Sprinklers in ammoniak koelinstallaties: koudwatervrees?

In de voedingsmiddelenindustrie wordt veelvuldig gebruikgemaakt van ammoniak koelinstallaties. Maar is sprinklerbeveiliging dan een goed idee? Immers, ammoniak en water gaan niet onder alle omstandigheden goed samen.

In de voedingsmiddelenindustrie wordt gebruikgemaakt van koudemiddelen. Gelet op aanscherping van de wet- en regelgeving voor het gebruik van synthetische koelmiddelen, gaat er steeds meer aandacht naar het toepassen van natuurlijke koudemiddelen. Ammoniak is hier een goed voorbeeld van.

In sommige gevallen is de productielocatie voor voedingsmiddelen voorzien van meerdere, decentrale koelinstallaties. De gebruikskosten van deze installaties liggen vaak hoger dan één centrale installatie.

Het vervangen van deze (decentrale) koelinstallaties door één grotere ammoniak koelinstallatie is in sommige gevallen noodzakelijk vanwege aanscherping van wet- en regelgeving en kan financieel interessant zijn, omdat subsidie (energie-investeringsaftrek) kan worden aangevraagd.

Behalve deze voordelen kent ammoniak een nadeel; het is toxisch. Daarom is het toepassen van ammoniak als koudemiddel gebonden aan voorschriften. Voor ammoniak in koelinstallaties geldt Publicatiereeks Gevaarlijke stoffen (PGS) 13. Op dit moment is de meest actuele versie 1.0 uitgegeven in september 2021.

Toegepast als koudemiddel is ammoniak vloeibaar. Het heeft dan een temperatuur van ongeveer -50 ^oC. Wanneer door een calamiteit (lekkage) ammoniak vrijkomt, zal dit verdampen. Afhankelijk van de hoeveelheid damp kan ammoniak tot ernstige gezondheidsproblemen leiden, zoals aantasting van het longweefsel en bevriezingsverschijnselen. Dit verdampingsproces wordt versneld als het koude ammoniak in contact komt met relatief warm water.

Opstelling in open lucht of in een machinekamer

Voor grotere ammoniak koelinstallaties geldt dat deze moeten zijn opgesteld in een machinekamer die uitsluitend toegankelijk is voor geautoriseerde personen of in de open lucht. Voor zowel opstelling in de open lucht als in de machinekamer geldt dat in geval van een calamiteit moet worden voorkomen dat ammoniak uitstroomt naar aangrenzende ruimten of gebouwen.

Een nadeel van een opstelling in de open ruimte is mogelijk geluidsoverlast. Als omwille van het beperken van geluid op omliggende objecten, zoals woningen, een opstelling van de installaties in de open lucht moeilijk realiseerbaar is, dan is opstelling in een machinekamer een vereiste.

Op basis van PGS 13 gelden diverse eisen aan machinekamers. Eén van deze eisen is dat de machinekamer in een eigen brandcompartiment is gelegen met een WBDBO van 60 minuten. Ook geldt dat een machinekamer lekdicht is ontworpen en voorzien van mechanische (nood)ventilatie.

Praktijksituatie: toepassing van sprinklers

In een praktijksituatie is bij een producent van voedingsmiddelen een ammoniak koelinstallatie gewenst. Het betreft een installatie met maximaal 800 kg ammoniak. Het plan is om de installatie op het dak van een bestaande werkplaats te realiseren. Het aanbrengen van een bouwkundige brandwerende scheiding in een bestaand gebouw blijkt in deze casus een ingewikkelde opgave.

De hele productielocatie, waaronder de werkplaats, is voorzien van een sprinklerinstallatie. Dit leidde tot de volgende logische vraag: Is sprinklerbeveiliging in de machinekamer een gelijkwaardige oplossing voor het realiseren van een bouwkundige brandcompartimentering?

PGS 13 geeft ruimte voor een gelijkwaardige maatregel, als alternatief voor een in de PGS beschreven maatregel. Hiervoor zijn in de PGS de volgende voorwaarden benoemd:

• Is een alternatief toegestaan?
• Voldoet het alternatief aan de criteria waaraan het wordt getoetst?
• Welke formele stappen zijn nodig om een alternatief toe te kunnen passen?

Via deze stappen is in dit praktijkvoorbeeld antwoord gegeven op de onderzoeksvraag.

Is het alternatief toegestaan?

Een mogelijke beschouwing in hoeverre een sprinklerinstallatie kan worden toegestaan, is beschreven in NEN 378-3:2016+A1:2020 Koelinstallaties en Warmtepompen – Veiligheids- en milieu-eisen, Deel 3: installatie -omgeving en persoonlijke beveiliging. Deze norm beschrijft de eisen voor veiligheid van personen en goederen, geeft richtlijnen voor de bescherming van het milieu en stelt procedures vast voor de werking, het onderhoud en de reparatie van koelsystemen en de terugwinning van koudemiddelen. Deel 3 is van toepassing op de installatielocatie (installatieruimte). PGS 13 wijst deze norm aan.

In NEN 378-3 was tot 2016 aangegeven dat sprinklerinstallaties in machinekamers voor toepassing van koudemiddel R717 (ammoniak) niet mogen worden toegepast. Vanuit de sprinklerbranche is dit als onterecht ervaren en het bleek dat dit verbod op een misvatting rustte over de werking van sprinklers. Dit verbod is met succes aangevochten.

In NEN 378-3:2016+A1:2020 wordt toepassing van sprinklers toegestaan, onder de volgende voorwaarden:

• De aanspreektemperatuur van de sprinkler is 141 °C of hoger.
• Er is geen handmatige bediening om de sprinklers te activeren.
• De sprinklerinstallatie voldoet aan de eisen van EN 12845.

Onder deze voorwaarden is een sprinklerinstallatie in een machinekamer voor een ammoniakinstallatie dus toegestaan.

Voldoet het alternatief aan de criteria waaraan het wordt getoetst?

PGS 13 uit 2021 is gebaseerd op een risicobenadering, waarbij op een systematische manier doelen en maatregelen zijn omschreven. De sprinklerinstallatie wordt ingezet ter vervanging van de volgende maatregelen:

• M57: Machinekamer WBDBO – Deuren, ventilatieopeningen, leidingdoorvoeren of rookluiken in deze constructie doen geen afbreuk aan de vereiste weerstand tegen branddoorslag en brandoverslag.
• M66: WBDBO gebouw en machinekamer – De muren, de daarin aanwezige deuren, de vloer en het plafond tussen de binnenkant van het gebouw en de machinekamer hebben een WBDBO van ten minste 60 minuten. De WBDBO van de eventuele servicekanalen die door muur, vloer of plafond gaan, is hetzelfde als die van de muren en deuren. De WBDBO wordt bepaald volgens NEN 6069 of berekend volgens NEN 6068. Deze eisen aan WBDBO gelden niet voor aan de buitenlucht grenzende scheidingswanden, vloeren en plafonds/daken.

Deze maatregelen komen voort uit de volgende doelen:

• D14: Bescherm de koelinstallatie tegen de invloeden van (externe) brand.
• D20: Neem afdoende maatregelen die ontstaan van brand in de machinekamer én branddoorslag naar de machinekamer voorkomen.

De sprinklerinstallatie dient een gelijkwaardig alternatief te zijn, waarmee deze doelen alsnog worden behaald. Voor gecertificeerde sprinklerinstallaties worden vaak deze (afgeleide) doelstellingen gehanteerd:

• Een beginnende brand in een vroeg stadium detecteren, signaleren en onder controle houden zodat het bestrijden ervan door de interne en externe brandbestrijdingsorganisaties kan plaatsvinden waardoor schade wordt beperkt, binnen de context van het basisontwerp.
• Het verhogen van de bescherming van een bouwwerk en/of object in geval van blootstelling aan een brand (exposure protection) waardoor de kans op brandoverslag wordt geminimaliseerd en schade aan het bouwwerk wordt en/ of object wordt beperkt, in de context van het basisontwerp.

Hieruit volgt dat een (te certificeren) sprinklerinstallatie voldoende aannemelijk kan voldoen aan de benodigde doelen vanuit PGS 13 en daarmee een alternatieve maatregel voor de WBDBO van de machinekamer. Uiteraard hoort hier de benodigde documentatie in de vorm van een Uitgangspuntendocument, een beoordeling door een inspectie-instelling en afgifte van een inspectie-certificaat bij.

Welke formele stappen zijn nodig om een alternatief toe te kunnen passen?

De nieuwe ammoniak koelinstallatie valt onder het Besluit activiteiten leefomgeving. Een beroep op gelijkwaardigheid kan worden gedaan op basis van artikel 4.7 van de Omgevingswet.

Voor de machinekamer wordt aangehaakt bij het grote brandcompartiment waarin de productielocatie zich bevindt. Het gaat in dit geval dan ook om gelijkwaardigheid voor de toegestane grootte van een brandcompartiment.

De beoordeling van de mate van gelijkwaardigheid ligt bij het bevoegd gezag. In dit geval beperkt zich dat tot de gemeente.

Koudwatervrees niet nodig

Ammoniak en water gaan niet onder alle omstandigheden goed samen. In de praktijk is daar echter volop aandacht voor vanuit de engineers koeltechniek, de keurende instanties en de opleiders van veiligheidstrainingen (benodigd op basis van artikel 7.8 van PGS 13).

Wanneer een gecertificeerde sprinklerinstallatie wordt toegepast in een machinekamer van een ammoniak koelinstallatie en rekening is gehouden met de voorwaarden uit NEN 378-3, is koudwatervrees niet nodig.

Herman Bouius, specialist Risicobeheersing Brandweer Fryslân