Koudemiddelen en wetgeving

Transcriptie

1 112 1 Koudemiddelen en wetgeving door P. G. H. Uges Nederlandse Vereniging voor Koude Het Koudetechnisch Centrum Deventer 1. Inleiding De plaats van de koudetechniek in de huidige maatschappij Werking van een koelinstallatie Terugblik Momenteel gebruikte koudemiddelen Milieu-effecten Emissiereductie van ozonlaag-aantastende stoffen Het protocol van Montréal HCFK s De situatie in Nederland Wetgeving Praktijk Conclusie Aanvullende informatie

2 Inleiding In de jaren zeventig vond men aanwijzingen dat gehalogeneerde koolwaterstoffen zoals Halonen en CFK s de ozonlaag aantastten. Dat heeft met name voor de koudetechniek en airconditioning grote gevolgen gehad. Halonen worden o.a. gebruikt in brandblussers, CFK s in isolatie- en koudemiddelen. Koudemiddelen worden benut in gesloten systemen van koelinstallaties, maar ook in luchtbehandelingssystemen, zoals airconditioners. 2. De plaats van de koudetechniek in de huidige maatschappij Prof. Ir. A. L. Stolk, hoogleraar in de Koudetechniek aan de TU te Delft verwoordde bij zijn afscheid op 14 december 1990, zeer treffend hoe belangrijk de koudetechnologie is: Koudetechniek en haar toepassingen zijn in onze samenleving aanvaard als een vanzelfsprekende zaak. We gebruiken koeling in onze huishouding, zien het toegepast in winkels, onderwerpen ons aan medische behandelingen waarbij lage temperaturen nodig zijn, zien tankwagens met vloeibare stikstof en vloeibare zuurstof over de weg gaan, lezen van vervoer en opslag van vloeibaar aardgas enzovoort. Toch is datgene wat we dagelijks om ons heen zien maar om in het vak te blijven het topje van de ijsberg ten aanzien van het aantal toepassingen van koudetechniek. Ter illustratie enkele voorbeelden. Bij de fabricage van scheermesjes is een temperatuur van ongeveer 130 C nodig om de juiste structuur van het staal te bewerkstelligen. Bij de bouw van metrotunnels door steden worden dikke lagen grond onder gebouwen bevroren, zodat een ijsbrug ontstaat waarop het gebouw tijdelijk rust. Tumoren kunnen in een aantal gevallen op een veilige manier worden vernietigd door bevriezing. Ook bij energievoorziening en energiebesparing worden koelmachines toegepast. Om verlies van voedsel door bederf te minimaliseren wordt een groot deel van de distributie bij lage temperaturen uitgevoerd, er is dan ook een gesloten koudeketen van de produktie tot aan de koelkast of vrieskist bij de consument.

3 112 4 Koudemiddelen en wetgeving 3. Werking van een koelinstallatie Een koelinstallatie is een gesloten kringloop waarbinnen een koudemiddel circuleert (zie figuur 1). De koude wordt verkregen door verdamping van vloeibaar koudemiddel in een verdamper (of koeler) tot een gasvormig koudemiddel. De voor het verdampen benodigde warmte wordt daarbij onttrokken aan de omgeving (een koelcel, een te koelen produkt of object) die daardoor in temperatuur zal dalen of op een lage temperatuur wordt gehouden. Het tijdens dit proces gevormde gasvormige koudemiddel wordt uit de koeler weggezogen met behulp van een (koel)compressor en gecomprimeerd tot een hogere druk Figuur 1. Gesloten kringloop van een koelinstallatie.

4 112 5 Het aldus gecomprimeerde gas condenseert daarna in een condensor tot een vloeistof. Bij dit condenseren komt warmte vrij, die samen met de energie die de motor van de koelcompressor nodig heeft voor het verpompen van het gasvormige koudemiddel, wordt afgegeven aan koelwater (watergekoelde uitvoering) of aan de buitenlucht (luchtgekoelde uitvoering). Het inmiddels weer vloeibare koudemiddel wordt daarna via een smoororgaan (expansieventiel of capillair) in de verdamper gespoten. Door dit smoren wordt de druk en daarmee de temperatuur (verzadigde dampspanning) verlaagd tot die waarbij het verdampen plaatsvindt en begint het proces opnieuw. 4. Terugblik Aan het begin van de negentiende eeuw gebruikte men als koudemiddelen onder andere ammoniak, zwaveldioxide en koolstofdioxide. Van deze middelen wordt alleen ammoniak (NH 3 ) nog toegepast. Dit middel staat weer sterk in de belangstelling. Het is vooral geschikt voor middelgrote tot zeer grote installaties. Ook wordt het toegepast in zowel zeer grote, als kleine absorptie-koelinstallaties. Absorptie-installaties worden daar gebruikt waar afvalwarmte, zoals afgewerkte stoom beschikbaar is, maar er zijn ook directgestookte uitvoeringen. Nadat Thomas Midgeley, een ingenieur bij General Motors de stof dichloordifluormethaan (CCl 2 F 2 ) of R(refrigerant) 12, had ontwikkeld, ontstond een groot aantal koudemiddelen onder de verzamelnaam chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK s). Deze niet-brandbare, niet-toxische en niet-corrosieve koudemiddelen verdrongen de toen bestaande koudemiddelen met uitzondering van ammoniak. Pas in de jaren zeventig vond men aanwijzingen dat deze stoffen de ons beschermende ozonlaag rond de aarde afbraken. Inmiddels wordt ook aandacht geschonken aan de mogelijke invloed van de gebruikte koudemiddelen op het zogenaamde broeikaseffect.

5 112 6 Koudemiddelen en wetgeving 5. Momenteel gebruikte koudemiddelen De nu toegepaste koudemiddelen variëren van de inmiddels gewraakte ozonaantastende CFK s, de iets minder schadelijke HCFK s, ondertussen ontwikkelde alternatieve koudemiddelen (HFK s) die de ozonlaag niet aantasten tot ammoniak (NH 3 ). Ook propaan (C 3 H 8 ) en isobutaan (C 4 H 10 ) worden benut als koudemiddel. Tabel 1 geeft een overzicht. De middelen vertonen qua werking, brandgevaarlijkheid, de toxiciteit en vooral in hun uitwerking op de atmosfeer grote onderlinge verschillen. De CFK s R11, R12 en R502 (een azeotropisch mengsel van 48,8 % R22 en 51,2 % R115) zijn per niet meer verkrijgbaar en het nog zeer veel gebruikte HCFK 22 (R22) staat nu ook ter discussie. Als vervanger voor R12 wordt HFK 134a aanbevolen. Tabel 1. De ODP-, de GWP-factor en verblijftijd in de atmosfeer van een aantal CFK s, hun mogelijke alternatieven en enkele niet gehalogeneerde koudemiddelen. naam formule ODP GWP verblijftijd in jaren koudemiddelen 1) : CFK 11 CCl 3 F 1,0 1,0 60 CFK 12 CCl 2 F 2 0,9 3,1 120 CFK 113 Cl 2 FC-CClF 2 0,8 1,4 90 CFK 114 ClF 2 C-CClF 2 0,7 3,9 200 CFK 115 ClF 2 C-CF 3 0,4 7,5 400 HCFK 22 CHClF 2 0,05 0,35 15 HCFK 123 HCl 2 C-CF 3 0,016 0,018 1,6 HCFK 124 HFClC-CF 3 0,018 0,096 6,6 HCFK 141b H 3 C-CCl 2 F 0,09 0,092 7,8 HCFK 142b H 3 C-CClF 2 0,05 0,37 19 HFK 125 F 2 HC-CF 3 0 0,58 28 HFK 134a FH 2 C-CF 3 0 0,27 16 HFK 143a F 3 C-CH 3 0 0,74 41 HFK 152a F 2 HC-CH 3 0 0,029 1,7

6 112 7 naam formule ODP GWP verblijftijd in jaren ammoniak (R717) NH isobutaan (R600a) C 4 H propaan (R 290) C 3 H brandblusmiddelen: halon 1301 CF 3 Br halon 1211 CF 2 ClBr 3 25 oplos- en reinigingsmiddelen: tetrachloorkoolstof CCl 4 1,1 0, ,1,1-trichloorethaan CH 3 -CCl 3 0,13 0,024 6,3 1 In de koudetechniek worden koudemiddelen aangeduid met een R-nummer (Refrigerant), bijvoorbeeld R11 in plaats van CFK Milieu-effecten Naast het ozonaantastend vermogen of ODP (Ozon Depletion Potential) van koudemiddelen, is het ook van belang te weten in welke mate deze stoffen bijdragen aan een versnelde opwarming van de aarde, het zogenaamde broeikaseffect of GWP (General Warming Potential). Van belang is ook hoe lang deze middelen in het milieu blijven voor ze zelf worden afgebroken (de verblijftijd). De ODP- en GWP- factoren worden opgegeven als een verhoudingsgetal ten opzichte van CFK-11, waarvan beide factoren dus gelijk zijn aan 1. Zoals tabel 1 laat zien springen ammoniak, butaan en propaan er het gunstigst uit, gevolgd door de HFK s en dan door de HCFK s, die daarom ook wel de zachte CFK s worden genoemd. Het brandbare propaan blijkt in huishoud-koelkasten voldoende veilig te zijn. Bij de fabrikanten en onderhoudsdiensten vraagt het echter om aanpassing van de veiligheidsvoorzieningen. Dat CFK s overigens niet alleen in de koudetechniek worden toegepast blijkt uit tabel 2. Als vervanging van CFK s in isolatieschuim wordt veelal pentaan (C 5 H 12 ) toegepast.

7 112 8 Koudemiddelen en wetgeving Tabel 2. Het gebruik van CFK s in 1986, 1992 en 1993 in Nederland, uitgedrukt in tonnen CFK-11 toepassing spuitbussen en sterilisatiegas koeling en airconditioning kunststofschuimen oplos- en reinigingsmiddel totaal CFK s Emissiereductie van ozonlaag-aantastende stoffen 7.1. Het Protocol van Montréal In 1987 werden de eerste afspraken gemaakt ter beperking van CFK-gebruik in het Protocol van Montréal. De ministers van de meeste industrielanden stelden een pakket van maatregelen vast. Vrijwel alle landen hebben het Protocol inmiddels ondertekend. Het resultaat van die afspraken is onder andere dat de produktie van CFK s op korte termijn gestaakt zal worden. Inmiddels zijn tijdens internationale vergaderingen van de Ministers van Milieu de maatregelen al enkele malen aangescherpt. De negatieve berichten over de staat van de ozonlaag zijn hier de oorzaak van. Met name de tijdstippen, waarop bepaalde stoffen niet meer toegepast mogen worden, zijn vervroegd. Voor de vervanging worden HFK s aanbevolen. Voor CFK 12 wordt HFK 134a aanbevolen, en voor CFK 11 zowel HFK 134a als HCFK 123. Over HCFK 123 zijn de meningen verdeeld omdat dit middel in geringe mate toxisch blijkt te zijn bij langdurig inademen HCFK s Het gebruik van HCFK s, stoffen die de ozonlaag slechts in een beperkte mate aantasten, zal op middellange termijn worden verboden. Zo zal het gebruik van HCFK 22 dat zowel in de koel- en vries-

8 112 9 techniek als in de airconditioning zeer veelvuldig wordt toegepast sterk worden verminderd. Tijdens de Milieuraad van de Europese Unie van 2 en 3 december 1993 werd overeenstemming bereikt ten aanzien van de inhoud van een nieuwe verordening van de Europese Unie inzake HCFK s. Op hoofdlijnen is met betrekking van HCFK s besloten dat de hoeveelheid die met ingang van binnen de Europese Unie op de markt mag worden gebracht niet meer mag bedragen dan de som van 2,6 % van het CFK-gebruik (in ODP-gewogen) in 1989 vermeerderd met het HCFK-gebruik in Hier van uitgaande werd een reductieschema opgesteld: 35 % reductie van het HCFK-verbruik per ; 60 % reductie per ; 95 % reductie per ; 100 % reductie per De situatie in Nederland 8.1. Wetgeving Overheid en bedrijfsleven hebben in Nederland vergaande afspraken gemaakt over de beperking van het gebruik van CFK s en andere voor het milieu gevaarlijke stoffen. Op is Het besluit inzake stoffen die de ozonlaag aantasten (Staatsblad 599, ) in werking getreden. Het regelt het produceren, verhandelen en toepassen van onder andere CFK s en reinigingsmiddelen, met als doel de genoemde stoffen niet meer in de atmosfeer te laten vrijkomen. Aansluitend daarop is in de Regeling lekdichtheidsvoorschriften koelinstallaties die in de Staatscourant werd gepubliceerd, de toepassing vastgelegd van Het Besluit. In de wijziging van dit besluit, die op in werking trad werd het beperkingsschema van een EU-verordening volledig overgenomen, dat wil zeggen een beëindiging van de produktie en het gebruik van CFK s op

9 Koudemiddelen en wetgeving De sancties op de naleving van de wet variëren van boetes tot het stilleggen van de installatie. Nieuwe installaties mogen geen CFK s meer bevatten, bestaande installaties moeten voldoen aan zware milieutechnische eisen. Koudemiddelen, die uit een installatie komen, vallen onder de Wet Chemische Afvalstoffen Praktijk Er mag alleen nog door erkende installateurs aan koelinstallaties worden gewerkt. Dit heeft grote consequenties voor de koudetechnische branche en voor de gebruiker van koude. Alle monteurs dienen voor het vereiste CFK-diploma te halen. Tevens moeten de installatiebedrijven beschikken over en werken met verplicht gestelde gereedschappen. De nieuwe wetgeving betekent ook dat de installatiebedrijven jaarlijks worden geïnspecteerd op de naleving. De bestrijding van lekkagemogelijkheden en daarmee koudemiddelemissies staat en valt met een regelmatige controle. De verliezen waren zeer groot. In 1992 werd 80 % van het jaarverbruik van CFK s veroorzaakt door lekkage van bestaande installaties en slechts 20 % voor het vullen van nieuwe installaties. Door de genomen maatregelen loopt het lekpercentage en daarmee het koudemiddelverbruik nu echter sterk terug. De overheid hoopt de verliezen tot uiteindelijk 1%te kunnen terug dringen. Het voorkomen van deze verliezen is niet alleen voor het milieu van belang maar heeft ook een niet te verwaarlozen economisch aspect. De snel stijgende prijzen van de koudemiddelen en het op korte termijn niet meer voorradig zijn van sommige koudemiddelen maken het voorkomen van lekkages noodzakelijk. Continu optredende kleine lekkages veroorzaken veelal meer emissie dan een snel gevonden groot lek! Volgens de nieuwe wetgeving moeten de installaties niet alleen regelmatig worden geïnspecteerd, maar dient er ook tijdig onderhoud te worden gepleegd. De door de overheid verplichte controles variëren, afhankelijk van het gewicht aan koudemiddel in de installatie, van één maal per kalenderjaar tot één maal per maand. In het voor installaties met een inhoud van 3 kg of meer aan koudemiddel, ver-

10 plichte en installatiegebonden logboek moeten alle verrichtingen aan een koelinstallatie worden vastgelegd. 9. Conclusie De nieuwe CFK-wetgeving, die uit milieu-oogpunt een noodzakelijkheid is, betekent een extra belasting, zowel financieel als bedrijfsmatig, voor het bedrijfsleven. In sommige gevallen zal zelfs tot versnelde aanschaf van nieuwe koelinstallaties moeten worden overgegaan. De concurrentiepositie binnen Nederland verandert niet; iedereen moet immers voldoen aan dezelfde, streng gecontroleerde, regels. Internationaal gezien zijn er wel consequenties. De wetgeving in Nederland stelt op dit ogenblik hogere eisen dan de wetgeving in de landen om ons heen of buiten de Europese Unie. Alhoewel er ten aanzien van een reductieschema wel overeenstemming is bereikt binnen de Europese Unie geldt dit niet ten aanzien van de technische eisen waaraan de installaties moeten voldoen. Europese normen op dit punt worden niet eerder verwacht dan in 1996 of daarna. 10. Aanvullende informatie Leergang CFK-monteur. Uitgegeven door de Stichting Technische Eisen Koelinstallaties (STEK) te s-gravenhage. Jaarraportages 1991, 1992 en 1993, uitgaven van het projectbureau CFK te Tilburg in het kader van het CFK-actieprogramma, een samenwerkingsprojekt van Overheden en Bedrijfsleven. J. van Ham, CFK s als drijfgassen. Chemische Feitelijkheden 38 (1986). P. G. Schipper, Kooldioxide en het milieu. Chemische Feitelijkheden 39 (1986). Ir. J. G. Romijn, Propaan, brandgevaarlijk koudemiddel? Koude & Luchtbehandeling 85 (1992) nr. 7. P. G. H. Uges, Discussiedag voorbereidend besluit EG-veror-

11 Koudemiddelen en wetgeving dening HCFK s, prijst Nederland zich uit de markt? Koude & Luchtbehandeling, 86 (1993) nr. 10. P. G. H. Uges, Stek-bedrijfsinspecties. Koude & Luchtbehandeling, 86 (1993) nr. 10. Consumentengids juni 1994: Groene koelkast is goed en stiller. p