CO² - Grundlagen und Erfahrungsbericht am Beispiel einer ... - SVK

CO² - Grundlagen undErfahrungsbericht am Beispieleiner gewerblichen Anlage

Merkblatt betreffend CO²In welcher Form existiert CO²:• Kohlendioxid wird unter Normalbedingungen bei -79 °C fest (Trockeneis),flüssiges Kohlendioxid existiert nur unter Druck. Im Wasser ist es,besonders bei steigendem Druck, gut löslich und bildet dabei zT. dieKohlensäure. Verflüssigtes Kohlendioxid wird als Feuerlöschmittel, zurHerstellung künstlicher Mineralwasser und als Kältemittel (Trockeneis)verwendet. Ein Teil des bei der Verbrennung entstehenden Kohlendioxidswird von den Pflanzen durch die Photosynthese unter Abgabe vonSauerstoff assimiliert (ca. 50%) oder in den Gewässern gelöst.• Der Rest verteilt sich in der Atmosphäre. Durch die Kohlendioxidassimilationder Pflanzen bildete sich in Jahrmillionen die Sauerstoffatmosphäre aus.Der bei der Assimilation in den Pflanzen verbleibende Kohlenstoff gelangtedurch die Fossilisation der Pflanzen in die Erde und wurde dort in Form vonErdöl, Kohle, Erdgas, Torf gespeichert. Kohlendioxid hat grossen Einflussauf die Wärmespeicherfähigkeit der Atmosphäre.

Eigenschaften von CO² (R744)Wirkung:• Kohlendioxid ist geruchs- und farblos und kann so nicht sofortwahrgenommen werden. Dies macht es gefährlich!• Kohlendioxid führt bei übermässiger Konzentration zum Tod durchErsticken, eine Verunfallung kommt nicht primär durch die Verdrängung vonSauerstoff zustande. Schon lange bevor kritisch geringeSauerstoffkonzentrationen erreicht werden, kommt man zu Schaden, wirdbewusstlos oder stirbt!

Anwendung von CO²• CO² wurde Anfangs des 20. Jahrhunderts viel in Pulverfabriken und aufSchiffen eingesetzt, wo die Sicherheit eine entscheidende Rolle spielt. Seinniedriger kritischer Punkt bei 31,06°C und seine hohen Drücke bereits beiTemperaturen zwischen 40 und 50 °C führten dazu, dass es später von denFCKW und H-FCKW verdrängt wurde.• CO² wird in der Kältetechnik auf verschiedene Weise eingesetzt:

Anwendung von CO²• als Trockeneis und „Kohlensäureschnee“ zur punktuellen Kühlungverschiedener Produkte in der Medizin, in Labors, für Transport, Reparatur,Notkühlung usw.

Anwendung von CO²• Als Kälteträger wird CO² nur zur Kälteverteilung eingesetzt. Durch Pumpenwird das flüssige CO² zu den Kühlstellen befördert, wo es in den Luftkühlernteilweise verdampft. Das verdampfte CO² wird in einen Verflüssigerzurückgeleitet und dort rückverflüssigt. Die Kälte dazu wird in einerKälteanlage mit natürlichem oder synthetischem Kältemittel erzeugt.

Anwendung von CO²Als Kältemittel in subkritischen Systemen:• Das flüssige CO² wird zu den Kühlstellen geleitet, wo es in Luftkühlern beitrockener Expansion verdampft. Der Dampf wird von CO²-Verdichternabgesaugt, verdichtet und einem Wärmetauscher zugeführt und darinverflüssigt.

Anwendung von CO²

Anwendung von CO²• Als Kältemittel in überkritischen Systemen: Wegen der hohen Drücke beiUmgebungs-temperatur (90–120 barabs) und der Wärmeabgabe beiUmgebungstemperaturen ab ca. 24°C an die Umgebung im überkritischenBereich des CO² stellen diese Anlagen eine besondere Herausforderungder Kältetechnik dar.

Sicherheitsmassnahmen• Beim Einsatz von CO² als Kältemittel oder Kälteträger sind die Vorgabengemäss den geltenden Normen und Gesetzen einzuhalten.CO2 Überwachung:• Maschinenräume sind generell mit einer CO²Überwachung auszurüsten, bei Räumen in welchen sichnicht sachkundige Personen aufhalten ist eineRisikoanalyse durchzuführen und danach zuentscheiden, in welcher Art der Raum überwacht werdensoll. Die Gasüberwachung muss immer in Bodennäheangeordnet sein. Eine direkte Ermittlung von CO² istdringend erforderlich und es kann nicht über denSauerstoffgehalt gemessen werden. Als Grenzwert fürdie Alarmierung werden 2 Vol% CO² Gehalt empfohlen.

Sicherheitsmassnahmen

Sicherheitsmassnahmen

SicherheitsmassnahmenBelüftung:• Maschinenräume sind mit einer mechanischen Lüftung gemäss SN EN 378auszurüsten, gemäss SUVA Vorgaben soll der Luftwechsel min 5 fach/hsein. Die Belüftung soll mit dem Einschalten des Raumlichts oder beimAnsprechen der CO2 Überwachung in Betrieb gesetzt werden. Die Lüftungmuss ausserhalb des Maschinenraumes eingeschaltet werden können.

SicherheitsmassnahmenKälteleitungen:• CO² Kälteleitungen müssen je nach Erkenntnis der Risikoanalyse zusätzlichmechanisch gegen Beschädigung geschützt werden (Stapler, Fahrzeuge inEinstellhallen etc.)

SicherheitsmassnahmenSicherheitsventile:• Sicherheitsventile von CO² Anlagen müssen gefahrlos ins Freie abblasenkönnen, wegen Verstopfungsgefahr durch Trockeneisbildung beim Abblasenvon Flüssigkeit sind die Ventile direkt beim Abblasort zu montieren. Wenndies nicht möglich ist, kann ein Abblasen in ein Lüftungskanal mitRückschlagklappe geprüft werden. Beim Abblasen von Sicherheitsventilentritt oft auch Öl aus.

Organisatorische Massnahmen• Personen welche sich im Bereich der Kälteanlage und Kühlräume aufhaltensind zu instruieren, diese Schulung muss dokumentiert werden.

Organisatorische MassnahmenAlarmorganisation:• Die Personen im Betrieb müssen die Alarmorganisation kennen, Spital undNotruf ist bekannt und dokumentiert.Sammelplatz:• Der Sammelplatz im Notfall ist bekannt.

Organisatorische MassnahmenErste Hilfe:• Bei Beschwerden nach Kontakt mit Kohlendioxid UMGEHEND einen Arztoder ein Spital aufsuchenFluchtwege:• Die Fluchtwege aus der Kältezentrale/Technische Räume müssen zwingendIMMER frei zugänglich sein, die Türen müssen in Fluchtrichtung aufgehenund dürfen nicht abschliessbar sein (ständige Kontrolle durch SIBE).

Kühlanlage mit CO² als Kältemittel intranskritischen SystemAusgangslage:• Bestehende Verbundanlage R-22• Diverse Kühlstellen• Eiswasserbecken

Kühlanlage mit CO² als Kältemittel intranskritischen SystemKunden Anforderungen:• Energieeffizient• Betriebssicher• Natürliches Kältemittel• Kein Ammoniak• Keine Brennbaren Stoffe

ProjektVerbundanlage CO²:• Transkritisch• Standort Kälteerzeugung• Maschinenraum Belüftung• Leitungsführung• Kein Betriebsunterbruch

Projekt

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Ausführung der AnlageVerbundanlage CO²:• Nach dem die Bestellung eingegangen ist, haben wir mit der Detailplanungund Ausführung begonnen. Dabei hat sich gezeigt, dass der anfangs docherhebliche Respekt vor den zu beherrschenden Drücken unbegründet war.Es konnte bis auf die Gaskühlerleitung herkömmliche Materialien verwendetwerden, mit deren Umgang unsere Sachbearbeiter und Monteure vertrautsind. So konnten Saug- und Flüssigleitung aus Kupfer mit derentsprechenden Druckfestigkeit montiert werden. Was keine grosseHerausforderung für unsere Monteure darstellte.

Inbetriebsetzung und ErfahrungsberichtVerbundanlage CO²:• Die Inbetriebsetzung gingohne Probleme über dieBühne.• Die Anlage läuft störungsfreiund sehr zuverlässig, diessehr zur Zufriedenheit desKunden.

RückblickSpeziell zu beachtende Punkte:• Standort Maschinenraum und dessen Belüftung• Sicherheitsventile im Freien speziell die Abblasleitungen• Instruktion Personal• CO² Überwachung und Alarmdispositiv• Personal mit entsprechender Ausbildung (Zertifikat Schweissen, löten)• Teillastbetrieb beachten: sub- sowie transkritisch• Kupferrohre mit entsprechender Zertifizierung beschaffen• Beim Befüllen der Anlage auf den Triplepunkt achten (Trockeneisbildung)

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit