Koudemiddel CO2: Risico & veiligheid

CO2 is een kleurloos, reukloos gas dat van nature in de lucht voorkomt (circa 0,04%). Dat laatste maakt het juist gevaarlijk: u kunt het niet zien, ruiken of proeven. Bij een lek in een slecht geventileerde ruimte kan de concentratie snel oplopen zonder dat iemand het merkt.

Het lichaam reageert op CO2-concentraties in de lucht op de volgende manier:

Bron: NIOSH/CDC IDLH-documentatie voor kooldioxide; RIVM-rapport Ter Burg & Bos (2009), Evaluation of the acute toxicity of CO2.

CO2 is zwaarder dan lucht (dichtheid ca. 1,5 × lucht) en zakt daardoor naar de vloer. Dit maakt kelders, verdiepte vloeren, machinekamers en slecht geventileerde hoeken extra risicovolle plekken.

Een gevaarlijke CO2-concentratie ontstaat altijd door een combinatie van twee factoren: een lek én onvoldoende ventilatie. In een goed geventileerde ruimte wordt vrijgekomen CO2 snel verdund en afgevoerd. Problemen ontstaan bij:

• Lekken in besloten of slecht geventileerde ruimtes, zoals machinekamers, verdiepte vloeren of kelders
• Nachtelijke lekken wanneer ventilatie uitstaat of verminderd is
• Grote hoeveelheden CO2 die vrijkomen bij een calamiteit, zoals het bezwijken van een persleiding (CO2-systemen werken op hoge druk)
• Ruimtes zonder automatische detectie, waardoor een lek pas wordt opgemerkt als iemand de ruimte betreedt

CO2-installaties werken op aanzienlijk hogere drukken dan conventionele systemen; bij transkritische systemen kan de hogedrukzijde oplopen tot 130 bar. Bij een ernstig lek of scheur kan daardoor in korte tijd een grote hoeveelheid CO2 vrijkomen.

Wettelijke verplichting

In Nederland is CO2-detectie in ruimtes met CO2-koelinstallaties verplicht op basis van de Arbowetgeving en de PGS-15 richtlijn. De Arbowet verplicht werkgevers om medewerkers te beschermen tegen gevaarlijke gasconcentraties. Voor koelinstallaties met CO2 als koudemiddel geldt specifiek dat een CO2-detectiesysteem aanwezig moet zijn in ruimtes waar een gevaarlijke concentratie kan ontstaan.

Daarnaast schrijft de EN 378; de Europese norm voor koelinstallaties; voor dat bij installaties met CO2 (klasse A1, niet brandbaar maar verstikkend) de machinekamer of het machineruim uitgerust moet zijn met een gasdetectiesysteem dat alarmeert bij overschrijding van de toegestane grenswaarden.

Alarmgrenswaarden

De EN 378 en de arbeidsomstandighedenwetgeving hanteren de volgende grenswaarden voor CO2-detectie:
Eerste alarm (waarschuwing): 0,5 vol% CO2; verhoogde ventilatie inschakelen
Tweede alarm (gevaar): 1,5 vol% CO2; ruimte verlaten, toegang blokkeren

Bij het eerste alarm moet de mechanische noodventilatie automatisch inschakelen. Bij het tweede alarm moet ook een visueel en akoestisch alarm buiten de ruimte worden geactiveerd, zodat niemand de ruimte meer betreedt.

Type detectoren

CO2-detectoren voor koeltechnische toepassingen zijn gebaseerd op infraroodmeting (NDIR: Non-Dispersive Infrared). Dit type sensor is nauwkeurig, stabiel en goed bestand tegen de omgevingsomstandigheden in koelinstallaties. Elektrochemische sensoren zijn minder geschikt omdat ze gevoelig zijn voor vocht en temperatuurwisselingen.

Omdat CO2 zwaarder is dan lucht, moeten detectoren laag worden geplaatst; bij voorkeur op 20 tot 30 centimeter boven de vloer, of op de laagste punten van de ruimte.

Goede ventilatie is de eerste en belangrijkste veiligheidsmaatregel bij CO2-systemen. De EN 378 stelt eisen aan zowel de normale ventilatie als de noodventilatie:
Normale ventilatie moet zorgen voor voldoende luchtverversing in de machinekamer tijdens normaal bedrijf. De minimale ventilatiecapaciteit is afhankelijk van de koudemiddelvulling en de ruimte-inhoud.
Noodventilatie moet automatisch worden ingeschakeld zodra het eerste alarm van het CO2-detectiesysteem afgaat. De noodventilatie moet in staat zijn de CO2-concentratie snel te verlagen. De benodigde capaciteit wordt berekend op basis van de maximale theoretische lekhoeveelheid. Ventilatieopeningen en -kanalen moeten zo worden geplaatst dat zware CO2-lucht effectief wordt afgevoerd; dus aan de onderkant van de ruimte. Afvoer naar boven zonder onderafvoer heeft bij CO2 weinig effect.

Toegangsprocedures

Niemand mag een ruimte betreden waar een CO2-lek is gemeld zonder de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen. De gouden regel: bij twijfel niet betreden. CO2 geeft geen waarschuwingssignaal; u kunt bewusteloos raken voordat u doorheeft dat er een probleem is.

Bij geplande werkzaamheden in ruimtes met CO2-installaties gelden de volgende maatregelen:

• Meet de CO2-concentratie voor toegang met een draagbare detector
• Werk nooit alleen in een ruimte met CO2-risico
• Informeer een collega buiten de ruimte (buddy-systeem)
• Houd de nooduitgang vrij

Adembescherming

Bij een bevestigd CO2-lek of bij concentraties boven de alarmgrens mag de ruimte uitsluitend worden betreden met een persluchttoestel (SCBA). Een filtermasker biedt geen bescherming tegen CO2; CO2 is geen giftig gas dat gefilterd kan worden, maar een verstikkend gas dat zuurstof verdringt.

CO2 heeft ten opzichte van andere koudemiddelen een uniek veiligheidsprofiel:

• Brandgevaar: geen; CO2 is volledig niet-brandbaar (veiligheidsklasse A1 conform EN 378)
• Toxiciteit: laag in de buitenlucht, gevaarlijk bij hoge concentraties binnenshuis
• GWP: 1; verwaarloosbaar klimaateffect bij lekkage
• Hoge werkdrukken: tot 130 bar (transkritisch); vereist robuuste leidingen en flenzen

Ter vergelijking: ammoniak (R717) is giftig en licht brandbaar, maar heeft een sterke geur die al bij lage concentraties waarneembaar is; een natuurlijke waarschuwing die CO2 mist. Dat maakt CO2 in dat opzicht paradoxaal genoeg risicovoller in de praktijk, ondanks de lagere toxiciteit.

Een goed functionerend veiligheidssysteem vereist periodieke controle:

• CO2-detectoren moeten minimaal jaarlijks worden gekalibreerd. Een ongekalibreerde sensor kan te laat of helemaal niet alarmeren.
• Noodventilatie moet periodiek worden getest op werking en capaciteit.
• Veiligheidsafblaasventils op de hogedrukzijde van CO2-installaties moeten worden gecontroleerd op werking en correcte instelling.
• Lekdetectie van het koudemiddelcircuit zelf is verplicht conform de F-gassenverordening en de EN 378.

Is CO2 gevaarlijk als koudemiddel?
CO2 is niet giftig en niet brandbaar, maar bij hoge concentraties in een besloten ruimte verdringt het zuurstof en kan het verstikkend werken. Met de juiste detectie en ventilatie zijn CO2-installaties veilig te exploiteren.

Hoe hoog mag de CO2-concentratie in een machinekamer zijn?
Conform EN 378 geldt een eerste alarm bij 0,5 vol% en een tweede alarm bij 1,5 vol%. Bij het eerste alarm schakelt de noodventilatie in; bij het tweede alarm moet de ruimte worden ontruimd.

Waar moet een CO2-detector worden geplaatst?
Omdat CO2 zwaarder is dan lucht, moeten detectoren laag worden geplaatst; bij voorkeur 20 tot 30 centimeter boven de vloer, op de laagste punten van de machinekamer.

Hoe vaak moet een CO2-detector worden gekalibreerd?
Minimaal één keer per jaar, door een gecertificeerd bedrijf. Een ongekalibreerde sensor biedt geen betrouwbare bescherming.