Scheuermann, Praxishandbuch Brandschutz

In der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen ist die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre zu verhindern oder einzuschränken, soweit dies nach dem Stand der Technik möglich ist.

Beim Ausströmen brennbarer Stoffe aus Öffnungen, undichten Stellen usw. können sich außerhalb der Anlagen und Anlagenteile gefährliche explosionsfähige Atmosphäre und bei Stäuben auch Ablagerungen bilden. Die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen sind geeignet, die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre zu verhindern bzw. einzuschränken.

Bei Stäuben ist besonders zu beachten, dass sich unerwünschte Staubablagerungen auch entfernt von der Austrittsstelle bilden können, insbesondere wenn es sich um sehr feinkörnigen Staub handelt. Diese können dann durch Aufwirbeln explosionsfähige Atmosphäre bilden. Als Schutzmaßnahme ist daher häufiges und gründliches Entfernen (ohne Aufwirbeln) der Staubablagerungen notwendig. Auch durch Befeuchten oder durch Überschichten mit pulverförmigen Inertstoffen lässt sich zumindest zeitweise verhindern, dass durch Staubablagerungen explosionsfähige Atmosphäre gebildet werden kann.

Verfahrenstechnische Maßnahmen, Bauart und räumliche Anordnungen der Anlagen und Anlagenteile

Schon bei der Planung einer Anlage, in der mit großen Mengen brennbarer Stoffe umgegangen werden soll, ist anzustreben, dass sich die Stoffe stets in geschlossenen Anlagen und Anlagenteilen befinden.

Beispielsweise kann das Befüllen und Entleeren von Behältern mit brennbaren Flüssigkeiten in geschlossenen Systemen vorgenommen werden, wenn sowohl die Flüssigkeits- als auch die Gasräume der Behälter durch Leitungen miteinander verbunden werden (Gaspendelverfahren).

Kontinuierliche Verfahrensweisen sind diskontinuierlichen, chargenweisen Arbeitsabläufen in der Regel vorzuziehen. Arbeitsvorgänge in benachbarten Anlagen sollten so ablaufen, dass keine gefährliche Beeinflussung eintreten kann. Dies lässt sich z.B. durch räumliche Trennung oder gegenseitige Abschirmung erreichen. Die weitgehende Portionierung der brennbaren Stoffe in kleinere Mengen und die gleichzeitige Anwesenheit jeweils nur kleiner Mengen an einem bestimmten Ort – selbst bei großem Mengenstrom – kann sicherheitstechnische Vorteile bringen. Freianlagen sind Anlagen in Gebäuden im Allgemeinen vorzuziehen, vor allem im Hinblick auf die natürliche Luftbewegung.

Dichtheit von Anlagen und Anlagenteilen

Der Austritt brennbarer Gase, Dämpfe oder Stäube in gefahrdrohender Menge in die Umgebung kann durch Dichtheit der Anlagen und Anlagenteile vermieden werden.

Hierbei wird unterschieden in:

• auf Dauer technisch dichte Anlagen und Anlagenteile

• technisch dichte Anlagen und Anlagenteile

• Anlagen und Anlagenteile mit betriebsbedingten Austritten brennbarer Stoffe

Bei der Konstruktion von Anlagen und Anlagenteilen für die Handhabung von brennbaren Gasen, Flüssigkeiten und Stäuben sollen die Werkstoffe so ausgewählt werden, dass sie den zu erwartenden mechanischen, thermischen und chemischen Beanspruchungen standhalten. Gefahren durch abrasive Beanspruchung sind zu berücksichtigen. Gefahren durch Reaktionen des Wandmaterials mit den brennbaren Stoffen/Gemischen sind auszuschließen. Bei der Auswahl der Werkstoffe ist das Korrosionsverhalten zu berücksichtigen.

Bei flächenhafter Abtragung sind bei der Berechnung der Wanddicke Zuschläge zu berücksichtigen; gegen Lochfraßkorrosion sind als besondere Schutzmaßnahmen geeignete Werkstoffe auszuwählen sowie insbesondere auch sachgerechte Konservierungsmaßnahmen in Stillstandsphasen durchzuführen.

Explosionsfähige Staub-Luft-Gemische entstehen aus Staub freisetzenden Quellen. Eine Staub freisetzende Quelle ist ein Platz oder sind Orte, an dem/denen brennbarer Staub auf solche Weise entweicht oder aufgewirbelt wird, dass ein explosionsfähiges Staub-Luft-Gemisch entstehen kann. Das schließt Schichten brennbaren Staubes ein, die zu einer Staubwolke aufgewirbelt werden können.

In Abhängigkeit von den vorliegenden Umständen muss nicht jede Freisetzungsquelle zwangsläufig explosionsfähige Staub-Luft-Gemische bilden. Andererseits kann eine niedrig konzentrierte oder schwache kontinuierliche Freisetzungsquelle über längere Zeit gefährliche Staubablagerungen bilden.

Auf Dauer technisch dichte Anlagen und Anlagenteile

Anlagen und Anlagenteile sind auf Dauer technisch dicht, wenn

1. a)

   sie so ausgeführt sind, dass sie aufgrund ihrer Konstruktion technisch dicht bleiben oder

2. b)

   ihre technische Dichtheit durch Instandhaltung und Überwachung ständig gewährleistet wird.

In der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen, die auf Dauer technisch dicht sind, ist keine Freisetzung zu erwarten, sodass in der Umgebung der Anlagen und Anlagenteile keine Zone vorliegt.

Zu a)

Auf Dauer technisch dichte Anlagen- und Ausrüstungsteile sind z.B.

• geschweißte Anlagen und Anlagenteile mit

  • lösbaren Komponenten, wobei die hierfür erforderlichen lösbaren Verbindungen betriebsmäßig nur selten gelöst und konstruktiv wie die nachgenannten lösbaren Rohrleitungsverbindungen gestaltet sind (Ausnahme: metallisch dichtende Verbindungen)

  • lösbaren Verbindungen zu Rohrleitungen, Armaturen oder Blinddeckeln, wobei die hierfür erforderlichen lösbaren Verbindungen nur selten gelöst und konstruktiv wie die lösbaren Rohrleitungsverbindungen gestaltet sind

• für Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten: Anlagenteile, die auch Dichtungselemente enthalten können, wie:

  • Wellendurchführungen mit doppelt wirkender Gleitringdichtung (z.B. Pumpen, Rührwerke)

  • Spaltrohrmotorpumpen

  • magnetisch gekoppelte dichtungslose Pumpen

  • Armaturen mit Abdichtung der Spindeldurchführung mittels Faltenbalg und Sicherheitsstopfbuchse

  • stopfbuchsenlose Armaturen mit Permanent-Magnetantrieb (SLMA-Armaturen)

• für Stäube: Anlagenteile, die auch Dichtungselemente enthalten können, wie:

  • Welledurchführungen mit überwachter Sperrluft, z.B. bei Labyrinth- oder Stopfbuchsdichtungen

  • Armaturen mit üblichen Abdichtungssystemen, z.B. Scheibenventile, Schieber in geschlossener Bauart, Kugelhähne

  • magnetisch gekoppelte, dichtungslose Antriebsysteme

Auf Dauer technisch dichte Rohrleitungsverbindungen sind z.B.:

• unlösbare Verbindungen, z.B. geschweißt

• lösbare Verbindungen, die betriebsmäßig nur selten gelöst werden, z.B.:

  • Flansche mit Schweißlippendichtungen

  • Flansche mit Nut und Feder

     8.6.3 Verhindern oder Einschränken der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen – Seite 4 – 01.12.2013<<>>

  • Flansche mit Vor- und Rücksprung

  • Flansche mit V-Nuten und V-Nutdichtungen

  • Flansche mit glatter Dichtleiste und besonderen Dichtungen, wie z.B. Weichstoffdichtungen bis PN 25 bar, metallinnenrandgefasste Dichtungen oder metallummantelte Dichtungen, wenn bei Verwendung von Norm-Flanschen eine rechnerische Nachprüfung ausreichende Sicherheit gegen die Streckgrenze aufweist

    oder

  • metallisch dichtende Verbindungen ausgenommen Schneid- und Klemmringverbindungen in Leitungen größer als DN 32

Für Stäube gelten im Allgemeinen einfache Flanschverbindungen mit Dichtungen oder Clamp-Verschlüsse als ausreichend dicht.

Auf Dauer technisch dichte Verbindungen zum Anschluss von Armaturen sind, soweit sie betriebsmäßig selten gelöst werden, z.B.

• die vorgenannten Rohrleitungsverbindungen und

• NPT-Gewinde (National Pipe Taper Thread, kegeliges Rohrgewinde) oder andere konische Rohrgewinde mit Abdichtung im Gewinde bis DN 50, soweit sie nicht wechselnden thermischen Belastungen (∆T > 100 K) ausgesetzt sind.

Zu b)

Neben den rein konstruktiven Maßnahmen können auch technische Maßnahmen, kombiniert mit organisatorischen Maßnahmen, zu einer auf Dauer technisch dichten Anlage und Anlagenteilen führen.

Hierunter fallen bei entsprechender Überwachung und Instandhaltung z.B.:

• dynamisch beanspruchte Dichtungen, z.B. bei Wellendurchführungen an Pumpen

• thermisch beanspruchte Dichtungen an Anlagenteilen

• mechanisch beanspruchte Anlagenteile, z.B. Förderung von Stoffen mit abrasiven Eigenschaften

• bei Stäuben: selbsttätig nachstellende Stopfbuchspackungen bei Kontrolle der richtigen Passung und Überprüfung der Verschleißgrenze

•  8.6.3 Verhindern oder Einschränken der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen – Seite 5 – 01.12.2011<<>>

• bei Stäuben: einfach wirkende Dichtungssysteme nur bei Anlagen

  • ohne inneren Überdruck

  • mit geringer mechanischer und thermischer Beanspruchung und

  • mit geringer Schwingungsbelastung, z.B. an Schneckenförderern, Trogkettenförderern

Umfang und Häufigkeit für die Überwachung und Instandhaltung richten sich im Einzelnen nach der Art der Konstruktion, Betriebsweise sowie Beanspruchung und sollen die technische Dichtheit auf Dauer gewährleisten. Es ist darauf zu achten, dass Umfang und Häufigkeit für die Überwachung und Instandhaltung zur Aufrechterhaltung der auf Dauer technischen Dichtheit in der Betriebsanweisung festgelegt sind, z.B. in einer zugehörigen Betriebsanweisung oder im Instandhaltungsplan.

Für die Überwachung kann eine der folgenden Maßnahmen ausreichend sein:

• bei Gasen und Dämpfen

  • Begehung der Anlage und Kontrolle z.B. auf Schlieren, Eisbildung, Geruch und Geräusche infolge Undichtheiten

  • Begehung der Anlage mit mobilen Leckanzeigegeräten oder tragbaren Gaswarneinrichtungen

  • kontinuierliche oder periodische Überwachung der Atmosphäre durch selbsttätig arbeitende, fest installierte Messgeräte mit Warnfunktion

• bei Stäuben

  • Begehung der Anlage und Kontrolle auf Staubaustritte und -ablagerungen

Geeignete vorbeugende Instandhaltung kann den Umfang und die Häufigkeit der Überwachung auf Dichtheit reduzieren.

Technisch dichte Anlagen und Anlagenteile

Anlagenteile gelten als technisch dicht, wenn bei einer für den Anwendungsfall geeigneten Dichtheitsprüfung oder Dichtheitsüberwachung bzw. -kontrolle z.B.

• für Gase und Dämpfe mit schaumbildenden Mitteln oder mit Lecksuchgeräten sowie

• für Stäube durch regelmäßige Kontrolle auf Staubaustritte und -ablagerungen sowie auf sichtbare Defekte oder Beschädigungen

eine Undichtigkeit nicht erkennbar ist.

Beispiele für technisch dichte Anlagenteile sind:

• für Gase und Dämpfe

  • Flansch mit glatter Dichtleiste und keinen besonderen konstruktiven Anforderungen an die Dichtung

  • Schneid- und Klemmringverbindungen in Leitungen größer DN 32

  • Pumpen, deren Dichtheit nur auf einer einfach wirkenden Gleitringdichtung beruht

  • lösbare Verbindungen wie unter Punkt »Auf Dauer technisch dichte Anlagenteile«, die nicht nur selten gelöst werden

• für Stäube

  • Kompensatoren

  • flexible Verbindungen

  • Stopfbuchsenabdichtung

  • lösbare Verbindungen, die nicht nur selten gelöst werden

  • Einstiegs- und Inspektionsöffnungen, die nicht nur selten geöffnet werden

Anlagen und Anlagenteile mit betriebsbedingten Austritten brennbarer Stoffe

An Anlagen und Anlagenteilen, bei denen die Maßnahmen (s. Kapitel 8.6.3) nicht vollständig durchgeführt wurden, kann es durch betriebsbedingten Austritt brennbarer Flüssigkeiten, Gase, Dämpfe oder Stäube zur Bildung von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre kommen. Unter diesen Bedingungen ist in der Regel eine Zone 1 oder 21 zu erwarten.

Betriebsbedingte Austrittstellen sind z.B. Entlüftungs- und Entspannungsleitungen, Umfüllanschlussstellen, Peilventile, Probenahmestellen, Entwässerungseinrichtungen und bei Stäuben z.B. Übergabestellen.

Durch technische Maßnahmen können jedoch die Austrittsmengen verringert werden, wenn z.B.

• beim Umfüllen das Vollschlauchsystem verwendet wird,

• in geschlossenen Systemen unter Anwendung des Gaspendelverfahrens umgefüllt wird,

• Entlüftungs- und Entspannungsleitungen in Gassammelsysteme geführt werden,

• an Probenahmestellen und Peilventilen durch Einrichtungen sichergestellt ist, dass nur geringe Mengen austreten können,

• Entwässerungen über Schleusen geringen Rauminhalts mit gegeneinander verriegelten Absperrarmaturen vorgenommen werden,

   8.6.3 Verhindern oder Einschränken der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen – Seite 7 – 01.12.2011<<>>

• Objektabsaugungen verwendet werden,

• die Übergabestellen von staubförmigen bzw. staubhaltigen Produkten mit einer ggf. auch flexiblen Umhüllung aus möglichst staubundurchlässigen Materialien versehen werden,

• durch Unterdruckfahrweise bei betriebsbedingten Austrittstellen ein Austreten von brennbaren Stoffen vermieden oder verringert wird,

• bei Anwendung der Unterdruckfahrweise (z.B. 900 mbar) die Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen (z.B. Öffnungen, Wellendurchführungen) sehr gering ist.

Durch organisatorische Maßnahmen können bei Stäuben die Staubablagerungen, die Zonenausdehnung oder die Auftrittswahrscheinlichkeit explosionsfähiger Atmosphäre verringert werden.

Prüfung der Anlagen und Anlagenteile auf Dichtheit

Vor erster Inbetriebnahme sowie nach längeren Betriebsunterbrechungen, wesentlichen Änderungen und Reparatur- oder Umbauarbeiten größeren Ausmaßes muss die fertig montierte Betriebsanlage als Ganzes oder in Abschnitten auf Dichtheit geprüft werden. In besonderen Fällen kann vor jeder Charge eine Dichtheitsprüfung erforderlich sein. Technisch dichte Anlagen und Anlagenteile sind zusätzlich regelmäßig entsprechend einem Prüfplan auf ihre Dichtheit zu prüfen.

Auch Anlagen und Anlagenteile, die auf Dauer technisch dicht sind, sind auf Dichtheit zu prüfen.

Lüftungsmaßnahmen

Durch Lüftungsmaßnahmen soll so weit wie möglich die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre verhindert oder eingeschränkt werden. Die Wirksamkeit einer Lüftungsmaßnahme wird durch verschiedene Parameter, z.B. Stärke, Verfügbarkeit und Art der Luftführung (Güte), bestimmt (s. DIN EN 60079-1). Bei der Beurteilung von Lüftungsmaßnahmen kann nicht immer von einfachen Verhältnissen ausgegangen werden. Die zu erwartende Quellstärke der brennbaren Stoffe im Betriebs- und Störungszustand ist nicht immer einfach abschätzbar. Zudem sind die Verteilung brennbarer Substanzen im Raum, die Strömungsverhältnisse, die »Totzonen« sowie die Verdünnung der explosionsfähigen Atmosphäre zu berücksichtigen. Insbesondere in Ecken, abgeteilten Bereichen, Bodenvertiefungen etc. kann sich bei Gasen oder Dämpfen, die schwerer als Luft sind, gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bilden. Trotz Lüftungsmaßnahmen können im Bereich der Austrittstelle der brennbaren Stoffe explosionsfähige Konzentrationen verbleiben. Eine Beurteilung von Lüftungsmaßnahmen ist häufig nur mit besonderer Fachkenntnis möglich.

Darüber hinaus müssen folgende Umstände berücksichtigt werden:

• Die brennbaren Gase und Dämpfe haben eine von Luft verschiedene Dichte und können sich daher in Bodennähe, z.B. Gruben, Rinnen, schiefen Ebenen bei Gasen und Dämpfen schwerer als Luft oder im  8.6.3 Verhindern oder Einschränken der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen – Seite 8 – 01.12.2011<<>>Deckenbereich, z.B. Kassettendecken, bei Gasen leichter als Luft und insbesondere an Stellen ausbreiten, an denen die von der Lüftungsanlage erzeugte Strömung nur relativ gering oder nicht vorhanden ist. Die Änderung der Dichte mit Temperatur ist zusätzlich zu beachten.

• Strömungshindernisse können Toträume bewirken, in denen die Luftbewegung nur schwach oder nicht ausgebildet ist.

Sind die lokalen Lüftungsverhältnisse in den betrachteten lüftungstechnischen Bereichen stark inhomogen, so muss bei der Beurteilung im Fall fehlender weiterer Zusatzinformationen von den Bedingungen der lokal niedrigsten Lüftung ausgegangen werden. Bei Gasen, die leichter als Luft sind, ist die Gestaltung von Decken und Deckenauslassöffnungen wichtig. Hier hilft lüftungsunterstützend die glatte, ggf. zur Abluftöffnung hin aufsteigende Decke. Kassettendecken und breite Querträger oder Deckenbalken können die ausreichende Verdünnung solcher Gase verhindern.

Im günstigsten Fall können Lüftungsmaßnahmen zur Vermeidung explosionsgefährdeter Bereiche führen. In der Regel führen Lüftungsmaßnahmen jedoch dazu, dass lediglich eine Verringerung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre (Zone 1 oder Zone 2 statt Zone 0, Zone 2 statt Zone 1) oder eine Verringerung der Ausdehnung der explosionsgefährdeten Bereiche (Zonen) erreicht wird. Bereits einfache Veränderungen der Randbedingungen können die Wirksamkeit der Lüftung wesentlich beeinträchtigen.

Hindernisse, die in einer Lüftung im Wege stehen, können die Ausdehnung der Zone vergrößern. Andererseits können einige Hindernisse, z.B. Dämme, Mauern oder Gebäudedecken, ihre Ausdehnung begrenzen. Ein Schutzraum eines Kompressors mit großem Dachlüfter und ausreichend offenen Seitenwänden, die freien Luftdurchgang durch alle Teile des Gebäudes gewähren, wird als gut belüftend beurteilt und sollte als Freifläche behandelt werden.

Bei Stäuben bieten Lüftungsmaßnahmen im Allgemeinen nur dann einen ausreichenden Schutz, wenn der Staub an der Entstehungsstelle abgesaugt und zusätzlich gefährliche Staubablagerungen sicher verhindert werden.

Natürliche Lüftung

Unter natürlicher Lüftung sollen alle Luftaustauschvorgänge verstanden werden, die ohne gezielte technische Mittel (»technische Lüftung«) zu einer Reduzierung brennbarer Stoffe innerhalb des betrachteten lüftungstechnischen Bereiches beitragen. Als Ursache sind dabei Dichte- bzw. Druckdifferenzen der Luft räumlich benachbarter Bereiche zu nennen, etwa durch Temperaturdifferenzen innerhalb/außerhalb eines Raumes oder durch Wind. Insbesondere sind für den Explosionsschutz jene Lüftungsprozesse relevant, deren treibende Kräfte ständig zur Verfügung stehen. Als grobes pauschales Maß für Lüftung ist die mittlere Luftwechselzahl n (Zahl der ausgetauschten Raumvolumina/Stunde) eingeführt.

In Räumen oberhalb der Erdgleiche ohne besondere Be- und Entlüftungsöffnungen ist aufgrund der Infiltration durch Witterungseinflüsse und  8.6.3 Verhindern oder Einschränken der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen – Seite 9 – 01.12.2011<<>>die bauliche Gestaltung ein Luftwechsel von mindestens 1 pro Stunde anzunehmen (Ausnahmen: Energiespar-Bauweisen). Industriebauten mit Entlüftungsöffnungen im Dachbereich weisen häufig einen höheren Luftwechsel auf.

In Kellerräumen ist mit geringerer natürlicher Lüftung zu rechnen. Es stehen meist nur kleine Öffnungen und Fenster zur Verfügung. Temperaturdifferenzen im Raum können zwar zu einer gewissen Konvektion führen, aber der Luftaustausch mit Luft von außerhalb des betrachteten Raumes ist gering. Für den Luftwechsel ist bei allseits unter Erdgleiche liegenden Kellerräumen als Richtwert etwa n = 0,4 h^-1 anzunehmen. Durch gezielte Zu- und Abluftöffnungen lässt sich dieser Wert bis auf ungefähr das Doppelte erhöhen. Eine weitere Erhöhung ist bei großflächigen Wärmequellen (Temperaturdifferenz gegenüber Außentemperatur min. 5 K) möglich.

Die räumliche Anordnung der Öffnungen von Zuluft und Abluft sollte die natürlichen Konvektionsbewegungen der Luft unterstützen. Bei kleinen Räumen wird in der Regel die beste Wirkung erzielt, wenn sich die Öffnungen raumdiagonal gegenüberstehen (Querlüftung). Die sich in größeren Räumen deutlich ausprägenden Konvektionswalzen können genutzt und unterstützt werden durch entsprechende Abluftöffnungen im Deckenbereich.

Am einfachsten sind die Verhältnisse überschaubar, wenn die z.B. durch ein Leck pro Zeiteinheit ausströmende Menge brennbaren Stoffes bekannt ist und sich die frei werdenden Gase und Dämpfe mit dem Zuluftstrom gemäß Luftwechselzahl gleichmäßig durchmischen. Nur unter diesen Voraussetzungen lässt sich die Konzentration des brennbaren Gases oder Dampfes in der Raumluft errechnen.

Technische Lüftung (Raumlüftung)

Unter technischer Lüftung sollen alle Luftaustauschvorgänge verstanden werden, die mit gezielten technischen Mitteln (z.B. Ventilatoren, Luftinjektoren) zu einer Reduzierung brennbarer Stoffe innerhalb des betrachteten lüftungstechnischen Bereiches beitragen. Sofern technische Lüftung als Explosionsschutzmaßnahmen eingesetzt wird, ist sie hinsichtlich Stärke, Güte und Verfügbarkeit zu bewerten.

Treibende Kraft ist hier entweder Unterdruck (z.B. bei der lokalen Absaugung) – mit in der Regel niedriger »Reichweite« – oder Überdruck (z.B. aus Frischluftauslässen) mit hoher »Reichweite«. Entscheidend für die Lüftungseffizienz ist neben guter räumlicher Verteilung auch die effektive Vermischung mit beladener Luft oder deren Abtransport. In der Regel bietet die technische Lüftung hierfür wesentlich mehr und effizientere (da gezieltere) Möglichkeiten als die natürliche Lüftung. Eine Reduzierung der gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre durch Lüftung ist generell dann gegeben, wenn die Lüftung dauerhaft wirksam ist.

Dabei sind folgende Erfordernisse zu beachten:

• Die Wirksamkeit der Lüftung muss überwacht werden. Sofern die Überwachung der Lüftung automatisch erfolgt, muss sie sich auf das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre selbst (z.B. durch Gaswarneinrichtungen) oder zumindest auf den zu überwachenden Luftstrom (z.B. durch Strömungswächter) richten. Eine Überwachung des Betriebes von Teilen der Lüftungsanlage (z.B. Überwachung der Ventilatordrehzahl) ist in der Regel nicht ausreichend.

• Das in einem explosionsgefährdeten Abluftsystem geförderte explosionsfähige Gemisch muss in Bereiche ohne Zündgefahren abgeführt werden; andernfalls müssen Maßnahmen gegen Zündgefahren (entsprechend der im Abluftsystem vorliegenden Zone) in diesen Bereichen getroffen oder ein Flammenrückschlag durch flammendurchschlagsichere Einrichtungen verhindert werden. Diese Forderung ist von besonderer Bedeutung für das Vermeiden von Zündgefahren durch nachgeschaltete Abluftreinigungsanlagen.

• Fördern die Ventilatoren Abluft aus explosionsgefährdeten Bereichen, so sind an und in den Ventilatoren Maßnahmen entsprechend den im Inneren und in der Umgebung des Ventilators vorliegenden Zonen gegen Zündgefahren zu treffen.

• Ansaugen von Zuluft aus explosionsgefährdeten Bereichen darf die Gefährdung nicht erhöhen. Wird Zuluft aus explosionsgefährdeten Bereichen entnommen, sind daher zusätzliche Maßnahmen (z.B. Einsatz von Gaswarneinrichtungen) erforderlich.

• Zur Auslegung der Lüftung ist die Kenntnis von Ort, maximaler Stärke und Häufigkeit der Quelle explosionsfähiger Atmosphäre erforderlich; hierbei sind auch Betriebsstörungen (z.B. Leckagen an Dichtelementen) zu berücksichtigen.

Bei der Be- und Entlüftung des Inneren von Anlagen und Anlagenteilen ist zu beachten:

Gase und Dämpfe mit einem Dichteverhältnis über 1 sollten durch Entlüftungsöffnungen in Bodennähe, solche mit einem Dichteverhältnis unter 1 durch Entlüftungsöffnungen in Deckennähe abgeführt werden; die Zuluft ist dann entsprechend im oberen bzw. unteren Raumbereich zuzuführen. Die Absaugung mittels Abluftventilator ist dem Einblasen von Luft vorzuziehen, allerdings ist in diesen Fällen unter Umständen – je nach der im Abluftsystem vorliegenden Zone – das Vermeiden von Zündquellen an den Abluftventilatoren zu gewährleisten.

Die Luftströmung soll möglichst alle Bereiche des Raumes erfassen; »Kurzschlussströme« infolge ungünstiger Anordnung von Zuluft- und Abluftöffnungen sowie von Einbauten sind zu vermeiden.

Durch geeignete Bemessung von Zuluft- und Abluftströmen ist sicherzustellen, dass explosionsfähige Atmosphäre nicht aus dem belüfteten Raum in nicht-explosionsgefährdete Nachbarbereiche oder aus explosionsgefährdeten Nachbarbereichen in nicht-explosionsgefährdete belüftete Räume übertragen werden kann; dies kann beispielsweise durch ausreichend gasdichte Trennwände oder einen gewissen Unterdruck im explosionsgefähr- 8.6.3 Verhindern oder Einschränken der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in der Umgebung von Anlagen und Anlagenteilen – Seite 11 – 01.12.2011<<>>deten oder Überdruck im nicht-explosionsgefährdeten Bereich erreicht werden (z.B. für Analysegeräteräume). Andernfalls ist mit einer Ausweitung der explosionsgefährdeten Bereiche auf die Nachbarbereiche durch vorhandene Undichtheiten oder Öffnungen zu rechnen.

Der mindestens erforderliche Volumenstrom der reinen Zuluft kann bei kontinuierlichem Betrieb der Anlagen (kein Chargenbetrieb) mit folgender Berechnungsgleichung (Lüftergleichung) abgeschätzt werden (s. Abbildung 1):

Bei verstellbaren Drosselklappen in den Lüftungskanälen ist zu beachten, dass der für die jeweiligen Verhältnisse erforderliche Mindestvolumenstrom V_min und die Qualität der Luftführung (Faktor f) bei allen Klappenstellungen gewährleistet bleibt.

Lüftergleichung
mit
min	Mindestvolumenstrom der reinen Zuluft oder der Abluft (in m3/min)
Ġmax	maximaler Quellstrom (in g/min) der brennbaren Gase und Dämpfe. Bei betrieblichen Quellen (z.B. Dampfaustritt beim Öffnen der Apparatur oder bei Trocknungsprozessen) ist der maximale Quellstrom abschätzbar oder durch Versuche zu ermitteln. Bei störungsbedingten Quellen (z.B. Leckagen) ist die maximale Quellstärke nur unter gewissen Voraussetzungen abschätzbar; in diesen Fällen sind je nach der Wahrscheinlichkeit, mit der die angenommene Quellstärke überschritten werden kann, explosionsgefährdete Bereiche Zone 1 oder 2 festzulegen.
T	maximale Lufttemperatur im belüfteten Raum (in K)
UEG	Untere Explosionsgrenze (in g/m3), bezogen auf 20˚C
kzul	Sicherheitsfaktor, um den die Konzentration c des brennbaren Gases oder Dampfes unter der UEG liegen muss (kzul = c/UEG); in der Regel ist wegen der örtlichen und zeitlichen Schwankungen der Konzentration c sowie wegen der Messunsicherheiten der Überwachungseinrichtungen kzul = 0,5 zu setzen.
f	Gütefaktor (f ≥ 1) zur Erfassung der Qualität der Luftführung. Im Idealfall (keine Strömungshindernisse und Durchströmung aller Raumteile) ist f = 1 zu setzen. Anhaltspunkte für die über den Raum verteilte Luftführung und damit für den Gütefaktor f liefert die Konzentrationsverteilung. Bei Räumen mit ungünstigen Strömungsverhältnissen kann in der Regel f = 5 gesetzt werden.

Abb. 1: Lüftergleichung zur Berechnung des Mindestvolumenstroms der reinen Zuluft bzw. der Abluft

Die Lüftung von geschlossenen Anlagen mit Chargenbetrieb und mit den entsprechenden zeitabhängigen Quellströmen der gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre (z.B. bei Kammertrocknern) muss den gegebenen Betriebsbedingungen angepasst werden.

Prüfungen

Die dem Vermeiden oder Einschränken von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre dienenden Einrichtungen für die technische Lüftung und die zugehörigen Überwachungseinrichtungen müssen auf die beabsichtigte Wirksamkeit geprüft werden. Bei Lüftungsanlagen mit verstellbaren Einrichtungen (z.B. Drosselklappen, Leitbleche, drehzahlveränderliche Ventilatoren) muss das Prüfen bei jeder Neueinstellung erfolgen. Bei automatisch verstellten Lüftungseinrichtungen muss das Prüfen sich auf den gesamten Einstellbereich beziehen.

Stichprobenhafte Überprüfungen der bei ungünstigen Betriebsverhältnissen sich einstellenden örtlichen und unter Umständen zeitabhängigen Konzentrationen werden empfohlen.

Objektabsaugung

Ist der Ort des Austritts brennbarer Gase, Dämpfe oder Stäube aus einer Apparatur bekannt (z.B. Entlüftungs- und Beschickungsöffnungen), so können frei werdende Stoffe (z.B. Randabsaugung an offenen Behältern) gezielt erfasst und abgeführt werden. Bei der Auslegung einer derartigen Absaugung müssen die unterschiedlichen Dichten der zu erfassenden Stoffe, die konstruktiven und betrieblichen Gegebenheiten (z.B. Schwankungen der Ausdampfraten bei Flüssigkeiten), aber auch mögliche Störungen berücksichtigt werden. Werden keine besonderen technischen Maßnahmen getroffen, bleibt die Erfassung brennbarer Gase, Dämpfe oder Stäube auf den unmittelbaren Bereich der Objektabsaugung beschränkt.