|
Kulbrinter i mellemstore køleanlæg Konstruktion af trykbærende anlægBeskrivelse af gældende lovgivningDa Europa Rådets direktiv 97/23/EF, også benævnt Trykudstyrsdirektivet, er indført som dansk lov ved AT Bekendtgørelse nr. 743/99, er dette direktiv gældende. Bekendtgørelsen trådte i kraft d. 29/11-1999, dog kan beholdere, som opfylder kravene i AT Bekendtgørelse nr. 746/87 markedsføres og opsættes efter denne bekendtgørelse indtil d. 29/5-2002. Krav, som er beskrevet i AT Bekendtgørelse nr. 746/87 og som ikke omfatter AT Bekendtgørelse nr. 743/99, vil dog være gældende efter 29/5-2002. Gyldighedsperioden for konstruktion og indretning efter AT Bekendtgørelse nr. 746/87 og nr. 743/99.
Til Trykudstyrsdirektivet er der en række harmoniserede standarder, som anlægget kan konstrueres efter. En liste med disse standarder er givet i bilag B. I det efterfølgende er det valgt at beskrive, hvordan et køleanlæg opbygges efter lovens krav. Dette gøres så med henvisning til de relevante lovgivningskrav, som er beskrevet i bilag A. Lovgivningsmæssige krav til konstruktionenVed konstruktion af køleanlæg og varmepumper kan den harmoniserede standard EN 378-2 benyttes som udgangspunkt. Dog skal man være opmærksom på, at EN 378-2 ikke opfylder alle de essentielle sikkerhedskrav beskrevet i EU-direktiv 97/23/EC (Trykudstyrsdirektivet). Da der endnu ikke findes harmoniserede standarder for konstruktion af trykbærende udstyr, skal dette konstrueres efter de væsentlige sikkerhedskrav beskrevet i direktivet. Konstruktionen kan enten foretages efter beregningsmetode som f.eks. AD-Merkblätter eller tilsvarende eller efter eksperimentel konstruktionsmetode.
* P.t. er EN 378-1 ikke harmoniseret, men forventes at blive det indenfor en kortere periode. Forskellen ved at konstruere efter harmoniserede standarder og efter væsentlige sikkerhedskrav er følgende:
Har producenten konstrueret produktet efter standarder som er harmoniseret i forhold til det aktuelle direktiv, er det ikke producentens ansvar at bevise, at produktet opfylder direktivets krav. Såfremt man anvender en harmoniseret standard, har man som udgangspunkt opfyldt de væsentlige sikkerhedskrav som krævet i direktivet.
Har producenten konstrueret produktet efter de væsentlige sikkerhedskrav, er det producentens ansvar at bevise, at produktet opfylder kravene. Hvis der f.eks. er anvendt en normalt benyttet konstruktionsmetode, f.eks. AD-Merkblätter, BS 5500 eller tilsvarende, vil dette bevis kun være formelt. Konstruktion af køleanlæggets trykbærende systemKonstruktionen af det trykbærende anlæg kræver en række vurderinger og overvejelser, som skal foretages i konstruktionsprocessen. Dette kan gøres på mange måder, men en metode er at benytte følgende model, som trin for trin gennemgår de vigtigste overvejelser, der skal foretages. Model for konstruktion af det trykbærende system
Klassificering af kølemidlet Første skridt på vejen ved konstruktionen er klassificering af kølemidlet på grundlag af brændbarhed og toksitet. Da der er er tale om brændbare kølemidler, er klassificeringen følgende: Klassificering i forhold til Trykudstyrsdirektivet
Klassificeringen af kølemidlet i henhold til Trykudstyrsdirektivet foretages efter en gruppering af, om kølemidlet er farligt eller om det er uskadeligt. Gruppe 1 Væsker/gasser er stoffer, som har en af følgende egenskaber:
Gruppe 2 Væsker/gasser, som er ufarlige:
Type af kølesystem
Før den videre konstruktion foretages, er det nødvendigt at sikre sig, at det er tilladt at benytte den pågældende anlægstype med brændbare kølemidler til det ønskede opstillingssted.
Design af rørsystem
Der skal udarbejdes et rørdiagram som viser, hvordan systemet er opbygget (se eksempel 1). Til dette arbejde kan man vælge at benytte ovenstående tegningsstandard, men det er dog ikke noget krav. Foruden rørdiagrammet skal der udarbejdes en stykliste. Rørdiagrammet og styklisten er en del af køleanlæggets tekniske dokumentation.
Bestemmelse af maksimalt tilladelige temperatur/tryk (PS)
Den maksimalt tilladelige temperatur (TS) skal bestemmes for de enkelte enheder i anlægget. Ved bestemmelse af denne temperatur skal man tage hensyn til de temperaturer, der kan opstå i anlægget, og de temperaturer anlægget udsættes for efter opsætningen (omgivelsestemperaturer). Det maksimalt tilladelige tryk kan bestemmes efter følgende to metoder:
Trykket kan eksempelvis bestemmes ud fra følgende specificerede designtemperaturer, som er beskrevet i EN 378-2:2000, kap. 5. Dette er dog kun en metode, ikke et krav. Andre metoder kan også benyttes.
Omgivelsestemperaturen i Danmark anses i fri luft at være mindre end 32 °C. Når fordamperen kan benyttes som højtryksside, f.eks. ved afrimning med varmgas, skal mætningstemperaturen for højtrykssiden benyttes ved bestemmelse af mætningstrykket.
Bestemmelse af designtrykket Pd.
Designtrykket for hver komponent må ikke være lavere end det maksimale tryk PS for systemet eller delsystem. Pd ³ 1,0 x PS. Bestemmelse af rørdimensioner Rørdimensioner bestemmes grundlæggende ud fra det tryktab, der igen medfører en temperatursænkning på rørstrækningen. Der findes mange forskellige beregningsmetoder til bestemmelse af den rette rørdimension. Ofte bestemmes rørdimensionen ud fra en maksimalt tilladelig gashastighed. Grundlæggende er det tryktabet, der er bestemmende for gashastigheden, men hastigheden skal dog være tilstrækkelig til at sikre olietilbageføringen til kompressoren. Kølebranchens Kvalitetssikringsordning i Danmark angiver følgende maksimale tilladelige temperaturfald på rørstrækninger:
Bestemmelse af beregningsmetode for styrkeberegning Til beregningen af rørsystemet kan der vælges mellem forskellige beskrevne konstruktionsstandarder som konstruktionsgrundlag, herunder AD-Merkblätter, eller prEN 13445-3 Unfired pressure vessels – part 3: Design. Der findes endnu ikke en EN standard for beregning af det trykbærende anlæg for kølesystemer, men der arbejdes på en standard i øjeblikket, så indtil denne kommer, er det nødvendigt at benytte nogle af de gamle konstruktionsstandarder som beregningsgrundlag. Ud fra den valgte beregningsmodel kan man så beregne minimumsgodstykkelsen for den valgte rørdiameter og materialekvalitet. Ved denne beregning skal man huske at tage højde for at materialets styrke er afhængig af temperaturen, både med hensyn til nedre temperatur af hensyn til sprødbrud og til den øvre temperatur af hensyn til styrken af trykrøret. Derfor skal man ved f.eks. beregning af rørenes styrke benytte styrkeværdien for materialet ved den højeste temperatur, der forekommer i anlægget, hvilket normalt er trykrørstemperaturen. Resultatet af denne beregning for rørsystemet er en del af anlæggets tekniske dokumentation. Kategorisering af køleanlæggetHvordan kategoriseres køleanlægget
Kategoriseringen af køleanlægget er bestemmende for hvilket niveau, der skal opfyldes for dokumentation, overensstemmelseserklæringer, kompetencer og godkendelser for komponenterne der benyttes, samt for det samlede anlæg. Ved samling af køleanlægget skal der benyttes den procedure og sikkerhedsklasse, som er gældende for den enhed, der er højest klassificeret. Sikkerhedsudstyr som klassificeres er dog undtaget, idet det altid klassificeres i sikkerhedskategori IV. Samlingen mellem sikkerhedsudstyret og den del, hvorpå sikkerhedsudstyret monteres, klassificeres derfor efter den sikkerhedskategori, som sikkerhedsudstyret monteres på. Til brug for kategoriseringen af køleanlægget benyttes henholdsvis proceduren for kategorisering af beholdere og rørsystemer.
Kategorisering af rørsystemet
Rørsystemer kategoriseres efter produktet af DN x PS (diameter nominel, maksimalt tilladeligt tryk) [mm x bar]. Den maksimale indvendige rørdimension indenfor hver sikkerhedskategori ved de forskellige mætningstemperaturer er beskrevet i bilag C. På nedenstående rutediagram er det vist skematisk, hvordan klassificeringen af rørsystemet foretages.
Kategorisering af trykbeholdere
Trykbeholderen kategoriseres efter produktet af V x PS (volumen x maksimalt tilladeligt tryk [ltr x bar] ). Beholdere, herunder receivere og tørfiltre samt varmevekslere, fordampere og kondensatorer, skal klassificeres som beholdere. Den maksimale beholdervolumen inden for hver sikkerhedskategori ved de forskellige mætningstemperaturer er beskrevet i bilag D. Følgende skema kan benyttes til bestemmelse af sikkerhedskategorien.
Konsekvens af sikkerhedskategorisering Sikkerhedskategorien bestemmer, hvilke krav der skal opfyldes for at opfylde direktivets krav. Følgende er aktuelt: Krav ved indkøb af komponenter:
Krav ved opbygning af slutkontrol af anlægget:
Krav ved indkøb af komponenterBestemmelse af materialenormer Ved bestillingen af rør og beholdere samt anden udrustning skal det anføres, hvilket materiale der er benyttet, og hvilken norm det er fremstillet efter. Det skal også anføres, hvilken fremstillingsnorm, der er benyttet. Ved valg af materiale skal man være opmærksom på de styrkekrav, der er beskrevet i Trykudstyrsdirektivet med hensyn til en brudforlængelse på mindst 14 % og en kærvslagstyrke på mindst 27 Joule. Bestemmelse af materialedokumentation Kravene til materialedokumentation for overenstemmelse med Trykudstyrsdirektivet er beskrevet i prEN 13445-2 og kravene kan oplistes på følgende vis for de forskellige sikkerhedskategorier.
Bestemmelse af fremstillingsnormer Krav til rørsystemer Konstruktion af rørsystem i kobber: Kobber i kontakt med kølemidler skal være oxygenfrit eller deoxyderet. For kobberrør henvises der til de materiale- og fremstillingsnormer, som er beskrevet i bilag B. Konstruktion af rørsystem i stålrør: Konstrueres køleanlægget i stålrør, henvises der til de standarder, der er nævnt i prEN 13445 Ufyrede trykbeholdere i denne standard er nævnte materialetyper, standarder og fremstillingsnormer. Krav til fittings Fittings skal bestilles med samme type materialecertifikat som rørene bestilles med. Af dette certifikat skal det fremgå, hvilket materiale der er benyttet, og hvilken standard, det opfylder. Fremstillingsnormen skal også fremgå af certifikatet. Normer for fittings i kobber: For kobberfittings henvises der til de materiale og fremstillingsnormer, der er beskrevet i bilag B. Når der benyttes hårdlodning/slaglodning som samlingsmetode, skal man ved beregning af den mindst tilladelige godstykkelse benytte styrken for det udglødede materiale ved den maksimale driftstemperatur. Normer for fittings i stål: Benyttes der stålfittings, kan man benytte de samme materiale- og konstruktionsstandarder, som der benyttes for stålrør. Eventuelle henvisninger i prEN13445 kan benyttes. Krav til komponenter og ventiler Af overensstemmelseserklæringen skal det fremgå, hvilken fluid gruppe komponenten er klassificeret for, samt hvilket tryk- og temperaturområde komponenten er egnet til. Det skal desuden fremgå, hvilken sikkerhedskategori komponenten er egnet til. Af erklæringen skal det fremgå, hvilke standarder komponenten er konstrueret efter, og eventuelt hvilke direktiver disse standarder er harmoniserede imod. Følgende standarder kan benyttes:
Krav til sikkerhedsudstyr, pressostater og sikkerhedsventiler.
Ved indkøb af sikkerhedsudstyr, f.eks. sikkerhedsventiler eller sikkerhedspressostater, skal det kontrolleres, at disse er konstrueret efter en harmoniseret standard, og at de er klassificeret til sikkerhedskategori IV. Krav for trykprøvning Ved bestilling af komponenter eller beholdere skal der, afhængig af hvilken sikkerhedskategori disse er klassificeret til, foreligge dokumentation for, at disse er trykprøvede samt hvilket tryk, de er trykprøvet til. For komponenter i sikkerhedskategori I er det tilstrækkeligt, at der er foretaget trykprøvning ved stikprøvekontrol. For komponenter i sikkerhedskategori II, III og IV skal der være foretaget trykprøvning af hver enkelt komponent. Krav til godkendelse og overensstemmelse For komponenter, rør og beholdere bestilt efter sikkerhedskategori I er det tilstrækkeligt, at producenten udsteder en overensstemmelseserklæring. Ved udstyr bestilt i kategori II, III og IV skal producenten være godkendt af et bemyndiget organ, og der skal være anbragt et identifikationsnummer fra det bemyndigede organ på hvert enkelt stykke udstyr. Krav til type- eller konstruktionsgodkendelser Ved udstyr, som bestilles i sikkerhedskategori III eller IV, er det et krav, at de enten er har en EF-Konstruktionsgodkendelse eller en EF-typegodkendelse. Identifikationsnummeret på EF-typegodkendelse eller EF-konstruktionsgodkendelsen bør fremgå af overenstemmelseserklæringen. Krav til overensstemmelseserklæring
Ved bestilling af komponenterne skal der medfølge en overensstemmelseserklæring som dokumentation for, at komponenten er fremstillet i overensstemmelse med kravene i Trykudstyrsdirektivet samt andre relevante direktiver. Af overensstemmelseserklæringen skal det fremgå, at den pågældende komponent er klassificeret til den ønskede sikkerhedskategori. Der kræves en overensstemmelseserklæring for sikkerhedskategori I, II, III og IV. Følgende skal kontrolleres ved gennemgangen af overensstemmelseserklæringen: Overenstemmelseserklæringen skal indeholde følgende angivelser:
Krav til permanente samlinger Samling af kobberrør Der skal ved kobberrørssamlinger benyttes hårdlodning som samlingsmetode. Materiale for samling af kobberrør Tilsatsmaterialet skal leveres med et EN 10204 type 2.1 B certifikat. Kobberfosfor er at foretrække til rørstrækninger, hvor temperaturen er høj. Metode og kompetencekrav
Ved rørsystemer i sikkerhedskategori I og artikel 3 stk.3 skal metoder og personale ikke godkendes af et trediepartsorgan. Metoder og personale skal for trykbærende udstyr i kategori II, III og IV godkendes af et bemyndiget organ eller et trediepartsorgan. Ved opbygning i rørsystemet i kobberrør kan følgende standarder, som er nævnt i bilag B, benyttes til beskrivelse af metode og kompetence krav: EN 13134 og EN 13133. Opbygges rørsystemet i stålrør skal procedurer og kompetencer for svejsningen beskrives. De nævnte standarder beskrevet i bilag B kan benyttes; EN 287-1, EN 288 del 2 til 8, EN 473 og EN 729 del 1 til 3. Overensstemmelsesvurdering
For udstyr som bærer CE-mærkning kræves det, at udstyret er underkastet en overensstemmelsesvurdering. Ifølge overenstemmelsesvurderingen er det krævet, at udstyret er underkastet én af de procedurer, som er gældende for den sikkerhedskategori, udstyret er klassificeret i. Man kan også vælge at benytte en procedure tilhørende en højere sikkerhedskategori. Hver procedure består af en eller to moduler, som skal opfyldes. Modulerne er beskrevet i Trykudstyrsdirektivets bilag III. Følgende procedurer kan benyttes under hver sikkerhedskategori:
Bestemmelse af kontrol og kvalitetsstyringsomfang
Efter at køleanlæggets sikkerhedskategori er bestemt, skal omfanget for kontrol og kvalitetsstyring for konstruktion, fremstilling og produktion af produktet undersøges for, om det konkrete omfang er givet ved procedurerne, som er beskrevet i de enkelte moduler. En oversigt over de enkelte modulers omfang er beskrevet i bilag G. For godkendelse i overensstemmelse med de enkelte moduler skal der indsendes en del dokumentation til det bemyndigede organ. Se skemaet i bilag F.
Ved valget af procedure og moduler er det fornuftigt at lave en vurdering af, om der er tale om enkeltstyksfremstillede kølemaskiner, eller om man serieproducerer kølemaskiner, og om der findes et godkendt kvalitetsstyringssystem i firmaet. Følgende skema kan være en hjælp, når man skal vælge, hvilke moduler man skal vælge:
Tekniske dokumentation For hver sikkerhedskategori er der i de tilhørende overensstemmelsesmoduler beskrevet omfanget af den tekniske dokumentation.
Da en del af den tekniske dokumentation gentages i mange af overensstemmelsesmodulerne, kan man for at få et overblik over omfanget benytte følgende skemaer i bilag E ved udarbejdelsen af den tekniske dokumentation. Dokumentationen skal dække det trykbærende udstyrs konstruktion, fremstilling og funktion. Afsluttende afprøvning og verifikation
Den afsluttende afprøvning af køleanlægget omfatter følgende:
Den afsluttende verifikation af køleanlægget omfatter en visuel inspektion af køleanlægget, og den medfølgende dokumentation undersøges for at kontrollere, at kravene i dette direktiv er overholdt. Trykprøvning Trykprøvningen foretages ved det højeste af følgende værdier:
Lækage test Der foretages en lækagetest til sikring af, at udstyret er tæt. Dette kan foretages på mange måder, blandt andet ved vakuum i kredsen eller ved overtryk og lækagesøgning med en aktiv gas. Følgende standarder kan evt. benyttes som reference:
Funktionstest af sikkerhedsudstyr Trykbegrænsende sikkerhedsanordninger må tillade et kortvarigt overtryk på maksimalt 10% af det tilladte maksimaltryk. Godkendelsesprocedure Når anlægget skal godkendes, vil det ske efter følgende procedure.
** Producenten skal opbevare den tekniske dokumentation med henblik på inspektion fra de nationale myndigheder i ti år fra fremstillingsdatoen Ved opstilling skal anmeldelse af anlægget til myndighederne skal ske efter opstillingslandets gældende regler for Danmark, jf. AT Bekendtgørelse 746/87. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
