Strengere regels voor koelmiddelen in warmtepompen, airco’s, ... Vanaf wanneer voldoet systeem niet meer?

• 14-06-2021


• Joris Bracke


• 0 Comments

• Blogposts
  Hernieuwbaar
  

Koelvloeistoffen, koelmiddelen of koudemiddelen zijn vandaag een essentieel onderdeel voor de werking van een warmtepomp met koelfunctie of koelinstallatie. Door het proces van verdamping, compressie, condensatie en expansie is een koudemiddel in staat om warmte/koude af te geven. Deze vloeistof heeft heel andere eigenschappen als water. Eén hiervan is de lage kooktemperatuur, waardoor ze optimaal presteren in het transport van warmte en koude in installaties.

In het verleden werden de toestellen vooral met ozonlaag afbrekende stoffen en gefluoreerde broeikasgassen gevuld. Vóór 2015 werd in Europa vooral gebruik gemaakt van de R-22, een chloorfluorkoolwaterstof of CFK, in airconditioningsystemen. Als dit middel in de lucht vrijkomt, wordt er chloor vrijgegeven in de stratosfeer wat erg nadelig is voor de ozonlaag. Met de Europese regelgeving (EG nr. 2037/2000) omtrent HCFK’s werd het koudemiddel R-22 verbannen en sinds 1 januari 2015 (EU-verordering 517/2014) mag het zelfs niet meer gebruikt worden om bestaande installaties bij te vullen. Deze toestellen moeten dus aangepast worden en het koudemiddel R-22 vervangen door een ander koudemiddel om een betrouwbare werking te kunnen garanderen.

Ondanks het feit dat er gesproken wordt over een koudemiddel, is de regelgeving ook van kracht voor installaties waar koudemiddelen zorgen voor verwarming. De regels zijn er voor elke installatie die een gefluoreerd broeikasgas bevat (elk afzonderlijk gesloten circuit wordt beschouwd als één installatie).

We gaan daarom verder in op de verschillende mogelijkheden, de regelgeving, de hedendaagse alternatieven en innovaties.

Koudemiddelen en hun R-code

Koudemiddelen kunnen opgedeeld worden in natuurlijke en synthetische koudemiddelen. De regelgeving behandelt vandaag alleen het gebruik van de HFK’s, CFK’s en HCFK’s ofwel synthetische koudemiddelen ofwel gefluoreerde stoffen. Internationaal worden deze koudemiddelen of “refrigerant” aangeduid met de letter R, gevolgd door een cijfer waaruit de samenstelling kan worden afgeleid. Dit is de ASHRAE-codering (ANSI/ASHRAE 34-2019).

Er zijn vandaag koudemiddelen (refrigerants) dit bestaan uit 1 zuiver koudemiddel. Zo is er de R-125 (Pentafluorethaan ofwel CHF2CF3) en de R-32 (Difluormethaan ofwel CH2F2), welke veelvuldig worden toegepast vandaag.

Andere koudemiddelen bestaan uit een mix van twee of meer stoffen, ook wel “blends” genoemd. Als voorbeeld de R-410A, één van de meest gebruikte koudemiddelen op de Europese markt vandaag, welke bestaat uit 50% R-32 en 50% R-125 en combineert de voordelen met de nadelen van beide in het mengsel.

De meest gebruikte koudemiddelen in Europa:

Het global warming potential (GWP)

De GWP-waarde (Global Warming Potential of broeikaseffect) geeft aan in welke mate het vrijkomen van het middel bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Met deze gekende GWP kan voor elke installatie de mogelijke CO₂-uitstoot berekend worden. Dit wordt – door een erkend koeltechnisch bedrijf - omgerekend naar een CO₂-equivalent. Afhankelijk van de nominale inhoud aan koudemiddel in de installatie wordt de periodiciteit van lekcontroles vastgelegd en in sommige gevallen het verplicht bijhouden van een logboek:

• 5 tot 50 ton berekend CO₂-equivalent: 1 lekcontrole om de 12 maanden
• 50 tot 500 ton berekend CO₂-equivalent: 1 lekcontrole om de 6 maanden
• 500 of meer ton berekend CO₂-equivalent: 1 lekcontrole om de 3 maanden

Afbeelding: Voorbeeldtabel van HFC’s met hun GWP volgens de UNFCCC guidelines en het gebruik van de GWP waardes volgens het IPCC’s Fourth Assessment Report (AR4), gepubliceerd in 2007.

Belangrijkste regelgeving en de doelstellingen

Tot op heden zijn er reeds vele internationale en Europese afspraken te vermelden rond koudemiddelen die kleine en grote invloeden hebben op het milieu. We beperken ons tot het Kyoto-protocol, waarin werd samengevat welke afspraken gemaakt werden om in de betrokken landen de impact van koudemiddelen op het klimaat aan te pakken. De Europese lidstaten hebben dit verder uitgebreid met de F-gassen verordening, vandaag de EU-verodering 517/2014 betreffende ozonlaag afbrekende stoffen en gefluoreerde broeikasgassen (zogenaamde F-gassen) die op 1 januari 2015 van kracht werd.

De doelstelling van de F-gassen verordening is een afbouw van broeikasgas-emissies tegen 2030 met 60% in vergelijking met 2005 door F-gassen.

In Nederland is het Ministerie van VROM reeds sinds het begin van de jaren ’90 gestart met het uitfaseren van CFK’s. Door de wetgeving rond de ozon afbrekende stoffen om te zetten naar de Regeling Lekdichtheid Koelinstallaties of RLK, werd een diploma verplicht om aan een installatie met CFK’s te mogen werken. Vandaag is de RLK beperkt tot bepalingen voor de gebruiker. Alle ontwerpmatige aspecten worden toegepast via de Warenwetbesluit Drukapparatuur. Het diploma om te mogen werken aan installaties met synthetische koelmiddelen heet vandaag het F-gassen diploma. Gassen die onder de natuurlijke koudemiddelen vallen, worden in deze wetgeving niet opgenomen. Regels rond o.a. Ammoniak en koolstofdioxide zijn vastgelegd in de Nederlandse Richtlijn: Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen of PGS 13.

Het hoofddoel van de regelgevingen is om alle lekken van deze koudemiddelen in het milieu volledig te vermijden.

Dit impliceert een snelle afbouw van het gebruik van F-gassen met een hoge GWP-waarde. Eén van de belangrijkste invloeden is dat vanaf 2020 geen nieuwe koeltoepassingen meer op de markt mogen geplaatst worden met een HFK (fluorkoolwaterstoffen) waarvan het koudemiddel een GWP-waarde heeft van 2500 of meer. Bestaande installaties moeten geregeld onderhouden en getest worden op lekverliezen door een gecertificeerde koeltechnicus. Als de lekverliezen te groot worden (5-10% op jaarbasis), dan zal de installatie binnen 12 maanden na vaststelling buiten bedrijf gesteld moeten worden.

Een nieuwe installatie met zuiver R-125 kan dus ook niet meer (GWP = 3500), net als enkele andere veelvuldig gebruikte koudemiddelen. Ook F-gassen of blends met GWP > 2500 worden niet langer aanvaard, zoals:

• R-125 (GWP = 3500)
• R-143A (GWP = 4470)

In installaties met andere F-gassen moet het lekverlies ten allen tijde beperkt worden, zoals:

• R-134A (GWP = 1430)
• R-410A (GWP = 2088)
• R-407F (GWP = 1825)

Een (gedeeltelijk) overzicht van de uitfasering:

Last but not least heeft de F-gassen verordening een impact op de quota die importeurs en fabrikanten op de markt mogen brengen. Hierdoor zijn HFK’s of F-gassen niet meer onbeperkt leverbaar. In vergelijking met 2015 wordt het quota tegen 2030 teruggeschroefd met 79%. Door met lagere GWP-koudemiddelen te werken kan er meer volume toegepast en op de markt gezet worden.

De impact van de regelgeving is bijgevolg groot en daagt fabrikanten, importeurs, leveranciers en installateurs uit tot het zoeken naar alternatieven met lage GWP en hoge prestaties.

Innovatie en alternatieven

Er worden heel wat mogelijkheden tot vervanging van koudemiddelen toegepast, we gaan in op enkele veelvuldig gebruikte innovaties door hun grote potentieel.

Eén van de belangrijkste vernieuwingen is de vervanging van R-410A (GWP 2088) door de R-32.

De R-32 (GWP 675) heeft een aantal voordelen:

• Lagere GWP, waardoor er meer volume op de markt gezet kan worden.
• Een mooie bijkomstigheid is dat het ozonafbrekend vermogen (Ozon Depletion Potential of ODP) van R-32 wordt gelijkgesteld aan nul.
• R-32 heeft een betere efficiëntie tussen de 5-10% (vooral bij lagere buitentemperaturen), waardoor betere energie-efficiënties gehaald kunnen worden zowel bij verwarming als koeling.
• Het is eenvoudiger recycleerbaar is (het is een enkelvoudige stof en bestaat uit 1 bestanddeel).
• Goedkoper dan R-410A.
• Werkdruk ligt gelijk met R-410A, waardoor dezelfde meetinstrumenten gehanteerd kunnen worden.

En een aantal nadelen:

• Het is licht giftig.
• Het is licht brandbaar (vooral bij opslag en transport extra aandacht te besteden).
• Niet in kleine binnenruimtes te voorzien (wegens gevaar bij lekkage).
• Door de brandbaarheid en giftigheid moeten lekken ten allen tijde voorkomen worden, ondanks de lage GWP.

Een ander koudemiddel in opmars is de R-290 (propaan). Dit middel vereist aandacht op volgende punten:

• Dit koudemiddel valt niet onder de regelgeving rond de bescherming van de ozonlaag en het management van synthetische broeikasgassen. Het is een koolwaterstof met een GWP-waarde lager dan 5.
• Propaan wordt in de categorie met de minste veiligheid geplaatst (A3 met hoge brandbaarheid). Wanneer er een lekkage ontstaat, is er ook ontploffingsgevaar.
• Voor bepaalde toestellen is er een zeer lage koudemiddel-inhoud vereist, waardoor ook het risico afneemt (zoals warmtepompboilers).
• Omdat het brandbaar is, staat het betreffende toestel best buiten.
• Het heeft een hoog verlies aan vermogen bij hogere temperaturen (voorbeeld: als de brontemperatuur 4°C bedraagt en de afgiftetemperatuur 55°C, dan zakt het vermogen van 10 kW naar 5,81 kW. Dus ook bij propaan-toepassingen is een lage temperatuursafgifte noodzakelijk.

Voor de bodemwaterwarmtepompen wordt er gewerkt met het koudemiddel R-513A (welke een combinatie is van R-134A (synthetisch koudemiddel) en een HFO (Hydro-Fluor-Olefine) R-1234yf. HFO’s zijn koudemiddelen van de 4e generatie. Deze HFO bieden een alternatief voor de synthetische koudemiddelen en hebben een zeer lage GWP (globaal < 5). Bovendien hebben ze een hogere energie-efficiëntie. R-513A heeft een GWP van 629 en wordt vooral gebruikt ter vervanging van de R-134A (GWP 1430).

Een ander alternatief voor de R-410A is een mengsel van R-32, R-125 en HFO R-1234yf genaamd R-452B. De R-452B heeft een GWP van 697. Ook dit is een licht brandbaar koudemiddel, waardoor buitenopstelling wordt aangeraden.

Tip: zorg bij warmtepompen voor regelmatig onderhoud en controle (jaarlijks). Dit voorkomt lekken en zorgt voor een optimale werking van de installatie.