Neue „Sicherheitsnormen“ in der Kältetechnik
Stand der Technik
Veränderte Anforderungen in den Bereichen Umweltschutz und Betriebssicherheit erfordern ein laufendes Überarbeiten von Normen, damit diese dem Stand der Technik entsprechen und praxisnah angewendet werden können. Auch der vermehrte Einsatz von sogenannten alten und der Einsatz von neuen Kältemitteln erfordern oft andere Sicherheitsanforderungen. Ein weiteres wichtiges Thema ist die Dichtheit von Kälteanlagen bzw. deren Komponenten.
Grundsätzlich werden Normen in drei Kategorien aufgeteilt:
› Harmonisierte Normen (Gruppe A, B und C),
› Horizontale Normen,
› Produktnormen.
Harmonisierte Normen sind Normen im Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft, welche im Rahmen der betreffenden Richtlinie in Bezug genommen werden. Es ist daher die Annahme zutreffend, dass die in der Norm aufgeführten Anforderungen die Vorgaben der Richtlinie erfüllen. In der Maschinenrichtlinie (2006/46/EG, Art 2, Abs. l) wird hierzu z.B. aufgeführt: „harmonisierte Norm ist eine nicht verbindliche Spezifikation, die von einer europäischen Normenorganisation, nämlich CEN, CENELEC, ETSI aufgrund eines Auftrages der Kommission nach den in der Richtlinie 98/34/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 22. Juni 1998 über ein Informationsverfahren auf dem Gebiet der Normen und technischen Vorschriften und der Vorschriften für die Dienste der Informationsgesellschaft festgelegten Verfahren angenommen wurde“.
Horizontale Normen sind Normen über ein ganzes Fachgebiet, wie z.B. die Norm DIN EN 378, welche für alle Kälteanlagen angewendet werden kann.
Produktnormen beziehen sich auf spezielle Produkte wie z.B. die Norm DIN EN IEC 600 335-40 für Klimageräte und Wärmepumpen.
DIN EN 16 084
Im Jahre 2011 wurde die Norm DIN EN 16 084 (Qualifizierung der Dichtheit der Bauteile und Verbindungen) neu erarbeitet und veröffentlicht. Die Norm beschreibt Verfahren zur Qualifizierung der Baumusterprüfung der Dichtheit von hermetisch dichten und geschlossenen Bauteilen, wie in der Norm DIN EN 378 beschrieben, und deckt in vielen Teilbereichen die bisherige nationale Norm DIN 8964, Teil 1-3, ab.
So beschreibt die Norm DIN EN 16 084 Anforderungen wie folgt:
› Dichtheitsprüfung,
› PTV-Prüfung,
› Nachbildung des Betriebsablaufes,
› Frostprüfung,
› Chemische Kompatibilität mit den Werkstoffen,
› Vakuumprüfung,
› Zusätzliche Prüfungen bei hermetischer Dichtung,
› Druckprüfung,
› Ermüdungsprüfung,
› Dichtheitskontrollgrade entsprechend des Volumens der Bauteile.
In der Norm werden entsprechend dem Bauteil (hermetisch dicht, geschlossen) und entsprechend des Dichtheitskontrollgrades die maximal zulässige Leckage mit Helium und die äquivalenten Leckagewerte für Luft und Isobutan in Tabelle 6 angegeben. Der Dichtheitskontrollgrad ist eingeteilt von A1 bis B2:
DIN 8986
Die neu erarbeitete Norm DIN 8986 (Kühlräume – bauliche sicherheitstechnische Anforderungen) beschreibt bauliche sicherheitstechnische Mindestanforderungen an Kühlräume (Kühlzellen), welche nicht einer Bauordnung unterliegen oder welche keine Baugenehmigung erfordern.
Die sicherheitstechnischen Anforderungen werden je nach Grundfläche und entsprechender Raumtemperatur in folgende Gruppen eingeteilt:
› Anforderungen bei einer Grundfläche von mehr als 10 m²,
› Anforderungen bei einer Grundfläche von mehr als 100 m²,
› Anforderungen bei Kühlräumen mit einer Grundfläche von mehr als 20 m² und einer Raumtemperatur von unter -10 °C,
› Kühlräume mit direkter offener Kühlung oder mit kontrollierter Atmosphäre.
DIN EN 13 313
Die Norm DIN EN 13 313 (Sachkunde von Personal), wurde grundlegend überarbeitet und ist jetzt auch viel aussagekräftiger geworden. Ebenso ist die Ausbildung in Grade eingeteilt worden, welche die theoretischen und praktischen Fähigkeiten für die Sachkunde entsprechend festlegt. Dies wurde im Anhang A der Norm dargestellt.
Grade der Sachkunde:
› BA (basic appreciation), grundlegende Sachkunde
› WK (working knowledge), fortgeschrittene Sachkunde
› FO (fully operational), vollständige Sachkunde
› LE (leading edge), Expertensachkunde
Das Beurteilungsverfahren der Sachkunde wird wie folgt beschrieben (Anhang):
› Theorie ist die Kenntnis des Arbeitsgebietes ohne die Fähigkeit, die praktischen Fertigkeiten nachzuweisen. Die Beurteilung sollte durch schriftliche oder mündliche Prüfung erfolgen.
› Praxis ist die Fähigkeit, eine Tätigkeit durch den Nachweis der praktischen Fertigkeiten in dem Fachgebiet auszuführen. Die Beurteilung sollte durch praktische Prüfungen erfolgen.
Der normative Anhang A ist in folgende Tabellen gegliedert:
› Tabelle A. 1 – Grundlegende Thermody namik
› Tabelle A. 2 – Bauteile und Prüfungen
von Kälteanlagen
› Tabelle A. 3 – Rohrleitungen, Anschlüsse
und Ventile
› Tabelle A. 4 – Sicherheitszubehör
› Tabelle A. 5 – Fluide
› Tabelle A. 6 – Kommunikation
Der informative Anhang B beschreibt die Anforderungen für das Fachgebiet Elektrizität und die Tabellen C.2 – C.7 beschreiben die Anforderungen für Sachkundige, welche an NH3-Kälteanlagen tätig werden wollen.
DIN EN 13 136
Die Norm DIN EN 13 136 (Druckentlastungseinrichtungen und zugehörige Leistungen) wurde im Jahre 2011 ebenfalls überarbeitet. Die Berechnung von Druckentlastungseinrichtungen berücksichtigt
› äußere Wärmequellen und
› innere Wärmequellen,
welche bei der Auslegung der Druckentlastungseinrichtungen entsprechend den Verhältnissen berücksichtigt werden müssen. Sofern erforderlich, muss die erforderliche Mindestabblaseleistung der Druckentlastungseinrichtung für die Behälter für die äußere Wärmequelle wie folgt bestimmt werden, dass in diesem keine unzulässigen Drücke entstehen können:
Qmd = Erforderliche Kältemittel-Mindestabblaseleistung der Druckentlastungseinrichtung
φ = 10 kW/m2 (Wärmestromdichte)
Asurf = äußere Oberfläche des Behälters
havp = Verdampfungswärme des Kältemittels beim 1,1-fachen Einstelldruck der Druckentlastungseinrichtung
Wenn die Dicke der Wärmedämmung des Druckbehälters s mehr als 0,04 m beträgt und die Wärmedämmung einer Prüfung des Brandverhaltens nach DIN EN 13 501-1 unterzogen worden ist und eine bessere Klassifizierung als Klasse C erreicht wird, kann eine reduzierte Wärmestromdichte nach dieser Norm berechnet werden. Die Formel hierfür ist in der Norm DIN EN 13 136 aufgeführt.
Die erforderliche Mindestabblaseleistung von Druckentlastungseinrichtungen betreffend innere Wärmequellen mit unzulässiger Temperatur wird wie folgt bestimmt:
Qmd = Qh (kg/h)
havp
Qmd = Erforderliche Kältemittel-Mindestabblaseleistung der Druckentlastungseinrichtung
Qh = Zugeführter Wärmestrom, innere Wärmequelle
havp = Verdampfungswärme des Kältemittels beim 1,1-fachen Einstelldruck der Druckentlastungseinrichtung
Des Weiteren werden in der Norm die zu- und abführenden Leitungen zu den Druckentlastungseinrichtungen aufgeführt und dessen Auslegungsmethoden.
DIN EN 14 276
Die Normen DIN EN 14 276 (Druckgeräte für Kälteanlagen und Wärmepumpen) stehen in engem Zusammenhang mit der Norm DIN EN 13 445 und gliedern sich auch in zwei Teile:
› Teil 1 – Behälter,
› Teil 2 – Rohrleitungen.
Hier wurden die bezugnehmenden Normen überarbeitet.
Der Anwendungsbereich der Norm sieht eine maximale Auslegungstemperatur von 200 °C und einen maximalen Auslegungsdruck von 46 bar. Außerhalb dieser Grenzwerte sollte für die Konstruktion, Herstellung die Norm DIN EN 13 480 herangezogen werden. In diesen Fällen müssen die besonderen Merkmale einer Kälteanlage, wie in der Einleitung der DIN EN 14 246-1 angegeben, ebenfalls berücksichtigt werden.
Schwerpunktmäßiges Interesse hat der Kälteanlagenbau an dem Teil 2 dieser Norm, da er meist die Rohrleitungen erstellt und sich diese Norm an die Ersteller von Behältern und Rohrleitungen richtet. Ferner ist davon auszugehen, dass entsprechend Tabelle 2 die Kategorie Y vorwiegend zutreffend ist.
So wird in der Norm nach drei Rohrleitungsbauarten unterschieden:
› A – Wärmeaustauscher an Rohrleitungen mit Luft als Sekundär-Fluid (in Klimageräten und Wärmepumpen) und bei maßgebenden Aspekten von Rohrleitungen
› B – Rohrleitungen innerhalb einer Baugruppe
› C – vor Ort montierte Rohrleitungen
· C1 – fabrikfertige Rohrleitungen
· C2 – vollständig vor Ort gefertigte Rohrleitungen
Jede Rohrleitung muss während der Konstruktion und Bauausführung Inspektionen und Prüfungen unterzogen werden.
Art, Umfang, Grad und Häufigkeit der Inspektionen und Prüfungen jeder Rohrleitung richten sich nach:
› der Gruppe des Fluids, dem Produkt aus Druck und Nenndurchmesser und dem Zustand des Fluids,
› der Prüfkategorie, die den Schweißnahtfaktor, die Schweißverfahren, die Werkstoffgruppe und die Werkstoffdicke berücksichtigt.
Die Inspektionen und Prüfungen müssen in ausreichendem Maß durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass Konstruktion, Werkstoff, Fertigungs- und Prüfverfahren dieser europäischen Norm entsprechen.
Während der Erstellung von Rohrleitungen gibt es eine sog. Bauprüfung, nach Fertigstellung eine Abnahmeprüfung. Die Prüfungen bestehen aus folgenden Schritten und lassen bei verschiedenen Prüfpunkten verschiedene Alternativen zu.
Die Bauprüfung besteht aus folgenden Punkten:
› Sichtprüfung der Rohrleitung,
› Überprüfung der Rohrleitung,
› Überprüfung der technischen Unterlagen,
› Druckprüfung.
Der ZfP-Umfang bei einer pneumatischen Druckprüfung (1,1×PS) wird in Tabelle 6 vorgegeben und ist abhängig von der Schweißnaht (Längs-, Rund-, Stutzennaht) und dem entsprechendem DN.
Für die Druckprüfung beschreibt die Norm drei alternativ mögliche Verfahren:
› Druckprüfung nach Pkt. 8.9.4.2 oder
› Berstdruckprüfung nach Pkt. 8.9.4.1.2 oder
› Ermüdungsprüfung nach Pkt. 8.9.4.1.3.
DIN EN 14 624
Die Norm DIN EN 14 624 (Leistung von mobilen Leckdetektoren und Raumüberwachungsgeräten für halogenierte Kältemittel) wurde ebenfalls neu veröffentlicht.
Hier wird nach verschiedenen Arten der Detektoren und nach Gerätearten unterschieden:
Mobile Leckdetektoren mit Suchfunktion müssen Halogengasleckagen anzeigen können:
› wenn sich die Detektor-Sonde ortsfest vor einem Leck befindet und
› wenn sich die Detektor-Sonde vor einem Leck bewegt.
Als übliche Kalibrierlecks werden aufgeführt:
› Kapillare oder
› Permeationsmembrane.
Die Leistungsprüfungen werden in der Norm DIN EN 14 624 in folgende Punkte gegliedert:
› Nachweisgrenzen,
› Ansprechzeiten des Leckdetektors,
› Querempfindlichkeiten,
› Dynamische Nachweisgrenzen,
› Nachweisgrenzen bei kontaminierter Umgebung,
› Erholzeiten.
Ausblick
Für das Jahr 2012 und die weiteren Jahre wird die Überarbeitung der DIN EN 378 im Vordergrund stehen. Diese soll mit dem Standard ISO 5149 harmonisiert werden. Ferner sollen Kältemittel mit vermehrter Anwendung, wie z.B. CO2, besser berücksichtigt werden und es soll auf deren spezielle Eigenschaften eingegangen werden.
