Scheuermann, Praxishandbuch Brandschutz

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Sachgebiet „Betrieblicher Brandschutz“, Fachbereich „Feuerwehren, Hilfeleistungsorganisationen, Brandschutz“ der DGUV.

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Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. (DGUV), Medienproduktion

Ausgabe Juni 2013

BGI/GUV-I 5162 zu beziehen bei Ihrem zuständigen Unfallversicherungsträger oder unter www.dguv.de/publikationen

Information

Arbeiten in sauerstoffreduzierter Atmosphäre

BGI/GUV-I 5162 Juni 2013

Inhaltsverzeichnis

Vorbemerkung

Die Sauerstoffreduktion ist eine Technologie zur Brandvermeidung, die in verschiedenen Bereichen, vor allem in der Informationstechnologie (IT- und Serverräumen), Lagern (z.B. Kleinladungsträger-, Gefahrstoff- und Tiefkühllager) sowie Archiven und Museen immer häufiger zum Einsatz kommt. Bei Betrieb der Brandvermeidungsanlagen wird je nach gelagerten Materialien oder zu schützenden Einrichtungen der Sauerstoffgehalt der Luft im Raum reduziert, um einen Brandausbruch zu verhindern. Um gesundheitliche Beeinträchtigungen zu vermeiden, müssen im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung Schutzmaßnahmen getroffen werden. Dies können bauliche, technische, organisatorische und arbeitsmedizinische Maßnahmen sein.

1 Anwendungsbereich

Diese Information gilt für Bereiche, in denen aus Gründen der Brandvermeidung die Sauerstoffkonzentration der Atmosphäre durch technische Maßnahmen gesenkt wird. Sie beschreibt die notwendigen Schutzmaßnahmen in derartigen Bereichen.

Diese Information richtet sich an den Arbeitgeber/Betreiber einer Sauerstoffreduzierungsanlage zur Brandvermeidung und soll Hilfestellung geben sowie die Spielräume zur Erfüllung der Pflichten hinsichtlich der Einhaltung des Schutzzieles Sicherheit und Gesundheitsschutz der Beschäftigten bei der Arbeit darlegen. Ziel und Zweck der Information ist es, den Gestaltungsspielraum gemäß § 3 Abs. 1 der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) so zu beschreiben, dass von der Arbeitsstätte keine Gefährdungen für die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten ausgehen.

Der Arbeitgeber/Betreiber hat bei der Festlegung der erforderlichen Maßnahmen des Arbeitsschutzes zum sicheren und gesundheitsgerechten Einrichten und Betreiben der Arbeitsstätten die allgemeinen Grundsätze des § 4 des Arbeitsschutzgesetzes (ArbSchG) zu berücksichtigen. Danach sind bei den erforderlichen Maßnahmen der Stand der Technik, Arbeitsmedizin und Hygiene sowie sonstige gesicherte arbeitswissenschaftliche Erkenntnisse zu berücksichtigen. Diese Anforderungen sind Gegenstand dieser Information und werden in ihr wiedergegeben. Arbeitsplätze werden nach § 2 Abs. 2 der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) als Bereiche1 von Arbeitsstätten definiert.

2 Beschreibung der Technologie

Je höher der Sauerstoffgehalt (O₂) der Luft ist, desto höher ist auch die Brandgefährdung2. Bei einem „normalen“ O₂-Anteil von ca. 21 Vol.-% sind die meisten oxidierbaren Stoffe (nach Zufuhr der entsprechenden Zündenergie) entzündbar. Vermindert man den O₂-Anteil, so verringert sich die Brandgefährdung. Das Funktionsprinzip der Anlagen besteht darin, den Sauerstoffgehalt in der Umgebungsluft des zu schützenden Bereichs abzusenken. Bei gleichbleibendem Umgebungsdruck wird der Sauerstoffanteil der Raumluft durch Einbringung von Stickstoff oder mit Stickstoff angereicherter Luft abgesenkt. Dazu müssen die betroffenen Bereiche von der Umgebungsatmosphäre abgeschlossen werden. Mit Hilfe unterschiedlicher technischer Verfahren wird der erforderliche Stickstoff bzw. die mit Stickstoff angereicherte Luft generiert und in den zu schützenden Bereich eingebracht. O₂-Sensoren überwachen permanent die voreingestellte Sauerstoffkonzentration. Diese wird durch eine Regelung konstant gehalten. Erfahrungsgemäß erfolgt dies mit einer Regelhysterese (siehe Abbildung 1) von ± 0,1 bis ± 0,2 Vol.-% Sauerstoff. Das Sauerstoffüberwachungssystem muss redundant ausgeführt sein. Die Kontrolle erfolgt über mindestens zwei Sauerstoffsensoren, die innerhalb des sauerstoffreduzierten Bereichs an unterschiedlichen Stellen installiert werden.

Beschreibung der Technologie

Abb. 1 Beispiel eines Regelschema für Sauerstoffreduzierungsanlagen

3 Arbeitsphysiologische Grundlagen

Der Aufenthalt in einer sauerstoffreduzierten Atmosphäre ist mit einem Aufenthalt in der Höhe vergleichbar. Die physiologisch maßgebliche Größe ist der Sauerstoffpartialdruck (pO₂). Aus arbeitsmedizinischer Sicht können reale Höhe (=hypobare Hypoxie) und Sauerstoffreduktion (=normobare Hypoxie) als vergleichbar betrachtet werden.

Bei sauerstoffarmer Atemluft können, in Abhängigkeit von der gewählten Sauerstoffkonzentration und der Aufenthaltsdauer, Symptome der akuten Höhenkrankheit auftreten (Kopfschmerzen, Müdigkeit, Übelkeit, Appetitlosigkeit, Schwindel). Damit ist jedoch erst nach einem ununterbrochenen Aufenthalt von mehreren Stunden zu rechen.

Erst bei einem deutlich reduzierten Sauerstoffgehalt der Atemluft (c < 11 Vol.-%) ist bei längerem Aufenthalt mit einer erhöhten Fehlerrate bei visuellen Aufgaben und im logischen Denken sowie mit einer verlängerten Reaktionszeit und eingeschränkter Koordinationsfähigkeit zu rechnen. Bei körperlich belastenden Arbeiten muss ein Leistungsverlust von ∼10 % pro 2 % O₂-Reduktion, beginnend ab 17,4 Vol.-%, bei der Arbeitsplanung berücksichtigt werden.

Durch die Verringerung des Sauerstoffgehalts der Atemluft und des dadurch resultierenden niedrigeren Sauerstoffpartialdrucks können u.U. Beschäftigte mit fortgeschrittenen Herz- und Kreislaufkrankheiten, Atemwegs- und Lungenkrankheiten oder Blutkrankheiten gefährdet werden. Das Ausmaß wird vom Schweregrad der Erkrankung und der Sauerstoffkonzentration bestimmt. Nähere Informationen hierzu bietet der DGUV-Grundsatz für Arbeitsmedizinische Untersuchungen 28 „Arbeiten in sauerstoffreduzierten Atmosphären“.

In extremer Hypoxie (O₂-Konzentration < 13,0 Vol.-%, Risikoklasse 3) müssen alle Maßnahmen zum Gesundheitsschutz auf der Basis einer individuellen Gefährdungsbeurteilung festgelegt werden. Hier ist grundsätzlich umluftunabhängiger Atemschutz zu tragen (siehe auch DGUV Grundsatz G 26 „Atemschutz“).

Aus regeltechnischen Gründen kann die Sauerstoffkonzentration auf ± 0,2 Vol.-% stabilisiert werden. Diese Schwankungsbreite ist physiologisch irrelevant und kann daher aus Sicht des Personenschutzes akzeptiert werden.

4 Risikoklassen

Abhängig von den Entzündungsgrenzen der vorhandenen brennbaren Stoffe können unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen zur Anwendung kommen. Diese unterschiedlichen Konzentrationen bedingen auch unterschiedliche Gefährdungen der im Schutzbereich befindlichen Personen.

Entsprechend dieser Gefährdung lassen sich die sauerstoffreduzierten Bereiche in vier Risikoklassen einteilen:

5 Grundlegende Anforderungen

Planung und Einrichtung

Bei der Planung von Räumen mit einer sauerstoffreduzierten Atmosphäre sind besonders auch die lokalen Gegebenheiten (z.B. Höhe über dem Meeresspiegel (NN), Wetter-/Luftdruckbedingungen), zusätzliche chemische, biologische oder physikalische Einwirkungen (wie Kälte) sowie der Schweregrad der zu verrichtenden körperlichen Arbeit und die psychomentalen Belastungen mit zu berücksichtigen. Die baulichen, technischen, organisatorischen und arbeitsmedizinischen Maßnahmen sind in der Gefährdungsbeurteilung (dem betriebsspezifischen Sicherheitskonzept) zu dokumentieren.

Die zu treffenden Schutzmaßnahmen richten sich nach dem Grad der Reduktion des Sauerstoffgehalts der Atmosphäre. Die gemessene Sauerstoffkonzentration [in Vol.-%] gilt für Örtlichkeiten bis zu einer Höhe von h = 700 m über NN. Oberhalb dieser Grenze ist der Einfluss der Höhe über Meer mit zu berücksichtigen. Zur arbeitsmedizinischen Risikoklassifikation ist die reale Höhe und die Äquivalenzhöhe, die die Anlage produziert, zu addieren.

Maßgebend bei der Festlegung der Schutzmaßnahmen ist die tiefste Sauerstoffkonzentration, die im Raum auftreten kann (Alarmwert für die minimale Sauerstoffkonzentration = unterster Regelbereich minus c = 0,1 Vol.-%).

Der Restsauerstoffgehalt ist so hoch wie möglich festzulegen, das heißt aus Brandschutzgründen nur so gering wie zwingend notwendig.

In sauerstoffreduzierten Bereichen dürfen keine ständigen Arbeitsplätze eingerichtet werden.

6 Schutzmaßnahmen für alle Bereiche mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre

Bauliche und technische Maßnahmen

An allen Zugängen sind Schilder anzubringen, die auf die sauerstoffreduzierte Atmosphäre hinweisen und den Zugang nur für berechtigte Personen zulassen. Die Zeichen müssen der Arbeitsstättenregel „Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung am Arbeitsplatz“ (ASR A 1.3) entsprechen (Abb. 2).

Abb. 2 Beispiel einer Kennzeichnung am Zugang zu einem sauerstoffreduzierten Bereich

Eine zu niedrige Sauerstoffkonzentration muss durch Alarmierung angezeigt werden.

Die Alarmierung muss von jedem Standort innerhalb des Bereiches mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre erkannt werden können. Dies ist durch eine redundante akustische (z.B. durch 2 elektrische Alarmierungseinrichtungen) oder eine akustische und optische Alarmierung zu gewährleisten [siehe auch DIN VDE 0833 Teil 1]. Ist anlagenbedingt sichergestellt, dass in allen Schutzbereichen die Sauerstoffkonzentration nicht unter 13 Vol.-% (c > 13 Vol.-%) absinken kann, genügt eine einfache, gesicherte akustische Alarmierung. [Siehe auch Maschinenrichtlinie (EC machinary directive 2006/42 EG) bzw. DIN-EN ISO 13849)].

An allen Zugängen zu den sauerstoffreduzierten Bereichen ist die Alarmierung durch ein Leuchttableau anzuzeigen (Abb. 3). Optische Alarmmittel müssen in auffälliger Weise durch unterbrochenes Aufleuchten Signal geben.

Schutzmaßnahmen für alle Bereiche mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre

Das Abschalten des Alarmes ist erst zulässig, wenn durch die Leuchttableausan den Zugängen zu den gefährdeten Bereichen oder durch Absperren der Zugänge sichergestellt wird, dass unbefugte Personen die sauerstoffreduzierten Bereiche nicht mehr betreten können.

Abb. 3Beispiel einer Kennzeichnung am Zugang zu einem sauerstoffreduzierten Bereich im Alarmfall – Leuchttableau

Das Messsystem ist so zu gestalten, dass ein Funktionsverlust oder eine Fehlmessung in keinem Fall zu einem unerkannten Unterschreiten der Sauerstoff-Untergrenze führen kann.

Eine Störung des Mess- und Regelsystems muss frühzeitig erkannt und angezeigt werden.

Die Messsysteme müssen regelmäßig durch den Hersteller oder durch geschulte Personen entsprechend den Angaben des Herstellers und nach seiner Arbeitsanweisung kalibriert und gewartet werden. Kalibrierung und Wartung sind zu dokumentieren.

Die Stickstoffzufuhr zum Raum muss jederzeit von Hand von einem sicheren Standort aus abgeschaltet werden können.

Es muss sichergestellt sein, dass im gesamten sauerstoffreduzierten Bereich eine homogene Sauerstoffkonzentration vorhanden ist.

Die Ausbreitung der sauerstoffreduzierten Atmosphäre in andere, nicht dafür vorgesehene Bereiche (z.B. durch Maueröffnungen, Leitungsdurchführungen, Bodenabläufe, undichte Türen, Transportbänder usw.) ist zu verhindern.

7 Organisatorische Maßnahmen

Der Betreiber hat für Sauerstoffreduzierungsanlagen eine Betriebsanweisung unter Berücksichtigung der vom Hersteller mitgelieferten Betriebsanleitung aufzustellen, die insbesondere alle erforderlichen sicherheitstechnischen Hinweise enthält.

Der Betreiber hat den Personenkreis, der Zutritt zu sauerstoffreduzierten Bereichen hat, schriftlich festzulegen. Diese Beschäftigten sind vor Aufnahme ihrer Tätigkeit und dem ersten Betreten von Räumen mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre und danach in regelmäßigen Intervallen über die Gefährdungen, Schutzmaßnahmen und Verhaltensregeln zu informieren und zu unterweisen. Die Unterweisungen sind zu dokumentieren.

Die Unterweisung kann Teil der allgemeinen Unterweisung am Arbeitsplatz sein.

Bei Räumen mit einer sauerstoffreduzierten Atmosphäre ist sicherzustellen, dass nur Befugte und unterwiesene Beschäftige die Räume betreten können (Zutrittskonzept).

Die Aufenthaltszeit in Bereichen mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre soll möglichst kurz gehalten werden.

Die Sauerstoffkonzentration im sauerstoffreduzierten Bereich ist mindestens alle 10 Minuten zu messen und aufzuzeichnen. Die Ergebnisse sind für mindestens ein Jahr zu archivieren.

Der Betreiber von Räumen mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre hat sicherzustellen, dass die organisatorischen, personenbezogenen und ggf. arbeitsmedizinischen Maßnahmen auch von Beschäftigten von Fremdfirmen eingehalten werden.

Im Falle von Rettungsmaßnahmen müssen die Rettungskräfte zu Einsatzbeginn über das Vorhandensein von sauerstoffreduzierter Atmosphäre informiert sein. Eine Kennzeichnung im Feuerwehrplan ist erforderlich.

Eine Kontaktaufnahme mit Personen außerhalb der Räume mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre muss gewährleistet sein (z.B. Rufverbindung, Telefon, Funk …).

Im Falle eines Alarms ist der Raum unverzüglich zu verlassen.

Organisatorische Maßnahmen

Beschäftigte, bei denen Beschwerden auftreten, haben den Bereich mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre umgehend zu verlassen. Bilden sich die Beschwerden innerhalb von höchstens 30 Minuten zurück, kann der sauerstoffreduzierte Bereich wieder betreten werden. Anderenfalls oder bei Wiederauftreten der Symptome ist ein Arzt zu konsultieren, bevor der sauerstoffreduzierte Bereich erneut betreten wird.

Risikoklassen und Sicherheitsmaßnahmen

Bei Arbeiten in Räumen mit reduziertem Sauerstoffgehalt sind die Maßnahmen aus Tabelle 1 durchzuführen.

Tabelle 1: Risikoklassifikation der Hypoxieexposition und Sicherheitsmaßnahmen

8 Prüfungen

Prüfpflicht

Der Arbeitgeber oder Betreiber hat Sauerstoffreduzierungsanlagen durch befähigte Personen (siehe Betriebssicherheitsverordnung) prüfen zu lassen.

Der Betreiber hat die Sauerstoffreduzierungsanlagen unverzüglich einer außerordentlichen Prüfung durch befähigte Personen zu unterziehen, wenn außergewöhnliche Ereignisse stattgefunden haben, die schädigende Auswirkungen auf die Sicherheit haben können. Ist aufgrund festgestellter Mängel mit einer Gefahr für Personen zu rechnen, muss die Sauerstoffreduzierungsanlage außer Betrieb genommen werden. Der Brandschutz ist dann durch geeignete Ersatzmaßnahmen sicher zu stellen.

Bei festgestellten Mängeln hat der Betreiber der Sauerstoffreduzierungsanlage für die Beseitigung der aufgezeigten Mängel zu sorgen.

Prüfungen

Abnahmeprüfung

Der Betreiber hat die Sauerstoffreduzierungsanlage nach Errichtung oder nach wesentlichen Änderungen der Anlage einer Abnahmeprüfung durch den Hersteller/Errichter oder durch eine befähigte Person zu unterziehen. Diese Prüfung muss vor Inbetriebnahme erfolgt sein.

Regelmäßige Prüfungen

Der Betreiber hat die ordnungsgemäße Funktion von Sauerstoffreduzierungsanlagen mindestens einmal jährlich durch eine befähigte Person prüfen zu lassen. Besondere betriebliche Gegebenheiten können häufigere Prüfungen erforderlich machen.

Nachweis der Prüfungen

Die Ergebnisse der Prüfungen sind in einem Prüfbericht festzuhalten. Die Aufzeichnungen über die Abnahmeprüfungen sind über die gesamte Betriebszeit der Sauerstoffreduzierungsanlage aufzubewahren. Die Aufzeichnungen über die regelmäßigen Prüfungen sind mindestens 4 Jahre lang aufzubewahren. Eine Speicherung auf EDV-Datenträgern ist zulässig. Die Unterlagen sind auf Verlangen den zuständigen Aufsichtsbehörden vorzulegen.

9 Arbeitsmedizinische Untersuchungen

Personen, die sauerstoffreduzierte Bereiche der

betreten, sind vor Arbeitsaufnahme und danach in regelmäßigen Abständen gemäß DGUV Grundsatz G 28 „Arbeiten in sauerstoffreduzierter Atmosphäre“ arbeitsmedizinisch zu untersuchen.

Die Untersuchung dient der Feststellung, ob bei diesen Personen gesundheitliche Bedenken gegen eine Tätigkeit in technisch sauerstoffreduzierter Atmosphäre bestehen.

Ein Einsatz in Räumen mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre darf erst stattfinden, wenn die Untersuchung gemäß G 28 erfolgt ist.

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