Een secundaire koudedrager is een warmteoverdrachtsvloeistof die in de verdamper wordt afgekoeld door het koudemiddel, en die vervolgens via pompcirculatie de warmte opneemt van de verschillende verbruikers. Het koudemiddel zelf blijft daarbij beperkt tot het gedeelte van de installatie met de compressor, de verdamper en de condensor. De koude energie legt de weg naar de koelcellen, koeltoonbanken of procesapparatuur dus niet af via het koudemiddel, maar via de koudedrager.
Vrijwel alle secundaire koudedragers nemen alleen voelbare warmte op, dat wil zeggen dat hun temperatuur verandert zonder faseovergang. Twee uitzonderingen hierop zijn kooldioxide en ijsslurrie, die wel een faseovergang doormaken (vloeibaar naar gas, respectievelijk vast naar vloeibaar) en daardoor als tweefasen koudedrager fungeren.

Bij een direct systeem verdampt het koudemiddel van de koelmachine rechtstreeks in de proceskoeler of luchtkoeler. Dat kan via directe expansie, pompcirculatie of zwaartekrachtcirculatie van het koudemiddel zelf. Dit is doorgaans het meest energie-efficiënte systeem, omdat er geen extra temperatuursprong nodig is om de warmte over te dragen.
Bij een indirect systeem koelt het koudemiddel niet de verbruiker zelf, maar een secundaire koudedrager. Die koudedrager wordt vervolgens rondgepompt naar de verbruikers, waar hij de warmte opneemt via debietregeling. Hierdoor is de temperatuur van het proces regelbaar door het debiet van de koudedrager aan te passen, in plaats van door de koudemiddelstroom zelf te regelen.
Het verschil zit dus in waar de koude energie wordt getransporteerd: door het koudemiddel, of door een tussenmedium.

Er zijn diverse koudedragers beschikbaar, elk met eigen eigenschappen. De meest gebruikte zijn:

• Ethyleenglycol en propyleenglycol: veelgebruikte glycolen die water bijmengen om het vriespunt te verlagen. Propyleenglycol is minder giftig dan ethyleenglycol en wordt daarom vaker toegepast in de voedingsmiddelenindustrie.

• Calciumchloride: een zoutoplossing (pekel) die relatief lage vriespunten haalt tegen lage kosten, maar wel corrosief kan zijn bij onzorgvuldig materiaalgebruik.

• Kaliumacetaat en kaliumformiaat: minder corrosieve alternatieven voor calciumchloride, vaak gekozen wanneer corrosie van leidingen en warmtewisselaars een aandachtspunt is.

• Ethanol en d-Limone: worden ingezet in specifieke toepassingen waar de eigenschappen van glycolen of pekels minder geschikt zijn.

• Kooldioxide en water-ethanol ijsslurrie (flow-ice): tweefasen koudedragers die door hun faseovergang meer warmte per kilogram kunnen transporteren dan de koudedragers zonder faseovergang.

Bij het selecteren van een koudedrager wegen de volgende aspecten mee: de transporteigenschappen (met name de viscositeit), de thermodynamische eigenschappen, de giftigheid en brandbaarheid, de corrosie-eigenschappen in combinatie met de gekozen leidingen en warmtewisselaars, en uiteraard de kostprijs.
Een vuistregel hierbij: kies een koudedrager met een vriespunt dat minstens 5 K lager ligt dan de laagste temperatuur die in het systeem voorkomt. Een lagere vriespuntbescherming vraagt om een meer viskeuze stof, met als gevolg een slechtere warmteoverdracht en een hoger benodigd pompvermogen.

Een indirect systeem met secundaire koudedrager biedt een aantal duidelijke voordelen:

• Minder koudemiddel in omloop: het koudemiddel blijft beperkt tot de compressor- en pompruimte, waardoor de totale koudemiddelinhoud van de installatie fors lager is.

• Kleinere lekkagekans en eenvoudiger lekdetectie: doordat het koudemiddelcircuit compact en centraal is opgesteld, is een eventuele reparatie eenvoudiger uit te voeren.

• Ruimte voor milieuvriendelijke koudemiddelen: een indirect systeem maakt het praktisch haalbaar om natuurlijke koudemiddelen zoals ammoniak of propaan te gebruiken, ook al zijn deze giftig of brandbaar. Doordat de vulhoeveelheid beperkt blijft tot de machinekamer, zijn de risico’s beter te beheersen en eenvoudiger te verantwoorden richting het bevoegd gezag.

Daar staat tegenover dat een indirect systeem ook nadelen kent:

• Extra pompenergie: het rondpompen van de koudedrager kost energie, die vervolgens ook weer weggekoeld moet worden.

• Extra temperatuursprong: de warmteoverdracht van koudedrager naar koudemiddel introduceert een extra temperatuurverschil. Dit resulteert in een groter verschil tussen verdampings- en condensatietemperatuur, wat de COP van de installatie verlaagt.

• Over het algemeen iets minder efficiënt dan direct koelen: in vergelijking met directe systemen zijn de meeste indirecte systemen niet beter wat betreft investeringskosten en energiegebruik. Een uitzondering hierop vormen de tweefasen koudedragers, zoals kooldioxide en water-ethanol ijsslurrie, die op beide punten juist gunstig presteren.

Bij een goed ontwerp, met warmtewisselaars, pompen en regelingen met een hoog rendement, en bij toepassing van een natuurlijk koudemiddel als ammoniak, wordt het efficiëntienadeel van een indirect systeem grotendeels teniet gedaan.

Een indirect systeem met secundaire koudedrager is met name interessant in de volgende situaties:

• Wanneer u een koudemiddel wilt gebruiken dat giftig of brandbaar is (zoals ammoniak, propaan of andere koolwaterstoffen) en de vulhoeveelheid daarom zoveel mogelijk wilt beperken tot de machinekamer.

• Wanneer meerdere verbruikers op afstand van elkaar gekoeld moeten worden, en een uitgebreid koudemiddelcircuit door het hele gebouw ongewenst of kostbaar is.

• Wanneer eenvoudige lekdetectie en beperkte reparatietijd belangrijk zijn, bijvoorbeeld in de voedingsmiddelenindustrie waar productveiligheid voorop staat.

• Wanneer wet- en regelgeving rond de koudemiddelinhoud (zoals de F-gassenverordening) aanleiding geeft om de hoeveelheid koudemiddel te minimaliseren.

Direct koelen blijft de voorkeur verdienen wanneer energie-efficiëntie de belangrijkste eis is en het temperatuurverschil tussen koudemiddel en te koelen medium zo klein mogelijk moet blijven. Dit is vaak het geval bij kleinere installaties met één centrale verdamper dicht bij de compressorruimte, waar de extra pompenergie en temperatuursprong van een indirect systeem geen voordeel opleveren.