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Wie ein explosionsgefährdeter Bereich richtig belüftet wird

25.2.2022
14 Minuten Lesedauer
Elke Nestler
Elke Nestler
Die Welt der Ventilatoren und Lüftungstechnik

In explosionsgefährdeten Umgebungen werden speziell dafür entwickelte Ventilatoren installiert.
In explosionsgefährdeten Umgebungen werden speziell dafür entwickelte Ventilatoren installiert.

Was sind explosionsfähige Atmosphären?

Explosionsgefährdete Bereiche können konventionelle Gebäude wie Einkaufszentren, Tiefgaragen oder Lagerhäuser sein. Dazu gehören auch Orte mit hohem Explosionsrisiko, wie Fabriken, Raffinerien, Tankstellen, Lackierereien, Chemieanlagen usw. Die Luft an diesen Orten könnte Gase, Dämpfe oder andere brennbare Stoffe enthalten.

Verteilung der Räume nach Explosionswahrscheinlichkeit

Um den richtigen explosionsgeschützten Ventilator auszuwählen, muss man den Bereich kennen, für den das Produkt ausgewählt werden soll. Diese unterscheiden sich danach, was eine Explosion verursachen kann und in welchem Ausmaß eine Explosion auftreten kann.

Dampf- und Gasexplosionsgefährdete Bereiche

Zu den explosionsgefährdetsten Bereichen zählen die chemische Industrie, die petrochemische Industrie, die pharmazeutische Industrie, Tankstellen oder unterirdische Bergwerke. Je nach der Höhe der Explosionsgefahr werden die Umgebungen als Zonen bezeichnet:

  • Zone 0 - dies ist ein Bereich, in dem das explosive Gemisch ständig oder über längere Zeiträume vorhanden ist.
  • Zone 1 - In diesem Bereich kann sich bei normalem Betrieb gelegentlich ein explosives Gemisch bilden.
  • Zone 2 - wird verwendet, um Bereiche zu kennzeichnen, in denen das Auftreten eines explosiven Gemischs unwahrscheinlich ist und, falls es doch auftritt, nur für kurze Zeit.

Staubexplosionsgefährdete Bereiche

Staubexplosionen treten am häufigsten in Getreidemühlen oder bei der Verarbeitung von Stärke, Mehl, Zucker, Kakao, Farbstoffen, Arzneimitteln oder Holzstaub auf. Praktisch jeder Staub mit Ausnahme anorganischer Stoffe und Metallsalze.

Auch diese Bereiche werden als Zonen bezeichnet:

  • Zone 20 - die explosionsfähige Atmosphäre besteht ständig, für längere Zeit oder wird häufig durch Wolken aus verwirbeltem brennbarem Staub gebildet.
  • Zone 21 - Hier kann bei normalem Betrieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus verwirbeltem brennbarem Staub auftreten.
  • Zone 22 - dies ist ein Bereich, in dem das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre unwahrscheinlich ist. Wenn sie auftritt, dann nur für kurze Zeit.

Die Räume werden nach dem Grad der Explosionsgefahr unterschiedenDie Räume werden nach dem Grad der Explosionsgefahr unterschieden

ATEX: Europäische Richtlinie zur Definition von Ventilatoren für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.

ATEX ist eine Abkürzung für ATmosphères EXplosibles, und bezieht sich auf die europäische Richtlinie 2014/34/EU, die das Inverkehrbringen von explosionsgeschützten elektrischen und mechanischen Geräten, Komponenten und Systemen regelt. Sie ist seit dem 20. April 2016 in Kraft.

Die beschriebene Richtlinie ist entscheidend für Produkte, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Es liegt in der Verantwortung des Herstellers, dafür zu sorgen, dass seine Produkte dieser Richtlinie entsprechen. Darüber hinaus gilt die Richtlinie auch für Steuer-, Überwachungs- und Regeleinrichtungen, die sich zwar nicht direkt in einer explosionsfähigen Atmosphäre befinden, aber für den zuverlässigen Betrieb von Explosionsschutzgeräten und Sicherheitssystemen unerlässlich sind.

Geräte und Schutzsysteme, wie z. B. Ventilatoren für explosionsgefährdete Bereiche, die unter die ATEX-Richtlinie fallen, müssen die CE-Kennzeichnung tragen und mit einer EG-Konformitätserklärung und einer Betriebsanleitung versehen sein.

Geräte für explosionsgefährdete Bereiche

Gemäß der ATEX-Richtlinie müssen alle Geräte für explosionsgefährdete Bereiche eine spezielle Kennzeichnung tragen, die aus Buchstaben und Zahlen besteht:

  • CE-Kennzeichnung,
  • die Nummer der benannten Stelle,
  • Explosionsschutz-Symbol,
  • Gerätegruppe - gekennzeichnet mit I oder II,
  • Kategorien innerhalb der Gruppe - M1, M2, 1, 2, 3,
  • Art der explosionsfähigen Atmosphäre Gas oder Staub - gekennzeichnet mit G oder D,
  • Schutzart für Geräte bis zur Explosion - ia, ib, e, nA usw.,
  • Gasgruppe - IIA, IIB, IIC,
  • maximale Oberflächentemperatur des Geräts zur Atmosphäre G - T6 (85 °C), T5 (100 °C), T4 (135 °C), T3 (200 °C), T2 (300 °C), T1 (450 °C),
  • maximale Oberflächentemperatur des Geräts zur Atmosphäre D - T81 °C,
  • Staub- und Wasserbeständigkeit - IP68, IP54.

Schutzarten

Es gibt viele Schutzarten. Sie unterscheiden sich z. B. durch Atmosphären oder Zonen. Als Beispiel stellen wir die folgenden ausgewählten Schutzarten vor:

  • Ex ia - der Schutz ist funkensicher und wird sowohl für Atmosphären des Typs G als auch D verwendet. Es wird in den Zonen 0, 1, 2 und 20, 21, 22 verwendet.
  • Ex ib - Funkenschutz, der in Atmosphären des Typs G und D in den Zonen 1, 2 und 21, 22 verwendet wird.
  • Ex ec - gesicherte Ausführung für Atmosphäre G bis Zone 2.
  • Ex nA - n-Schutzart geeignet für G-Atmosphäre in Zone 2.

Belüftung einer explosionsgefährdeten Umgebung

In einer explosionsgefährdeten Umgebung können sich Gemische ansammeln und eine Explosion verursachen. Es ist daher notwendig, diese Bereiche ausreichend zu belüften. Hier sind elektrische Betriebsmittel wählen, die im Gefahrenbereich keine Explosionen verursachen können.

Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche müssen so konzipiert und gebaut sein, dass ihre Verwendung keine Explosion verursacht, beispielsweise durch hohe Betriebstemperaturen oder Lichtbogenbildung im Stromkreis. So könnte beispielsweise ein herkömmlicher Haushaltsschalter, bei dem während der Benutzung Funken an den Kontakten entstehen, in einer explosiven Umgebung eine Explosion auslösen. Daher muss dieser so ausgelegt sein, dass eine Explosion verhindert wird.

Ventilatoren für explosionsgefährdete Bereiche

Explosionsgefährdete Bereiche können nicht mit herkömmlichen Ventilatoren belüftet werden. Es ist daher notwendig, speziell konstruierte und gebaute explosionsgeschützte Ventilatoren zu verwenden, die einen gekapselten elektrischen Teil haben. Das bedeutet, dass im Falle eines Kurzschlusses oder einer mechanischen Beschädigung keine Gefahr besteht, dass Funken austreten. Dass sie also in einer Umgebung mit einer hohen Konzentration von Chemikalien, Gasen oder Staub in der Luft, die andernfalls eine Explosion auslösen könnten, keine Explosion verursachen. Solche Geräte sind in unterschiedlichen Designs erhältlich.

So unterscheidet sich das explosionsgeschützte Gerät von herkömmlichen Ventilatoren:

  • Ventilatoren – bestehen aus funkenfreiem Material. Dies können Ventilatoren mit Spiralgehäuse und Keilriemen oder Ventilatoren mit einem freien Laufrad sein.
  • Motoren - für explosionsgeschützte Ventilatoren werden Motoren in gesicherter Ausführung mit Kennzeichnung nach der Zündschutzart (d, p, q, o, e, i, usw.) verwendet.
  • Filter - für Ventilatoren in explosionsgefährdeten Bereichen werden ausschließlich antistatische Filter verwendet, die aus einem speziellen elektrostatisch leitfähigen Filtermedium für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen bestehen.
  • Ummantelung - alle Teile können eine leitende Verbindung zu einem zentralen Erdungspunkt haben. Alle leitfähigen Verbindungen entsprechen den Anforderungen der ATEX-Richtlinie.

Typen von Ventilatoren für explosionsgefährdete Bereiche

Bevor Sie sich für einen bestimmten Ventilatortyp entscheiden, prüfen Sie immer, ob er für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen ist. Sie müssen wissen, ob er der EN 14986 - Konstruktion von Ventilatoren in explosionsgefährdeten Bereichen - entspricht. Diese Norm enthält Konstruktionsanforderungen für Ventilatoren, die in gefährlichen Umgebungen eingesetzt werden.

Die Ventilatoren werden nach ihrer Bauart und Installation unterteilt:

  • explosionsgeschützte Ventilatoren für Dachmontage,
  • explosionsgeschützte Rohrventilatoren,
  • explosionsgeschützte Wandventilatoren.

Bei der Bauweise unterscheidet man zwischen Axial- und Radialventilatoren, die sich durch ihren Ansaug- und Ausblaswinkel unterscheiden.

Axialventilatoren

Axialventilatoren, die oft auch an der Wand montiert werden, zeichnen sich durch einen großen Luftstrom für die Entlüftung direkt durch die Wand bis zu 5 Metern aus. Axialventilatoren sind so konstruiert, dass Lufteintritt und Luftaustritt im gleichen Winkel von 180° in Richtung der Drehachse des Propellers erfolgen. Der Propeller hat eine ähnliche Blattanordnung wie der Propeller eines Flugzeuges.

O.ERRE EB EX ATEX Wandventilator zur Absaugung großer Luftmengen über eine kurze DistanzO.ERRE EB EX ATEX Wandventilator zur Absaugung großer Luftmengen über eine kurze Distanz

Radialventilatoren

Radialventilatoren unterscheiden sich von Axiallüftern dadurch, dass sie die Luft senkrecht zur Rotationsachse des Propellers in einem Winkel von 90° ausblasen. Aufgrund ihrer Bauweise werden Radialventilatoren manchmal auch als Schneckenhausventilatoren (mit schneckenhausförmigem Gehäuse) bezeichnet.

O.ERRE CB/CS EX ATEX Radial- oder SchneckenhausventilatorO.ERRE CB/CS EX ATEX Radial- oder Schneckenhausventilator

Der Propeller dieses Produkts ähnelt dem Rad einer Wassermühle, das die Luft durch die Zentrifugalkraft zur Seite treibt. Dadurch wird eine unerwünschte Rückströmung von Luft durch den Ventilator verhindert.

Aufgrund ihrer Bauweise erreichen Radialventilatoren einen höheren Druck als Axialventilatoren. Sie eignen sich daher für die Absaugung von Luft über größere Entfernungen, auch in zerklüfteten Kanälen, in denen aufgrund der Vielzahl von Bögen und Krümmungen erhebliche Druckverluste auftreten.

Zubehör für explosionsgeschützte Ventilatoren

Um ein Höchstmaß an Sicherheit in explosionsgefährdeten Umgebungen zu erreichen, werden explosionsgeschützte Ventilatoren zusammen mit anderem explosionsgeschütztem Zubehör verwendet, das die Sicherheitsanforderungen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen erfüllt.

  • Gasdetektoren - messen das Vorhandensein und die Konzentration verschiedener Gase, die in der Umgebung vorhanden sein können (Kohlenmonoxid, Propan, Wasserstoff, Methan und andere). Darüber hinaus können sie auch die Konzentration der Rauchgase kontrollieren. Im Falle einer toxischen Luftkonzentration sendet der Detektor rechtzeitig einen Alarm an die Zentrale.
  • Temperatursensoren - je nach Ausführung können sie die Temperatur im Raum, aber auch in Flüssigkeiten messen. Einige Modelle können sowohl die Temperatur als auch die Luftfeuchtigkeit messen. Raumthermostate hingegen sorgen für die Überwachung und Regelung der Temperatur in einer bestimmten Umgebung.
  • Drucksensoren - können absoluten und relativen Druck messen. Sie unterscheiden sich voneinander durch den Druckbereich. Druckschalter werden zur Durchflussregelung in elektrischen Heizregistern, Keilriemen oder Filtern eingesetzt. Darüber hinaus können sie als Grenzwertregler oder als Überdruckventil eingesetzt werden.
  • Feuchtigkeitssensoren - kombinierte Feuchtigkeitssensoren können nicht nur die Feuchtigkeit, sondern auch die Temperatur in einer explosionsgefährdeten Umgebung messen.
  • Magnetventile - je nach Typ werden sie zur Steuerung von Gasen, aber auch von nicht aggressiven Flüssigkeiten oder gasförmigen Flüssigkeiten eingesetzt. Die Steuerung kann manuell oder auf der Grundlage eines elektromagnetischen Impulses erfolgen.

Zu welchem Schluss sind wir gekommen

Wenn Sie einen Ventilator für eine explosionsgefährdete Umgebung suchen, in der Gase, Dämpfe oder Stäube eine Explosion verursachen können, müssen Sie zu speziellen Ventilatoren greifen. Diese unterscheiden sich von den herkömmlichen vor allem durch ihre Konstruktion mit der funkenresistentesten Ausführung. Das Produkt muss der EN 14986 entsprechen und in Übereinstimmung mit der ATEX-Richtlinie hergestellt werden. Die Auswahl eines geeigneten Ventilators hängt von der Art und den Bedingungen der explosionsgefährdeten Umgebung ab.

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