Explosionsgefährdeter Bereich

In explosionsgefährdeten Bereichen sind ein brennbarer Stoff (Gas, Flüssigkeit, Staub) und ein Oxidator in einer bestimmten Konzentration vorhanden, sodass es bei Kontakt mit einer Zündquelle 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 explosionsgefährdeter Bereich?

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

Wie werden explosionsgefährdete Bereiche in den USA eingeteilt?

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

Explosionsgefährdete Bereiche nach NEC 500

In den USA war die Einteilung der Explosionsgefahr nach der Häufigkeit in drei Bereiche – wie sie bei uns in der ATEX-Richtlinie 1999/92/EG umgesetzt ist – lange Zeit unüblich. Stattdessen unterteilt man in den USA explosionsgefährdete Bereiche in zwei Abteilungen, sogenannte Divisions. Die Einteilung ist jedoch nicht von der Häufigkeit des Auftretens der Explosionsgefahr abhängig, sondern von der Wahrscheinlichkeit.

Die Unterteilung der beiden Bereiche wird im Artikel 500 der National Electrical Code definiert und ist leicht verständlich. 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 explosionsfähigen Atmosphäre zu rechnen, gehört der betroffene Bereich zur Division I.

Unterschiede zu Europa

Der wesentliche Unterschied zur europäischen ATEX-Richtlinie: Die Häufigkeit des Vorhandenseins einer explosionsgefährlichen Atmosphäre 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 explosionsgefährdeter 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 Dämpfe, die Class II Stäube und die Class III Fasern. Innerhalb der Klassen I und II wird anhand der Explosionsfreudigkeit über 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 Häufigkeit 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 explosionsgefährdeter Bereiche entsprechend der Häufigkeit der Gefahr eingeführt. 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 ergänzt das Bild durch die Einbeziehung der Anforderungen an Intrinsically Safe Systems, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden.

Zone 2 bzw. 22: seltene Explosionsgefahr

Ist mit dem Vorhandensein einer explosionsfähigen Atmosphäre nur während weniger als 50 % der Betriebszeit zu rechnen und besteht die explosionsfähige Atmosphäre nicht länger 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 während maximal der Hälfe der Betriebszeit, jedoch für mehr als 30 Minuten im Jahr, so spricht man von einer gelegentlichen Häufigkeit.

Die Zone 0 bzw. 20 kennzeichnet häufige Explosionsgefahr

Wenn ein Bereich während mehr als 50 % der Betriebszeit explosionsgefährdet ist, so bezeichnet man dies als häufig und er fällt in die Zone 0 bzw. 20.

Welche Bedeutung haben explosionsgefährdete Bereiche in der Praxis?

Der Explosionsschutz spielt logischerweise bei der Konstruktion von Anlagen und Geräten, 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 Schaltschränken für Ex-Bereiche

Für uns Schaltschrankbauer spielt bei der Konstruktion von Geräten für explosionsgefährdete Bereiche die UL 1203 eine zentrale Rolle. Diese Norm stellt zahlreiche Anforderungen an den Explosionsschutz, die letztlich darauf abzielen, dass in dem betroffenen Gerät zu keiner Zeit eine Zündquelle vorhanden sein darf. Wichtig ist weiterhin, dass beim Bau der Schaltschränke nur solche Komponenten Verwendung finden, die für den Einsatz in Ex-Bereichen zugelassen sind (siehe hierzu den Artikel zu Category Code Number NNNY).

Wie funktioniert Explosionsschutz in den USA?

Welche Zündschutzart in der Praxis eingesetzt wird, ist vom konkreten Einzelfall abhängig. So kann der Schaltschrank etwa mit einem Intergas („Zündschutzgas“) geflutet werden, sodass keine explosionsfähigen Substanzen wie aus der Umgebung eindringen und mit einer potenziellen Zündquelle in Kontakt kommen können. Auch kann das Control Panel Gehäuse auf eine Art konstruiert werden, die es ihm ermöglicht, dem Druck einer Explosion im Innern standzuhalten und keine Luft nach außen entweichen zu lassen.