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ExplosionsgefÀhrdeter Bereich

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 MĂ€rz 18, 2024
Benedikt Krayer

In explosionsgefĂ€hrdeten Bereichen sind ein brennbarer Stoff (Gas, FlĂŒssigkeit, Staub) und ein Oxidator in einer bestimmten Konzentration vorhanden, sodass es bei Kontakt mit einer ZĂŒndquelle zu einer Explosion kommen kann.

Bezug zur UL

Die Klassifizierung der Ex-Zone ist fundamental wichtig, um die Maschine und auch den Schaltschrank nach der richtigen Norm und deren Forderungen zu konzeptionieren und zu fertigen!

Was ist ein explosionsgefÀhrdeter Bereich?

Damit in einem Bereich Explosionsgefahr besteht, muss eine zĂŒndfĂ€hige Substanz in einer bestimmten Mindestkonzentration vorhanden sein; unterhalb dieser sogenannten ZĂŒndgrenze besteht keine Gefahr, selbst wenn eine ZĂŒndquelle vorhanden ist. Ferner ist ein Oxidator, in der Praxis meist Sauerstoff, nötig. Neben Gasen, DĂ€mpfen und Nebeln können sich auch Wolken aus Feststoff-Luft-Gemischen entzĂŒnden, wenn die einzelnen Partikel oder Fasern klein genug und in ausreichender Konzentration im Gemisch vorhanden sind. Bekannte Beispiele hierfĂŒr sind Mehlstaub- oder Kohlenstaubexplosionen.

Wie werden explosionsgefÀhrdete Bereiche in den USA eingeteilt?

Alle Bereiche, in denen diese Bedingungen gegeben sind, bezeichnet man als „explosionsgefĂ€hrdet“ bzw. in Nordamerika als Hazardous Locations oder kurz HazLoc. In der Praxis ist die Einteilung natĂŒrlich komplizierter. In den USA und Kanada gibt es sogar zwei Systeme zur Einteilung von HazLocs, was das Ganze noch unĂŒbersichtlicher macht.

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ExplosionsgefÀhrdete Bereiche nach NEC 500

In den USA war die Einteilung der Explosionsgefahr nach der HĂ€ufigkeit in drei Bereiche – wie sie bei uns in der ATEX-Richtlinie 1999/92/EG umgesetzt ist – lange Zeit unĂŒblich. Stattdessen unterteilt man in den USA explosionsgefĂ€hrdete Bereiche in zwei Abteilungen, sogenannte Divisions. Die Einteilung ist jedoch nicht von der HĂ€ufigkeit des Auftretens der Explosionsgefahr abhĂ€ngig, sondern von der Wahrscheinlichkeit.

Die Unterteilung der beiden Bereiche wird im Artikel 500 der National Electrical Code definiert und ist leicht verstĂ€ndlich. Alle Bereiche, in denen eine Explosionsgefahr nur bei Störungen oder anderen ungewöhnlichen Bedingungen besteht, gehören zur Division II. Ist hingegen auch im Normalbetrieb mit einer explosionsfĂ€higen AtmosphĂ€re zu rechnen, gehört der betroffene Bereich zur Division I.

Symbolbild eines Schaltschranks fĂŒr explosionsgefĂ€hrdete Bereiche

Unterschiede zu Europa

Der wesentliche Unterschied zur europĂ€ischen ATEX-Richtlinie: Die HĂ€ufigkeit des Vorhandenseins einer explosionsgefĂ€hrlichen AtmosphĂ€re spielt bei der amerikanischen Einteilung keine Rolle. Ein Bereich gehört also sowohl zur Division I, wenn die Explosionsgefahr im Normalbetrieb nur 5 Minuten im Jahr besteht, als auch, wenn sie permanent vorhanden ist.

Weitere Unterteilung explosionsgefÀhrdeter Bereiche

Außer den Divisionen unterscheidet der NEC 500 noch drei Klassen, die sich nach der Form der explosiven Stoffe richten. Die Class I umfasst dabei Gase, Nebel und DĂ€mpfe, die Class II StĂ€ube und die Class III Fasern. Innerhalb der Klassen I und II wird anhand der Explosionsfreudigkeit ĂŒber verschiedene Gruppen (A bis D und E bis F) weiter ausdifferenziert. Ein Gas in Group A explodiert also leichter als eines in Group B usw. Doch wieder spielt die HĂ€ufigkeit der Explosionsgefahr keine Rolle.

Ex-Zonen nach NEC 505 – die USA passen sich an die ATEX-Richtlinie an

Im Zuge der Anpassung an internationale Standards wurde mit der Novelle des National Electrical Code in den USA 1996 die Einteilung explosionsgefĂ€hrdeter Bereiche entsprechend der HĂ€ufigkeit der Gefahr eingefĂŒhrt. Dies geschah mit dem Artikel 505 des NEC. Aber Achtung: Der Artikel 500 ist damit nicht außer Kraft gesetzt, vielmehr existieren beide Definitionen nebeneinander. NEC 504 ergĂ€nzt das Bild durch die Einbeziehung der Anforderungen an Intrinsically Safe Systems, die in explosionsgefĂ€hrdeten Bereichen eingesetzt werden.

Zone 2 bzw. 22: seltene Explosionsgefahr

Ist mit dem Vorhandensein einer explosionsfĂ€higen AtmosphĂ€re nur wĂ€hrend weniger als 50 % der Betriebszeit zu rechnen und besteht die explosionsfĂ€hige AtmosphĂ€re nicht lĂ€nger als eine halbe Stunde, so spricht man von einem seltenen und kurzfristigenRisiko.

Gelegentliche Explosionsgefahr in den Zonen 1 und 21

Besteht die Gefahr einer Explosion zwar nur wĂ€hrend maximal der HĂ€lfe der Betriebszeit, jedoch fĂŒr mehr als 30 Minuten im Jahr, so spricht man von einer gelegentlichen HĂ€ufigkeit.

Die Zone 0 bzw. 20 kennzeichnet hÀufige Explosionsgefahr

Wenn ein Bereich wĂ€hrend mehr als 50 % der Betriebszeit explosionsgefĂ€hrdet ist, so bezeichnet man dies als hĂ€ufig und er fĂ€llt in die Zone 0 bzw. 20.

Welche Bedeutung haben explosionsgefÀhrdete Bereiche in der Praxis?

Der Explosionsschutz spielt logischerweise bei der Konstruktion von Anlagen und GerĂ€ten, die zum Einsatz in Gefahrenbereichengedacht sind, eine zentrale Rolle. Wie er jedoch praktisch umgesetzt wird, ist zum Teil in weiteren Artikel des NEC, aber auch in anderen Vorschriften und Standards geregelt.

Sicherheit bei SchaltschrĂ€nken fĂŒr Ex-Bereiche

FĂŒr uns Schaltschrankbauer spielt bei der Konstruktion von GerĂ€ten fĂŒr explosionsgefĂ€hrdete Bereiche die UL 1203 eine zentrale Rolle. Diese Norm stellt zahlreiche Anforderungen an den Explosionsschutz, die letztlich darauf abzielen, dass in dem betroffenen GerĂ€t zu keiner Zeit eine ZĂŒndquelle vorhanden sein darf. Wichtig ist weiterhin, dass beim Bau der SchaltschrĂ€nke nur solche Komponenten Verwendung finden, die fĂŒr den Einsatz in Ex-Bereichen zugelassen sind (siehe hierzu den Artikel zu Category Code Number NNNY).

Wie funktioniert Explosionsschutz in den USA?

Welche ZĂŒndschutzart in der Praxis eingesetzt wird, ist vom konkreten Einzelfall abhĂ€ngig. So kann der Schaltschrank etwa mit einem Intergas („ZĂŒndschutzgas“) geflutet werden, sodass keine explosionsfĂ€higen Substanzen wie aus der Umgebung eindringen und mit einer potenziellen ZĂŒndquelle in Kontakt kommen können. Auch kann das Control Panel GehĂ€use auf eine Art konstruiert werden, die es ihm ermöglicht, dem Druck einer Explosion im Innern standzuhalten und keine Luft nach außen entweichen zu lassen.

Zusammenfassung

ExplosionsgefĂ€hrdete Bereiche sind Orte, an denen brennbare Gase, FlĂŒssigkeiten, StĂ€ube oder Schwebstoffe in einer bestimmten Mindestkonzentration vorhanden sind. In den USA und Kanada existieren zwei unterschiedliche Definitionen explosionsgefĂ€hrdeter Bereiche nebeneinander, wobei sich der NEC bzw. CEC 505 an der ATEX-Richtlinie orientiert. Die Maßnahmen, die zu treffen sind, um Explosionen zu vermeiden, sind in Richtlinien und Normen wie der UL 1203 aufgefĂŒhrt.

Über den Autor Benedikt Krayer

Als Experte fĂŒr UL-zertifizierte SchaltschrĂ€nke verfĂŒge ich ĂŒber ein tiefgreifendes Fachwissen, das es mir ermöglicht, die Anforderungen des nordamerikanischen Marktes genau zu verstehen und effektiv darauf zu reagieren. Dabei steht fĂŒr mich immer der Kundennutzen im Mittelpunkt.

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