brochure koelen met ammoniak milieuvriendelijker en veilig

8/12/2019 Brochure Koelen Met Ammoniak Milieuvriendelijker en Veilig

1/28

Koelen met ammoniakmilieuvriendelijker & veilig

(NH3en NH3/CO2koelsystemen)


2/28

Koelen met ammoniak milieuvriendelijker & veilig Januari 20072

Inhoudsopgave

Inleiding 3

Samenvatting en conclusies 4

1. Algemene informatie 5

2. Welke systemen? 9

3. NH3-projecten met ROB-subsidie 15

4. Milieuvoordelen (TEWI) NH3en NH3/CO2vergeleken met HFK 17

5. Economische aspecten aanschaf NH3/CO2-installaties 19

6. Risicos en veiligheidsmaatregelen 21

7. Regelgeving voor koelinstallaties 23

8. Referenties 27


3/28


4/28


Samenvatting en Conclusies

De overheid stimuleert de toepassing van nieuwe energie-efficinte koeltechnieken met natuurlijkekoudemiddelen, opdat de (koel)marktsectoren hun convenantsdoelstelling kunnen halen (Kyoto).Een goede bekendheid met de nieuwe ammoniak koeltechnieken bij alle partijen is daarom eenvoorwaarde voor succes.Deze brochure zet voor u de belangrijkste zaken van ammoniak als koudemiddel op een rij. U vindt

hier: algemene informatie over het koelen met ammoniak (NH3): energie- en milieuvoordelen, NH3-

toepassingen in combinatie met CO2 overzicht van NH3-systemen voor compacte en energie-efficinte installaties

vier uitgewerkte voorbeeldprojecten

overzicht van de twintig gerealiseerde projecten met NH3en NH3/CO2(met ROB subsidie)

milieuvoordelen bij NH3en NH3/CO2in vergelijking met HFK koudemiddelen

financile vooruitzichten. Resultaten uit de Aanvulling Bouwwijzer voor koelen vrieshuizen

milieu- en veiligheidsaspecten. De relevante wetgeving door NH3: Warenwetbesluitdrukapparatuur, Besluit externe veiligheid inrichtingen en PGS 13

referenties.

Geconcludeerd kan worden dat deze milieuvriendelijke koeltoepassing in korte tijd eenaanmerkelijke vlucht neemt, mede door de intensieve samenwerking tussen de markt, deleveranciers en de overheid. Het Ministerie van EZ stimuleert fiscaal de energie-efficintekoeltoepassingen met NH3en NH3/CO2en het Ministerie van VROM stimuleert koeling metnatuurlijke koudemiddelen ter voorkoming van de nadelige broeikasgas-effecten met in de EUtoelaatbare F-gas koudemiddelen HFKs*).De markt is op dit moment erg gebaat bij deze stimuleringsmaatregelen, gezien de noodzaak totvervanging van de CFK en HCFK (freon R22) koudemiddelen in de komende jaren. Ca 75% vanalle koel-vrieshuizen staat in 2006 nog voor deze vervanging, en voor de keuze van HFKs ofnatuurlijke koudemiddelen!De stijgende energieprijzen dragen sterk bij aan een aantrekkelijker terugverdientijd voor deenergie-efficinte koeltoepassingen, en kunnen dit vervangingstempo verder versnellen. Deleveranciers haken in op de nieuwe markteisen, met een nieuwe generatie hoogwaardige

koelsystemen. De marktervaringen in 2000-2006 kunnen succesvol worden genoemd.Herkend is dat de vergunningverleners (bevoegd gezag) dit vervangingstempo moeten kunnenbijbenen. Het bevoegd gezag had duidelijk behoefte aan heldere informatie over de regelgeving bijdeze koelinstallaties, om trage vergunningsprocedures te voorkomen. Hierin voorziet het nieuweInformatieblad Regelgeving voor koelinstallaties [Infomil, uitgave L45, 2007]. Hoofdstuk 7Regelgeving voor ammoniak installaties is direkt afgeleid van dit nieuwe Informatieblad L45.

* Het Global Warming Potential (GWP) van een 1 kg gas geeft het effect weervan lekkage en emissie ten opzichte van 1 kg CO2. Zo heeft het koudemiddelHFK 507 een GWP van 3800 CO2equivalent. Voor NH3 is dit 0.Daarbij ligt het energiegebruik bij een NH3 systeem 20-40% lager dan bij eengelijksoortig koelsysteem met HFK koudemiddel. Beide effecten samen,lekkage en energiegebruik, geven het milieueffect uitgedrukt in de TEWI-

waarde.


5/28


1. Algemene informatie

Koeltechniek en koudemiddelenAls we aan koeltechniek denken dan bedoelen we gangbare compressiekoelsystemen. Zoals dekoelkast of de warmtepomp thuis. Bij een koelkast hebben we aan een klein beetje stroomverbruikgenoeg om warmte uit melkflessen van 6-12

0C te halen en aan de zwarte geribbelde achterkant van

de koelkast te lozen met een graadje of 30, ter opwarming van de keuken in de winter. Bij eenwarmtepomp hebben we aan een klein beetje stroomverbruik genoeg om warmte uit de bodem op 6-12

0C te halen om die aan de vloerverwarming af te geven met een graadje of 30.

Het kringloopproces van de compressiekoeltechniek is in de principeschemas in deze brochure goedte herkennen. Koelmachines en warmtepompen volgen de wetten van de thermodynamica voorgesloten kringprocessen. Warmtepompen zijn daarom in principe vele malen zuiniger dan HR ketels.De keuze van de koudemiddelen in koelmachines bepaalt sterk de eigenschappen van de energie-efficintie en van de milieubelasting.Deze brochure gaat dieper in op de keuze en de ervaringen met het natuurlijke koudemiddel NH3,vaak gecombineerd met het natuurlijke koudemiddel CO2. Deze brochure gaat niet in op allerleiandere, alternatieve koeltechnieken.

Milieuaspecten en moderne NH3koelsystemenHet natuurlijke koudemiddel NH3werd al voor 1900 toegepast in de koeltechniek. Na de TweedeWereldoorlog raakte NH3verdrongen door synthetische koudemiddelen (CFKs en later HCFKs),waarvan de milieunadelen toen niet onderkend werden (aantasting ozonlaag).

Een nieuw argument voor het toepassen van efficinte NH3koeltechniek is de bijdrage aan dereductie van de overige broeikasgassen (Kyoto-doelstelling). Met natuurlijke koudemiddelen als NH3en CO2wordt de nadelige broeikasgas-bijdrage door lekkende HFK-koudemiddelen voorkomen.De vanouds bekende risico-aspecten van NH3 zijn technisch goed oplosbaar. Modernesysteemontwerpen richten zich op compactheid van de NH3-inhoud. Voorbeelden zijn het dx-expansiesysteem en vooral het indirecte systeem waarmee de koude wordt gedistribueerd naar deafnemers. Optimale lekdichtheid en insluiting in de installatietechnische ruimte van eventueel gelekteNH3beperken verder het risico.Verder zijn er ontwikkelingen gaande om de inhoud van koelsystemenverder te reduceren door het ontwikkelen van componenten en systemen met een minimalekoudemiddelinhoud.

Pompcirculatiesysteem (toelichting werkingsprincipe)NH3wordt toegepast in koelmachines met een temperatuurgebied van 40C tot +20C. Het wordt

gebruikt bij een schaalgrootte van enkele tientallen kW, zoals in winkels, tot 10 M-W of meer bij groteindustrile toepassingen. NH3wordt traditioneel toegepast in grotere industrile installaties van dekoel- en vrieshuizen, brouwerijen, levensmiddelenindustrie en ijsbanen. Het gaat hier om NH3-pompcirculatiesystemen (zie figuur 1.1), waarbij vanuit de NH3-afscheider het vloeibare NH3 naar dekoudevrager wordt gepompt. Dat kan een luchtkoeler in een vriescel zijn. Daar verdampt een deel vande NH3. Het mengsel van vloeistofdamp wordt vervolgens teruggevoerd naar de NH3-afscheider. Bijeen verdampertemperatuur beneden circa 20C wordt over het algemeen een tweetraps NH3-installatie gebruikt, dus twee na elkaar geschakelde NH3-koelsystemen. Pompcirculatiesystemen zijnzeer energie-efficint, maar hebben een relatief grote koudemiddelinhoud, waardoor er kans is opgrotere nadelige milieugevolgen bij lekkage.De afgelopen jaren is met steun van SenterNovem het koudemiddel NH3ook succesvolgentroduceerd voor toepassing in kleinere koelinstallaties zoals bij fruitopslag en supermarkten. Zieverder onder de indirecte systemen.

Ammoniak (NH3) is een van de meest efficinte koudemiddelen. Voor de belangrijkstekoeltoepassingen biedt een NH3 installatie de energiezuinigste oplossing. Daarom wordt NH3algebruikt sinds de beginjaren van de koeltechniek. Voor het milieu (Kyoto-doelstelling) biedt NH3nogeen extra voordeel, bij lekkage vindt geen broeikasgas-effect plaats.De voorheen gangbare NH3installaties zijn volgens het pompcirculatiesysteem. Toegelicht wordt dat

dit type direct systeem met een grote NH3inhoud nadelig is (veiligheidseisen). Dit heeft geleid tot hethuidige marktaanbod van moderne indirecte systemen met een zeer geringe NH3inhoud.Ter inleiding worden de werkingsprincipes van deze directe systemen en indirecte systemen belicht.


6/28


Indirect (dx-)systeemIn airconditioninginstallaties en proceskoeling worden NH3systemen (chillers) toegepast, gekoppeldaan een indirect koelsysteem: de koude wordt via koudedragers zoals water (6/12

0C) getransporteerd

naar de gekoelde ruimtes (zie figuur 1.3). Bij chillers wordt veelal een geregeld expansieventieltoegepast, waarbij de hoeveelheid koudemiddel naar de koudevrager precies is afgepast, zodat al hetkoudemiddel verdampt (dx-principe). Een dx-systeem (zie figuur 1.2) heeft een aanmerkelijk kleinerekoudemiddelinhoud dan een pompcirculatiesysteem. Volgens de productspecificaties van fabrikantenis de energie-efficiency van NH

3-chillers circa 25% beter dan van HFK-chillers [7].

Voor temperaturen onder 0C worden vriespuntsverlagers toegepast in indirecte systemen(secundaire deel van het systeem).Onderstaand zijn principeschemas van koelinstallaties uit de praktijk weergegeven [3].Sinds jaren is de koudemiddel-combinatie NH3/CO2in gebruik. NH3blijft dan beperkt tot demachinekamer en CO2wordt in het bedrijf gebruikt als verdampend medium. Ook hier ligt eenscheiding bij ongeveer -20C. Bij temperaturen tot -20C verzorgt een ntraps-ammoniak installatiede koudeproductie en wordt CO2als verdampende koudedrager ingezet. Na 100%-ammoniak koelingis dit over het algemeen de meest efficinte koeltechniek. Bij lagere temperaturen (tot ca -50C) wordtCO2 ook als koudemiddel ingezet. Deze combinatie is zuiniger dan 100% ammoniak.

Condensor

Hoge drukvlotter

Verdamper

Figuur 1.1 Pompcirculatiesysteem

Condensor

Expansieorgaan

Verdamper

Figuur 1.2 dx-systeem

Condensor

Expansieorgaan

Koeler

Koudedrager

Figuur 1.3 Indirect dx-systeem


7/28


Risicos en veiligheidsmaatregelenAlle koudemiddelen leveren veiligheidsrisicos op. H(C)FKs en CO2zijn zwaarder dan lucht enverdringen bij lekkage de zuurstof. NH3is voor de directe omgeving giftig. Gelukkig is NH3bij zeerlage concentraties van 5-25 ppm al te ruiken. Het gas is lichter dan lucht, waardoor hogeconcentraties zich bovenin slecht geventileerde ruimten voordoen. NH3is brandbaar, maar niet lichtontvlambaar.

Technische veiligheidsmaatregelenNH3-koelinstallaties dienen volledig lekdicht te zijn. Vooral de compressor moet goed zijn ontworpen.Dit heeft gevolgen voor de verbindingstechnieken: er moet worden gelast in plaats van gesoldeerd.Streven is de vulling van NH3-installaties zo klein mogelijk te houden. Dit kan door het gebruik vancompacte warmtewisselaars, een uitgekiend ontwerp en het toepassen van indirecte koelsystemen ofCO2als koudemiddel voor de lagedruktrap. Technische aanpassingen in NH3voorkomen in dekoelinstallatie lekkage. Mocht het toch gebeuren, dan zijn er voorzieningen om de NH3in te sluiten inde installatieruimte, die voorzien is van een alarmeringssysteem, een sprinklerinstallatie om de NH3opte lossen en een noodstop.


8/28



9/28


2. Welke systemen?

Vier systemen

Een minimale NH3-inhoud kan met verschillende systeemconcepten bereikt worden:

een direct NH3-dx systeem

een indirect NH3-systeem met in het secundaire deel een koudedragende vloeistof

een NH3/CO2-cascadesysteem met CO2-compressie

een direct NH3-systeem met in het secundaire deel CO2als verdampende koudedrager

Bij een direct systeem levert de koelinstallatie direct de koude aan de gebruikers.Bij een indirect systeem levert de koelinstallatie via een tussenmedium (secundair circuit) de koudeaan de gebruikers. (zie eerdere fig 1.3).

Tabel 2.1 Overzicht systeemconcepten met minimale NH3-inhoudSysteemconcept Soort

systeemKoudemiddel(verdampend)

Koudedrager(vloeistof)

Gerealiseerd bij

NH3-dx direct NH3 nvt Daalimpex ColdStores,Vrieshuis Hengelo,Van den Brink Nijkerk

NH3vloeibarekoudedrager

indirect NH3 glycol-oplossing;pekel

Ep de Graafs FoodToday; HaGInternational

NH3/CO2-cascade direct NH3 enCO2 nvt Polskamp

NH3/CO2verdampendekoudedrager

indirect NH3 en CO2 IJsbaanKennemerland

Deze vier systeemconcepten worden hieronder toegelicht met principeschemas enprojectbeschrijvingen uit de praktijk (zie lijst van 20 praktijkprojecten in tabel 3.1).

NH3-dx (direct)Om de risicos zo klein mogelijk te houden koos de logistiek dienstverlenerDaalimpex Cold Storesinhet nieuwe vrieshuis in Vlissingen niet voor een pompcirculatiesysteem met HFK 507, maar voor hetdirect-systeem op basis van NH3-dx. Daardoor kan met een kwart van de normale hoeveelheid NH3worden volstaan [4].

De trend is naar een minimale NH3inhoud, om reden van externe veiligheid en ookproductveiligheid.Een minimale NH3 inhoud kan op verschillende manieren bereikt worden, zoals in het

gepresenteerde voorbeeldproject bijDaalimpex Cold Stores.

Met NH3-koelsystemen zijn in het algemeen hogere energie-efficinties te bereiken.In het voorbeeldprojectEp de Graafs Food Todayzijn de nieuwste technieken op het gebied vanHFK-vrij koelen/vriezen en warmteterugwinning toegepast in nauwe samenwerking metSenterNovem en TNO.

In het voorbeeldprojectHaG International(gekoelde opslag van groenten- en fruitproducten) isde bestaande HCFK R22-koelinstallatie in 1999 vervangen door een indirect systeem met NH3alsprimair koudemiddel, waarbij zoveel mogelijk gebruik is gemaakt van energiebesparendecomponenten.

Met als voorbeeld het project bijPolskampwordt de techniek van NH3/CO2 nader toegelicht.


10/28


Ontwerp

twee vriescellen, 36.500 m3, opslagtemperatuur 20C

koelvermogen 350 kW

afvalwamte lozing naar de buitenlucht met luchtgekoelde condensor

NH3-inhoud 400 kg, dit is 1,2 kg/kW koeling

NH3-dx is een nieuwe systeemcombinatie. De gekozen smeerolie is mengbaar met NH3 pas na 30.000 draaiuren wordt de noodzaak voor onderhoud gecontroleerd

meerprijs ten opzichte van een HFK 507 pompcirculatiesysteem is 35.000,-, maarlagere onderhoudskosten. Tegenover de maandelijkse STEK-controle bij een HFK 507pompcirculatiesysteem volstaat een jaarlijkse PGS 13 onderhoudscontrole bij het NH3-systeem.

NH3/ koudedrager (indirect)Ep de Graafs Food Todayin Putten,producent van diverse kipproducten, koos voor een compacte,indirecte NH3-koelinstallatie. Het koude-distributiesysteem bevat de vriespuntverlagendepolypropylene glycol oplossing.Met twee gescheiden NH3-koelkringlopen wordt glycol op vierverschillende koeltemperaturen gemaakt. Invriezen gebeurt met een varirende koeltemperatuur.Gedurende de eerste uren wordt gewerkt met een traject van 15 tot 25C. Om de vriessnelheid tebehouden wordt de glycol koeltemperatuur vervolgens geleidelijk verlaagd tot -35C. Het productvriest uiteindelijk door tot een kerntemperatuur van 18C.

Ontwerp de NH3voerende delen bevinden zich in de machinekamer en op het dak (condensors)

drie sets van vier schroefcompressoren, vriesvermogen 636 kW, koelvermogen 400 kW

afvalwarmte lozing naar de buitenlucht met verdampingscondensor

compacte NH3/glycol badverdampers

NH3-inhoud 380 kg, dit is 0,4 kg/kW koeling

glycol dient voor het koelen van verwerkingsruimten, koelcellen, vriescellen, invriesbunkers enplatenvriezers. Alle glycolleidingen en appendages zijn uitgevoerd in RVS materiaal

ontdooien van de luchtkoelers in de vriescellen met de warmere glycol uit verwerkingsruimten

onderkoeling van de NH3-vloeistof met ontdooikoude uit het vrieshuis

de energiebesparing ten opzichte van een HFK 507-systeem bedraagt 1,9 miljoen/kWh per jaar

standaardisatie van het installatieconcept resulteert in lagere investering en in lage

onderhoudskosten. Compressoren, buffers, badverdampers etc. zijn onderling uitwisselbaar enindien nodig snel te vervangen

flexibele bedrijfsuitbreiding is mogelijk zonder aanpassingen aan het koudemiddel-concept

de terugverdientijd van de meerinvestering van 160.000,- door de besparing op energiekostenbedraagt twee jaar. Bij soortgelijke bedrijven met tenminste drie verschillende gekoelde ruimtenen 200 kW koelvermogen zal de meerinvestering indicatief 10% bedragen.

HaG Internationalin Barendrecht heeft een groothandelsbedrijf voor groenten- en fruitproducten.Voor de gekoelde opslag is in 1999 de HCFK R22-koelinstallatie voor de vijftien bewaarcellenvervangen. Gekozen is voor een indirect systeem met NH3als primair koudemiddel en eenpekel/zoutoplossing (kalium formiat) als secundaire koudedrager. Bij het ontwerp is zoveel mogelijkgebruik gemaakt van energiebesparende componenten.

Ontwerp fruitkoeling 83.857 m

3op een temperatuur van +2/+4

0C

HR compressoren, koelvermogen 994 kW (condensor +300C, verdamper -15

0C)

grote warmtewisselaars: luchtgekoelde condensor (ontworpen op dT 10K), warmtewisselaar NH3/pekel en luchtkoelers (dT 6K)

afvalwarmtelozing naar de buitenlucht met luchtgekoelde condensor

NH3inhoud 300 kg, dit is 0,3 kg/kW koeling. Pekel inhoud 15 m3

pilot project voor de toepassing van pekel als koudedrager

toepassing van pekel biedt voordelen ten opzichte van glycol, voornamelijk voor de energie-efficiency

toepassing van kunststofleidingen voor de pekel. (voor aspecten van pekel lekkage bijkunststofleidingen, zie het rapport van HaG International via de ROB-websitewww.senternovem.nl/ROB)

bij de keuze van circulatiepompen, leidingen en appendages speciaal letten op de geschiktheidvoor deze koudedrager pekel


11/28


NH3/CO2systemen (direct, indirect)Sinds een aantal jaren wordt kooldioxide (CO2) weer toegepast in koelinstallaties, doorgaans incombinatie met een ander koudemiddel [5]. Meestal is dit NH3. Het merendeel van de projectenlijst(tabel 3.1) heeft een NH3/CO2-systeem. Voor het secundaire systeem wordt CO2gekozen vanwege degrotere externe en productveiligheid ten opzichte van NH3en de gunstigere effecten op het milieu invergelijking met synthetische HFK-koudemiddelen. CO

2is niet giftig en heeft bij lekkage als

koudemiddel een verwaarloosbaar broeikaseffect (want GWP 1). Zo hebben we de paradoxale situatiedat het bekendste broeikasgas CO2wordt gebruikt om een milieuprobleem op te lossen.

NH3/CO2 principeschemasTe onderscheiden is een direct NH3/CO2-systeem (figuur 2a) en een indirect systeem (figuur 2b).CO2-koelkringlopen met compressieproces worden gekenmerkt door hoge drukken en een relatiefklein volume. Vanwege deze hoge drukken en het lage kritische punt (31C) wordt CO2met NH3gecombineerd tot NH3/CO2-cascadesystemen.In de meeste gevallen is gekozen voor een directNH3/CO2-cascadesysteem (figuur 2a) metcompressoren in het CO2-deel. De cascadecondensor vormt de verbinding tussen het hogetemperatuurdeel (NH3) en het lage temperatuurdeel (CO2). Vanuit de CO2afscheider transporterenpompen de CO2-vloeistof naar de koelers. Hier verdampt een deel van de CO2-vloeistof en vervolgens

komt het damp/vloeistofmengsel terug in de CO2-afscheider.Voordelen van CO2hierbij zijn:

compacte installaties; door de hoge druk en het soortelijke gewicht van het gas is de benodigdemassastroom van CO2aanmerkelijk kleiner dan bij de HFKs en bij NH3. Dit heeft tot gevolg dat hetgaszijdige gedeelte van de CO2-installatie aanmerkelijk kleiner is (tot meer dan 50% kleinerediameters)

relatief lage compressieverhouding en daardoor een hoge energie-efficiency.

Bij een indirect systeem(Figuur 2b) vindt geen compressieproces plaats in het CO2-deel. CO2is hiereen verdampende koudedrager. Bij een indirect systeem blijft het CO2-systeem olievrij, met alsvoordeel dat de warmtewisselaars efficienter blijven funktioneren (geen vrijkomende compressorsmeerolie, dus geen vervuiling op de oppervlakken). Bij indirecte systemenheeft CO2alsverdampende koudedrager (condensatie rond -30

0C, dus bij de zeer lage CO2temperaturen en

drukken) de volgende voordelen ten opzichte van de andere (maar niet verdampende) koudedragers: geen temperatuurverhoging bij verdampen (hogere efficiency)

klein debiet en daarmee dunne leidingen en kleine circulatiepomp.

Ter illustratie zijn enkele indicatieve temperaturen in de schemas opgenomen.

Figuur 2a Direct NH3/CO2systeem Figuur 2b Indirect NH3/CO2systeem

van koelervan koeler

naar koeler

Afscheider

Cascade

condensor

Afscheider

Cascade

condensor

Condensor Condensor

Expansieorgaan

Expansieorgaan

Expansieorgaan

Compressor

Compressor

naar koeler

van koeler

NH

-10 C

-5 C

-30 C

2a 2b

-35 C

-30 C

NH3

CO2 CO2

Compressor


12/28


13/28


Figuur 2.cDirect NH3/CO2- cascadesysteem bij Polskamp

Warmteterugwinning NH3condensors

21/31C

NH3compressoren

-12/31C

NH3/ CO2cascade

condensor

CO2 -7C = 395 kW

Koelcel + verwerking

CO2compressoren

-50/-7C

CO2compressoren

-32/-7C

CO2afscheider -50 C

CO2afscheider -320C

CO2 -32 C

Vriescellen

Warmteterugwinning

onderkoeling

CO2-50 C

Platenvriezer

+bunker

+verwerking


14/28



15/28


3. NH3-projecten met ROB-subsidie

In het onderstaande overzicht zijn de gesubsidieerde projecten opgenomen die alle NH3in hetprimaire koelsysteem hebben. Het koudemiddel in het secundaire koelsysteem kan per projectverschillen: merendeels is het CO2, in enkele gevallen HFK 507 of pekel. Duidelijk is de beperkte NH3-inhoud waar te nemen (1.000kg

CO2-persgas GTI PostKoudetech-niek

Groente-verwerking

Van Oers Boxtel Vriesopslag NH3/CO2 200 kg 1,9 elektrisch Grenco Diepvriesmaaltijden

Daalimpex ColdStores

Vlissingen Koel- envriesopslag

NH3-dx 400 kg 1,2 elektrisch GTIKoudetech-niek

Koel- envrieshuizen

Lagemaat Nijkerk Vriesopslag NH3/CO2 1.450

kg

1,0 warme glycol

(bron NH3olie)

Grenco Koel- en

vrieshuizenKlaas Puul & Zn Volendam Invriestunnel NH3/CO2 700 kg 1,0 perslucht Bort de

GraafVisverwerking

Ep de Graaf sFood Today

Putten Vriesopslag,invriestunnel

NH3/glycol 380 kg 0,4 warme glycol(bron NH3afvoerwarmte)

WormgoorKoudetech-niek

Kippenvleesverwerking

Frigo Breda Breda Vriesopslag NH3/CO2 200 kg 0,4 warme glycol(bron NH3olie)

GTI PostKoudetech-niek

Koel- envrieshuizen

HaGInternational

Barendrecht Koelopslag NH3/pekel 300 kg 0,3 NH3-persgas NijssenKoeling

Groothandelgroente & fruit

Kloosterboer Maasvlakte Vriesopslag NH3/CO2 450 kg 0,3 elektrisch GTIKoudetech-niek

Koel- envrieshuizen

Menken Salades Sassenheim Koel- envriesopslag

NH3/CO2 400 kg 0,4 CO2persgas York /CalteK-Hiensch

Voedings-middelen

Polskamp Ermelo Invriezenn,platenvriezer

NH3/CO2 1.900kg

0,4 CO2-persgas GTIKoudetech-niek

Vlees-verwerking

Van der Made Oosterhout Invriezen, koel-en vriesopslag

NH3/CO2 570 kg 0,4 warmwatervoor koelers;elektrisch voorplatenvriezers

GTIKoudetech-niek

Aardappel-verwerking

Van Dijk Cothen Vriesopslag NH3/CO2 200 kg 0,2 CO2-persgas York Koel- envrieshuizen

Jaczon Scheveningen Invriezen envriesopslag

NH3/pekel warme pekel Grenco Visserij/trawler

Van der Zwan Scheveningen Invriezen envriesopslag

NH3/CO2 4900kg

CO2-persgas Grenco Visserij/trawlervlaggeschip

Parlevliet van

der Plas

Katwijk Invriezen en

vriesopslag

NH3/CO2 CO2-persgas Grenco Visserij/trawler

C1000supermarktBikkersvaart

Bunschoten Koel- en vries-meubelen

NH3/CO2 45 kg elektrisch Bort deGraaf

Supermarkt

De toepassingvan NH3en NH3/CO2 systemen heeft in korte tijd een aanmerkelijke vlucht genomen.Per eind 2006 zijn twintig projecten gerealiseerd met ondersteuning van ROB subsidies. Deervaringen in deze NH3-projecten zijn redelijk tot (zeer) goed. Intussen worden, ook buiten hetROB subsidiekader, in toenemende mate NH3 koelinstallaties gerealiseerd.NH3/CO2 wordt vooral gekozen in industrile koeltechniek (invriestunnels, koel/vries-opslag),

opvallend genoeg ook in de visserijsector (vistrawlers). Verder in de sport- en recreatiesector(ijsbanen, skipistes) en in de supermarktsector.De koelcapaciteiten in deze industrile projecten variren van ca. 500 kW tot 4.500 kW.De koelcapaciteit in de supermarkten ligt met 100-200 kW een stuk lager.De NH3-inhoud bij deze projecten ligt overwegend tussen de 200 en 1.000 kg, bij supermarktenbeneden de 100 kg. Een deel van deze projecten (< 200 kg NH3) valt dus niet onder het BesluitBevi (vergunning).


16/28


DeenssupermarktWeidevenne(2006)

Purmerend Koel- envriesmeubelen

NH3/CO2 50 kg Elektrisch Bart deGraaf

Supermarkt

Snowworld Landgraaf Skipiste NH3/CO2 Sport enrecreatie

Kennemerland Haarlem Kunstijsbaan NH3/CO2 1.800kg

Grenco Sport enrecreatie

Uiteraard komen ook NH3koelinstallaties tot stand zonder ROB subsidieregeling, of gestimuleerd dooreen andere subsidieregeling. Genoemd kunnen worden (maar niet volledig):

Vrieshuis Hengelo

Van den Brink Nijkerk met NH3-dx systeem

Diepop Waalwijk met NH3/CO2systeem

Arctic Zoetermeer met NH3/CO2systeem

Langeveld Sleegers/Blokland Nijmegen met NH3systeem

de Jongs Koel- en Vrieshuis Bunnik met NH3systeem

Meester Stegeman Wijhe met NH3/pekel systeem

Grolleman Coldstores Apeldoorn met NH3/CO2systeem

Olympic Barendrecht met NH3/CO2 systeem

Sara Lee/DE Koffiefabriek Joure met NH3/CO2 systeem.

Hoek Loos IJmuiden met NH3/CO2systeem

Bakker Barendrecht met NH3/glycolsysteem

4 Fruit/Royal Namen Barendrecht met NH3/CO2 systeem

Laurus Drachten met NH3/CO2 systeem

Plukon Dedemsvaart metNH3/CO2 systeem

Vitelco s Hertogenbosch met NH3/CO2 systeem

De Jong (oplevering 2007) Barendrecht met NH3/CO2 systeem/.


17/28


4. Milieuvoordelen (TEWI) van NH3of NH3/CO2vergeleken met HFK

NH3/CO2versus HFKsDeze vergelijking wordt gemaakt bij de ROB-subsidieaanvragen voor de NH3/CO2-installaties. Hierbijwordt als referentie altijd een HFK-koelsysteem genomen.Ten opzichte van installaties met HFK koudemiddelen bedraagt de meerinvestering van een NH3/CO2-cascadesysteem 20 50%. Dit is afhankelijk van het koelvermogen, het type HFK koudemiddel en deuitvoering van de HFK referentiesituatie, zoals een centraal of decentraal koelsysteem.Het energieverbruik van een NH3/CO2-cascadesysteem blijkt in de gesubsidieerde projecten al gauw15-25% lager. Ook de onderhoudskosten liggen lager. De terugverdientijd bedraagt over hetalgemeen minder dan vijf jaar. De levensduur van industrile koelinstallaties is over het algemeen

lang (20 25 jaar), waardoor de investering in een moderne NH3/CO2-installatie een aantrekkelijkeoptie is.

NH3/CO2versus NH3Ten opzichte van koelinstallaties met NH3ligt de investering enigszins hoger. De efficiency isvergelijkbaar met die van NH3-installaties bij verdampingstemperaturen van 30

0C tot 35

0C.

Bij hogere verdampingstemperaturen is de efficiency van NH3-installaties gunstiger.De exploitatiekosten ontlopen elkaar niet veel. Een belangrijk aspect is de NH3-systeeminhoud. Dezedient bij voorkeur zo klein mogelijk te zijn en afhankelijk van de NH3-inhoud moet aan de voorschrevenafstandseis ten opzichte van de bebouwing voldaan worden [1]. Een ander aspect betreft de drukken.Bij temperaturen beneden -33C is NH3 subatmosferisch (


18/28


Vervanging van HCFK R22NEKOVRI en NVKL hebben in 2004 de studie Vervangen R22: Kans voor natuurlijke koudemiddelen[8] gepubliceerd. Omdat oude koelinstallaties meestal veel besparingsmogelijkheden kennen, kan deenergiebesparing oplopen tot 30 50% voor een NH3-systeem. Omgekeerd kan een retrofit naar eenHFK juist leiden tot een toename van het energiegebruik met 10 tot 30%.


19/28


5. Economische aspecten bij aanschaf NH3/CO2-installaties

Bij een beschouwing van de exploitatiekosten wordt uitgegaan van de kosten over de gehele

levensduur. Naast de investeringskosten tellen ook de jaarlijkse energie- en onderhoudskosten mee.Daarnaast wordt rekening gehouden met subsidie- of stimuleringsregelingen. Voor de toepassing vanhet NH3/CO2-systeem kan gebruik worden gemaakt van fiscale regelingen:Energie-investeringsaftrek(EIA) en VAMIL [5]en in bepaalde gevallen Milieu-investeringsaftrek (MIA). De EIA Energielijst 2007vermeldt de wijzigingen ten opzichte van 2006 en meldt over koeltechnieken:

Bij een energiezuinige koelen vriesinstallatie is toegevoegd dat bij alle halogeen vrijekoudemiddelen het hele investeringsbedrag van de energiezuinige koelvriesinstallatie inaanmerking komt.

Informatiebron: Aanvulling Bouwwijzer voor koelen vrieshuizenIn 2004 is in opdracht van SenterNovem de Good Practice Guidance (GPG) voor de sector industrilekoeling (koel-vrieshuizen) uitgebracht onder de naam Aanvulling Bouwwijzer voor koel- envrieshuizen [3]. In januari 2007 is ook een gebruiksvriendelijke rekenmethodiek op de PC gekomen

via de website van Nekovri [3a].Dit document met rekenmethodiek is erg nuttig bij het ontwerpen van nieuwe koelinstallaties. Juist dieontwerpfase is bepalend voor de kwaliteit van de installatie gedurende haar levensduur. In de GPG iseen aantal relevante opties voor de koelinstallatie uitgewerkt. Om een verantwoorde keuze te makenzijn de resulterende broeikasgasemissies en exploitatiekosten van de verschillende koelsystemen opeen rij gezet. Hierbij wordt niet alleen gekeken naar de aanschafkosten van de koelinstallatie, maarnaar de totale kosten, waaronder afschrijving, rente, energie en onderhoud. De koelinstallaties zijntechnisch gelijkwaardig. In de praktijk worden HFK-systemen vaak aanmerkelijk eenvoudiger en dusveel goedkoper- ontworpen. Het verschil in energiegebruik neemt dan toe.De volgende stappen worden in deze GPG methodiek onderscheiden:stap 1:minimalisatie van de koudevraag, zoals isolatie van de koelen vriescel.stap 2:onderlinge vergelijking van de diverse relevante systeemopties, op basis van de onderstaandeaspecten:

het jaarlijkse energiegebruik en de bijbehorende CO2-emissie (indirecte bijdrage broeikaseffect); de potentile koudemiddellekkage en de bijbehorende CO2-emissie (directe bijdrage

broeikaseffect), afhankelijk van het soort koudemiddel en de koudemiddelinhoud;

de exploitatiekosten, gevormd door afschrijving van de investering en operationele kosten doorenergiegebruik en onderhoud.

Deze twee stappen in het ontwerptraject zijn globaal en richtinggevend van aard. Voor een specifiekesituatie kan vervolgens op basis van de gekozen besparingsmaatregelen en de gekozen systeemoptieeen offerte worden aangevraagd.

Twee voorbeelden1. Een koelhuis met een benodigde koelcapaciteit van 550 kW.Uit [3] blijkt dat een pompsysteem met NH3of een indirect pompsysteem met NH3en CO2alstweefasige koudedrager een goede keuze kan zijn ten opzichte van het referentiesysteem. Uiteraard

moet voor de definitieve keuze aan meer factoren aandacht worden geschonken, bijvoorbeeld debenodigde vergunningen. Zeker bij grote hoeveelheden NH3moet hier rekening mee wordengehouden. In onderstaande tabel is een aantal kenmerken van deze systeemopties gegeven.

Tabel 5.1 Voorbeeld 1: koelinstallatie 550 kW.

NH3pompsysteem

indirectNH3/CO2systeem

referentie:HFK

R134a pompsysteem

Koudemiddelinhoud [kg] 1.650 (NH3) 330 (NH3) 1.925Investering [] 484.000 508.750 473.000Exploitatiekosten [/j] 90.750 99.550 92.950Energieverbruik [kWh/j] 517.550 613.800 562.100Totale CO2-eq emissie [ton/j] 316 375 468

De energieprijzen en stimulering door de overheid (EIA, VAMIL/MIA) hebben eenbelangrijke invloed op de economisch meest aantrekkelijke keuze.


20/28


Het NH3-pompsysteem heeft ten opzichte van de andere systeemopties de volgende voordelen:

de exploitatiekosten en de investering zijn ongeveer gelijk aan die voor het R134a systeem

laagste energiegebruik en laagste broeikasgasemissie (TEWI), 33% lager dan het HFK R134areferentiesysteem.

Het indirecte NH3/CO2-systeem (CO2als koudedrager) heeft ten opzichte van de anderesysteemopties de volgende voordelen:

een relatief kleine NH3-inhoud, de NH3komt alleen voor in de machinekamer een circa 20% totale lagere broeikasgasemissie (TEWI) dan het HFK R134a referentiesysteem,

ondanks het iets hogere energiegebruik bij dit koelproces.

2. Een vrieshuis met een benodigde koelcapaciteit van 550 kWEen gebruikelijke vriesinstallatie bestaande uit een pompsysteem met economiser en HFK R507 alskoudemiddel wordt vergeleken met een vriesinstallatie bestaande uit een NH3/CO2-cascadesysteemmet pompcirculatie. Onderstaande tabel geeft een aantal kenmerken van beide systeemopties weer.

Tabel 5.2 Voorbeeld 2: vriesinstallatie 550 kWNH3/CO2cascadesysteem

Referentie: HFKR507 pompsysteemmet economiser

Koudemiddelinhoud [kg] 330 (NH3) 2.200Investering [] 786.500 698.500Exploitatiekosten [/j] 177.100 179.300Energieverbruik [kWh/j] 1.453.650 1.589.500Totale CO2-eq emissie [ton/j] 887 1.388

Het grootste voordeel bij de toepassing van het NH3/CO2-cascadesysteem is de 35% lagerebroeikasgasemissie. Deze wordt niet alleen veroorzaakt door het vrijwel ontbreken van directeemissies (lekkage), maar ook door een lagere indirecte broeikasgasemissie. Het energiegebruik iscirca 10% lager bij het NH3/CO2-cascadesysteem. Hoewel de investeringskosten ruim 10% hoger zijnvoor het NH3/CO2-systeem, vallen de exploitatiekosten toch lager uit door het lagere energiegebruik.

In de voorbeelden (uit de Aanvulling Bouwwijzer koelen vrieshuizen) is nog geen rekening gehouden

met het fiscale voordeel van de EIA, zoals voor NH3/CO2-systemen, koelsystemen met een hogeseizoenefficintie, mogelijk is.


21/28


6. Risicos en veiligheidsmaatregelen

RisicosHet risico van NH3voor de directe omgeving is de giftigheid. NH3heeft ernstige uitwerkingen opluchtwegen, ogen, oren en huid. Bij zeer lage concentraties 25 ppm is NH3al te ruiken. De MAC-waarde is 20 ppm, waarboven de eerste klachten optreden. Een hoge concentratie ammoniak (500ppm en hoger) heeft ernstige uitwerkingen en kan dodelijk zijn. Bij grote lekkages kunnen dezeconcentraties worden gehaald.NH3is lichter dan lucht en hoge concentraties zullen zich boven in slecht geventileerde ruimtenvoordoen.NH3is brandbaar, maar niet licht ontvlambaar. De ontstekingstemperatuur is 630C, de

ontstekingsenergie is hoog (680 MJ). Lekkende NH3uit koelinstallaties zal echter meestal gemengdzijn met smeerolie(damp). Deze olie is over het algemeen een stuk brandbaarder dan NH3. Hetbrandgevaar bij lekkage in NH3installaties moet dus nooit onderschat worden. Explosiegevaar treedtop bij concentraties in de lucht tussen 15 en 29%. Deze concentraties zijn dodelijk, maar zouden bijgrote lekkages wel kunnen worden gehaald.Bij een calamiteit (leidingbreuk e.d.) zal veelal NH3als vloeistof vrijkomen. Er is veel energie nodig omde vloeistof te verdampen. Deze komt uit de omgeving. Het verdampingsproces duurt betrekkelijk langen werkt vertragend op de toename van NH3-gas concentratie in de ruimte. Zie ook het hoofdstukRegelgeving.

Technische veiligheidsmaatregelenNH3-koelinstallaties dienen volledig lekdicht te zijn. Vooral de compressor moet hiervoor goed wordenontworpen. Ook heeft dit gevolgen voor de gebruikte verbindingstechnieken: lassen in plaats van

solderen. De vulling van NH3-installaties moet bij voorkeur zo klein mogelijk zijn. Dit is mogelijk doorhet gebruik van compacte warmtewisselaars, een uitgekiend ontwerp en vooral door het toepassenvan indirecte koelsystemen of het NH3/CO2-systeem. Technische aanpassingen in NH3-koelinstallatieszijn er in eerste instantie op gericht lekkage te voorkomen. Bij eventuele lekkage wordt getracht deNH3in te sluiten in de installatieruimte, dat voorzien is van een alarmeringssysteem en een noodstop.Tot de technische veiligheidsmaatregelen behoren onder andere:

inblokafsluiters

gasbelemmerende omhulling

mechanische ventilatie

(automatische) ammoniakdetectie

noodstop

alarmeringssysteem.Daarnaast zijn persoonlijke beschermingsmiddelen de laatste stap in het veilig werken met NH3-

installaties. In het vaststellen van de noodzakelijke veiligheidsmaatregelen is het van belang in welkeruimte(s) de opstelling staat en wie de gebruikers van deze ruimte zijn. Afhankelijk van het type en degrootte van de installaties moeten regelmatig verschillende veiligheidscontroles worden uitgevoerd.Zie ook het hoofdstuk Regelgeving.

De giftigheid en brandbaarheid van NH3vormen de risico-aspecten voor het installatieontwerp en deregelgeving. Moderne systeemontwerpen richten zich op compactheid van het NH3-volume.Voorbeelden zijn het dx-expansiesysteem en het indirecte systeem waarmee de koude wordtgedistribueerd naar de afnemers. Optimale lekdichtheid en insluiting in de installatieruimte vaneventueel gelekte NH3 beperken verder het risico.

HFKs en CO2hebben andere veiligheidsrisicos. Ze zijn zwaarder dan lucht en verdringen bij lekkagede zuurstof in de lucht.


22/28



23/28


7. Regelgeving voor koelinstallaties

A.Voor koelinstallaties met alle typen koudemiddelen geldt het WarenwetbesluitdrukapparatuurNieuwbouw:De fabrikant moet een verklaring opstellen waarin hij aangeeft dat zijn product aan de richtlijn voldoet(EU-verklaring van overeenstemming) en zijn product voorzien van een CE-markering, meestalvergezeld van een identificatie van een onafhankelijke keuringsinstelling (een aangemelde instelling).Bij een product met een laag risico mag de fabrikant dit onder zijn eigen verantwoordelijkheid op demarkt brengen. Bij toename van het risico schrijft het besluit een toenemende bemoeienis van eenonafhankelijke instelling voor. De fabrikant is verplicht een gebruiksaanwijzingbij zijn product te doen.Hierin geeft de fabrikant aan hoe zijn product moet worden genstalleerd en in bedrijf gesteld. Tevens

hoe het product moet worden gebruikt en onderhouden.

Ingebruikneming:De gebruiker moet de opstelling van de installatie eerst laten keuren door een onafhankelijkeinstelling voordat deze in gebruik wordt genomen. Het doel van de keuring is om bij meer gevaarvolledrukapparatuur het veilig gebruik en mogelijkheid van goed onderhoud zeker te stellen. Bij de keuringwordt gekeken of het drukapparaat of samenstel veilig kan worden gebruikt en onderhouden. Metname wordt gekeken of de apparatuur volgens de tekening is gebouwd en de vereiste kenmerken zijnaangebracht. De uitwendige staat wordt gecontroleerd op beschadigingen en de veiligheden op hunwerking.Ook wordt gekeken naar de ondersteuning en ophanging van de apparatuur. Bij goedkeuringgeeft de instelling een verklaring van ingebruikneming af aan de gebruiker. Deze keuring is ook vereistals een bestaande installatie wordt verplaatst.

Voor koelinstallatiesmet alle typen koudemiddelenis van toepassing:

A Warenwetbesluit drukapparatuur en Europese richtlijn drukapparatuur (PED)

bij nieuwbouwinstallaties schrijft het Warenwetbesluit bij hogere veiligheidsrisicos een

toenemende bemoeienis van een onafhankelijke instelling voor voor ingebruikneming wordt met name gekeken of de apparatuur volgens de tekening is

gebouwd en de vereiste kenmerken zijn aangebracht

in de gebruiksfase moet de gebruiker de installatie tijdig laten keuren, onderhoud laten uitvoerenen op regelmatige tijden laten (her)keuren

Voor koelinstallatiesmet NH3als koudemiddelgelden aanvullende besluiten:

B Besluit externe veiligheid inrichtingen (Bevi) ende Regeling externe veiligheid inrichtingen (Revi):

verplicht voor koelinstallaties met een inhoud van meer dan 400 kg NH3 naleving van de afstandstabellen voor NH3koelinstallaties en NH3 warmtepompen

C AMVBBedrijven zonder milieuvergunning kunnen veelal door beroep te doen op derelevante AMVB tot 200 kg NH3toepassen. Boven de 200 kg is een milieuvergunningnoodzakelijk.Medio 2007 wordt en aanpassong van de AMVB verwacht (groter NH3-inhoud)

D Praktijknormen EN378 en PGS 13

E Wet MilieubeheerBinnen de Wet Milieubeheer kan het bevoegd gezag investeringen die zich op energiebesparingbinnen 5 jaar terugverdienen verplicht stellen. Gezien de vaak gunstige terugverdientijd kan hetbevoegd gezag vragen om een afweging van HFK t.o.v. een NH3systeem.


24/28


GebruikDe gebruiker is aansprakelijk en verantwoordelijk voor het beheer van documenten en voor goedgebruik van de installatie. Hij moet de installatie tijdig laten keuren, onderhoud laten uitvoeren en opregelmatige tijden laten (her)keuren. De herkeuring is voorgeschreven voor meer gevaarvolledrukapparatuur. Het doel van deze keuring is om te onderzoeken of de apparatuur voor de duur vaneen volgende termijn veilig gebruikt kan worden. In het Warenwetbesluit worden voorschriftengegeven voor periodieke keuring, intredekeuring voor tweedehands apparatuur en keuring vanwijzigingen en reparaties. Wanneer apparatuur wordt goedgekeurd voor verder gebruik geeft deinstelling een verklaring van herkeuring af aan de gebruiker.

B.Besluit externe veiligheid inrichtingen (Bevi)Voor koelinstallaties met een inhoud van meer dan 400 kg NH3is het Besluit externe veiligheidinrichtingen (Bevi) van toepassing. Daarnaast geldt de Regeling externe veiligheid inrichtingen (Revi)met afstandstabellen voor onder andere NH3-installaties. De afstandstabellen gelden voor NH3-koelinstallaties, met meer dan 400 kg inhoud maar met minder dan 10.000 kg inhoud, die voldoen aanPGS 13.

Tabel Afstandstabellen (in m) voor koelsystemen en warmtepompen met > 400 kg NH3alskoudemiddelType Inhoud (kg) Maximale

werktemperatuur lagerdan -25C

Maximalewerktemperatuur-25C en -5C

Maximalewerktemperatuur.hoger dan -5C

Vanaf MK VanafVL

Vanaf MK VanafVL

Vanaf MK Vanaf VL

1 >400 en < 1500400 en < 1500400 en < 1500


25/28


Voor bestaande situaties zijn in het besluit grenswaarden opgenomen met het oog op de sanering vanongewenste situaties. De regeling zal naar verwachting in 2007 worden aangevuld met een tabel voorbedrijven met koelen vriesinstallaties waarvan de vloeistofleidingen groter zijn dan DN50 en kleinerdan DN80.

Zie voor nadere informatie het Informatieblad Regelgeving voor koelinstallaties van Infomil, uitgaveL45 [1].


26/28



27/28


8 Referenties

[1] Informatieblad Regelgeving voor koelinstallaties, InfoMil uitgave L45, november 2006[2] Nationaal Onderzoek Koudemiddelstromen, STEK, 29 mei 2002[3] Aanvulling Bouwwijzer, voor koelen vrieshuizen, TNO-MEP, 2004, Rapport R2004/530,[3a] Gebruiksvriendlijke rekentool bij het rapport Aanvulling Bouwwijzer voor koelen vrieshuizen,

Nekovri, januari 2007

[4] Directe verdamping reduceert hoeveelheid ammoniak fors, VMT, november 2002, nr. 23.[5] NH3/CO2systemen definitief doorgebroken, RCC Koude- en Luchtbehandeling, juni 2003[6] www.senternovem.nl/ROBvoor toepassingsvoorbeelden en rapporten van gesubsidieerde

projecten[7] Productinformatie Ammonia chiller, GEA-Grasso, ca9539 Bro ingenium_gbr 09-04[8] Vervangen R22: Kans voor natuurlijke koudemiddelen, Nekovri / NVKL, 2004


28/28

Colofon

SenterNovemROBCatharijnesingel 59Postbus 82423503 RE UtrechtTelefoon 030 214 71 20Telefax 030 231 64 91

www.senternovem.nl/[email protected]

Januari 2007

brochure koelen met ammoniak milieuvriendelijker en veilig

Documents