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.

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