Sicher kühlen mit Ammoniak
Vorschriften und Sicherheitsanforderungen
Mit der neuen F-Gase-Verordnung will die EU den Einsatz klimaschädlicher Gase reduzieren. Das hat weitreichende Auswirkungen auf die Kälte- und Klimabranche, die nun geeignete Alternativen entwickeln muss, die sowohl nachhaltig als auch wirtschaftlich sind. In Frage kommt etwa Ammoniak – eines der ältesten Kältemittel der Welt. Da Ammoniak als Gefahrstoff gilt, müssen bei seinem Einsatz allerdings einige Vorschriften eingehalten werden.
Ammoniak wird bereits seit mehr als 125 Jahren verwendet. Das Kältemittel wird meist schlicht als NH3 (chemische Summenformel) oder auch R717 (Refrigerant 717) bezeichnet. Mit Ammoniak steht der Kältebranche eines der wenigen Kältemittel zur Verfügung, die sich klimaneutral verhalten, da es weder die Ozonschicht schädigt (ODP = 0), noch zum Treibhauseffekt beiträgt (GWP = 0). Daneben hat Ammoniak zahlreiche weitere Vorteile.
Die Vorteile von Ammoniak im Überblick:
klimaneutral
preislich attraktiv
hohe Verfügbarkeit
niedriger Energiebedarf zur Kälteerzeugung
niedrige Betriebskosten
hohe spezifische Kälteleistung
kleinere Komponenten möglich
Aus diesen Gründen erfreuen sich Kälteanlagen, die mit Ammoniak betrieben werden, weltweit großer Beliebtheit. Typische Einsatzgebiete sind in der Gewerbe- und Industriekälte, zum Beispiel auf Schlachthöfen, in der Chemieindustrie, in Brauereien und Eishallen. Dort sind sie entweder als Direktverdampfung oder als indirektes System mit Umwälzpumpen für die Kälteträger (z. B. Wasser, Wasser mit Sole oder Glykol) im Einsatz.
Trotz der guten Eigenschaften von Ammoniak ist das Kältemittel ein Gefahrenstoff und birgt gewisse Risiken. So ist Ammoniak etwa der Wassergefährdungsklasse 2 zugeordnet und kann bei Freisetzung für die unmittelbare Umgebung eine Gefahr darstellen. Deshalb müssen Maschinenräume, Aufstellungsörtlichkeiten und Sicherheitseinrichtungen für Ammoniakanlagen vom Gesetzgeber vorgeschriebenen sicherheitstechnischen Kriterien entsprechen. Zudem dürfen Ammoniakanlagen nur von speziell geschultem Personal betrieben werden. Verantwortlich hierfür ist der Betreiber.
Ammoniak-Kälteanlagen – die Anforderungen
NH3-Kälteanlagen sind mehrheitlich überwachungsbedürftig. Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) regelt die Bereitstellung, die Benutzung von Arbeitsmitteln und auch von überwachungsbedürftigen Anlagen. Im § 15 etwa ist definiert: „Der Arbeitgeber hat sicherzustellen, dass überwachungsbedürftige Anlagen vor erstmaliger Inbetriebnahme und vor Wiederinbetriebnahme nach prüfpflichtigen Änderungen nach Maßgabe der in Anhang 2 genannten Vorgaben geprüft werden.“ Der Inhalt der Prüfung sowie die Vorgabe, wer überprüfen darf oder auch muss, sind ebenfalls im § 15 und Anhang 2 vorgegeben.
Danach muss die Dokumentation einer im Betrieb befindlichen NH3-Kälteanlage folgende Unterlagen enthalten:
Konformitätserklärung
Explosionsschutzdokument oder ähnliches
Störfallbeschreibung für den Havariefall
Herstellerbescheinigungen der Sicherheitseinrichtungen
Betriebsanleitung/Bedienungsanleitung/Funktionsbeschreibung
RI-Schemata/E-Schemata/Pumpenkennlinien
Betriebshandbuch/Gefährdungsbeurteilung
Einweisung des Bedienungspersonals nach der Inbetriebnahme
Weitere anlagenrelevante Dokumente
Entsorgungsnachweise von NH3 oder Kältemaschinenöl
Entsorgungsnachweise wassergefährdender Stoffe
Der Maschinenraum als Aufstellungsort einer NH3-Kälteanlage muss wie folgt ausgeführt sein:
Zugänglichkeit nur für befugtes Personal
Dichtumschlossener Raum (gasdichter Maschinenraum)
Bodenversiegelung gegen flüssiges Ammoniak
Verschlossene oder kurzfristig verschließbare Bodenabläufe
Raumbelüftung muss vorhanden sein
Notbeleuchtung und Kennzeichnung der Fluchtwege
Notlüftung muss automatisch ansprechen (z.B. in Verbindung mit Gaswarnanlage)
die Notlüftung sollte mit zwei getrennten Notsteuerungen ausgerüstet sein
es ist eine Fernabschaltung (Not-Aus) vorzusehen
Gaswarnanlage mit entsprechenden Detektoren
das Alarmsystem muss hörbar und sichtbar innen und außen warnen
die Stromversorgung der Gaswarnanlage muss unabhängig vom Stromnetz der Notlüftung sein
die Gaswarnanlage muss mit einer kleinen USV-Einheit/Akku versehen sein
Sicherheitsabblaseleitung muss gefahrlos ins Freie führen
persönliche Schutzausrüstung muss in ausreichender Anzahl vorhanden sein und Umgang mit dieser persönlichen Schutzausrüstung muss unterwiesen sein
Kennzeichnung der Maschinenraumtüren und Fluchtwege
Kennzeichnung der Anlage und deren Komponenten
Maschinenraumtüren müssen von innen zu öffnen sein (Anti-Panik-Schloss)
Verbrennungsanlagen im selben Raum sind grundsätzlich nicht erlaubt (Heizkessel, Otto-Motoren etc.)
Druckluftkompressoren oder deren Ansaugung darf nicht im Maschinenraum integriert sein
Der Betreiber einer NH3-Kälteanlage muss zudem regelmäßige Sicherheitsüberprüfungen von einem zertifizierten Unternehmen mit sachkundigem Personal durchführen lassen. Folgende Tätigkeiten müssen regelmäßig durchgeführt werden:
Dichtheitskontrollen
Wartungsarbeiten
wiederkehrende Prüfungen der gesamten Anlage
Überprüfung der Gaswarnanlage
Überprüfung/Einstellung der Sicherheitsschaltgeräte
Ergänzung/Weiterführung der Gefährdungsbeurteilung
Maximale Sicherheit – „Amonum“ von Cofely Refrigeration
Die Kälteindustrie arbeitet bereits seit Jahren verstärkt an Kältemaschinen, welche die Vorteile von Ammoniak nutzen und dem Betreiber maximale Betriebseffizienz und -sicherheit bieten. War Ammoniak lange Jahre eher in der Industriekälte im Einsatz, bietet Cofely Refrigeration seit 2014 die Baureihe „Amonum“ für einen Kälteleistungsbereich von 50 bis 250 kW an.
Diese Kältemaschine arbeitet mit einem drehzahlgeregelten Hubkolbenverdichter in Verbindung mit einer Zylinderbankabschaltung. Als Verflüssiger und Verdampfer werden Plattenwärmeaustauscher eingesetzt. Dank ihnen ist die Ammoniakfüllmenge auf unter 10 kg begrenzt. So wird das Gefahrenpotenzial deutlich reduziert und der „Amonum“ kann auch an einem Ort mit ständigem Personenaufenthalt aufgestellt und betrieben werden (überwachter Aufstellungsbereich Klasse B nach EN 378-1). Der Verdampfer wird überflutet betrieben, was zu einem hohen EER-Wert (Energy Efficiency Ratio) führt. Zudem ermöglicht die Abschaltung einzelner Zylinderbänke am Hubkolbenverdichter eine Teillast von bis zu 15 % der Nennkälteleistung. In Verbindung mit einer „Simatic S7“-Steuerung kann die Kälteleistung bei maximalen EER-Werten dadurch optimal an die Anforderungen des Verbrauchers angepasst werden.
Die Pflichten des Betreibers sind dank des Sicherheitskonzepts des „Amonum“ sehr gering. Im Inneren des Gehäuses kann ein Gaswarngerät installiert werden, welches kleinste Leckagen im Kältemittelkreis sofort detektiert. Zudem sind die Blechpaneelen des Gehäuses leicht demontierbar. So ist die Maschine für Service- und Wartungsarbeiten gut zugänglich. Auch die Installation in einem Maschinenraum ist zulässig. Da das Gehäuse des „Amonum“ die Schutzklasse IP54 hat, eignet sich die Maschine neben der Innen- auch für die Außenaufstellung.
Besonders komfortabel: Containervariante
Cofely Refrigeration liefert seine Kältemaschinen nicht nur in der klassischen Variante, sondern auch im Container. Die Containeranlagen werden auf einem Grundrahmen vormontiert und lassen sich so schnell an die Gegebenheiten vor Ort anpassen. Zudem funktioniert der „Amonum“ im Container als in sich geschlossenes System – außerhalb des Gebäudes. Dank der im Container integrierten Sicherheitseinrichtungen, wie beispielweise einer Gaswarnanlage und Fluchtwegmarkierungen, erfüllt der Container an sich bereits viele Sicherheitsauflagen.
Die Vorteile des „Amonum“ im Container im Überblick:
kompletter Kaltwassersatz zur problemlosen Integration beim Kunden
Container fungiert als fertiger Maschinenraum inkl. Beleuchtung und Heizung
Verdampfer und Plattenwärmeaustauscher integriert
Wärme- und Kälteträgerpumpen integriert
Gaswarnanlage, Lüftungsanlage, Not-Aus etc. vorhanden
das Alarmsystem warnt hörbar und sichtbar
innen und außen kleinere Komponenten möglich
alle erforderlichen Sicherheitseinrichtungen an der Anlage sind bereits vorhanden
Containerboden NH3-konform ohne Abfluss
Container ist geeignet als Unterbau für Rückkühler
Flexible Umplatzierung des Containers
Über Cofely Refrigeration
Die Cofely Refrigeration GmbH (www.cofely-refrigeration.de) ist auf Produkte, Lösungen und Dienstleistungen rund um wirtschaftliche und energieeffiziente Kälteerzeugung und Wärmenutzung spezialisiert. Der Kältespezialist projektiert, fertigt, betreibt und betreut Kälteanlagen, Rückkühlwerke und Systemlösungen. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Lindau am Bodensee verfügt über ein flächendeckendes Vertriebs- und Servicenetz in Deutschland. Als Teil der ENGIE-Gruppe (GDF SUEZ SA) kann Cofely Refrigeration auf die Strukturen eines Weltkonzerns zurückgreifen. Cofely Refrigeration gehört dem Geschäftsbereich Energy Services an, einem von sechs Geschäftszweigen von ENGIE-Gruppe (GDF SUEZ SA), der im Jahr 2014 einen Umsatz von 15,7 Mrd. Euro erzielte. Die Anfänge von Cofely Refrigeration gehen auf die im Jahr 1834 gegründete Firma Sulzer zurück, die 1878 anlässlich der Weltausstellung in Paris eine der ersten Kältemaschinen der Welt vorstellte. Die Cofely Refrigeration GmbH ist ein Tochterunternehmen der Cofely Deutschland GmbH, die in den Bereichen gebäudetechnischer Anlagenbau, Anlagen- und Prozesstechnik, Facility Management und Energiemanagement aktiv ist. Bis November 2009 firmierten die Unternehmen als Axima Deutschland GmbH bzw. Axima Refrigeration GmbH. Im Jahr 2014 erwirtschaftete die Cofely Deutschland GmbH mit 2150 Mitarbeitern insgesamt einen Umsatz von rund 543 Mio. Euro. Der Umsatzanteil der Cofely Refrigeration GmbH, die 290 Mitarbeiter beschäftigt, betrug rund 70 Mio. Euro.
