Zoneneinteilung für explosionsgefährdete Bereiche

Die Zoneneinteilung ist der Prozess der Aufteilung einer Anlage in Bereiche basierend auf der Wahrscheinlichkeit und Dauer des Vorhandenseins einer explosionsfähigen Atmosphäre. Sie bestimmt, welche Art von Ex-geschützten Betriebsmitteln an jedem Standort erforderlich ist.

Gas- und Dampfzonen (IEC 60079-10-1)

Zone	Definition	Typische Dauer	Erforderliches EPL
Zone 0	Explosionsfähige Atmosphäre ständig oder über lange Zeiträume vorhanden	>1.000 Stunden/Jahr	Ga
Zone 1	Explosionsfähige Atmosphäre wahrscheinlich im Normalbetrieb	10–1.000 Stunden/Jahr	Gb (oder Ga)
Zone 2	Explosionsfähige Atmosphäre unwahrscheinlich im Normalbetrieb; wenn, dann nur kurzzeitig	<10 Stunden/Jahr	Gc (oder Gb/Ga)

Beispiele für Zone 0

Inneres von Lagertanks mit brennbaren Flüssigkeiten über ihrem Flammpunkt
Inneres von Prozessbehältern während der normalen Produktion
Inneres von Rohrleitungen, die brennbare Gase führen

Beispiele für Zone 1

Bereich um Zone 0 (z. B. um Tankentlüftungen)
Bereiche in der Nähe von Anlagen, die häufig brennbare Stoffe freisetzen
Pumpen- und Kompressordichtungsbereiche
Probeentnahmestellen und Entwässerungssysteme
Be- und Entladebereiche für brennbare Flüssigkeiten

Beispiele für Zone 2

Bereiche um Zone 1
Bereiche, in denen Freisetzung nur bei Wartung, Störung oder abnormalen Bedingungen auftritt
Flanschverbindungen in gutem Zustand
Ventilspindeln unter normalen Bedingungen
Bereiche in der Nähe von Zone 1 mit ausreichender Belüftung

Staubzonen (IEC 60079-10-2)

Zone	Definition	Erforderliches EPL
Zone 20	Explosionsfähige Staubwolke ständig oder häufig vorhanden	Da
Zone 21	Explosionsfähige Staubwolke wahrscheinlich im Normalbetrieb	Db (oder Da)
Zone 22	Explosionsfähige Staubwolke unwahrscheinlich; nur kurzzeitig, wenn sie auftritt	Dc (oder Db/Da)

Beispiele für Zone 20

Inneres von Silos, Bunkern und Zyklonfiltern
Inneres von pneumatischen Förderleitungen
Inneres von Mischern und Rührwerken, die brennbare Stäube verarbeiten

Beispiele für Zone 21

Bereiche um Staubbefüllungs-/Entleerungsstellen
In der Nähe von Förderbandübergaben mit häufigem Materialverlust
Filterräume im Normalbetrieb

Beispiele für Zone 22

Bereiche um Zone 21 bei guter Haushaltsführung
In der Nähe von Anlagen, die selten Staub freisetzen
Lagerbereiche für Säcke mit brennbarem Pulver

Wichtig: Staubablagerungen auf Oberflächen können Zone 22 (oder höher) bilden, auch ohne Staub in der Luft. Eine 5 mm dicke Schicht brennbaren Staubs kann bei Aufwirbelung eine explosionsfähige Wolke erzeugen.

Nordamerikanische Klassifizierung (NEC/CEC)

Die USA (NEC Article 500/505) und Kanada (CEC Section 18) verwenden ein paralleles System:

Zonensystem	NEC/CEC-Äquivalent	Gefährdungsstufe
Zone 0	Class I, Division 1	Ständig/häufig
Zone 1	Class I, Division 1	Normalbetrieb
Zone 2	Class I, Division 2	Nur bei Störung
Zone 20	Class II, Division 1	Ständig/häufig Staub
Zone 21	Class II, Division 1	Normalbetrieb Staub
Zone 22	Class II, Division 2	Nur bei Störung Staub

NEC Article 505 erkennt auch das Zonensystem direkt an. Das Division-System ist weniger differenziert — Division 1 deckt sowohl Zone 0 als auch Zone 1 ab.

Class III umfasst Fasern und Flusen (Textilwerke, Holzverarbeitung) — kein direktes Zonen-Äquivalent.

Methodik der Zoneneinteilung

Die Klassifizierung wird typischerweise von einem Team durchgeführt, bestehend aus:

Verfahrensingenieuren (Quellen- und Freisetzungscharakterisierung)
Sicherheits-/HSE-Ingenieuren
Elektro-Ingenieuren
Betriebspersonal

Schlüsselfaktoren

Freisetzungsquelle — wo brennbares Material austreten kann (Flansche, Ventile, Dichtungen, Entlüftungen)
Freisetzungsgrad
Kontinuierlich → bildet Zone 0/20
Primär (im Normalbetrieb erwartet) → bildet Zone 1/21
Sekundär (im Normalbetrieb nicht erwartet) → bildet Zone 2/22
Belüftung — beeinflusst Zonenausdehnung und möglicherweise Zonentyp
Gute Belüftung reduziert Zonengröße und kann Zonentyp herabstufen
Schlechte Belüftung erweitert Zonengröße und kann Zonentyp heraufstufen
Vernachlässigbare Belüftung (geschlossene Räume) — Zone erstreckt sich über den gesamten Raum
Relative Dichte des Gases — leichtere Gase (Wasserstoff) steigen auf; schwerere Gase (Propan) sammeln sich am Boden

Zonenausdehnung

Die physische Größe einer Zone hängt ab von:

Freisetzungsrate und -geschwindigkeit
Belüftungsrate und -wirksamkeit
Relativer Dichte des brennbaren Stoffes
Flammpunkt und Dampfdruck
UEG des Stoffes

Normen liefern Berechnungsmethoden: IEC 60079-10-1 Anhang B (Gase), IEC 60079-10-2 Anhang B (Stäube).

Zonendokumentation

Das Ergebnis einer Zoneneinteilungsstudie ist:

Zeichnungen der explosionsgefährdeten Bereiche — Grundrisse und Schnitte mit Zonengrenzen
Verzeichnis der Freisetzungsquellen — tabellarische Aufstellung aller potenziellen Quellen
Datenblätter — Stoffeigenschaften, Freisetzungscharakteristiken
Bericht zur Zoneneinteilung — Methodik, Annahmen, Ergebnisse

Diese Dokumente bilden die Grundlage für die Auswahl von Betriebsmitteln mit dem korrekten EPL und der richtigen Schutzart.

Häufige Fehler

Vergessen, dass leichtere Gase (Wasserstoff, Methan) sich an der Decke ansammeln
Staubablagerungen ignorieren — eine 5 mm dicke Schicht wird bei Aufwirbelung zur Staubwolke
Keine Neubewertung bei Prozessänderungen
„Zone 2" mit „nicht gefährdet" verwechseln — es sind trotzdem Ex-Betriebsmittel erforderlich
Belüftungsausfälle unterschätzen (was passiert, wenn der Lüfter stoppt?)

Grundlagen — Explosionsdreieck, Grundkonzepte
Gasgruppen — wie verschiedene Brennstoffe klassifiziert werden
EPL — erforderliche Geräteschutzniveaus pro Zone
Schutzarten — geeignete Schutzarten pro Zone
Normen — IEC 60079-10-1 und 60079-10-2