dun buisje om daarna in een grote ruimte plotseling “vrij” gelaten te worden. Deze ruimte is de verdamper(4) waarin alle druppeltjes ammoniak verdampen. Voor dit proces is warmte nodig, die aan de omgeving wordt onttrokken.
De vloeistof in de verdamper verdampt tot ammoniakgas dat via de absorber (5), waarin zich waterdamp bevindt, naar het absorptievat(6) stroomt. Dit vat is gevuld met water. Ammoniakgas lost op in water. Daar het absorptievat in verbinding staat met het kookvat wordt het ammoniak, door de toegevoerde warmte uit het water verdreven. En… het proces begint weer opnieuw.

De werking van de thermostaat

Bij de compressor-koelkast bepaalt de thermostaat de temperatuur in de koelkast: als je die kouder zet daalt de temperatuur in de koelkast tot de aangegeven waarde. Sommige thermostaten hebben een graden indeling, andere kennen een nummering van 1 tot 10, waar bij elk nummer voor een bepaalde themperatuur staat. De thermostaat bij een absorptiekoelkast regelt echter de temperatuur indirect: in feite wordt de brander geregeld, net zoals je dat doet bij een gasfornuis waarbij je de vlam groter of kleiner kunt zetten. Maar omdat de brander van de koelkast maar heel klein is (mijn absorptiekoelkast Dometic RM7401L verbruikt maar 160 gram per 24 uur) kun je dat verschil niet van buiten zien, zelfs als de brander op halve kracht werkt. Een tweede verschil met de temperatuur-regeling ten opzichte van de compressor-koelkast is het feit dat het bij de absorptie-koelkast langer duurt voordat het effect zichtbaar worden van een gewijzigde thermostaat-instelling. Er moet zich een nieuw natuurkundig evenwicht vormen.

Het fragiele evenwicht

Er is bij het absorptie-principe sprake van een fragiel evenwicht tussen de buitentemperatuur, de temperatuur in de koelkast, de warmte die de koelkast wordt onttrokken en de warmte die bij het proces vrijkomt. Zolang dat evenwicht niet is bereikt kun je de koelkast harder laten koelen door de thermostaat lager te zetten (waardoor de brander harder werkt); dit kan doorgaan totdat het maximale evenwicht is bereikt. Zet je daarna de thermostaat nog lager dan verstoor je het evenwicht en gaat de temperatuur in de koelkast omhoog! Nu is het grootste probleem om uit te vinden waar dat evenwicht ligt bij jouw koelkast. Want om de puzzel nog ingewikkelder te maken: niet alleen al die temperaturen en warmtes beïnvloeden dat evenwicht, ook de wijze waarop jouw koelkast is ingebouwd bepaalt dat!
Er is wel een soort van richtlijn voor de buitentemperaturen en de stand van de thermostaat:
Bij een buiten temperatuur 30 graden wordt geadviseerd om stand 1 te gebruiken
Bij 25 graden is het advies stand 1 of 2
Bij 20 graden is het advies stand 2
Bij 15 graden is het advies stand 2 of 3
Bij 10 graden is het advies stand 3
Bij 5 graden is het advies stand 3 of 4
Bij 0 graden is het advies stand 4
Bij -5 graden is het advies stand 4 of 5
Bij -10 graden is het advies stand 6 of 7
Door nu zelf te experimenteren met de stand van de thermostaat bouw je gevoel hoe je jouw koelkast moet bedienen. De meeste camperaars nemen daar niet de tijd voor en vinden daarom een absorptie-koelkast een onding. Wij hebben nooit een compressor-koelkast in de camper gehad; ik vind een uiterst stil en volkomen onderhoudsvrije koelkast veel belangrijker. En die van mij koelt ook goed. Zie onderstaande grafiek uit 2020 in Spanje: buitentemperatuur > 40⁰C, koelkast 6⁰C.

Hoe lang duurt het voordat de koelkast koud is?

Je zult nu het antwoord op deze veel gestelde vraag wel weten, denk ik. Hoe snel de koelkast koelt is afhankelijk van de buitentemperatuur; bij kouder weer is het proces eerder op zijn maximum dan als het erg heet is. Bij 20⁰C buitentemperatuur moet de koelkast 1⁰C per 10 minuten in temperatuur kunnen dalen (dus 6⁰C per uur), maar bij hogere temperatuur is de opstarttijd wat langer; als het buiten 40⁰C kan het wel tot een halve dag duren vooraleer de temperatuur in de koelkast 6⁰C bedraagt.

Wat kan ik doen om de koeling te verbeteren?

Nu je weet dat het proces nadelig wordt beïnvloed door de warmte die vrijkomt bij de condensatie van het ammionak aan het begin van het proces, kun je een betere koeling bevorderen door te zorgen dat die warmte goed wordt afgevoerd. Als het buiten erg warm is, kan het verwijderen van het bovenste ventilatierooster achter de koelkast daarbij helpen. Nog beter wordt het als de warmte mechanisch afzuigt door het plaatsen van ventilatortje die de warme lucht naar buiten blaast. Zie daarvoor de pagina “Help de koelkast een handje

(Oorspronkelijk opgesteld: 15 juli 2021) Laatstelijk aangevuld: 23 januari 2023