Ex-Schutz und ATEX: Heizungen für explosionsgefährdete Bereiche auswählen

Was ist eine explosionsfähige Atmosphäre?

Eine explosionsfähige Atmosphäre ist ein Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben, das durch eine Zündquelle entzündet werden kann. Typische Beispiele sind Lackier- und Lösemittelanlagen, Chemiebetriebe, Raffinerien, Tanklager für Kraftstoffe, Mühlen und Futtermittelwerke sowie staubverarbeitende Linien.

Für eine Explosion müssen brennbarer Stoff, Sauerstoff und Zündquelle gleichzeitig vorhanden sein. Elektrische Betriebsmittel können auf zwei Arten zur Zündquelle werden: durch Funken oder Lichtbögen und durch heiße Oberflächen. Bei Heizungen ist das zweite Risiko besonders wichtig, denn ihre Aufgabe ist es gerade, ihre Oberfläche zu erwärmen.

Unterschied zwischen Ex-Schutz und ATEX

„Exproof“ (von explosion proof) ist in der Türkei ein verbreiteter Begriff für explosionsgeschützte Ausführungen. In der Fachsprache bezeichnet explosion proof meist die druckfeste Kapselung (Ex d), die eine im Inneren mögliche Explosion im Gehäuse hält und die Zündung der äußeren Atmosphäre verhindert. Umgangssprachlich wird der Begriff dagegen für jedes Betriebsmittel verwendet, das für explosionsgefährdete Bereiche geeignet ist.

ATEX ist keine Zündschutzart, sondern der Rechtsrahmen der Europäischen Union für explosionsgefährdete Bereiche. Der Name leitet sich vom französischen „ATmosphères EXplosibles“ ab und stützt sich auf zwei Richtlinien:

• 2014/34/EU: Anforderungen an Hersteller von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche sowie deren Konformitätsbewertung.
• 1999/92/EG: Pflichten des Arbeitgebers, die Explosionsgefährdung zu beurteilen, die Bereiche in Zonen einzuteilen und die Beschäftigten zu schützen.

In der Türkei wurden diese Richtlinien durch entsprechende Verordnungen in nationales Recht übernommen. Außerhalb Europas ist das internationale Zertifizierungssystem IECEx verbreitet; die technischen Anforderungen beider Systeme beruhen weitgehend auf der Normenreihe IEC/EN 60079. Kurz gesagt: Explosionsschutz beschreibt eine Schutzeigenschaft, ATEX die Regeln, nach denen diese Eigenschaft bewertet wird.

Zoneneinteilung

Der Betreiber teilt die Bereiche danach in Zonen ein, wie häufig und wie lange eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann. Diese Einteilung ist in der Regel im Explosionsschutzdokument der Anlage festgehalten.

• Zone 0 / Zone 20: Explosionsfähige Atmosphäre ist ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden, zum Beispiel im Inneren eines Tanks.
• Zone 1 / Zone 21: Explosionsfähige Atmosphäre kann sich im Normalbetrieb gelegentlich bilden.
• Zone 2 / Zone 22: Im Normalbetrieb ist keine explosionsfähige Atmosphäre zu erwarten; tritt sie doch auf, dann nur kurzzeitig.

Zone 0, 1 und 2 gelten für Gase, Dämpfe und Nebel, Zone 20, 21 und 22 für brennbare Stäube. Auf der Geräteseite entsprechen ihnen die Kategorien 1, 2 und 3. Dieselbe Abstufung wird als Geräteschutzniveau (EPL) auch mit Ga/Gb/Gc und Da/Db/Dc ausgedrückt.

Gas- und Staubgruppen

Gerätegruppen werden nach Art der Atmosphäre unterschieden: Gruppe I gilt für den Bergbau (Grubengas), Gruppe II für Gase und Dämpfe, Gruppe III für Stäube. Die Gruppen II und III sind in Untergruppen gegliedert:

• IIA: Gase, die vergleichsweise schwer zu entzünden sind, etwa Propan.
• IIB: Gase der mittleren Gruppe, etwa Ethylen.
• IIC: Die am leichtesten entzündlichen Gase wie Wasserstoff und Acetylen. Für IIC geeignete Betriebsmittel dürfen auch in IIB- und IIA-Atmosphären eingesetzt werden.
• IIIA gilt für brennbare Flusen, IIIB für nichtleitfähige Stäube, IIIC für leitfähige Stäube.

Je höher die Gruppe, desto strenger die Anforderungen an Gehäuse- und Anschlusskonstruktion. Die Gruppe des vorhandenen Stoffes ergibt sich aus dem Explosionsschutzdokument der Anlage und dem Sicherheitsdatenblatt des Stoffes.

Temperaturklassen T1–T6

Die Temperaturklasse gibt die höchste Temperatur an, die an einer beliebigen Oberfläche des Betriebsmittels mit Kontakt zur Atmosphäre auftreten kann. Dieser Wert muss unter der Zündtemperatur des vorhandenen Gases oder Dampfes liegen.

• T1: höchstens 450 °C
• T2: höchstens 300 °C
• T3: höchstens 200 °C
• T4: höchstens 135 °C
• T5: höchstens 100 °C
• T6: höchstens 85 °C

In Staubatmosphären wird statt der Klasse direkt die Temperatur angegeben, zum Beispiel T135 °C. Dieser Wert wird sowohl anhand der Zündtemperatur der Staubwolke als auch der Zündtemperatur einer auf der Oberfläche abgelagerten Staubschicht bewertet.

Bei Heizungen ist die Temperaturklasse ein bestimmendes Auslegungskriterium. Ist eine niedrigere Grenze gefordert (etwa T4 statt T3), sinkt die zulässige Oberflächentemperatur des Elements. Das bedeutet eine geringere Flächenbelastung, einen längeren Heizer und zusätzliche Maßnahmen zur Temperaturbegrenzung.

Wie liest man die Ex-Kennzeichnung?

Das Typschild eines Ex-Betriebsmittels fasst diese Angaben in einem kurzen Code zusammen. Eine typische Kennzeichnung für Gasatmosphären lautet: CE XXXX · Ex · II 2 G · Ex db IIC T4 Gb

• CE XXXX: CE-Kennzeichnung und Kennnummer der benannten Stelle, die an der Überwachung der Produktion beteiligt ist.
• Ex (im Sechseck): Spezielles Kennzeichen für Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen.
• II 2 G: Gruppe II (übertage), Kategorie 2 (geeignet für Zone 1), G (Gas).
• Ex db: Zündschutzart, hier druckfeste Kapselung.
• IIC: Gasgruppe.
• T4: Temperaturklasse; höchste Oberflächentemperatur 135 °C.
• Gb: Geräteschutzniveau (EPL).

Für Staubatmosphären lautet das Gegenstück „II 2 D Ex tb IIIC T135 °C Db“; D steht für Staub, Ex tb für Schutz durch Gehäuse. Weitere bei Heizungen verwendete Zündschutzarten sind unter anderem erhöhte Sicherheit (Ex e) und Überdruckkapselung (Ex p). Ein Produkt kann mehrere Zündschutzarten kombinieren.

Auswahl von Heizungen für explosionsgefährdete Bereiche

Explosionsgeschützte Heizer bestehen in der Regel aus Rohrheizkörpern oder Flanschheizkörpern, die mit einem für explosionsgefährdete Bereiche geeigneten Anschlusskasten und einem Temperaturbegrenzungssystem kombiniert werden. Bei der Auswahl wird folgende Reihenfolge eingehalten:

1. Zoneneinteilung der Anlage bestimmen.
2. Gas- oder Staubgruppe und Zündtemperatur des vorhandenen Stoffes bestimmen.
3. Erforderliche Temperaturklasse wählen.
4. Zu beheizendes Medium, Leistung, Spannung und Einbauart festlegen.
5. Anforderungen an Zertifizierung und Dokumentation (Konformitätserklärung, Zertifikat, Betriebsanleitung) gemäß Projektspezifikation auflisten.

Die Oberflächentemperatur des Heizers muss nicht nur im Normalbetrieb, sondern auch im Fehlerfall begrenzt werden. Sinkt bei einem Tauchheizkörper der Flüssigkeitsstand oder fällt bei einem Lufterhitzer der Lüfter aus, steigt die Elementtemperatur schnell an. Niveauüberwachung, Strömungsüberwachung und ein unabhängiger Temperaturbegrenzer mit einem am Element angebrachten Fühler sind deshalb Teil der Auslegung. Fühleroptionen finden Sie auf der Seite Thermoelemente, Temperaturfühler und Steckverbinder.

Projektspezifische Anforderungen an Zertifizierung und Dokumentation werden in der Angebotsphase geklärt. Wenn Sie in Ihrer Anfrage Zone, Gruppe und Temperaturklasse angeben, lassen sich die passende Auslegung und der Zertifizierungsumfang leichter bewerten.

Häufig gestellte Fragen