Box cooler (beunkoeler): werking, voordelen en aandachtspunten

Wat is een box cooler (beunkoeler)?

Een box cooler, in het Nederlands beunkoeler, is een warmtewisselaar die in een kast in de scheepshuid hangt en het koelwater van de motor direct met buitenwater koelt. De pijpenbundel zit onder de waterlijn in een beun of sea chest: een open kast met roosters in de huid, waar zeewater, brak water of rivierwater vrij doorheen stroomt. Het koelwater van de motor stroomt door de buizen, het buitenwater langs de buitenkant van de buizen. De twee media blijven volledig gescheiden.

De naam zegt wat het is: een koeler in een box. Je vindt box coolers vooral op schepen die veel in ondiep, vuil of brak water varen en waar bedrijfszekerheid zwaarder weegt dan compactheid: binnenvaartschepen, sleepboten, baggerschepen, werkschepen, vissersschepen en offshorevaartuigen. Dit artikel hoort bij het thema maritiem in de kennisbank, samen met de artikelen over biofouling en antifouling voor koelers.

Hoe werkt een box cooler?

De werking van een box cooler berust op natuurlijke circulatie van buitenwater door de beun. Het warme koelwater uit de motor stroomt door U-vormige buizen de kast in en weer terug. Het buitenwater rond de buizen neemt de warmte op, wordt lichter en stijgt. Via de roosters onderin stroomt koud water na, via de roosters bovenin verlaat het opgewarmde water de kast. Zodra het schip vaart, versterkt de waterdruk langs de huid die doorstroming nog eens. Er is dus geen zeewaterpomp nodig om het buitenwater in beweging te krijgen.

De opbouw in het kort

• De beun of kast: een afgesloten ruimte in de scheepshuid, met in- en uitlaatroosters naar buiten.
• De pijpenplaat met deksel: sluit de kast aan de binnenkant af en draagt de aansluitingen voor het motorkoelwater.
• De pijpenbundel: tientallen tot honderden U-buizen die aan de pijpenplaat hangen. U-buizen hebben geen tweede pijpenplaat nodig en kunnen vrij uitzetten bij temperatuurwisselingen.
• Het buismateriaal: meestal een koperlegering zoals koper-nikkel of aluminium-brons, soms roestvast staal. Koperlegeringen geleiden goed en remmen van nature enige aangroei.
• Opofferingsanoden: vaak aanwezig in of bij de beun, om galvanische corrosie te beperken.

Waar zit een beunkoeler in het schip?

Een beunkoeler zit in de scheepshuid onder de waterlijn, meestal in of nabij de machinekamer, zodat de leidingen naar de motor kort blijven. De plek wordt zo gekozen dat de kast bij alle beladingstoestanden onder water staat en vrij wordt omstroomd. Grotere schepen hebben meerdere beunkoelers: aparte koelers voor de hoofdmotor, de hulpmotoren en bijvoorbeeld de boegschroef of de koelinstallatie aan boord.

Omdat de bundel aan de binnenkant van het schip aan de pijpenplaat hangt, kun je hem vanuit de machinekamer uitnemen. Dat kan alleen als de beun van buitenaf is afgedicht of als het schip in het dok ligt. In de praktijk valt inspectie en onderhoud van beunkoelers daarom samen met de dokbeurt. Hoe de box cooler in het grotere geheel past, lees je in het artikel over het koelwatersysteem van een schip.

Voordelen boven een platenkoeler met zeewaterpomp

Het grootste voordeel van een box cooler is eenvoud: geen zeewaterpomp, geen zeewaterleidingen door de machinekamer, geen zeewaterfilters en geen platenkoeler die regelmatig open moet. Alles wat met zeewater in aanraking komt, zit buiten de scheepshuid. Daarmee vervalt een hele reeks onderhoudspunten en lekrisico's. De keerzijde is dat de warmteoverdracht per vierkante meter lager ligt dan in een platenkoeler, omdat het buitenwater langzamer stroomt. Een box cooler vraagt daarom meer oppervlak en meer ruimte in de huid.

Aandachtspunten: aangroei, galvanische corrosie en stilliggen

De eenvoud van een box cooler heeft een prijs: de bundel hangt permanent in buitenwater en je ziet hem zelden. Drie dingen vragen daarom aandacht.

Aangroei

Alles wat onder water hangt, groeit aan. Eerst een biofilm van bacteriën, dan algen, daarna pokken, mosselen en schelpen. Op een beunkoeler isoleert die laag de buizen en remt hij de doorstroming door de kast. De koelprestatie loopt terug terwijl de motor hetzelfde vermogen levert. Hoe dat precies verloopt, staat in het artikel over biofouling.

Galvanische corrosie

Een beunkoeler combineert verschillende metalen in een goed geleidende vloeistof: koperen of koper-nikkelen buizen, een stalen scheepshuid, een pijpenplaat en soms roestvaststalen bouten. Het minst edele metaal gaat dan versneld in oplossing. Opofferingsanoden vangen een deel op, maar verbruiken zichzelf en moeten vervangen worden. Een elektrisch isolerende coating op de bundel onderbreekt het circuit bij de bron. Meer daarover in galvanische corrosie in koelers.

Stilliggen

Varen helpt een box cooler: de stroming spoelt losse aangroei weg en houdt het water in de beun in beweging. Bij langdurig stilliggen aan de kade, tijdens de bouw of in een warme haven valt die stroming weg. Juist dan krijgen organismen de kans om zich te hechten en te groeien. Een schip dat na weken stilliggen vertrekt, kan direct tegen een verminderde koelcapaciteit aanlopen.

Materiaal en coating van de pijpenbundel

Het buismateriaal bepaalt hoe de bundel reageert op het water waarin hij hangt. Koperlegeringen presteren goed in schoon zeewater, maar zijn gevoelig voor vervuild havenwater, zwavelverbindingen en hoge stroomsnelheden. Roestvast staal houdt het beter uit in agressief water, maar is gevoeliger voor putcorrosie onder aangroei en helpt niet tegen aangroei. In beide gevallen scheidt een gesloten coating het metaal van het water en lost zo meerdere problemen tegelijk op.

Novocoatings coat box coolers met Novotherm 210, een phenol-epoxy inbrandcoating die in meerdere lagen wordt aangebracht en na elke laag in de oven wordt uitgehard. De coating is elektrisch isolerend, warmtegeleidend, chemisch resistent van pH 3 t/m pH 14 en bestand tegen zeewater, brak water en rivierwater. Als aanvulling kan een anti-fouling toplaag worden aangebracht die aangroei tegengaat, ook bij langdurige stilstand. De details staan op de pagina over het coaten van box coolers.

Wat betekent dit voor jouw schip?

Een box cooler is een goede keuze als je bedrijfszekerheid en weinig onderhoud belangrijker vindt dan ruimte. Reken er wel op dat je de bundel bij elke dokbeurt inspecteert en dat je aangroei en galvanische corrosie actief tegengaat. Een nieuwe bundel laat je voor inbouw coaten; een gebruikte bundel met aanslag, pokken of corrosie kan via het refit programma worden gereinigd, geïnspecteerd, waar nodig van nieuwe buizen voorzien, gecoat en afgeperst. Zo blijft de eenvoud van het systeem ook op de lange termijn een voordeel.