21.02.2013 Views

Brochure Koelen met ammoniak, milieuvriendelijker en veilig.pdf

Brochure Koelen met ammoniak, milieuvriendelijker en veilig.pdf

Brochure Koelen met ammoniak, milieuvriendelijker en veilig.pdf

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong><br />

’<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’<br />

(NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 koelsystem<strong>en</strong>)


Inhoudsopgave<br />

2<br />

Inleiding 3<br />

Sam<strong>en</strong>vatting <strong>en</strong> conclusies 4<br />

1. Algem<strong>en</strong>e informatie 5<br />

2. Welke system<strong>en</strong>? 9<br />

3. NH3-project<strong>en</strong> <strong>met</strong> ROB-subsidie 15<br />

4. Milieuvoordel<strong>en</strong> (TEWI) NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 vergelek<strong>en</strong> <strong>met</strong> HFK 17<br />

5. Economische aspect<strong>en</strong> aanschaf NH3/CO2 -installaties 19<br />

6. Risico’s <strong>en</strong> <strong>veilig</strong>heidsmaatregel<strong>en</strong> 21<br />

7. Regelgeving voor koelinstallaties 23<br />

8. Refer<strong>en</strong>ties 27<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


Inleiding<br />

De overheid stimuleert het gebruik van nieuwe koeltechniek<strong>en</strong> <strong>met</strong> natuurlijke, <strong>en</strong>ergie-efficiënte<br />

koudemiddel<strong>en</strong>. Zo kunn<strong>en</strong> de (koel)marktsector<strong>en</strong> hun <strong>en</strong>ergie-effici<strong>en</strong>cy doelstelling<strong>en</strong> hal<strong>en</strong><br />

(Meerjar<strong>en</strong>afsprak<strong>en</strong> voor 2010). Daarnaast wil de overheid de uitstoot van broeikasgas door<br />

lekkages van HFK-koudemiddel<strong>en</strong> beperk<strong>en</strong>.<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> (NH3 of NH3/CO2) levert aan beide doelstelling<strong>en</strong> e<strong>en</strong> substantiële bijdrage:<br />

milieuvri<strong>en</strong>delijk <strong>en</strong> <strong>en</strong>ergie-efficiënt. En door nieuwe, betere techniek<strong>en</strong> zijn de <strong>veilig</strong>heidsrisico’s zeer<br />

aanvaardbaar. Maar de voordel<strong>en</strong> zijn nog niet bij iedere<strong>en</strong> bek<strong>en</strong>d.<br />

Deze brochure zet de belangrijkste overweging<strong>en</strong> voor het toepass<strong>en</strong> van <strong>ammoniak</strong> (NH3 of<br />

gecombineerd NH3/CO2) als koudemiddel op e<strong>en</strong> rij. U vindt hier:<br />

• algem<strong>en</strong>e informatie over het koel<strong>en</strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong>: <strong>en</strong>ergie- <strong>en</strong> milieuvoordel<strong>en</strong> van NH3toepassing<strong>en</strong><br />

in combinatie <strong>met</strong> CO2<br />

• overzicht van NH3-system<strong>en</strong> voor compacte <strong>en</strong> <strong>en</strong>ergie-efficiënte installaties<br />

• vier uitgewerkte voorbeeldproject<strong>en</strong><br />

• overzicht van de twintig gerealiseerde project<strong>en</strong> <strong>met</strong> NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 (<strong>met</strong> ROB-subsidie)<br />

• milieuvoordel<strong>en</strong> bij NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 in vergelijking <strong>met</strong> HFK koudemiddel<strong>en</strong><br />

• financiële vooruitzicht<strong>en</strong>. Resultat<strong>en</strong> uit de Aanvulling Bouwwijzer voor koel- <strong>en</strong> vrieshuiz<strong>en</strong><br />

• milieu- <strong>en</strong> <strong>veilig</strong>heidsaspect<strong>en</strong>. De relevante wetgeving voor NH3: War<strong>en</strong>wetbesluit<br />

• drukapparatuur, Besluit externe <strong>veilig</strong>heid inrichting<strong>en</strong> <strong>en</strong> PGS 13<br />

• refer<strong>en</strong>ties.<br />

De brochure richt zich op eig<strong>en</strong>ar<strong>en</strong> <strong>en</strong> installateurs van koelinstallaties <strong>en</strong> het bevoegd gezag,<br />

waaronder vergunningverl<strong>en</strong>ers <strong>en</strong> -handhavers.<br />

In de tekst wordt soms <strong>met</strong> [cijfer] verwez<strong>en</strong> naar refer<strong>en</strong>ties of achtergrondinformatie. Deze vindt u<br />

achter in de brochure.<br />

3<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


4<br />

Sam<strong>en</strong>vatting <strong>en</strong> Conclusies<br />

De overheid stimuleert de toepassing van nieuwe <strong>en</strong>ergie-efficiënte koeltechniek<strong>en</strong> <strong>met</strong> natuurlijke<br />

koudemiddel<strong>en</strong>, opdat de (koel)marktsector<strong>en</strong> hun conv<strong>en</strong>antsdoelstelling kunn<strong>en</strong> hal<strong>en</strong> (Kyoto).<br />

E<strong>en</strong> goede bek<strong>en</strong>dheid <strong>met</strong> de nieuwe <strong>ammoniak</strong> koeltechniek<strong>en</strong> bij alle partij<strong>en</strong> is daarom e<strong>en</strong><br />

voorwaarde voor succes.<br />

Deze brochure zet voor u de belangrijkste zak<strong>en</strong> van <strong>ammoniak</strong> als koudemiddel op e<strong>en</strong> rij. U vindt<br />

hier:<br />

• algem<strong>en</strong>e informatie over het koel<strong>en</strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> (NH3): <strong>en</strong>ergie- <strong>en</strong> milieuvoordel<strong>en</strong>, NH3toepassing<strong>en</strong><br />

in combinatie <strong>met</strong> CO2<br />

• overzicht van NH3-system<strong>en</strong> voor compacte <strong>en</strong> <strong>en</strong>ergie-efficiënte installaties<br />

• vier uitgewerkte voorbeeldproject<strong>en</strong><br />

• overzicht van de twintig gerealiseerde project<strong>en</strong> <strong>met</strong> NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 (<strong>met</strong> ROB subsidie)<br />

• milieuvoordel<strong>en</strong> bij NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 in vergelijking <strong>met</strong> HFK koudemiddel<strong>en</strong><br />

• financiële vooruitzicht<strong>en</strong>. Resultat<strong>en</strong> uit de Aanvulling Bouwwijzer voor koel- <strong>en</strong> vrieshuiz<strong>en</strong><br />

• milieu- <strong>en</strong> <strong>veilig</strong>heidsaspect<strong>en</strong>. De relevante wetgeving door NH3: War<strong>en</strong>wetbesluit<br />

drukapparatuur, Besluit externe <strong>veilig</strong>heid inrichting<strong>en</strong> <strong>en</strong> PGS 13<br />

• refer<strong>en</strong>ties.<br />

Geconcludeerd kan word<strong>en</strong> dat deze milieuvri<strong>en</strong>delijke koeltoepassing in korte tijd e<strong>en</strong><br />

aanmerkelijke vlucht neemt, mede door de int<strong>en</strong>sieve sam<strong>en</strong>werking tuss<strong>en</strong> de markt, de<br />

leveranciers <strong>en</strong> de overheid. Het Ministerie van EZ stimuleert fiscaal de <strong>en</strong>ergie-efficiënte<br />

koeltoepassing<strong>en</strong> <strong>met</strong> NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 <strong>en</strong> het Ministerie van VROM stimuleert koeling <strong>met</strong><br />

natuurlijke koudemiddel<strong>en</strong> ter voorkoming van de nadelige broeikasgas-effect<strong>en</strong> <strong>met</strong> in de EU<br />

toelaatbare F-gas koudemiddel<strong>en</strong> HFKs*).<br />

De markt is op dit mom<strong>en</strong>t erg gebaat bij deze stimuleringsmaatregel<strong>en</strong>, gezi<strong>en</strong> de noodzaak tot<br />

vervanging van de CFK <strong>en</strong> HCFK (freon R22) koudemiddel<strong>en</strong> in de kom<strong>en</strong>de jar<strong>en</strong>. Ca 75% van<br />

alle koel-vrieshuiz<strong>en</strong> staat in 2006 nog voor deze vervanging, <strong>en</strong> voor de keuze van HFK’s of<br />

natuurlijke koudemiddel<strong>en</strong>!<br />

De stijg<strong>en</strong>de <strong>en</strong>ergieprijz<strong>en</strong> drag<strong>en</strong> sterk bij aan e<strong>en</strong> aantrekkelijker terugverdi<strong>en</strong>tijd voor de<br />

<strong>en</strong>ergie-efficiënte koeltoepassing<strong>en</strong>, <strong>en</strong> kunn<strong>en</strong> dit vervangingstempo verder versnell<strong>en</strong>. De<br />

leveranciers hak<strong>en</strong> in op de nieuwe markteis<strong>en</strong>, <strong>met</strong> e<strong>en</strong> nieuwe g<strong>en</strong>eratie hoogwaardige<br />

koelsystem<strong>en</strong>. De marktervaring<strong>en</strong> in 2000-2006 kunn<strong>en</strong> succesvol word<strong>en</strong> g<strong>en</strong>oemd.<br />

Herk<strong>en</strong>d is dat de vergunningverl<strong>en</strong>ers (bevoegd gezag) dit vervangingstempo moet<strong>en</strong> kunn<strong>en</strong><br />

bijb<strong>en</strong><strong>en</strong>. Het bevoegd gezag had duidelijk behoefte aan heldere informatie over de regelgeving bij<br />

deze koelinstallaties, om trage vergunningsprocedures te voorkom<strong>en</strong>. Hierin voorziet het nieuwe<br />

Informatieblad Regelgeving voor koelinstallaties [Infomil, uitgave L45, 2007]. Hoofdstuk 7<br />

Regelgeving voor <strong>ammoniak</strong> installaties is direkt afgeleid van dit nieuwe Informatieblad L45.<br />

* Het Global Warming Pot<strong>en</strong>tial (GWP) van e<strong>en</strong> 1 kg gas geeft het effect weer<br />

van lekkage <strong>en</strong> emissie t<strong>en</strong> opzichte van 1 kg CO2. Zo heeft het koudemiddel<br />

HFK 507 e<strong>en</strong> GWP van 3800 CO2 equival<strong>en</strong>t. Voor NH3 is dit 0.<br />

Daarbij ligt het <strong>en</strong>ergiegebruik bij e<strong>en</strong> NH3 systeem 20-40% lager dan bij e<strong>en</strong><br />

gelijksoortig koelsysteem <strong>met</strong> HFK koudemiddel. Beide effect<strong>en</strong> sam<strong>en</strong>,<br />

lekkage <strong>en</strong> <strong>en</strong>ergiegebruik, gev<strong>en</strong> het milieueffect uitgedrukt in de TEWIwaarde.<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


1. Algem<strong>en</strong>e informatie<br />

5<br />

Ammoniak (NH3) is e<strong>en</strong> van de meest efficiënte koudemiddel<strong>en</strong>. Voor de belangrijkste<br />

koeltoepassing<strong>en</strong> biedt e<strong>en</strong> NH3 installatie de <strong>en</strong>ergiezuinigste oplossing. Daarom wordt NH3 al<br />

gebruikt sinds de beginjar<strong>en</strong> van de koeltechniek. Voor het milieu (Kyoto-doelstelling) biedt NH3 nog<br />

e<strong>en</strong> extra voordeel, bij lekkage vindt ge<strong>en</strong> broeikasgas-effect plaats.<br />

De voorhe<strong>en</strong> gangbare NH3 installaties zijn volg<strong>en</strong>s het ‘pompcirculatiesysteem’. Toegelicht wordt dat<br />

dit type ‘direct systeem’ <strong>met</strong> e<strong>en</strong> grote NH3 inhoud nadelig is (<strong>veilig</strong>heidseis<strong>en</strong>). Dit heeft geleid tot het<br />

huidige marktaanbod van moderne ‘indirecte system<strong>en</strong>’ <strong>met</strong> e<strong>en</strong> zeer geringe NH3 inhoud.<br />

Ter inleiding word<strong>en</strong> de werkingsprincipes van deze ‘directe system<strong>en</strong>’ <strong>en</strong> ‘indirecte system<strong>en</strong>’ belicht.<br />

Koeltechniek <strong>en</strong> koudemiddel<strong>en</strong><br />

Als we aan koeltechniek d<strong>en</strong>k<strong>en</strong> dan bedoel<strong>en</strong> we gangbare compressiekoelsystem<strong>en</strong>. Zoals de<br />

koelkast of de warmtepomp thuis. Bij e<strong>en</strong> koelkast hebb<strong>en</strong> we aan e<strong>en</strong> klein beetje stroomverbruik<br />

g<strong>en</strong>oeg om warmte uit melkfless<strong>en</strong> van 6-12 0 C te hal<strong>en</strong> <strong>en</strong> aan de zwarte geribbelde achterkant van<br />

de koelkast te loz<strong>en</strong> <strong>met</strong> e<strong>en</strong> graadje of 30, ter opwarming van de keuk<strong>en</strong> in de winter. Bij e<strong>en</strong><br />

warmtepomp hebb<strong>en</strong> we aan e<strong>en</strong> klein beetje stroomverbruik g<strong>en</strong>oeg om warmte uit de bodem op 6-<br />

12 0 C te hal<strong>en</strong> om die aan de vloerverwarming af te gev<strong>en</strong> <strong>met</strong> e<strong>en</strong> graadje of 30.<br />

Het kringloopproces van de compressiekoeltechniek is in de principeschema’s in deze brochure goed<br />

te herk<strong>en</strong>n<strong>en</strong>. Koelmachines <strong>en</strong> warmtepomp<strong>en</strong> volg<strong>en</strong> de wett<strong>en</strong> van de thermodynamica voor<br />

geslot<strong>en</strong> kringprocess<strong>en</strong>. Warmtepomp<strong>en</strong> zijn daarom in principe vele mal<strong>en</strong> zuiniger dan HR ketels.<br />

De keuze van de koudemiddel<strong>en</strong> in koelmachines bepaalt sterk de eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> van de <strong>en</strong>ergieefficiëntie<br />

<strong>en</strong> van de milieubelasting.<br />

Deze brochure gaat dieper in op de keuze <strong>en</strong> de ervaring<strong>en</strong> <strong>met</strong> het natuurlijke koudemiddel NH3,<br />

vaak gecombineerd <strong>met</strong> het natuurlijke koudemiddel CO2. Deze brochure gaat niet in op allerlei<br />

andere, alternatieve koeltechniek<strong>en</strong>.<br />

Milieuaspect<strong>en</strong> <strong>en</strong> moderne NH3 koelsystem<strong>en</strong><br />

Het natuurlijke koudemiddel NH3 werd al voor 1900 toegepast in de koeltechniek. Na de Tweede<br />

Wereldoorlog raakte NH3 verdrong<strong>en</strong> door synthetische koudemiddel<strong>en</strong> (CFKs <strong>en</strong> later HCFKs),<br />

waarvan de milieunadel<strong>en</strong> to<strong>en</strong> niet onderk<strong>en</strong>d werd<strong>en</strong> (aantasting ozonlaag).<br />

E<strong>en</strong> nieuw argum<strong>en</strong>t voor het toepass<strong>en</strong> van efficiënte NH3 koeltechniek is de bijdrage aan de<br />

reductie van de overige broeikasgass<strong>en</strong> (Kyoto-doelstelling). Met natuurlijke koudemiddel<strong>en</strong> als NH3<br />

<strong>en</strong> CO2 wordt de nadelige broeikasgas-bijdrage door lekk<strong>en</strong>de HFK-koudemiddel<strong>en</strong> voorkom<strong>en</strong>.<br />

De vanouds bek<strong>en</strong>de risico-aspect<strong>en</strong> van NH3 zijn technisch goed oplosbaar. Moderne<br />

systeemontwerp<strong>en</strong> richt<strong>en</strong> zich op compactheid van de NH3-inhoud. Voorbeeld<strong>en</strong> zijn het dxexpansiesysteem<br />

<strong>en</strong> vooral het indirecte systeem waarmee de koude wordt gedistribueerd naar de<br />

afnemers. Optimale lekdichtheid <strong>en</strong> insluiting in de installatietechnische ruimte van ev<strong>en</strong>tueel gelekte<br />

NH3 beperk<strong>en</strong> verder het risico.Verder zijn er ontwikkeling<strong>en</strong> gaande om de inhoud van koelsystem<strong>en</strong><br />

verder te reducer<strong>en</strong> door het ontwikkel<strong>en</strong> van compon<strong>en</strong>t<strong>en</strong> <strong>en</strong> system<strong>en</strong> <strong>met</strong> e<strong>en</strong> minimale<br />

koudemiddelinhoud.<br />

Pompcirculatiesysteem (toelichting werkingsprincipe)<br />

NH3 wordt toegepast in koelmachines <strong>met</strong> e<strong>en</strong> temperatuurgebied van –40°C tot +20°C. Het wordt<br />

gebruikt bij e<strong>en</strong> schaalgrootte van <strong>en</strong>kele ti<strong>en</strong>tall<strong>en</strong> kW, zoals in winkels, tot 10 M-W of meer bij grote<br />

industriële toepassing<strong>en</strong>. NH3 wordt traditioneel toegepast in grotere industriële installaties van de<br />

koel- <strong>en</strong> vrieshuiz<strong>en</strong>, brouwerij<strong>en</strong>, lev<strong>en</strong>smiddel<strong>en</strong>industrie <strong>en</strong> ijsban<strong>en</strong>. Het gaat hier om NH3 -<br />

pompcirculatiesystem<strong>en</strong> (zie figuur 1.1), waarbij vanuit de NH3-afscheider het vloeibare NH3 naar de<br />

koudevrager wordt gepompt. Dat kan e<strong>en</strong> luchtkoeler in e<strong>en</strong> vriescel zijn. Daar verdampt e<strong>en</strong> deel van<br />

de NH3. Het m<strong>en</strong>gsel van vloeistofdamp wordt vervolg<strong>en</strong>s teruggevoerd naar de NH3-afscheider. Bij<br />

e<strong>en</strong> verdampertemperatuur b<strong>en</strong>ed<strong>en</strong> circa –20°C wordt over het algeme<strong>en</strong> e<strong>en</strong> tweetraps NH3installatie<br />

gebruikt, dus twee na elkaar geschakelde NH3-koelsystem<strong>en</strong>. Pompcirculatiesystem<strong>en</strong> zijn<br />

zeer <strong>en</strong>ergie-efficiënt, maar hebb<strong>en</strong> e<strong>en</strong> relatief grote koudemiddelinhoud, waardoor er kans is op<br />

grotere nadelige milieugevolg<strong>en</strong> bij lekkage.<br />

De afgelop<strong>en</strong> jar<strong>en</strong> is <strong>met</strong> steun van S<strong>en</strong>terNovem het koudemiddel NH3 ook succesvol<br />

geïntroduceerd voor toepassing in kleinere koelinstallaties zoals bij fruitopslag <strong>en</strong> supermarkt<strong>en</strong>. Zie<br />

verder onder de indirecte system<strong>en</strong>.<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


Indirect (dx-)systeem<br />

In airconditioninginstallaties <strong>en</strong> proceskoeling word<strong>en</strong> NH3–system<strong>en</strong> (chillers) toegepast, gekoppeld<br />

aan e<strong>en</strong> indirect koelsysteem: de koude wordt via koudedragers zoals water (6/12 0 C) getransporteerd<br />

naar de gekoelde ruimtes (zie figuur 1.3). Bij chillers wordt veelal e<strong>en</strong> geregeld expansiev<strong>en</strong>tiel<br />

toegepast, waarbij de hoeveelheid koudemiddel naar de koudevrager precies is afgepast, zodat al het<br />

koudemiddel verdampt (dx-principe). E<strong>en</strong> dx-systeem (zie figuur 1.2) heeft e<strong>en</strong> aanmerkelijk kleinere<br />

koudemiddelinhoud dan e<strong>en</strong> pompcirculatiesysteem. Volg<strong>en</strong>s de productspecificaties van fabrikant<strong>en</strong><br />

is de <strong>en</strong>ergie-effici<strong>en</strong>cy van NH3-chillers circa 25% beter dan van HFK-chillers [7].<br />

Voor temperatur<strong>en</strong> onder 0°C word<strong>en</strong> vriespuntsverlagers toegepast in indirecte system<strong>en</strong><br />

(secundaire deel van het systeem).<br />

Onderstaand zijn principeschema’s van koelinstallaties uit de praktijk weergegev<strong>en</strong> [3].<br />

Sinds jar<strong>en</strong> is de koudemiddel-combinatie NH3/CO2 in gebruik. NH3 blijft dan beperkt tot de<br />

machinekamer <strong>en</strong> CO2 wordt in het bedrijf gebruikt als verdamp<strong>en</strong>d medium. Ook hier ligt e<strong>en</strong><br />

scheiding bij ongeveer -20°C. Bij temperatur<strong>en</strong> tot -20°C verzorgt e<strong>en</strong> ééntraps-<strong>ammoniak</strong> installatie<br />

de koudeproductie <strong>en</strong> wordt CO2 als verdamp<strong>en</strong>de koudedrager ingezet. Na 100%-<strong>ammoniak</strong> koeling<br />

is dit over het algeme<strong>en</strong> de meest efficiënte koeltechniek. Bij lagere temperatur<strong>en</strong> (tot ca -50°C) wordt<br />

CO2 ook als koudemiddel ingezet. Deze combinatie is zuiniger dan 100% <strong>ammoniak</strong>.<br />

6<br />

Cond<strong>en</strong>sor<br />

Verdamper<br />

Figuur 1.1 Pompcirculatiesysteem<br />

Cond<strong>en</strong>sor<br />

Verdamper<br />

Figuur 1.2 dx-systeem<br />

Koudedrager<br />

Cond<strong>en</strong>sor<br />

Koeler<br />

Figuur 1.3 Indirect dx-systeem<br />

Hoge druk<br />

vlotter<br />

Expansie<br />

orgaan<br />

Expansie<br />

orgaan<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


Risico’s <strong>en</strong> <strong>veilig</strong>heidsmaatregel<strong>en</strong><br />

Alle koudemiddel<strong>en</strong> lever<strong>en</strong> <strong>veilig</strong>heidsrisico’s op. H(C)FKs <strong>en</strong> CO2 zijn zwaarder dan lucht <strong>en</strong><br />

verdring<strong>en</strong> bij lekkage de zuurstof. NH3 is voor de directe omgeving giftig. Gelukkig is NH3 bij zeer<br />

lage conc<strong>en</strong>traties van 5-25 ppm al te ruik<strong>en</strong>. Het gas is lichter dan lucht, waardoor hoge<br />

conc<strong>en</strong>traties zich bov<strong>en</strong>in slecht gev<strong>en</strong>tileerde ruimt<strong>en</strong> voordo<strong>en</strong>. NH3 is brandbaar, maar niet licht<br />

ontvlambaar.<br />

Technische <strong>veilig</strong>heidsmaatregel<strong>en</strong><br />

NH3-koelinstallaties di<strong>en</strong><strong>en</strong> volledig lekdicht te zijn. Vooral de compressor moet goed zijn ontworp<strong>en</strong>.<br />

Dit heeft gevolg<strong>en</strong> voor de verbindingstechniek<strong>en</strong>: er moet word<strong>en</strong> gelast in plaats van gesoldeerd.<br />

Strev<strong>en</strong> is de vulling van NH3-installaties zo klein mogelijk te houd<strong>en</strong>. Dit kan door het gebruik van<br />

compacte warmtewisselaars, e<strong>en</strong> uitgeki<strong>en</strong>d ontwerp <strong>en</strong> het toepass<strong>en</strong> van indirecte koelsystem<strong>en</strong> of<br />

CO2 als koudemiddel voor de lagedruktrap. Technische aanpassing<strong>en</strong> in NH3 voorkom<strong>en</strong> in de<br />

koelinstallatie lekkage. Mocht het toch gebeur<strong>en</strong>, dan zijn er voorzi<strong>en</strong>ing<strong>en</strong> om de NH3 in te sluit<strong>en</strong> in<br />

de installatieruimte, die voorzi<strong>en</strong> is van e<strong>en</strong> alarmeringssysteem, e<strong>en</strong> sprinklerinstallatie om de NH3 op<br />

te loss<strong>en</strong> <strong>en</strong> e<strong>en</strong> noodstop.<br />

7<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


8<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


2. Welke system<strong>en</strong>?<br />

Vier system<strong>en</strong><br />

E<strong>en</strong> minimale NH3-inhoud kan <strong>met</strong> verschill<strong>en</strong>de systeemconcept<strong>en</strong> bereikt word<strong>en</strong>:<br />

• e<strong>en</strong> direct NH3-dx systeem<br />

• e<strong>en</strong> indirect NH3-systeem <strong>met</strong> in het secundaire deel e<strong>en</strong> koudedrag<strong>en</strong>de vloeistof<br />

• e<strong>en</strong> NH3/CO2-cascadesysteem <strong>met</strong> CO2-compressie<br />

• e<strong>en</strong> direct NH3-systeem <strong>met</strong> in het secundaire deel CO2 als verdamp<strong>en</strong>de koudedrager<br />

Bij e<strong>en</strong> direct systeem levert de koelinstallatie direct de koude aan de gebruikers.<br />

Bij e<strong>en</strong> indirect systeem levert de koelinstallatie via e<strong>en</strong> tuss<strong>en</strong>medium (secundair circuit) de koude<br />

aan de gebruikers. (zie eerdere fig 1.3).<br />

Tabel 2.1 Overzicht systeemconcept<strong>en</strong> <strong>met</strong> minimale NH3-inhoud<br />

Systeemconcept Soort Koudemiddel Koudedrager<br />

Gerealiseerd bij<br />

systeem (verdamp<strong>en</strong>d) (vloeistof)<br />

NH3-dx direct NH3 nvt Daalimpex Cold<br />

Stores,<br />

Vrieshuis H<strong>en</strong>gelo,<br />

Van d<strong>en</strong> Brink Nijkerk<br />

NH3–vloeibare indirect NH3 glycol-oplossing; Ep de Graaf’s Food<br />

koudedrager<br />

pekel<br />

Today; HaGé<br />

International<br />

NH3/CO2-cascade direct NH3 <strong>en</strong> CO2 nvt Polskamp<br />

9<br />

De tr<strong>en</strong>d is naar e<strong>en</strong> minimale NH3 inhoud, om red<strong>en</strong> van externe <strong>veilig</strong>heid <strong>en</strong> ook<br />

product<strong>veilig</strong>heid.<br />

E<strong>en</strong> minimale NH3 inhoud kan op verschill<strong>en</strong>de manier<strong>en</strong> bereikt word<strong>en</strong>, zoals in het<br />

gepres<strong>en</strong>teerde voorbeeldproject bij Daalimpex Cold Stores.<br />

Met NH3-koelsystem<strong>en</strong> zijn in het algeme<strong>en</strong> hogere <strong>en</strong>ergie-efficiënties te bereik<strong>en</strong>.<br />

In het voorbeeldproject Ep de Graaf’s Food Today zijn de nieuwste techniek<strong>en</strong> op het gebied van<br />

HFK-vrij koel<strong>en</strong>/vriez<strong>en</strong> <strong>en</strong> warmteterugwinning toegepast in nauwe sam<strong>en</strong>werking <strong>met</strong><br />

S<strong>en</strong>terNovem <strong>en</strong> TNO.<br />

In het voorbeeldproject HaGé International (gekoelde opslag van gro<strong>en</strong>t<strong>en</strong>- <strong>en</strong> fruitproduct<strong>en</strong>) is<br />

de bestaande HCFK R22-koelinstallatie in 1999 vervang<strong>en</strong> door e<strong>en</strong> indirect systeem <strong>met</strong> NH3 als<br />

primair koudemiddel, waarbij zoveel mogelijk gebruik is gemaakt van <strong>en</strong>ergiebespar<strong>en</strong>de<br />

compon<strong>en</strong>t<strong>en</strong>.<br />

Met als voorbeeld het project bij Polskamp wordt de techniek van NH3/CO2 nader toegelicht.<br />

NH3/CO2<br />

verdamp<strong>en</strong>de<br />

koudedrager<br />

indirect NH3 <strong>en</strong> CO2 IJsbaan<br />

K<strong>en</strong>nemerland<br />

Deze vier systeemconcept<strong>en</strong> word<strong>en</strong> hieronder toegelicht <strong>met</strong> principeschema’s <strong>en</strong><br />

projectbeschrijving<strong>en</strong> uit de praktijk (zie lijst van 20 praktijkproject<strong>en</strong> in tabel 3.1).<br />

NH3-dx (direct)<br />

Om de risico’s zo klein mogelijk te houd<strong>en</strong> koos de logistiek di<strong>en</strong>stverl<strong>en</strong>er Daalimpex Cold Stores in<br />

het nieuwe vrieshuis in Vlissing<strong>en</strong> niet voor e<strong>en</strong> pompcirculatiesysteem <strong>met</strong> HFK 507, maar voor het<br />

direct-systeem op basis van NH3-dx. Daardoor kan <strong>met</strong> e<strong>en</strong> kwart van de ‘normale’ hoeveelheid NH3<br />

word<strong>en</strong> volstaan [4].<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


Ontwerp<br />

• twee vriescell<strong>en</strong>, 36.500 m 3 , opslagtemperatuur –20ºC<br />

• koelvermog<strong>en</strong> 350 kW<br />

• afvalwamte lozing naar de buit<strong>en</strong>lucht <strong>met</strong> luchtgekoelde cond<strong>en</strong>sor<br />

• NH3-inhoud 400 kg, dit is 1,2 kg/kW koeling<br />

• NH3-dx is e<strong>en</strong> nieuwe systeemcombinatie. De gekoz<strong>en</strong> smeerolie is m<strong>en</strong>gbaar <strong>met</strong> NH3<br />

• pas na 30.000 draaiur<strong>en</strong> wordt de noodzaak voor onderhoud gecontroleerd<br />

• meerprijs t<strong>en</strong> opzichte van e<strong>en</strong> HFK 507 pompcirculatiesysteem is € 35.000,-, maar<br />

lagere onderhoudskost<strong>en</strong>. Teg<strong>en</strong>over de maandelijkse STEK-controle bij e<strong>en</strong> HFK 507<br />

pompcirculatiesysteem volstaat e<strong>en</strong> jaarlijkse PGS 13 onderhoudscontrole bij het NH3-systeem.<br />

NH3 / koudedrager (indirect)<br />

Ep de Graaf’s Food Today in Putt<strong>en</strong>, produc<strong>en</strong>t van diverse kipproduct<strong>en</strong>, koos voor e<strong>en</strong> compacte,<br />

indirecte NH3-koelinstallatie. Het koude-distributiesysteem bevat de vriespuntverlag<strong>en</strong>de<br />

polypropyl<strong>en</strong>e glycol oplossing. Met twee gescheid<strong>en</strong> NH3-koelkringlop<strong>en</strong> wordt glycol op vier<br />

verschill<strong>en</strong>de koeltemperatur<strong>en</strong> gemaakt. Invriez<strong>en</strong> gebeurt <strong>met</strong> e<strong>en</strong> variër<strong>en</strong>de koeltemperatuur.<br />

Gedur<strong>en</strong>de de eerste ur<strong>en</strong> wordt gewerkt <strong>met</strong> e<strong>en</strong> traject van –15 tot –25°C. Om de vriessnelheid te<br />

behoud<strong>en</strong> wordt de glycol koeltemperatuur vervolg<strong>en</strong>s geleidelijk verlaagd tot -35°C. Het product<br />

vriest uiteindelijk door tot e<strong>en</strong> kerntemperatuur van –18°C.<br />

Ontwerp<br />

• de NH3 voer<strong>en</strong>de del<strong>en</strong> bevind<strong>en</strong> zich in de machinekamer <strong>en</strong> op het dak (cond<strong>en</strong>sors)<br />

• drie sets van vier schroefcompressor<strong>en</strong>, vriesvermog<strong>en</strong> 636 kW, koelvermog<strong>en</strong> 400 kW<br />

• afvalwarmte lozing naar de buit<strong>en</strong>lucht <strong>met</strong> verdampingscond<strong>en</strong>sor<br />

• compacte NH3/glycol badverdampers<br />

• NH3-inhoud 380 kg, dit is 0,4 kg/kW koeling<br />

• glycol di<strong>en</strong>t voor het koel<strong>en</strong> van verwerkingsruimt<strong>en</strong>, koelcell<strong>en</strong>, vriescell<strong>en</strong>, invriesbunkers <strong>en</strong><br />

plat<strong>en</strong>vriezers. Alle glycolleiding<strong>en</strong> <strong>en</strong> app<strong>en</strong>dages zijn uitgevoerd in RVS materiaal<br />

• ontdooi<strong>en</strong> van de luchtkoelers in de vriescell<strong>en</strong> <strong>met</strong> de warmere glycol uit verwerkingsruimt<strong>en</strong><br />

• onderkoeling van de NH3-vloeistof <strong>met</strong> ontdooikoude uit het vrieshuis<br />

• de <strong>en</strong>ergiebesparing t<strong>en</strong> opzichte van e<strong>en</strong> HFK 507-systeem bedraagt 1,9 miljo<strong>en</strong>/kWh per jaar<br />

• standaardisatie van het installatieconcept resulteert in lagere investering <strong>en</strong> in lage<br />

onderhoudskost<strong>en</strong>. Compressor<strong>en</strong>, buffers, badverdampers etc. zijn onderling uitwisselbaar <strong>en</strong><br />

indi<strong>en</strong> nodig snel te vervang<strong>en</strong><br />

• flexibele bedrijfsuitbreiding is mogelijk zonder aanpassing<strong>en</strong> aan het koudemiddel-concept<br />

• de terugverdi<strong>en</strong>tijd van de meerinvestering van € 160.000,- door de besparing op <strong>en</strong>ergiekost<strong>en</strong><br />

bedraagt twee jaar. Bij soortgelijke bedrijv<strong>en</strong> <strong>met</strong> t<strong>en</strong>minste drie verschill<strong>en</strong>de gekoelde ruimt<strong>en</strong><br />

<strong>en</strong> 200 kW koelvermog<strong>en</strong> zal de meerinvestering indicatief 10% bedrag<strong>en</strong>.<br />

HaGé International in Bar<strong>en</strong>drecht heeft e<strong>en</strong> groothandelsbedrijf voor gro<strong>en</strong>t<strong>en</strong>- <strong>en</strong> fruitproduct<strong>en</strong>.<br />

Voor de gekoelde opslag is in 1999 de HCFK R22-koelinstallatie voor de vijfti<strong>en</strong> bewaarcell<strong>en</strong><br />

vervang<strong>en</strong>. Gekoz<strong>en</strong> is voor e<strong>en</strong> indirect systeem <strong>met</strong> NH3 als primair koudemiddel <strong>en</strong> e<strong>en</strong><br />

pekel/zoutoplossing (kalium formiat) als secundaire koudedrager. Bij het ontwerp is zoveel mogelijk<br />

gebruik gemaakt van <strong>en</strong>ergiebespar<strong>en</strong>de compon<strong>en</strong>t<strong>en</strong>.<br />

Ontwerp<br />

• fruitkoeling 83.857 m 3 op e<strong>en</strong> temperatuur van +2/+4 0 C<br />

• HR compressor<strong>en</strong>, koelvermog<strong>en</strong> 994 kW (cond<strong>en</strong>sor +30 0 C, verdamper -15 0 C)<br />

• grote warmtewisselaars: luchtgekoelde cond<strong>en</strong>sor (ontworp<strong>en</strong> op dT 10K), warmtewisselaar NH3<br />

/pekel <strong>en</strong> luchtkoelers (dT 6K)<br />

• afvalwarmtelozing naar de buit<strong>en</strong>lucht <strong>met</strong> luchtgekoelde cond<strong>en</strong>sor<br />

• NH3 inhoud 300 kg, dit is 0,3 kg/kW koeling. Pekel inhoud 15 m 3<br />

• pilot project voor de toepassing van pekel als koudedrager<br />

• toepassing van pekel biedt voordel<strong>en</strong> t<strong>en</strong> opzichte van glycol, voornamelijk voor de <strong>en</strong>ergieeffici<strong>en</strong>cy<br />

• toepassing van kunststofleiding<strong>en</strong> voor de pekel. (voor aspect<strong>en</strong> van pekel lekkage bij<br />

kunststofleiding<strong>en</strong>, zie het rapport van HaGé International via de ROB-website<br />

www.s<strong>en</strong>ternovem.nl/ROB)<br />

• bij de keuze van circulatiepomp<strong>en</strong>, leiding<strong>en</strong> <strong>en</strong> app<strong>en</strong>dages speciaal lett<strong>en</strong> op de geschiktheid<br />

voor deze koudedrager pekel<br />

10 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


NH3/CO2 system<strong>en</strong> (direct, indirect)<br />

Sinds e<strong>en</strong> aantal jar<strong>en</strong> wordt kooldioxide (CO2) weer toegepast in koelinstallaties, doorgaans in<br />

combinatie <strong>met</strong> e<strong>en</strong> ander koudemiddel [5]. Meestal is dit NH3. Het mer<strong>en</strong>deel van de project<strong>en</strong>lijst<br />

(tabel 3.1) heeft e<strong>en</strong> NH3/CO2-systeem. Voor het secundaire systeem wordt CO2 gekoz<strong>en</strong> vanwege de<br />

grotere externe <strong>en</strong> product<strong>veilig</strong>heid t<strong>en</strong> opzichte van NH3 <strong>en</strong> de gunstigere effect<strong>en</strong> op het milieu in<br />

vergelijking <strong>met</strong> synthetische HFK-koudemiddel<strong>en</strong>. CO2 is niet giftig <strong>en</strong> heeft bij lekkage als<br />

koudemiddel e<strong>en</strong> verwaarloosbaar broeikaseffect (want GWP 1). Zo hebb<strong>en</strong> we de paradoxale situatie<br />

dat het bek<strong>en</strong>dste broeikasgas CO2 wordt gebruikt om e<strong>en</strong> milieuprobleem op te loss<strong>en</strong>.<br />

NH3/CO2 principeschema’s<br />

Te onderscheid<strong>en</strong> is e<strong>en</strong> direct NH3/CO2-systeem (figuur 2a) <strong>en</strong> e<strong>en</strong> indirect systeem (figuur 2b).<br />

CO2-koelkringlop<strong>en</strong> <strong>met</strong> compressieproces word<strong>en</strong> gek<strong>en</strong>merkt door hoge drukk<strong>en</strong> <strong>en</strong> e<strong>en</strong> relatief<br />

klein volume. Vanwege deze hoge drukk<strong>en</strong> <strong>en</strong> het lage kritische punt (31°C) wordt CO2 <strong>met</strong> NH3<br />

gecombineerd tot NH3/CO2-cascadesystem<strong>en</strong>.<br />

In de meeste gevall<strong>en</strong> is gekoz<strong>en</strong> voor e<strong>en</strong> direct NH3/CO2-cascadesysteem (figuur 2a) <strong>met</strong><br />

compressor<strong>en</strong> in het CO2-deel. De cascadecond<strong>en</strong>sor vormt de verbinding tuss<strong>en</strong> het hoge<br />

temperatuurdeel (NH3) <strong>en</strong> het lage temperatuurdeel (CO2). Vanuit de CO2 afscheider transporter<strong>en</strong><br />

pomp<strong>en</strong> de CO2-vloeistof naar de koelers. Hier verdampt e<strong>en</strong> deel van de CO2-vloeistof <strong>en</strong> vervolg<strong>en</strong>s<br />

komt het damp/vloeistofm<strong>en</strong>gsel terug in de CO2-afscheider.<br />

Voordel<strong>en</strong> van CO2 hierbij zijn:<br />

• compacte installaties; door de hoge druk <strong>en</strong> het soortelijke gewicht van het gas is de b<strong>en</strong>odigde<br />

massastroom van CO2 aanmerkelijk kleiner dan bij de HFKs <strong>en</strong> bij NH3. Dit heeft tot gevolg dat het<br />

gaszijdige gedeelte van de CO2-installatie aanmerkelijk kleiner is (tot meer dan 50% kleinere<br />

dia<strong>met</strong>ers)<br />

• relatief lage compressieverhouding <strong>en</strong> daardoor e<strong>en</strong> hoge <strong>en</strong>ergie-effici<strong>en</strong>cy.<br />

Bij e<strong>en</strong> indirect systeem (Figuur 2b) vindt ge<strong>en</strong> compressieproces plaats in het CO2-deel. CO2 is hier<br />

e<strong>en</strong> verdamp<strong>en</strong>de koudedrager. Bij e<strong>en</strong> indirect systeem blijft het CO2-systeem olievrij, <strong>met</strong> als<br />

voordeel dat de warmtewisselaars effici<strong>en</strong>ter blijv<strong>en</strong> funktioner<strong>en</strong> (ge<strong>en</strong> vrijkom<strong>en</strong>de compressor<br />

smeerolie, dus ge<strong>en</strong> vervuiling op de oppervlakk<strong>en</strong>). Bij indirecte system<strong>en</strong> heeft CO2 als<br />

verdamp<strong>en</strong>de koudedrager (cond<strong>en</strong>satie rond -30 0 C, dus bij de zeer lage CO2 temperatur<strong>en</strong> <strong>en</strong><br />

drukk<strong>en</strong>) de volg<strong>en</strong>de voordel<strong>en</strong> t<strong>en</strong> opzichte van de andere (maar niet verdamp<strong>en</strong>de) koudedragers:<br />

• ge<strong>en</strong> temperatuurverhoging bij verdamp<strong>en</strong> (hogere effici<strong>en</strong>cy)<br />

• klein debiet <strong>en</strong> daarmee dunne leiding<strong>en</strong> <strong>en</strong> kleine circulatiepomp.<br />

Ter illustratie zijn <strong>en</strong>kele indicatieve temperatur<strong>en</strong> in de schema’s opg<strong>en</strong>om<strong>en</strong>.<br />

Figuur 2a Direct NH3/CO2 systeem Figuur 2b Indirect NH3/CO2 systeem<br />

-10° C<br />

-5° C<br />

-30° C<br />

Expansie<br />

orgaan<br />

Expansie<br />

orgaan<br />

Cond<strong>en</strong>sor Cond<strong>en</strong>sor<br />

NH3<br />

Cascade<br />

cond<strong>en</strong>sor<br />

CO2<br />

Afscheider<br />

Compressor<br />

Compressor<br />

van koeler<br />

van koeler<br />

2a naar koeler 2b<br />

Expansie<br />

orgaan<br />

Cascade<br />

cond<strong>en</strong>sor<br />

Afscheider<br />

van koeler<br />

naar koeler<br />

11 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007<br />

-35° C<br />

-30° C<br />

CO2<br />

NH3<br />

Compressor


NH3/CO2-cascade systeem<br />

Dit systeem wordt toegepast bij e<strong>en</strong> aantal bedrijv<strong>en</strong>. Als voorbeeld hier het vriesproces van<br />

Polskamp Meat Industrie in Ermelo. Hierbij speelde e<strong>en</strong> versnelde sanering van de HCFK R22installatie<br />

(9800 kg) voor de plat<strong>en</strong>vriezers <strong>en</strong> spiraalvriezers, vriesbunkers <strong>en</strong> vriesbewaarcell<strong>en</strong>. In<br />

het nieuwe systeem is e<strong>en</strong> groot aantal economisch r<strong>en</strong>dabele <strong>en</strong>ergiebesparingsmaatregel<strong>en</strong><br />

doorgevoerd. De <strong>en</strong>ergiebesparing is 23% <strong>en</strong> de totale CO2-reductie is 49% (refer<strong>en</strong>tie is HFK 507).<br />

Ontwerp:<br />

• drie sets van vier schroefcompressor<strong>en</strong>; totale vriesvermog<strong>en</strong> 3.260 kW, koelvermog<strong>en</strong> 300 kW<br />

<strong>met</strong> 300 kW reserve<br />

• NH3-koelvermog<strong>en</strong> 4.600 kW<br />

• NH3-inhoud 1.900 kg, dit is 0,4 kg/kW koeling<br />

• Warmteterugwinning uit de koelinstallaties voor proceswater, vloer- <strong>en</strong> ruimteverwarming.<br />

• Compressor<strong>en</strong> zijn voorzi<strong>en</strong> van hoogr<strong>en</strong>dem<strong>en</strong>t elektromotor<strong>en</strong> (6% besparing).<br />

• E<strong>en</strong> aantal NH3- <strong>en</strong> CO2-compressor<strong>en</strong>, cond<strong>en</strong>sorv<strong>en</strong>tilator<strong>en</strong> <strong>en</strong> koudemiddelpomp<strong>en</strong> is<br />

geoptimaliseerd <strong>met</strong> frequ<strong>en</strong>tieomvormers<br />

• tweetraps expansie in zowel het NH3-proces (<strong>met</strong> economiser) als het CO2-compressieproces<br />

(<strong>met</strong> flashgas) <strong>met</strong> 4-6% r<strong>en</strong>dem<strong>en</strong>tsverbetering<br />

• efficiënte cascadecond<strong>en</strong>sor (optimaal ontworp<strong>en</strong> op dT 2K a 3K)<br />

• drukvereff<strong>en</strong>ing tuss<strong>en</strong> de beide afscheiders<br />

• afvalwarmte lozing naar de buit<strong>en</strong>lucht <strong>met</strong> <strong>en</strong>ergiezuinig (op lage druk) geregelde <strong>en</strong> vergrote<br />

verdampingscond<strong>en</strong>sor (ontworp<strong>en</strong> op dT 10K)<br />

• CO2 circuit di<strong>en</strong>t voor het koel<strong>en</strong> van verwerkingsruimt<strong>en</strong>, koelcell<strong>en</strong>, vriescell<strong>en</strong>, invriesbunkers<br />

<strong>en</strong> plat<strong>en</strong>vriezers<br />

• ontdooi<strong>en</strong> van de luchtkoelers in de vriescell<strong>en</strong> <strong>met</strong> pekel (CO2-warmte), <strong>en</strong> <strong>met</strong> CO2-persgas in<br />

de plat<strong>en</strong>vriezers <strong>en</strong> de vriesbunker<br />

12 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


Figuur 2.c Direct NH3/CO2- cascadesysteem bij Polskamp<br />

Warmteterugwinning NH3 cond<strong>en</strong>sors<br />

21/31°C<br />

NH3 compressor<strong>en</strong><br />

-12/31°C<br />

CO2 compressor<strong>en</strong><br />

-50/-7°C<br />

NH3 / CO2 cascade<br />

cond<strong>en</strong>sor<br />

CO2 afscheider -50 0 C<br />

CO2 afscheider -32 0 C<br />

Warmteterugwinning<br />

onderkoeling<br />

CO2 -7°C = 395 kW<br />

Koelcel + verwerking<br />

CO2 compressor<strong>en</strong><br />

-32/-7°C<br />

CO2 -32 0 C<br />

Vriescell<strong>en</strong><br />

CO2 -50 0 C<br />

Plat<strong>en</strong>vriezer<br />

+bunker<br />

+verwerking<br />

13 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


14<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


3. NH3-project<strong>en</strong> <strong>met</strong> ROB-subsidie<br />

De toepassingvan NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 system<strong>en</strong> heeft in korte tijd e<strong>en</strong> aanmerkelijke vlucht g<strong>en</strong>om<strong>en</strong>.<br />

Per eind 2006 zijn twintig project<strong>en</strong> gerealiseerd <strong>met</strong> ondersteuning van ROB subsidies. De<br />

ervaring<strong>en</strong> in deze NH3-project<strong>en</strong> zijn redelijk tot (zeer) goed. Intuss<strong>en</strong> word<strong>en</strong>, ook buit<strong>en</strong> het<br />

ROB subsidiekader, in to<strong>en</strong>em<strong>en</strong>de mate NH3 koelinstallaties gerealiseerd.<br />

NH3/CO2 wordt vooral gekoz<strong>en</strong> in industriële koeltechniek (invriestunnels, koel/vries-opslag),<br />

opvall<strong>en</strong>d g<strong>en</strong>oeg ook in de visserijsector (vistrawlers). Verder in de sport- <strong>en</strong> recreatiesector<br />

(ijsban<strong>en</strong>, skipistes) <strong>en</strong> in de supermarktsector.<br />

De koelcapaciteit<strong>en</strong> in deze industriële project<strong>en</strong> variër<strong>en</strong> van ca. 500 kW tot 4.500 kW.<br />

De koelcapaciteit in de supermarkt<strong>en</strong> ligt <strong>met</strong> 100-200 kW e<strong>en</strong> stuk lager.<br />

De NH3-inhoud bij deze project<strong>en</strong> ligt overweg<strong>en</strong>d tuss<strong>en</strong> de 200 <strong>en</strong> 1.000 kg, bij supermarkt<strong>en</strong><br />

b<strong>en</strong>ed<strong>en</strong> de 100 kg. E<strong>en</strong> deel van deze project<strong>en</strong> (< 200 kg NH3) valt dus niet onder het Besluit<br />

Bevi (vergunning).<br />

In het onderstaande overzicht zijn de gesubsidieerde project<strong>en</strong> opg<strong>en</strong>om<strong>en</strong> die alle NH3 in het<br />

primaire koelsysteem hebb<strong>en</strong>. Het koudemiddel in het secundaire koelsysteem kan per project<br />

verschill<strong>en</strong>: mer<strong>en</strong>deels is het CO2, in <strong>en</strong>kele gevall<strong>en</strong> HFK 507 of pekel. Duidelijk is de beperkte NH3inhoud<br />

waar te nem<strong>en</strong> (1.000<br />

kg<br />

NH3<br />

kg / kW<br />

koeling<br />

Ontdooiing<br />

verdampers,<br />

plat<strong>en</strong>vriezers<br />

Leverancier<br />

Koelinstal-<br />

latie<br />

CO2-persgas GTI Post<br />

Koudetechniek<br />

Sector<br />

Gro<strong>en</strong>teverwerking<br />

Van Oers Boxtel Vriesopslag NH3/CO2 200 kg 1,9 elektrisch Gr<strong>en</strong>co Diepvries<br />

maaltijd<strong>en</strong><br />

Daalimpex Cold Vlissing<strong>en</strong> Koel- <strong>en</strong> NH3-dx 400 kg 1,2 elektrisch GTI Koel- <strong>en</strong><br />

Stores<br />

vriesopslag<br />

Koudetechniek<br />

vrieshuiz<strong>en</strong><br />

Lagemaat Nijkerk Vriesopslag NH3/CO2 1.450 1,0 warme glycol Gr<strong>en</strong>co Koel- <strong>en</strong><br />

kg<br />

(bron NH3 olie)<br />

vrieshuiz<strong>en</strong><br />

Klaas Puul & Zn Vol<strong>en</strong>dam Invriestunnel NH3/CO2 700 kg 1,0 perslucht Bort de<br />

Graaf<br />

Visverwerking<br />

Ep de Graaf ‘s Putt<strong>en</strong> Vriesopslag, NH3/glycol 380 kg 0,4 warme glycol Wormgoor Kipp<strong>en</strong>vlees<br />

Food Today<br />

invriestunnel<br />

(bron NH3 Koudetech- verwerking<br />

afvoerwarmte) niek<br />

Frigo Breda Breda Vriesopslag NH3/CO2 200 kg 0,4 warme glycol GTI Post Koel- <strong>en</strong><br />

(bron NH3 olie) Koudetechniek<br />

vrieshuiz<strong>en</strong><br />

HaGé<br />

Bar<strong>en</strong>drecht Koelopslag NH3/pekel 300 kg 0,3 NH3-persgas Nijss<strong>en</strong> Groothandel<br />

International<br />

Koeling gro<strong>en</strong>te & fruit<br />

Kloosterboer Maasvlakte Vriesopslag NH3/CO2 450 kg 0,3 elektrisch GTI Koel- <strong>en</strong><br />

Koudetechniek<br />

vrieshuiz<strong>en</strong><br />

M<strong>en</strong>k<strong>en</strong> Salades Sass<strong>en</strong>heim Koel- <strong>en</strong> NH3/CO2 400 kg 0,4 CO2 –persgas York / Voedings-<br />

vriesopslag<br />

CalteK-<br />

Hi<strong>en</strong>sch<br />

middel<strong>en</strong><br />

Polskamp Ermelo Invriez<strong>en</strong>n, NH3/CO2 1.900 0,4 CO2-persgas GTI Vlees-<br />

plat<strong>en</strong>vriezer<br />

kg<br />

Koudetechniekverwerking<br />

Van der Made Oosterhout Invriez<strong>en</strong>, koel- NH3/CO2 570 kg 0,4 warmwater GTI Aardappel<strong>en</strong><br />

vriesopslag<br />

voor koelers; Koudetechverwerking elektrisch voor<br />

plat<strong>en</strong>vriezers<br />

niek<br />

Van Dijk Coth<strong>en</strong> Vriesopslag NH3/CO2 200 kg 0,2 CO2-persgas York Koel- <strong>en</strong><br />

vrieshuiz<strong>en</strong><br />

Jaczon Schev<strong>en</strong>ing<strong>en</strong> Invriez<strong>en</strong> <strong>en</strong><br />

vriesopslag<br />

NH3/pekel warme pekel Gr<strong>en</strong>co Visserij/trawler<br />

Van der Zwan Schev<strong>en</strong>ing<strong>en</strong> Invriez<strong>en</strong> <strong>en</strong> NH3/CO2 4900<br />

CO2-persgas Gr<strong>en</strong>co Visserij/trawler<br />

vriesopslag<br />

kg<br />

vlaggeschip<br />

Parlevliet van Katwijk Invriez<strong>en</strong> <strong>en</strong> NH3/CO2 CO2-persgas Gr<strong>en</strong>co Visserij/trawler<br />

der Plas<br />

vriesopslag<br />

C1000<br />

Bunschot<strong>en</strong> Koel- <strong>en</strong> vries- NH3/CO2 45 kg elektrisch Bort de Supermarkt<br />

supermarkt<br />

Bikkersvaart<br />

meubel<strong>en</strong><br />

Graaf


De<strong>en</strong>’s<br />

supermarkt<br />

Weidev<strong>en</strong>ne<br />

(2006)<br />

Purmer<strong>en</strong>d Koel- <strong>en</strong><br />

vriesmeubel<strong>en</strong><br />

NH3/CO2 50 kg Elektrisch Bart de<br />

Graaf<br />

Supermarkt<br />

Snowworld Landgraaf Skipiste NH3/CO2 Sport <strong>en</strong><br />

recreatie<br />

K<strong>en</strong>nemerland Haarlem Kunstijsbaan NH3/CO2 1.800<br />

Gr<strong>en</strong>co Sport <strong>en</strong><br />

kg<br />

recreatie<br />

Uiteraard kom<strong>en</strong> ook NH3 koelinstallaties tot stand zonder ROB subsidieregeling, of gestimuleerd door<br />

e<strong>en</strong> andere subsidieregeling. G<strong>en</strong>oemd kunn<strong>en</strong> word<strong>en</strong> (maar niet volledig):<br />

• Vrieshuis H<strong>en</strong>gelo<br />

• Van d<strong>en</strong> Brink Nijkerk <strong>met</strong> NH3-dx systeem<br />

• Diepop Waalwijk <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem<br />

• Arctic Zoetermeer <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem<br />

• Langeveld Sleegers/Blokland Nijmeg<strong>en</strong> <strong>met</strong> NH3 systeem<br />

• de Jong’s Koel- <strong>en</strong> Vrieshuis Bunnik <strong>met</strong> NH3 systeem<br />

• Meester Stegeman Wijhe <strong>met</strong> NH3/pekel systeem<br />

• Grolleman Coldstores Apeldoorn <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem<br />

• Olympic Bar<strong>en</strong>drecht <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem<br />

• Sara Lee/DE Koffiefabriek Joure <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem.<br />

• Hoek Loos IJmuid<strong>en</strong> <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem<br />

• Bakker Bar<strong>en</strong>drecht <strong>met</strong> NH3/glycolsysteem<br />

• 4 Fruit/Royal Nam<strong>en</strong> Bar<strong>en</strong>drecht <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem<br />

• Laurus Dracht<strong>en</strong> <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem<br />

• Plukon Dedemsvaart <strong>met</strong>NH3/CO2 systeem<br />

• Vitelco ‘s Hertog<strong>en</strong>bosch <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem<br />

• De Jong (oplevering 2007) Bar<strong>en</strong>drecht <strong>met</strong> NH3/CO2 systeem/.<br />

16 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


4. Milieuvoordel<strong>en</strong> (TEWI) van NH3 of NH3/CO2 vergelek<strong>en</strong> <strong>met</strong> HFK<br />

System<strong>en</strong> <strong>met</strong> NH3 <strong>en</strong> NH3/CO2 k<strong>en</strong>n<strong>en</strong> voordel<strong>en</strong> t<strong>en</strong> opzichte van HFK:<br />

• <strong>en</strong>ergiezuiniger<br />

• e<strong>en</strong> lekk<strong>en</strong>de installatie levert ge<strong>en</strong> bijdrage aan het broeikaseffect.<br />

De totale CO2-emissie bij koelinstallaties (de TEWI-waarde) is daardoor veel gunstiger dan<br />

bij installaties <strong>met</strong> HFKs. De iets hogere investering k<strong>en</strong>t e<strong>en</strong> doorgaans gunstige<br />

terugverdi<strong>en</strong>tijd.<br />

NH3/CO2 versus HFKs<br />

Deze vergelijking wordt gemaakt bij de ROB-subsidieaanvrag<strong>en</strong> voor de NH3/CO2-installaties. Hierbij<br />

wordt als refer<strong>en</strong>tie altijd e<strong>en</strong> HFK-koelsysteem g<strong>en</strong>om<strong>en</strong>.<br />

T<strong>en</strong> opzichte van installaties <strong>met</strong> HFK koudemiddel<strong>en</strong> bedraagt de meerinvestering van e<strong>en</strong> NH3/CO2cascadesysteem<br />

20 à 50%. Dit is afhankelijk van het koelvermog<strong>en</strong>, het type HFK koudemiddel <strong>en</strong> de<br />

uitvoering van de HFK refer<strong>en</strong>tiesituatie, zoals e<strong>en</strong> c<strong>en</strong>traal of dec<strong>en</strong>traal koelsysteem.<br />

Het <strong>en</strong>ergieverbruik van e<strong>en</strong> NH3/CO2-cascadesysteem blijkt in de gesubsidieerde project<strong>en</strong> al gauw<br />

15-25% lager. Ook de onderhoudskost<strong>en</strong> ligg<strong>en</strong> lager. De terugverdi<strong>en</strong>tijd bedraagt over het<br />

algeme<strong>en</strong> minder dan vijf jaar. De lev<strong>en</strong>sduur van industriële koelinstallaties is over het algeme<strong>en</strong><br />

lang (20 à 25 jaar), waardoor de investering in e<strong>en</strong> moderne NH3/CO2-installatie e<strong>en</strong> aantrekkelijke<br />

optie is.<br />

NH3/CO2 versus NH3<br />

T<strong>en</strong> opzichte van koelinstallaties <strong>met</strong> NH3 ligt de investering <strong>en</strong>igszins hoger. De effici<strong>en</strong>cy is<br />

vergelijkbaar <strong>met</strong> die van NH3-installaties bij verdampingstemperatur<strong>en</strong> van –30 0 C tot –35 0 C.<br />

Bij hogere verdampingstemperatur<strong>en</strong> is de effici<strong>en</strong>cy van NH3-installaties gunstiger.<br />

De exploitatiekost<strong>en</strong> ontlop<strong>en</strong> elkaar niet veel. E<strong>en</strong> belangrijk aspect is de NH3-systeeminhoud. Deze<br />

di<strong>en</strong>t bij voorkeur zo klein mogelijk te zijn <strong>en</strong> afhankelijk van de NH3-inhoud moet aan de voorschrev<strong>en</strong><br />

afstandseis t<strong>en</strong> opzichte van de bebouwing voldaan word<strong>en</strong> [1]. E<strong>en</strong> ander aspect betreft de drukk<strong>en</strong>.<br />

Bij temperatur<strong>en</strong> b<strong>en</strong>ed<strong>en</strong> -33°C is NH3 subatmosferisch (


Vervanging van HCFK R22<br />

NEKOVRI <strong>en</strong> NVKL hebb<strong>en</strong> in 2004 de studie ‘Vervang<strong>en</strong> R22: Kans voor natuurlijke koudemiddel<strong>en</strong>’<br />

[8] gepubliceerd. Omdat oude koelinstallaties meestal veel besparingsmogelijkhed<strong>en</strong> k<strong>en</strong>n<strong>en</strong>, kan de<br />

<strong>en</strong>ergiebesparing oplop<strong>en</strong> tot 30 à 50% voor e<strong>en</strong> NH3-systeem. Omgekeerd kan e<strong>en</strong> retrofit naar e<strong>en</strong><br />

HFK juist leid<strong>en</strong> tot e<strong>en</strong> to<strong>en</strong>ame van het <strong>en</strong>ergiegebruik <strong>met</strong> 10 tot 30%.<br />

18 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


5. Economische aspect<strong>en</strong> bij aanschaf NH3/CO2-installaties<br />

De <strong>en</strong>ergieprijz<strong>en</strong> <strong>en</strong> stimulering door de overheid (EIA, VAMIL/MIA) hebb<strong>en</strong> e<strong>en</strong><br />

belangrijke invloed op de economisch meest aantrekkelijke keuze.<br />

Bij e<strong>en</strong> beschouwing van de exploitatiekost<strong>en</strong> wordt uitgegaan van de kost<strong>en</strong> over de gehele<br />

lev<strong>en</strong>sduur. Naast de investeringskost<strong>en</strong> tell<strong>en</strong> ook de jaarlijkse <strong>en</strong>ergie- <strong>en</strong> onderhoudskost<strong>en</strong> mee.<br />

Daarnaast wordt rek<strong>en</strong>ing gehoud<strong>en</strong> <strong>met</strong> subsidie- of stimuleringsregeling<strong>en</strong>. Voor de toepassing van<br />

het NH3/CO2 -systeem kan gebruik word<strong>en</strong> gemaakt van fiscale regeling<strong>en</strong>:Energie-investeringsaftrek<br />

(EIA) <strong>en</strong> VAMIL [5]<strong>en</strong> in bepaalde gevall<strong>en</strong> Milieu-investeringsaftrek (MIA). De EIA Energielijst 2007<br />

vermeldt de wijziging<strong>en</strong> t<strong>en</strong> opzichte van 2006 <strong>en</strong> meldt over koeltechniek<strong>en</strong>:<br />

• Bij e<strong>en</strong> <strong>en</strong>ergiezuinige koel- <strong>en</strong> vriesinstallatie is toegevoegd dat bij alle haloge<strong>en</strong> vrije<br />

koudemiddel<strong>en</strong> het hele investeringsbedrag van de <strong>en</strong>ergiezuinige koelvriesinstallatie in<br />

aanmerking komt.<br />

Informatiebron: ‘Aanvulling Bouwwijzer voor koel- <strong>en</strong> vrieshuiz<strong>en</strong>’<br />

In 2004 is in opdracht van S<strong>en</strong>terNovem de Good Practice Guidance (GPG) voor de sector industriële<br />

koeling (koel-vrieshuiz<strong>en</strong>) uitgebracht onder de naam ‘Aanvulling Bouwwijzer voor koel- <strong>en</strong><br />

vrieshuiz<strong>en</strong>’ [3]. In januari 2007 is ook e<strong>en</strong> gebruiksvri<strong>en</strong>delijke rek<strong>en</strong><strong>met</strong>hodiek op de PC gekom<strong>en</strong><br />

via de website van Nekovri [3a].<br />

Dit docum<strong>en</strong>t <strong>met</strong> rek<strong>en</strong><strong>met</strong>hodiek is erg nuttig bij het ontwerp<strong>en</strong> van nieuwe koelinstallaties. Juist die<br />

ontwerpfase is bepal<strong>en</strong>d voor de kwaliteit van de installatie gedur<strong>en</strong>de haar lev<strong>en</strong>sduur. In de GPG is<br />

e<strong>en</strong> aantal relevante opties voor de koelinstallatie uitgewerkt. Om e<strong>en</strong> verantwoorde keuze te mak<strong>en</strong><br />

zijn de resulter<strong>en</strong>de broeikasgasemissies <strong>en</strong> exploitatiekost<strong>en</strong> van de verschill<strong>en</strong>de koelsystem<strong>en</strong> op<br />

e<strong>en</strong> rij gezet. Hierbij wordt niet alle<strong>en</strong> gekek<strong>en</strong> naar de aanschafkost<strong>en</strong> van de koelinstallatie, maar<br />

naar de totale kost<strong>en</strong>, waaronder afschrijving, r<strong>en</strong>te, <strong>en</strong>ergie <strong>en</strong> onderhoud. De koelinstallaties zijn<br />

technisch gelijkwaardig. In de praktijk word<strong>en</strong> HFK-system<strong>en</strong> vaak aanmerkelijk e<strong>en</strong>voudiger – <strong>en</strong> dus<br />

veel goedkoper- ontworp<strong>en</strong>. Het verschil in <strong>en</strong>ergiegebruik neemt dan toe.<br />

De volg<strong>en</strong>de stapp<strong>en</strong> word<strong>en</strong> in deze GPG <strong>met</strong>hodiek onderscheid<strong>en</strong>:<br />

stap 1: minimalisatie van de koudevraag, zoals isolatie van de koel- <strong>en</strong> vriescel.<br />

stap 2: onderlinge vergelijking van de diverse relevante systeemopties, op basis van de onderstaande<br />

aspect<strong>en</strong>:<br />

het jaarlijkse <strong>en</strong>ergiegebruik <strong>en</strong> de bijbehor<strong>en</strong>de CO2-emissie (indirecte bijdrage broeikaseffect);<br />

• de pot<strong>en</strong>tiële koudemiddellekkage <strong>en</strong> de bijbehor<strong>en</strong>de CO2-emissie (directe bijdrage<br />

broeikaseffect), afhankelijk van het soort koudemiddel <strong>en</strong> de koudemiddelinhoud;<br />

• de exploitatiekost<strong>en</strong>, gevormd door afschrijving van de investering <strong>en</strong> operationele kost<strong>en</strong> door<br />

<strong>en</strong>ergiegebruik <strong>en</strong> onderhoud.<br />

Deze twee stapp<strong>en</strong> in het ontwerptraject zijn globaal <strong>en</strong> richtinggev<strong>en</strong>d van aard. Voor e<strong>en</strong> specifieke<br />

situatie kan vervolg<strong>en</strong>s op basis van de gekoz<strong>en</strong> besparingsmaatregel<strong>en</strong> <strong>en</strong> de gekoz<strong>en</strong> systeemoptie<br />

e<strong>en</strong> offerte word<strong>en</strong> aangevraagd.<br />

Twee voorbeeld<strong>en</strong><br />

1. E<strong>en</strong> koelhuis <strong>met</strong> e<strong>en</strong> b<strong>en</strong>odigde koelcapaciteit van 550 kW.<br />

Uit [3] blijkt dat e<strong>en</strong> pompsysteem <strong>met</strong> NH3 of e<strong>en</strong> indirect pompsysteem <strong>met</strong> NH3 <strong>en</strong> CO2 als<br />

tweefasige koudedrager e<strong>en</strong> goede keuze kan zijn t<strong>en</strong> opzichte van het refer<strong>en</strong>tiesysteem. Uiteraard<br />

moet voor de definitieve keuze aan meer factor<strong>en</strong> aandacht word<strong>en</strong> geschonk<strong>en</strong>, bijvoorbeeld de<br />

b<strong>en</strong>odigde vergunning<strong>en</strong>. Zeker bij grote hoeveelhed<strong>en</strong> NH3 moet hier rek<strong>en</strong>ing mee word<strong>en</strong><br />

gehoud<strong>en</strong>. In onderstaande tabel is e<strong>en</strong> aantal k<strong>en</strong>merk<strong>en</strong> van deze systeemopties gegev<strong>en</strong>.<br />

Tabel 5.1 Voorbeeld 1: koelinstallatie 550 kW.<br />

NH3<br />

pompsysteem<br />

indirect<br />

NH3/CO2<br />

systeem<br />

Koudemiddelinhoud [kg] 1.650 (NH3) 330 (NH3) 1.925<br />

Investering [€] 484.000 508.750 473.000<br />

Exploitatiekost<strong>en</strong> [€/j] 90.750 99.550 92.950<br />

Energieverbruik [kWh/j] 517.550 613.800 562.100<br />

Totale CO2-eq emissie [ton/j] 316 375 468<br />

refer<strong>en</strong>tie:<br />

HFK<br />

R134a pompsysteem<br />

19 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


Het NH3-pompsysteem heeft t<strong>en</strong> opzichte van de andere systeemopties de volg<strong>en</strong>de voordel<strong>en</strong>:<br />

• de exploitatiekost<strong>en</strong> <strong>en</strong> de investering zijn ongeveer gelijk aan die voor het R134a systeem<br />

• laagste <strong>en</strong>ergiegebruik <strong>en</strong> laagste broeikasgasemissie (TEWI), 33% lager dan het HFK R134a<br />

refer<strong>en</strong>tiesysteem.<br />

Het indirecte NH3/CO2-systeem (CO2 als koudedrager) heeft t<strong>en</strong> opzichte van de andere<br />

systeemopties de volg<strong>en</strong>de voordel<strong>en</strong>:<br />

• e<strong>en</strong> relatief kleine NH3-inhoud, de NH3 komt alle<strong>en</strong> voor in de machinekamer<br />

• e<strong>en</strong> circa 20% totale lagere broeikasgasemissie (TEWI) dan het HFK R134a refer<strong>en</strong>tiesysteem,<br />

ondanks het iets hogere <strong>en</strong>ergiegebruik bij dit koelproces.<br />

2. E<strong>en</strong> vrieshuis <strong>met</strong> e<strong>en</strong> b<strong>en</strong>odigde koelcapaciteit van 550 kW<br />

E<strong>en</strong> gebruikelijke vriesinstallatie bestaande uit e<strong>en</strong> pompsysteem <strong>met</strong> economiser <strong>en</strong> HFK R507 als<br />

koudemiddel wordt vergelek<strong>en</strong> <strong>met</strong> e<strong>en</strong> vriesinstallatie bestaande uit e<strong>en</strong> NH3/CO2-cascadesysteem<br />

<strong>met</strong> pompcirculatie. Onderstaande tabel geeft e<strong>en</strong> aantal k<strong>en</strong>merk<strong>en</strong> van beide systeemopties weer.<br />

Tabel 5.2 Voorbeeld 2: vriesinstallatie 550 kW<br />

NH3/CO2<br />

Refer<strong>en</strong>tie: HFK<br />

cascadesysteem R507 pompsysteem<br />

<strong>met</strong> economiser<br />

Koudemiddelinhoud [kg]<br />

Investering [€]<br />

330 (NH3)<br />

786.500<br />

2.200<br />

698.500<br />

Exploitatiekost<strong>en</strong> [€/j] 177.100 179.300<br />

Energieverbruik [kWh/j] 1.453.650 1.589.500<br />

Totale CO2-eq emissie [ton/j] 887 1.388<br />

Het grootste voordeel bij de toepassing van het NH3/CO2-cascadesysteem is de 35% lagere<br />

broeikasgasemissie. Deze wordt niet alle<strong>en</strong> veroorzaakt door het vrijwel ontbrek<strong>en</strong> van directe<br />

emissies (lekkage), maar ook door e<strong>en</strong> lagere indirecte broeikasgasemissie. Het <strong>en</strong>ergiegebruik is<br />

circa 10% lager bij het NH3/CO2-cascadesysteem. Hoewel de investeringskost<strong>en</strong> ruim 10% hoger zijn<br />

voor het NH3/CO2-systeem, vall<strong>en</strong> de exploitatiekost<strong>en</strong> toch lager uit door het lagere <strong>en</strong>ergiegebruik.<br />

In de voorbeeld<strong>en</strong> (uit de Aanvulling Bouwwijzer koel- <strong>en</strong> vrieshuiz<strong>en</strong>) is nog ge<strong>en</strong> rek<strong>en</strong>ing gehoud<strong>en</strong><br />

<strong>met</strong> het fiscale voordeel van de EIA, zoals voor NH3/CO2-system<strong>en</strong>, koelsystem<strong>en</strong> <strong>met</strong> e<strong>en</strong> hoge<br />

seizo<strong>en</strong>efficiëntie, mogelijk is.<br />

20 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


6. Risico’s <strong>en</strong> <strong>veilig</strong>heidsmaatregel<strong>en</strong><br />

De giftigheid <strong>en</strong> brandbaarheid van NH3 vorm<strong>en</strong> de risico-aspect<strong>en</strong> voor het installatieontwerp <strong>en</strong> de<br />

regelgeving. Moderne systeemontwerp<strong>en</strong> richt<strong>en</strong> zich op compactheid van het NH3-volume.<br />

Voorbeeld<strong>en</strong> zijn het dx-expansiesysteem <strong>en</strong> het indirecte systeem waarmee de koude wordt<br />

gedistribueerd naar de afnemers. Optimale lekdichtheid <strong>en</strong> insluiting in de installatieruimte van<br />

ev<strong>en</strong>tueel gelekte NH3 beperk<strong>en</strong> verder het risico.<br />

HFKs <strong>en</strong> CO2 hebb<strong>en</strong> andere <strong>veilig</strong>heidsrisico’s. Ze zijn zwaarder dan lucht <strong>en</strong> verdring<strong>en</strong> bij lekkage<br />

de zuurstof in de lucht.<br />

Risico’s<br />

Het risico van NH3 voor de directe omgeving is de giftigheid. NH3 heeft ernstige uitwerking<strong>en</strong> op<br />

luchtweg<strong>en</strong>, og<strong>en</strong>, or<strong>en</strong> <strong>en</strong> huid. Bij zeer lage conc<strong>en</strong>traties 25 ppm is NH3 al te ruik<strong>en</strong>. De MACwaarde<br />

is 20 ppm, waarbov<strong>en</strong> de eerste klacht<strong>en</strong> optred<strong>en</strong>. E<strong>en</strong> hoge conc<strong>en</strong>tratie <strong>ammoniak</strong> (500<br />

ppm <strong>en</strong> hoger) heeft ernstige uitwerking<strong>en</strong> <strong>en</strong> kan dodelijk zijn. Bij grote lekkages kunn<strong>en</strong> deze<br />

conc<strong>en</strong>traties word<strong>en</strong> gehaald.<br />

NH3 is lichter dan lucht <strong>en</strong> hoge conc<strong>en</strong>traties zull<strong>en</strong> zich bov<strong>en</strong> in slecht gev<strong>en</strong>tileerde ruimt<strong>en</strong><br />

voordo<strong>en</strong>.<br />

NH3is brandbaar, maar niet licht ontvlambaar. De ontstekingstemperatuur is 630°C, de<br />

ontstekings<strong>en</strong>ergie is hoog (680 MJ). Lekk<strong>en</strong>de NH3 uit koelinstallaties zal echter meestal gem<strong>en</strong>gd<br />

zijn <strong>met</strong> smeerolie(damp). Deze olie is over het algeme<strong>en</strong> e<strong>en</strong> stuk brandbaarder dan NH3. Het<br />

brandgevaar bij lekkage in NH3 installaties moet dus nooit onderschat word<strong>en</strong>. Explosiegevaar treedt<br />

op bij conc<strong>en</strong>traties in de lucht tuss<strong>en</strong> 15 <strong>en</strong> 29%. Deze conc<strong>en</strong>traties zijn dodelijk, maar zoud<strong>en</strong> bij<br />

grote lekkages wel kunn<strong>en</strong> word<strong>en</strong> gehaald.<br />

Bij e<strong>en</strong> calamiteit (leidingbreuk e.d.) zal veelal NH3 als vloeistof vrijkom<strong>en</strong>. Er is veel <strong>en</strong>ergie nodig om<br />

de vloeistof te verdamp<strong>en</strong>. Deze komt uit de omgeving. Het verdampingsproces duurt betrekkelijk lang<br />

<strong>en</strong> werkt vertrag<strong>en</strong>d op de to<strong>en</strong>ame van NH3 -gas conc<strong>en</strong>tratie in de ruimte. Zie ook het hoofdstuk<br />

Regelgeving.<br />

Technische <strong>veilig</strong>heidsmaatregel<strong>en</strong><br />

NH3-koelinstallaties di<strong>en</strong><strong>en</strong> volledig lekdicht te zijn. Vooral de compressor moet hiervoor goed word<strong>en</strong><br />

ontworp<strong>en</strong>. Ook heeft dit gevolg<strong>en</strong> voor de gebruikte verbindingstechniek<strong>en</strong>: lass<strong>en</strong> in plaats van<br />

solder<strong>en</strong>. De vulling van NH3-installaties moet bij voorkeur zo klein mogelijk zijn. Dit is mogelijk door<br />

het gebruik van compacte warmtewisselaars, e<strong>en</strong> uitgeki<strong>en</strong>d ontwerp <strong>en</strong> vooral door het toepass<strong>en</strong><br />

van indirecte koelsystem<strong>en</strong> of het NH3/CO2-systeem. Technische aanpassing<strong>en</strong> in NH3-koelinstallaties<br />

zijn er in eerste instantie op gericht lekkage te voorkom<strong>en</strong>. Bij ev<strong>en</strong>tuele lekkage wordt getracht de<br />

NH3 in te sluit<strong>en</strong> in de installatieruimte, dat voorzi<strong>en</strong> is van e<strong>en</strong> alarmeringssysteem <strong>en</strong> e<strong>en</strong> noodstop.<br />

Tot de technische <strong>veilig</strong>heidsmaatregel<strong>en</strong> behor<strong>en</strong> onder andere:<br />

• inblokafsluiters<br />

• gasbelemmer<strong>en</strong>de omhulling<br />

• mechanische v<strong>en</strong>tilatie<br />

• (automatische) <strong>ammoniak</strong>detectie<br />

• noodstop<br />

• alarmeringssysteem.<br />

Daarnaast zijn persoonlijke beschermingsmiddel<strong>en</strong> de laatste stap in het <strong>veilig</strong> werk<strong>en</strong> <strong>met</strong> NH3installaties.<br />

In het vaststell<strong>en</strong> van de noodzakelijke <strong>veilig</strong>heidsmaatregel<strong>en</strong> is het van belang in welke<br />

ruimte(s) de opstelling staat <strong>en</strong> wie de gebruikers van deze ruimte zijn. Afhankelijk van het type <strong>en</strong> de<br />

grootte van de installaties moet<strong>en</strong> regelmatig verschill<strong>en</strong>de <strong>veilig</strong>heidscontroles word<strong>en</strong> uitgevoerd.<br />

Zie ook het hoofdstuk Regelgeving.<br />

21 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


22<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


7. Regelgeving voor koelinstallaties<br />

Voor koelinstallaties <strong>met</strong> alle typ<strong>en</strong> koudemiddel<strong>en</strong> is van toepassing:<br />

A War<strong>en</strong>wetbesluit drukapparatuur <strong>en</strong> Europese richtlijn drukapparatuur (PED)<br />

• bij nieuwbouwinstallaties schrijft het War<strong>en</strong>wetbesluit bij hogere <strong>veilig</strong>heidsrisico’s e<strong>en</strong><br />

to<strong>en</strong>em<strong>en</strong>de bemoei<strong>en</strong>is van e<strong>en</strong> onafhankelijke instelling voor<br />

• voor ingebruikneming wordt <strong>met</strong> name gekek<strong>en</strong> of de apparatuur volg<strong>en</strong>s de tek<strong>en</strong>ing is<br />

gebouwd <strong>en</strong> de vereiste k<strong>en</strong>merk<strong>en</strong> zijn aangebracht<br />

• in de gebruiksfase moet de gebruiker de installatie tijdig lat<strong>en</strong> keur<strong>en</strong>, onderhoud lat<strong>en</strong> uitvoer<strong>en</strong><br />

<strong>en</strong> op regelmatige tijd<strong>en</strong> lat<strong>en</strong> (her)keur<strong>en</strong><br />

Voor koelinstallaties <strong>met</strong> NH3 als koudemiddel geld<strong>en</strong> aanvull<strong>en</strong>de besluit<strong>en</strong>:<br />

B Besluit externe <strong>veilig</strong>heid inrichting<strong>en</strong> (Bevi) <strong>en</strong><br />

de Regeling externe <strong>veilig</strong>heid inrichting<strong>en</strong> (Revi):<br />

• verplicht voor koelinstallaties <strong>met</strong> e<strong>en</strong> inhoud van meer dan 400 kg NH3<br />

• naleving van de afstandstabell<strong>en</strong> voor NH3 koelinstallaties <strong>en</strong> NH3 warmtepomp<strong>en</strong><br />

C AMVB<br />

Bedrijv<strong>en</strong> zonder milieuvergunning kunn<strong>en</strong> veelal door beroep te do<strong>en</strong> op de<br />

relevante AMVB tot 200 kg NH3 toepass<strong>en</strong>. Bov<strong>en</strong> de 200 kg is e<strong>en</strong> milieuvergunning<br />

noodzakelijk. Medio 2007 wordt <strong>en</strong> aanpassong van de AMVB verwacht (groter NH3-inhoud)<br />

D Praktijknorm<strong>en</strong> EN378 <strong>en</strong> PGS 13<br />

E Wet Milieubeheer<br />

Binn<strong>en</strong> de Wet Milieubeheer kan het bevoegd gezag investering<strong>en</strong> die zich op <strong>en</strong>ergiebesparing<br />

binn<strong>en</strong> 5 jaar terugverdi<strong>en</strong><strong>en</strong> verplicht stell<strong>en</strong>. Gezi<strong>en</strong> de vaak gunstige terugverdi<strong>en</strong>tijd kan het<br />

bevoegd gezag vrag<strong>en</strong> om e<strong>en</strong> afweging van HFK t.o.v. e<strong>en</strong> NH3 systeem.<br />

A. Voor koelinstallaties <strong>met</strong> alle typ<strong>en</strong> koudemiddel<strong>en</strong> geldt het War<strong>en</strong>wetbesluit<br />

drukapparatuur<br />

Nieuwbouw:<br />

De fabrikant moet e<strong>en</strong> verklaring opstell<strong>en</strong> waarin hij aangeeft dat zijn product aan de richtlijn voldoet<br />

(EU-verklaring van overe<strong>en</strong>stemming) <strong>en</strong> zijn product voorzi<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> CE-markering, meestal<br />

vergezeld van e<strong>en</strong> id<strong>en</strong>tificatie van e<strong>en</strong> onafhankelijke keuringsinstelling (e<strong>en</strong> aangemelde instelling).<br />

Bij e<strong>en</strong> product <strong>met</strong> e<strong>en</strong> laag risico mag de fabrikant dit onder zijn eig<strong>en</strong> verantwoordelijkheid op de<br />

markt br<strong>en</strong>g<strong>en</strong>. Bij to<strong>en</strong>ame van het risico schrijft het besluit e<strong>en</strong> to<strong>en</strong>em<strong>en</strong>de bemoei<strong>en</strong>is van e<strong>en</strong><br />

onafhankelijke instelling voor. De fabrikant is verplicht e<strong>en</strong> gebruiksaanwijzing bij zijn product te do<strong>en</strong>.<br />

Hierin geeft de fabrikant aan hoe zijn product moet word<strong>en</strong> geïnstalleerd <strong>en</strong> in bedrijf gesteld. Tev<strong>en</strong>s<br />

hoe het product moet word<strong>en</strong> gebruikt <strong>en</strong> onderhoud<strong>en</strong>.<br />

Ingebruikneming:<br />

De gebruiker moet de opstelling van de installatie eerst lat<strong>en</strong> keur<strong>en</strong> door e<strong>en</strong> onafhankelijke<br />

instelling voordat deze in gebruik wordt g<strong>en</strong>om<strong>en</strong>. Het doel van de keuring is om bij meer gevaarvolle<br />

drukapparatuur het <strong>veilig</strong> gebruik <strong>en</strong> mogelijkheid van goed onderhoud zeker te stell<strong>en</strong>. Bij de keuring<br />

wordt gekek<strong>en</strong> of het drukapparaat of sam<strong>en</strong>stel <strong>veilig</strong> kan word<strong>en</strong> gebruikt <strong>en</strong> onderhoud<strong>en</strong>. Met<br />

name wordt gekek<strong>en</strong> of de apparatuur volg<strong>en</strong>s de tek<strong>en</strong>ing is gebouwd <strong>en</strong> de vereiste k<strong>en</strong>merk<strong>en</strong> zijn<br />

aangebracht. De uitw<strong>en</strong>dige staat wordt gecontroleerd op beschadiging<strong>en</strong> <strong>en</strong> de <strong>veilig</strong>hed<strong>en</strong> op hun<br />

werking. Ook wordt gekek<strong>en</strong> naar de ondersteuning <strong>en</strong> ophanging van de apparatuur. Bij goedkeuring<br />

geeft de instelling e<strong>en</strong> verklaring van ingebruikneming af aan de gebruiker. Deze keuring is ook vereist<br />

als e<strong>en</strong> bestaande installatie wordt verplaatst.<br />

23 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


Gebruik<br />

De gebruiker is aansprakelijk <strong>en</strong> verantwoordelijk voor het beheer van docum<strong>en</strong>t<strong>en</strong> <strong>en</strong> voor goed<br />

gebruik van de installatie. Hij moet de installatie tijdig lat<strong>en</strong> keur<strong>en</strong>, onderhoud lat<strong>en</strong> uitvoer<strong>en</strong> <strong>en</strong> op<br />

regelmatige tijd<strong>en</strong> lat<strong>en</strong> (her)keur<strong>en</strong>. De herkeuring is voorgeschrev<strong>en</strong> voor meer gevaarvolle<br />

drukapparatuur. Het doel van deze keuring is om te onderzoek<strong>en</strong> of de apparatuur voor de duur van<br />

e<strong>en</strong> volg<strong>en</strong>de termijn <strong>veilig</strong> gebruikt kan word<strong>en</strong>. In het War<strong>en</strong>wetbesluit word<strong>en</strong> voorschrift<strong>en</strong><br />

gegev<strong>en</strong> voor periodieke keuring, intredekeuring voor tweedehands apparatuur <strong>en</strong> keuring van<br />

wijziging<strong>en</strong> <strong>en</strong> reparaties. Wanneer apparatuur wordt goedgekeurd voor verder gebruik geeft de<br />

instelling e<strong>en</strong> verklaring van herkeuring af aan de gebruiker.<br />

B. Besluit externe <strong>veilig</strong>heid inrichting<strong>en</strong> (Bevi)<br />

Voor koelinstallaties <strong>met</strong> e<strong>en</strong> inhoud van meer dan 400 kg NH3 is het ‘Besluit externe <strong>veilig</strong>heid<br />

inrichting<strong>en</strong>’ (Bevi) van toepassing. Daarnaast geldt de ‘Regeling externe <strong>veilig</strong>heid inrichting<strong>en</strong>’ (Revi)<br />

<strong>met</strong> afstandstabell<strong>en</strong> voor onder andere NH3-installaties. De afstandstabell<strong>en</strong> geld<strong>en</strong> voor NH3koelinstallaties,<br />

<strong>met</strong> meer dan 400 kg inhoud maar <strong>met</strong> minder dan 10.000 kg inhoud, die voldo<strong>en</strong> aan<br />

PGS 13.<br />

Tabel Afstandstabell<strong>en</strong> (in m) voor koelsystem<strong>en</strong> <strong>en</strong> warmtepomp<strong>en</strong> <strong>met</strong> > 400 kg NH3 als<br />

koudemiddel<br />

Type Inhoud (kg) Maximale<br />

werktemperatuur lager<br />

dan -25°C<br />

Vanaf MK Vanaf<br />

1 >400 <strong>en</strong> < 1500<br />

400 <strong>en</strong> < 1500<br />

400 <strong>en</strong> < 1500<br />


Voor bestaande situaties zijn in het besluit gr<strong>en</strong>swaard<strong>en</strong> opg<strong>en</strong>om<strong>en</strong> <strong>met</strong> het oog op de sanering van<br />

ongew<strong>en</strong>ste situaties. De regeling zal naar verwachting in 2007 word<strong>en</strong> aangevuld <strong>met</strong> e<strong>en</strong> tabel voor<br />

bedrijv<strong>en</strong> <strong>met</strong> koel- <strong>en</strong> vriesinstallaties waarvan de vloeistofleiding<strong>en</strong> groter zijn dan DN50 <strong>en</strong> kleiner<br />

dan DN80.<br />

Zie voor nadere informatie het Informatieblad Regelgeving voor koelinstallaties van Infomil, uitgave<br />

L45 [1].<br />

25 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


26<br />

<strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


8 Refer<strong>en</strong>ties<br />

[1] Informatieblad ‘Regelgeving voor koelinstallaties’, InfoMil uitgave L45, november 2006<br />

[2] Nationaal Onderzoek Koudemiddelstrom<strong>en</strong>, STEK, 29 mei 2002<br />

[3] Aanvulling Bouwwijzer, voor koel- <strong>en</strong> vrieshuiz<strong>en</strong>, TNO-MEP, 2004, Rapport R2004/530,<br />

[3a] Gebruiksvri<strong>en</strong>dlijke rek<strong>en</strong>tool bij het rapport Aanvulling Bouwwijzer voor koel- <strong>en</strong> vrieshuiz<strong>en</strong>,<br />

Nekovri, januari 2007<br />

[4] Directe verdamping reduceert hoeveelheid <strong>ammoniak</strong> fors, VMT, november 2002, nr. 23.<br />

[5] NH3/CO2 system<strong>en</strong> definitief doorgebrok<strong>en</strong>, RCC Koude- <strong>en</strong> Luchtbehandeling, juni 2003<br />

[6] www.s<strong>en</strong>ternovem.nl/ROB voor toepassingsvoorbeeld<strong>en</strong> <strong>en</strong> rapport<strong>en</strong> van gesubsidieerde<br />

project<strong>en</strong><br />

[7] Productinformatie Ammonia chiller, GEA-Grasso, ca9539 Bro ing<strong>en</strong>ium_gbr 09-04<br />

[8] Vervang<strong>en</strong> R22: Kans voor natuurlijke koudemiddel<strong>en</strong>, Nekovri / NVKL, 2004<br />

27 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007


Colofon<br />

S<strong>en</strong>terNovem<br />

ROB<br />

Catharijnesingel 59<br />

Postbus 8242<br />

3503 RE Utrecht<br />

Telefoon 030 214 71 20<br />

Telefax 030 231 64 91<br />

www.s<strong>en</strong>ternovem.nl/ROB<br />

rob@s<strong>en</strong>ternovem.nl<br />

Januari 2007<br />

28 <strong>Koel<strong>en</strong></strong> <strong>met</strong> <strong>ammoniak</strong> ‘<strong>milieuvri<strong>en</strong>delijker</strong> & <strong>veilig</strong>’ Januari 2007

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!