Nummer 25
• Onderwerp: Verbrandingsgassen van huishoudelijke toestellen 1. Inleiding Voor gasgestookte (huishoudelijke) toestellen gelden vele eisen die voor het overgrote deel betrekking hebben op het veilig functioneren. Hieronder vallen ook stringente eisen ten aanzien van de kwaliteit van de verbrandingsgassen welke geen gevaar op mogen leveren voor de gebruiker of het buitenmilieu. In Nederland zijn deze eisen toegespitst op het beperken van de CO-productie. Mogelijkerwijze zal hier in de toekomst een aanvulling op komen; het beperken van de NOx productie. NOx - de veroorzaker in zure regen - heeft zijn entree reeds gedaan en zal in de komende jaren een hoofdonderwerp van discussie worden en dus reden genoeg om hieraan een artikel te wijden. 2. Benamingen CH. = methaan (brandbare bestanddeel van aardgas) = zuurstof 02 H20 = water (damp) CO 2 = koolzuur CO koolmonoxyde (zeer giftig gas) N2 stikstof NO = stikstofmonoxyde J tezamen : NOx N0 2 = stikstofdioxyde
= =
3. Verbrandingsgassen Aardgas bestaat voor een overgroot deel uit methaan (CH.) (80%), stikstof (N 2) (14%) en in toenemende mate CO 2. Voor het verbranden van aardgas is zuurstof (° 2) nodig, wat In de vorm van lucht wordt toegevoerd. De verbranding van aardgas volgt de onderstaande formuleweg: CH. + 202 - 2Hp , + CO, terwijl meestal ook nog een geringe hoeveelheid CO wordt gevormd: 2CH. + 202 - 4Hp I + CO 2 + CO
•
In het verleden is veel aandacht besteed aan het gevaar van het giftige CO voor het milieu en dus voor alle levensvormen. Er zijn voor vrijwel alle stoffen welke schadelijk kunnen zijn voor het leven in algemene zin, maximaal toegestane concentraties vastgesteld, de zogenaamde MAK-waardes. Deze MAK-waardes duiden de maximale concentratie van een bepaalde stof aan in de omgevingslucht welke onbeperkt zonder gevaar ingeademd kan worden; dus zonder gevaar voor de gezondheid. Omdat verbrandingsgassen nooit direct ingeademd worden, maar vermengd worden met lucht zodra de verbrandingsgassen het toestel verlaten, zal belangrijk zijn: - de hoeveelheid lucht (zuurstof) die aanwezig is om met de verbrandingsgassen vermengd te worden. Dit is belangrijk omdat er zich bij de productie van verbrandingsgassen twee situaties voor kunnen doen: 1. Verbrandingsgassen komen binnen de woning vrij. 2. Verbrandingsgassen worden afgevoerd buiten de woning.
Situatie 1. Gasverbruikstoestellen waarvan de verbrandingsgassen niet naar de buitenatmosfeer behoeven te worden afgevoerd en dus in de woning blijven: • gasfornuizen (4,8 miljoen stuks - 1987) • keukengeisers (totaal 2,5 miljoen stuks - 1987, waarvan ca. 1,7 miljoen zonder afvoer). Dit is toegestaan omdat deze toestellen niet continu in gebruik zijn, terwijl keukengeisers uitgerust zijn met een beveiliging welke het toestel doet stoppen zodra de concentratie van de giftige stof CO te groot wordt. Een duidelijke voorwaarde voor het toepassen van deze toestellen is dat onder alle denkbare omstandigheden er voldoende ventilatie in de woning aanwezig dient te zijn.
•
De op de geisers zonder afvoer geplaatste atmosfeerbeveiliging reageert 00 een CO concentratie van ca. 100 ppm (0,01 %), zodat hierbï een evaarlïke situatie kan 'on staan. Situatie 2. Rookgassen welke naar de buitenatmosfeer afgevoerd worden zullen binnen ca. O,S m verwijderd van deze afvoer reeds een looo·voudige verdunning te zien geven, middels menging met de buitenlucht.
4. MAK·waardes Wat zijn nu de maximaal toelaatbare concentraties in de lucht welke nog zonder de gezondheid te schaden, onbeperkt ingeademd kunnen worden: CO : 50 ppm (0,005%) CO 2: 5000 ppm (0,5%) Welke hoeveelheden kunnen gevonden worden in verbrandingsgassen: CO : ca. 100 tot 500 ppm (0,01 - 0,05%) CO 2: ca. 3 - 10% Volgens bovenstaande verdunningsregel betekent dit, dat buiten een straal van ca. O,S m om b.v. een geveluitlaat de CO concentratie 100 tot SOO = 0,1 tot O,S ppm niet te boven zal gaan, hetgeen dus ruim binnen de 1000 MAK-waarde ligt. Dit is daarom belangrijk, daar in toenemende mate gesloten toestellen met een geveldoorvoer of dakdoorvoer geplaatst worden; vooral bij uitmondingen aan het einde van een balkon of galerij is dit een belangrijke zaak. Misschien belangrijker dan deze geringe concentraties in dit verband is het psychologische aspect: men "ruikt" rookgassen en stelt per definitie dat dit ongezond is en zelfs misschien gevaarlijk. Vooral bij windaanval op galerijen met horizontale rookgasuitmonding kan dit tot klachten leiden. Naar onze informatie zijn reeds een aantal steden overgegaan tot het verbieden van geveluitmondingen op basis van deze klachten en staan uitsluitend dakuitmondingen nog toe.
..
5. NOx De laatste jaren is een nieuw fenomeen toegevoegd aan ons woordgebruik: NOx. Dit is de verzamelnaam voor een twee stikstofoxyden: N0 2 en NO. Volgens de door de overheid vastgestelde criteria voor de kwaliteit van de buitenlucht is het meest critische bestanddeel van de verbrandingsgassen van gasgestookte toestellen stikstofdioxyde (N0 2 ).
De vraag dient zich natuurlijk aan: is NOx gevaarlijk? Het volgende moge hierop een antwoord zijn: · NO, N0 2 en NOx spelen een rol in de vorming van fotochemische luchtverontreiniging, waarbij ozon wordt gevormd. Elk van deze bovengenoemde stoffen kan een nadelige invloed hebben op de mens, flora, het klimaat en de verzuring van het milieu. NO heeft een zodanige affiniteit tot de bloedkleurstof hemoglobine, dat zuurstoftransport met het bloed belemmerd kan worden. N0 2 kan daarnaast effecten op het ademhalingsstelsel hebben, en kan weefselveranderingen in luchtwegen en longen veroorzaken. 2
•
•
6. Oxyde vorming De aanleiding van het ontstaan van deze slikstofoxyden is het verbrandingsproces: CH. + N2 HCN + N N + 02 NO + NO + 02 NO 2
°
De voorwaarde om NO en N0 2 vorming te verkrijgen zijn: · toevoeren van primaire en secundaire lucht aan de vlam; · vlamtemperatuur boven 1600 °C; · ruime verbrandingskamer waardoor een redelijke lange verbiljfstijd van het verbrandingsproduct bij deze hoge temperaturen (boven 600 oe). Zijn de oxyden eenmaal gevormd, dan worden deze met de rookgassen afgevoerd. de woning binnen of naar buiten. De NOx oxyden zijn de aanleiding van de: . zure regen. 4 N0 2 + 2 Hp + 02 - 4 HN0 3 en HN0 3 is salpeterzuur. 7. NOx productie Voordat verder Ingegaan wordt op dit NOx, is het interessant om aan te geven welke bijdrage de verbranding van ons aardgas levert op de totale productie van NOx In ons land.
Industrie 22%
Gezinnen
5,6%
Verkeer 49.5%
• (CL 2163)
Figuur 1
NOx productie in 1975
In 1987 bleek de toename in hoeveelheid ten opzichte van 1975 te zijn: verkeer centrales raffinaderijen: industrie gezinnen
31% 19% 20% 28% 25%
meer meer minder meer meer
(onder gezinnen wordt verstaan de ruimteverwarming).
•
Ondanks het vrij geringe aandeel van de ruimteverwarming van kleinverbruikers, zal het juist zijn om ook hier aandacht aan te besteden.
3
Enige verdere gegevens:
NO
MAK waarde: advies Gezondheidsraad a. gedurende 50% van de tijd b. gedurende 2% van de tijd
NO
25 ppm
5 ppm
0,15 ppm 0,75 ppm
0,03 ppm 0,08 ppm
•
Samenstelling verbrandingsgassen bij conventionele ketels: CO ca. 100 ppm CO 2 ca. 3 - 10% NOx ca. 150 ppm 8. Concentraties Zoals reeds eerder in dit artikel is vermeld, zullen de verbrandingsgassen bij het verlaten van de afvoerleiding snel mengen met de omgevingslucht; dit geldt eveneens voor de NOx Gemeten is door het VEG-GASINSTITUUT (blad Gas augustus 1985) dat: - Accumulatie van verbrandingsgassen bij een groot aantal afvoeren in een buitengevel (ventilator combi-toestellen) is zo minimaal dat toepassing van dergelijke toestellen vanuit gezondheidsoogpunt volledig aanvaardbaar is. - Voor toestellen zonder ventilator zijn voorschriften nodig voor de plaats van uitmonding i.v.m. hinder bij ramen, deuren enz. Hiertoe zijn de eisen in de GAVO voldoende. - Voor toestellen met een ventilator, waarbij snelle menging van rookgas en buitenlucht is verzekerd, is dit niet nodig.
9. Normen In Nederland bestaan geen eisen of normen waaraan geisers of ketels voor wat betreft het max. NOx percentage dienen te voldoen. Volgens informatie wordt hierover bij het Ministerie van VROM gediscussieerd. 10. Buitenlandse Normen In Duitsland evenwel zijn de volgende eisen van kracht: vanaf 1988 142 ppm 121 ppm
NOx· max. CO· max.
vanaf 1990 114 ppm 93 ppm
• deze waarden zijn teruggerekend naar onverdunde rookgassen, bijvoorbeeld: Gemeten in de rookgasafvoer: NOx is 60 ppm (0,006%) CO is 40 ppm (0,004%) CO 2 is 6% Maximale CO 2 % bij verbranding van aardgas zonder luchtovermaat met aardgas CO 2 is maximaal 12%. Onverdund dus: NOx is 12 x 60 6 CO
is 12 x 40 6
•
= 120 ppm. =
80 ppm.
• 4
Daarnaast kan in Duitsland een kwaliteitsmerk verkregen worden voor toestellen met een zeer laag NOx en CO percentage, genaamd:
•
- de blauwe engel·
Figuur 2 (CL 2164)
•
De voorwaarden waaronder het blauwe engel kwaliteitsmerk verkregen kan worden zijn:
NOx CO
atmosferische brander
ventilator toestel
100 ppm 94 ppm
57 ppm 84 ppm
Deze waarden zijn extreem laag en het is de vraag waard of dit een zinnige stellingname is. Immers de invloed hiervan op de totale buitenmilieubelasting is zeer gering. . De invloed hiervan op de binnenmilieubelasting is eveneens gering gezien de stringente eisen in de nieuwe GAVO 1987/1988 ten aanzien van de ventilatie·eisen in de woning . . Het kostenverhogingseffect op de toestellen. 11. Fasto toestellen Daar er geen normstelling voor NOx aanwezig is in Nederland, zijn onze producten hiertoe (nog) niel aangepast. Om een indruk te geven van de NOx en CO waarden van onze toestellen, volgen hierbij de meetgegevens van onze huidige toestellen.
• r ••••
I..I~
~ i,)jO
•
Ö
Type
belasting ( k W ) ! CO (ppm) '1_-1-
-r
F 2755 G F 4555
13,0 23,5 23,0 40,5
Combi 20 VR Fastofan
28,6 28,6
92 90
Fastronic Fantronic
28,6 28,6
92 90
FK 9 FK 16
11,7 23,0
25 42
-+F1500
F 2755 S
NOx (ppm) '1
89 50 30 57
105 110 108 126 91 89
----+ ~
55 '2 50 '2
91 89
108 105
'1 omgerekend naar luchtvrij. '2 dit zijn modulerende toestellen: gemiddelde belasting is 30% van de maximale belasting. Deze waarde heeft betrekking op deze gemiddelde belasting.
5
12. Slot Technisch gesproken is veel mogelijk, evenwel de inspanningen welke de industrie zich moet getroosten om te komen tot verlaging van emissies is zeker niet gering en wij geloven dat deze inspanningen meer en sneller effect sorteren bij de andere sectoren zoals deze in figuur 1 zijn vermeld. Evenwei kan gesteld worden, dat naast de CO-normen welke in Nederland van kracht zijn voor gasverbruikstoestellen, een normstelling voor NOx op zijn plaats is. Het lijkt mij een overdreven zaak om met kwaliteitslabels te gaan werken; de normstelling dient zodanig te zijn, dat iedere consument verzekerd is van een absoluut veilig toestel, zodra het GIVEG zegel op een gasverbruikstoestel aanwezig is.
•
•
•
• 6
