Carsten Hoch Referatsleiter Kältetechnik Ridlerstraße 65, 80339 München Carsten.Hoch@tuev-sued.de Tel. 089/5190-3515 Kälteanlagen Kälteanlagen unterscheiden sich von anderen Anlagen in Gewerbe, Industrie und Haustechnik durch den Einsatz eines Kältemittels (Arbeitsstoff) in einem geschlossenen Kreislauf. Verdampfung des Kältemittels bei niedriger Temperatur Verflüssigung (Kühlung) des Kältemittels bei hoher Temperatur Gefährdungen: - physikalische und chemische Eigenschaften der Kältemittel - in Kältemittelkreisläufen auftretende Drücke und Temperaturen Seite 2 1
Günstige physikalische Stoffeigenschaften für Kältemittel sind: Anwendungsbereich bevorzugt zwischen Normalsiedepunkt und Kritischem Punkt hohe volumetrische Kälteleistung hohe Verdampfungsenthalpie günstiger Isentropenexponent, niedrige Verdichtungsendtemperatur gute Wärmeübergangszahlen Seite 3 Günstige chemische Stoffeigenschaften für Kältemittel sind: nicht brennbar, nicht explosiv nicht toxisch nicht geruchlos hohe Stabilität während der Lebensdauer der Anlage gute Verträglichkeit mit Werkstoffen und Ölen ODP=Null, kein Ozonzerstörungspotential Treibhauspotential GWP nahe Null Seite 4 2
ABER: Kein (bekanntes) Kältemittel besitzt alle genannten günstigen Eigenschaften! Und einen prinzipiellen Nachteil haben alle Kältemittel: Sie verdrängen den Sauerstoff aus der Umgebungsluft! Seite 5 Einteilung der Kältemittel in Sicherheitsgruppen in der DIN EN 378-1 Toxizität gering Toxizität hoch keine Flammenausbreitung A1 B1 geringe Brennbarkeit A2 B2 hohe Brennbarkeit A3 B3 Beispiele: Kohlendioxid CO 2 R744 Gruppe A1 Ammoniak NH 3 R717 Gruppe B2 Seite 6 3
Sicherheitstechnische Anforderungen an Kälteanlagen nach DIN EN 378-2 Ausgehend von den zu berücksichtigenden Faktoren sind die maximal zulässigen Drücke (PS) für die Kälteanlage oder die Anlagenteile (z.b. HD-Seite und ND-Seite) festzulegen. Beispiele für mögliche Faktoren: zu erwartende Umgebungstemperatur, Sonneneinstrahlung interne Wärmeeinwirkung, Abtauverfahren, Kreislaufschaltungen externe Wärmeeinwirkung, Sekundärkreisläufe verfügbare Sicherheitseinrichtungen und deren Einstellung Verschmutzung und andere betriebliche Einflüsse Seite 7 Sicherheitstechnische Anforderungen an Kälteanlagen nach DIN EN 378-2 Ziel ist die Berücksichtigung der im Betrieb zu erwartenden Belastungen bei der Auslegung des Kältemittelkreislaufes. Erst danach ist der Einsatz von Sicherheitseinrichtungen vorzusehen, da die Sicherheitseinrichtungen zur Abwehr bzw. zur Verringerung von Gefahren dienen. Maximale Einstellung der Sicherheitseinrichtungen: Sicherheitsschalteinrichtung Druckentlastungseinrichtung 0,9 x PS und 1,0 x PS Sicherheitsschalteinrichtung 1,0 x PS (wenn keine Druckentlastungseinrichtung vorhanden) Seite 8 4
Sicherheitstechnische Ausrüstung von Kälteanlagen nach DIN EN 378-2 Ausgehend von den zu berücksichtigenden Gefahren (Beispiele) Druckerzeuger (Verdichter) DWK / DBK + SDBK/+ÜSV Flüssigkeitsdruck AV in Offenstellung plombieren / ÜSV interne Wärmeeinwirkung externe Wärmeeinwirkung Sicherheitstemperaturbegrenzer begrenzte KM-Menge / abblas. SV Einfrieren DWFK + Durchflusswächter im Sekundärkreis KM-Übertritt in Sekundärkreisläufe Warngerät f. Sekundärkreis abblasendes Sicherheitsventil Sensor in Abblaseleitung... Dieses Vorgehen ist auf die jeweilige Anlage anzuwenden. Seite 9 Prüfung von Kälteanlagen nach DIN EN 378-2 Druckfestigkeitsprüfung ggf. ergänzende zerstörungsfreie Prüfungen Dichtheitsprüfung Funktionsprüfung der Sicherheitsschalteinrichtungen Konformitätsprüfung der Gesamtanlage Diese Prüfungen müssen dokumentiert werden! Seite 10 5
Dokumentation von Kälteanlagen nach DIN EN 378-2 Kennzeichnungsschild der Kälteanlage - Name und Anschrift des Herstellers - Typ, Seriennummer, Herstelljahr - Kältemittel (Kurzzeichen) und Füllmenge - maximal zulässiger Druck für jede Anlagenseite - elektrische Daten Kennzeichnung der Rohrleitungen Bedienungs-Handbuch Konformitätserklärung sowie zugehörige Bescheinigungen Kurz-Betriebsanweisung RI-Fließbild nach EN 1861 Elektro-Schaltplan Anlagenprotokoll / Betriebstagebuch Seite 11 Gesetzliche Vorschriften für die Herstellung von Kälteanlagen Richtlinien des Europäischen Binnenmarktes (Art.95 EG-Vertrag) In Deutschland in nationales Recht umgesetzt als Verordnungen zum Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG). Für Kälteanlagen / Wärmepumpen relevant: Maschinen-Richtlinie 2006/42/EG (MRL) Druckgeräte-Richtlinie 97/23/EG (DGRL) dazu harmonisierte Norm EN 378-2: Konformitätsvermutung für die Herstellung von Behältern und Rohrleitungen: AD2000 Konformitätsbewertung nach DGRL mit Beteiligung einer benannten Stelle ab Kategorie II Außerdem (soweit zutreffend): Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG, EMV-Richtlinie 2004/108/EG, ATEX-Richtlinie 94/9/EG Seite 12 6
Gesetzliche Vorschriften für den Betrieb von Kälteanlagen Betriebssicherheitsverordnung BetrSichV Vorschriften für den Betrieb von überwachungsbedürftigen Anlagen dazu gehören alle (größeren) Kälteanlagen/Wärmepumpen u. a. Erstellung einer Gefährdungsbeurteilung Betrieb nach dem Stand der Technik (DIN EN 378-3, -4) Prüfung vor Inbetriebnahme (ZÜS, ggf. befähigte Person) Wiederkehrende Prüfungen Entscheidend ist die Verantwortung des Betreibers! Bei Ammoniak ggf. zusätzlich: BImSchG, TRAS110. Seite 13 Kältemitteleigenschaften im Vergleich Kältemittel Kurzbezeichnung nach ISO 817 Stoffbezeichnung Chemische Formel, bei Gemisch Zusammensetzung Sicherheitsgruppe gemäß EN378-1:2008 Anhang E Prakt. Grenzwert gemäß EN378-1:2008 Anhang E, in kg KM / m³ Luft Normalsiedepunkt bei 101,325 kpa bzw. 1bar, bei R744 Tripelpunkt Kritischer Punkt Temperatur in C PS HD 55 C (g) Auslegungsdruck für Umgebungstemperatur +32 C PS ND 32 C (g) Auslegungsdruck für Umgebungstemperatur +32 C verw. Materialien verwendbare Materialien für kältemittelführende Bauteile ODP Ozonzerstörungspotential (Bezug R11=1) GWP Treibhauspotential (Bezug CO 2 =1) Verwendbare Öle M-Mineralöl, AB-Alkylbenzol, PAO-Polyalphaolefin, POE-Esteröl Seite 14 7
Kältemittel Stoffbezeichnung Sicherheitsgruppe Prakt. Grenzwert Normalsiedepunkt Kritischer Punkt PS HD 55 C (g) PS ND 32 C (g) verw. Materialien ODP GWP Verwendbare Öle Verschiedene Kältemittel im Vergleich R22 R507A R290 R717 R744 CHClF 2 Azeotrop* C 3 H 8 NH 3 CO 2 A1 A1 A3 B2 A1 0,3 0,48 0,008 0,00035 0,07-41,0 C -47,4 C -42,4 C -33,6 C -56,6 C 96,2 C 70,8 C 96,7 C 132,4 C 31,0 C 20,8 bar 25,5 bar 18,1 bar 22,1 bar 120 bar 11,6 bar 14,4 bar 10,3 bar 11,4 bar 73 bar Cu/St/CNS Cu/St/CNS Cu/St/CNS St/CNS Cu/St/CNS 0,055 0 0 0 0 1500 3300 3 0 1 (M) AB POE M M/PAO POE+ * Gemisch R125/R143a Seite 15 Zusammenfassung Der Hersteller einer Kälteanlage / Wärmepumpe ist für die Einhaltung der Grundlegenden Sicherheitsanforderungen der anzuwendenden Richtlinie zuständig. Der Hersteller übergibt die vollständige Dokumentation an den Betreiber. Der Betreiber ist für den Betrieb der Kälteanlage / Wärmepumpe in Übereinstimmung mit den zutreffenden Vorschriften verantwortlich. Deshalb sollte der Betreiber gegenüber seinem Lieferanten auf Erfüllung aller sicherheitstechnischen Anforderungen bestehen. Seite 16 8
Damit es nicht so endet! Maschinenraum-Tür Rohrleitungskennzeichnung für CO 2 Seite 17... oder gar so... Not-Aus- Taster (?) Seite 18 9
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