In zahlreichen Industriezweigen gibt es Bereiche, in denen Explosionsgefahr besteht. Diese sogenannten Ex-Zonen entstehen dort, wo sich brennbare Gase, Dämpfe oder Stäube in der Luft ansammeln, und stellen besondere Anforderungen an Planung, Konstruktion und Auswahl von Betriebsmitteln. Eine zentrale Grundlage dafür ist die Zoneneinteilung im Ex-Schutz. Sie legt fest, wo und wie häufig eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann – und welche technischen Maßnahmen erforderlich sind.
Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Ex-Zonen nach europäischem und internationalem Regelwerk und erläutert, worauf es in der Praxis ankommt.
Ex-Zonen: Definition
Eine Ex-Zone beschreibt einen Bereich, in dem aufgrund von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann. Die Einteilung erfolgt nach der Häufigkeit und Dauer des Auftretens dieser Atmosphäre.
Was ist eine Ex-Zone?
Als Ex-Zonen bezeichnet man also speziell gekennzeichnete Bereiche, in denen die Gefahr einer Explosion oder Staubexplosion besteht, da in ihnen zündfähige Konzentrationen brennbarer Gase, Dämpfe, Nebel oder Stäube auftreten können. Je nach Gefährdungslage unterscheidet man verschiedene Ex-Zonen.
Zoneneinteilung im Ex-Schutz
Die Zoneneinteilung im Ex-Schutz dient dazu, Bereiche mit potenzieller Explosionsgefahr systematisch zu bewerten. Maßgeblich ist, wie häufig und wie lange eine explosionsfähige Atmosphäre aus Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben auftreten kann.
Internationale Einordnung: ATEX, NEC und IECEx
International ist der Explosionsschutz nicht einheitlich geregelt. In Europa bilden die ATEX-Richtlinien sowie die Normenreihe IEC / EN 60079 die Grundlage für Planung und Betrieb explosionsgeschützter Anlagen. In den USA bestimmen der National Electrical Code (NEC) sowie ergänzende UL-Normen die Anforderungen an elektrische Betriebsmittel.IECEx ergänzt diese Systeme als internationales Zertifizierungssystem auf Basis der IEC-Normen und ermöglicht die weltweite Anerkennung von Prüfungen und Nachweisen für Ex-Geräte und -Dienstleistungen.
Einteilung der Ex-Zonen in Europa (ATEX)
In Europa werden explosionsgefährdete Bereiche nach der Häufigkeit und Dauer des Vorkommens explosionsfähiger Atmosphären in drei verschiedene Zonen unterteilt, wobei in dieser Zoneneinteilung nochmals zwischen Gasen, Dämpfen und Nebeln einerseits sowie Stäuben andererseits unterschieden wird. So ergeben sich insgesamt sechs Ex-Zonen.
Ex Zonen 0 und 1
Die Ex-Zone 0 kennzeichnet Bereiche, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre aus Gas dauerhaft oder über lange Zeiträume vorhanden ist, etwa im Inneren von Behältern oder Rohrleitungen. In der Ex-Zone 1 kann eine explosionsfähige Atmosphäre aus Gas im Normalbetrieb gelegentlich auftreten, beispielsweise an Befüll- oder Entleerstellen.
Was ist die Ex-Zone 2?
Besonders praxisrelevant ist die Ex-Zone 2. Hier ist das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre aus Gas nur selten und kurzzeitig zu erwarten, etwa infolge von Störungen oder Leckagen. Viele industrielle Anwendungen – insbesondere im Umfeld von Schaltschränken und elektrischen Komponenten – sind diesem Bereich zuzuordnen.
Die gesetzlichen Regelungen geben keine Auskunft darüber, was „selten“ bedeutet. In der Praxis hat sich jedoch die Ansicht durchgesetzt, dass schon ein einmaliges Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre im Jahr die Einstufung eines Bereichs als Ex-Zone 2 erforderlich macht. Besteht die Explosionsgefahr für weniger als 30 Minuten pro Jahr, spricht man gemeinhin von einer „kurzen Zeit“.
Ex-Zonen 20, 21 und 22
Für brennbare Stäube gelten die Zonen 20, 21 und 22. Das Grundprinzip entspricht dem der Gaszonen, ist jedoch an das spezifische Verhalten von Staubatmosphären angepasst. Entscheidend ist dabei, dass sich Staubablagerungen, Aufwirbelungen und Zündquellen anders verhalten als Gase, weshalb eigene Kriterien für Häufigkeit und Gefährdung gelten.
Die Ex-Zonen in der Übersicht
Die Einteilung in Ex-Zonen ist nicht nur eine theoretische Klassifizierung. Sie definiert konkrete Anforderungen an Konstruktion, Auswahl und Einsatz elektrischer Betriebsmittel und bildet die Grundlage für eine normkonforme Planung.
Folgende dargestellte Zoneneinteilung entspricht dem europäischen ATEX-System sowie dem US-Zonenmodell nach NEC 505/506:
Ex-Schutz-Zonen: Richtlinien, Gesetze und Normen in den USA
Eine Explosion in einem Industriebetrieb kann gefährliche Folgen haben. Darum haben die zuständigen Gesetzgeber umfangreiche Vorschriften zum Explosionsschutz im Allgemeinen (Kennzeichnung der Zonen, Schutzmaßnahmen etc.) und zu Konstruktion und Betrieb elektrischer Geräte in Ex-Bereichen im Besonderen erlassen. In den USA regelt der National Electrical Code (NEC) in den Artikel 500 bis 505 die Anforderungen an Equipment und Durchführung, die in einer Ex-Zone eingesetzt werden sollen. Diese explosionsgefährdeten Bereiche bezeichnet man in Nordamerika als Hazardous Locations oder kurz HazLoc.
Zoneneinteilung in den USA
Die Zoneneinteilung in den USA unterscheidet sich grundsätzlich vom europäischen ATEX-Modell. Traditionell kommt dort das Class/Division-System nach NEC 500 zum Einsatz, das stärker zwischen Stoffarten und deren Eigenschaften differenziert.
Ex Zonen nach NEC 505: das Drei-Zonen-Modell
Mit der Einführung von NEC 505 wurde in den USA zusätzlich ein Zonenmodell eingeführt, das sich an der international üblichen Drei-Zonen-Aufteilung (Zone 0, 1 und 2) orientiert. Damit existieren heute beide Systeme parallel.
Trotz ähnlicher Zonennummerierung sind die Anforderungen, Prüfgrundlagen und Zulassungen nicht mit ATEX identisch. Eine Ex-Zone 2 nach europäischem Verständnis ist daher nicht automatisch gleichzusetzen mit einer Zone 2 nach NEC 505.
Zoneneinteilung im Ex-Schutz: Kriterien aus der Praxis
Die Zoneneinteilung im Ex-Schutz erfolgt auf Basis einer Gefährdungsbeurteilung. Wichtige Kriterien sind:
- Stoffeigenschaften (z. B. Zündtemperatur, Explosionsgrenzen)
- Freisetzungsgrad und -häufigkeit
- Lüftungsbedingungen
- Betriebszustände und Störfälle
- Reinigungs- und Wartungsprozesse
Das Ergebnis ist eine dokumentierte Zuordnung der Bereiche zu definierten Ex-Zonen.
Welche Anlagen und Schaltschränke dürfen in Ex-Zonen eingesetzt werden?
In allen Ex-Schutz-Zonen dürfen nur solche Anlagen und Schaltschränke eingesetzt werden, die explosionsgeschützt bzw. staubexplosionsgeschützt sind. Die Erfüllung dieser Anforderungen lässt sich am besten durch eine Zertifizierung nach UL 1203 nachweisen. Eine entsprechende Kennzeichnung weist den Schrank gegenüber den lokalen Aufsichtsbehörden als geeignet für den Einsatz im Ex-Bereich aus und erleichtert so die Inbetriebnahme ganz erheblich.
Als UL-zertifizierter Schaltschrankbauer fertigen wir bei Krayer Schaltschränke, die den strengen Anforderungen der UL 1203 entsprechen.
Fazit: Ex-Zonen richtig verstehen und technisch umsetzen
Die Ex-Zonen bilden das Fundament des Explosionsschutzes. Eine saubere Zoneneinteilung im Ex-Schutz ist Voraussetzung für:
- sichere Anlagenkonzepte
- normkonforme elektrische Systeme
- international einsetzbare Lösungen
Für den Schaltschrankbau bedeutet das: Nur wer Ex-Zonen korrekt einordnet, kann elektrische Lösungen entwickeln, die technisch sicher, normgerecht und international einsetzbar sind.
