Voldoende ventilatie garanderen bij installaties in besloten ruimtes

Beschrijving

Waterstofgas is veertien keer lichter dan lucht. Wanneer waterstof in een gesloten ruimte vrijkomt, dan zal het zich verzamelen in het hoogste punt van deze ruimte. Het risico op ophoping bestaat bovenin een afgesloten ruimte, en is relevant in serviceruimten van de inrichting, in compressorruimtes, en onder overkappingen van de waterstofafleverinstallatie. Voldoende, natuurlijke of geforceerde (mechanische) ventilatie wordt voorzien conform NEN-EN-IEC 60079-10-1 of NPR 7910-1.

Tenslotte wordt de ligging van de waterstofafleverinstallatie zodanig gekozen dat eventuele waterstofontsnappingen in een veilige richting worden geblazen (in de meest voorkomende windrichting).

Speciale aandacht voor gevoelige locaties op het waterstoftankstation: compressorruimtes

Doordat de compressoren over het algemeen in een besloten ruimte worden geplaatst, is het optreden van een gasexplosie in de compressorruimte na een vrijzetting van waterstof in deze ruimte één van de belangrijkste risico’s. In geval van een beperkte accidentele vrijzetting van waterstof in de compressorruimte (ordegrootte: 10 g/s) zal het waterstof door de zeer lage dichtheid opstijgen in de ruimte en via de aanwezige ventilatie-openingen ontsnappen. De vorming van een beperkte explosieve atmosfeer is onder de gegeven omstandigheden na enige tijd mogelijk in het bovenste deel van de ruimte. In geval van een grotere vrijzetting van waterstof op hoge druk (ordegrootte 1 kg/s) kan door de hoge turbulentie die gepaard gaat met de vrijzetting in een zeer korte tijdspanne een explosieve atmosfeer worden gevormd in de volledige compressorruimte. Een ontsteking van het waterstof-luchtmengsel in de ruimte resulteert in een gasexplosie waarvan de effecten hoofdzakelijk bepaald worden door de omvang en de uitvoering van de compressorruimte.

Stromingen van ventilatieopeningen en veiligheidsvoorzieningen worden naar buiten afgevoerd naar een veilige locatie om de vorming van een ontvlambaar of explosief mengsel in behuizingen te voorkomen.  De lokatie van waterstofopeningen worden opgenomen in de designfase van de installatie en zorgen dat de ontluchting toegankelijk blijft voor bediening en onderhoud. Ook de temperatuur van de afgeblazen waterstof is een belangrijk gegeven en kan effect hebben op de dichtheid van het geventileerde gas. De locatie van de ontluchtingsuitlaat wordt zodanig opgesteld dat deze naar de buitenlucht wordt afgevoerd, zonder een gevaar te vormen voor personen of aangrenzende gebouwen (uit de buurt van personeelsruimten, elektrische leidingen en andere ontstekingsbronnen, luchtinlaten en bouwopeningen) en wordt niet gestuurd waar accumulatie van waterstof kan voorkomen, zoals onder de dakrand van gebouwen. Verder worden er maatregelen voorzien om te vermijden dat waterstof binnendringt op bepaalde plaatsen die als verbinding dienen met veilige lokalen (vb. trappenhallen die leiden naar niet gevaarlijke zones).

Waterstofdispersie- en warmtestralingsberekeningen worden uitgevoerd om de correcte locatie en hoogte van de ontluchtingsopeningen te bepalen. Tenslotte is de uitlaat van de ventilatiesystemen niet uitgerust met apparaten die geventileerde waterstof naar beneden doen afbuigen. (ISO, 2016) Doorgaans hebben de luchtinlaten en de luchtuitlaten elk een totaal oppervlak hebben van minstens 0,003 m²/m³ volume van het lokaal.

Toepasbaarheid

Ventilatie kan op twee manieren voorkomen: passieve ventilatie (windstroming bij het plaatsen van een installatie in de buitenlucht, of luchtstromingen door bvb dakluiken in gebouwen) en actieve ventilatie (mechanisch gegenereerde luchtstroming). Hieronder worden de twee begrippen kort toegelicht i.f.v. hun toepasbaarheid.

Passieve ventilatie:

Passieve ventilatie (ook natuurlijke ventilatie genoemd) is voornamelijk toepasbaar (of aanwezig) bij installaties die buiten staan en kan dus niet voor elke samenbouw van toepassing zijn. Dakventilatieopeningen- of luiken kunnen de passieve ventilatie binnenshuis bevorderen en de opbouw van waterstof voorkomen in het geval van een lek. Bij het ontwerpen van passieve ventilatie in indoor ruimtes, is het aangewezen dat plafond- en dakconfiguraties grondig worden geëvalueerd zodat het waterstoflek veilig kan verdwijnen. Inlaatopeningen bevinden zich op het niveau van de vloer in de buitenmuren, en uitlaatopeningen zijn aanwezig op het hoogste punt van de ruimte in de buitenmuur of in het dak.

Actieve ventilatie:

Actieve ventilatie is in theorie overal mogelijk, mits er genoeg ruimte aanwezig is om een ventilator of afblaassysteem te plaatsen. De afblaasrichting dient duidelijke aangegeven te zijn in het noodplan en op de interventie data. Bovendien dient het afblaassysteem van de ruimteventilatie alsook van de veiligheidskleppen (bij overdruk) geen gevaar te vormen voor de omgeving of tijdens (onderhouds)werken (Koen Desmet, persoonlijke communicatie, 2019), en wordt minimaal voldaan aan de richtlijnen opgenomen in Art 5.16.1.4 van VLAREM II betreffende de behandeling van gassen. Op plaatsen waar ventilatie moeilijk is of niet voldoende kan worden gegarandeerd, behoort een detectiesysteem te worden aangebracht.

Voordeel voor milieu/veiligheidsniveau

Goede ventilatie garanderen zorgt ervoor dat waterstof niet kan ophopen en tot een brandbaar mengsel evolueert. Passieve ventilatie toepassen door het plaatsen van installaties in een open omgeving zorgt voor een constante ventilatie door de wind en verlaagt op deze manier het risico om een brandbare atmosfeer te creëren. Actieve ventilatie door het plaatsen van een afblaas- of ventilatiesysteem heeft hetzelfde effect maar zal echter het energieverbruik van het waterstoftankstation lichtjes doen stijgen. Deze stijging in energieverbruik weegt echter niet op tegen het voordeel op veiligheidsniveau.

Financiële aspecten

Het plaatsen van mechanische ventilatie is een extra kost, maar is verwaarloosbaar t.o.v. de totale investeringskost.