ATEX Zone 1 vs. Zone 2 — praktische Auswirkungen auf die Geräteauswahl

Zone 1 vs. Zone 2 ist nicht nur eine Frage der Wahrscheinlichkeit — es bestimmt Gerätekategorien, Zertifizierungswege und wie Ihre Steuerungsarchitektur aussehen kann.

Der Unterschied zwischen Zone 1 und Zone 2 bestimmt oft nicht nur, welche Geräte Sie verwenden können — sondern ob Ihr Projekt innerhalb von Zeit und Budget realisierbar ist.

Zone 1 und Zone 2 werden durch die Wahrscheinlichkeit definiert, dass bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre vorhanden ist. Zone 1 — wo sie wahrscheinlich ist — erfordert Kategorie-2-Geräte. Zone 2 — wo sie nur unter abnormalen Bedingungen auftritt — erfordert Kategorie 3. Diese regulatorische Unterscheidung ist der Ausgangspunkt. Die praktischen Konsequenzen reichen weiter.

Der Wechsel von Zone 2 zu Zone 1 schließt eine Reihe von Geräteoptionen aus, verlagert den Zertifizierungsweg von der Herstellerselbsterklärung zur Einbindung einer Benannten Stelle und schränkt ein, welche Schutzkonzepte für Heizelemente, Gehäuse und Sensorkreise verwendet werden können. Bei einem maßgeschneiderten Heiz- oder Transfersystem kann der Unterschied zwischen den Zonen Beschaffungsvorlaufzeiten, Systemarchitektur und den im Vorfeld erforderlichen Ingenieuraufwand beeinflussen.

Zone 2 wird oft informell als geringere Anforderung behandelt — die Zone, in der es einfacher ist. Das stimmt teilweise hinsichtlich der Geräteverfügbarkeit. Es stimmt nicht in dem Sinne, dass Standard-Handelsgeräte ohne ATEX-Zertifizierung akzeptabel wären. Zone 2 ist immer noch eine klassifizierte Zone. Die Flexibilität, die sie bietet, ist relativ zu Zone 1, nicht relativ zu nicht klassifizierten Bereichen.

Kategorie 2 vs. Kategorie 3: Zertifizierung und Beschaffung

Die Gerätekategorie bestimmt den Zertifizierungsweg, was direkte Konsequenzen für die Verfügbarkeit, von wem und wann hat.

Kategorie-2-Geräte (Zone 1) müssen von einer Benannten Stelle zertifiziert werden. Der Standardweg ist ein EG-Baumusterprüfbescheinigung, ausgestellt nach Anhang III der ATEX-Richtlinie, die bestätigt, dass das Gerät die Anforderungen der anwendbaren harmonisierten Normen erfüllt. Für die Serienproduktion gilt dies für das Design; der Hersteller selbst zertifiziert dann jede Produktionseinheit gegen das genehmigte Design. Für Einzelstücke oder maßgefertigte Geräte ist die EG-Einzelprüfung nach Anhang V die Alternative — jede Einzeleinheit wird von der Benannten Stelle geprüft.

Kategorie-3-Geräte (Zone 2) erfordern keine Einbindung einer Benannten Stelle. Der Hersteller stellt eine Konformitätserklärung gegenüber den einschlägigen harmonisierten Normen aus und bringt die ATEX-Kennzeichnung an. Dies gibt den Herstellern erheblich mehr Flexibilität bei der Herstellung von Nicht-Standardkonfigurationen ohne Designprüfung durch Dritte bei jeder Iteration.

Praktische Konsequenzen für die Beschaffung von Heizsystemen

  • Verfügbarkeit. Kategorie-2-Heizprodukte werden von weniger Lieferanten und in weniger Standardkonfigurationen gefertigt als ihre Kategorie-3-Entsprechungen. Für Fassheizer, IBC-Heizer und beheizte Schlauchbaugruppen ist das für Zone 1 zugelassene Sortiment typischerweise eine Teilmenge des Zone-2-Sortiments.
  • Maßkonfigurationen. Ein nicht standardmäßiger Fassheizer — andere Wattdichte, nicht standardmäßiger Fassdurchmesser, integrierte Folgerplatte — in Kategorie 2 erfordert, dass der Hersteller das Design durch ein bestehendes Zertifikat der Benannten Stelle abgedeckt hat oder eine Einzelprüfung für den spezifischen Artikel einholt. Dies kostet Zeit und hat Kostenfolgen, die für entsprechende Kategorie-3-Arbeiten nicht gelten.
  • Vorlaufzeiten. Standard-Kategorie-2-Produkte haben in den meisten Produktkategorien längere Vorlaufzeiten als ihre Kategorie-3-Entsprechungen. Bei Projekten mit ATEX-Zone-1-Anforderungen sollte die Geräteverfügbarkeit und Vorlaufzeit frühzeitig bestätigt werden — bevor der Installationsplan festgelegt wird — um Programmverzögerungen zu vermeiden.
  • Dokumentation. Kategorie-2-Geräte werden mit einer EG-Baumusterprüfbescheinigungsnummer auf der ATEX-Kennzeichnung und in der Dokumentation geliefert. Diese Referenz muss in den Installationsunterlagen erscheinen. Kategorie-3-Geräte tragen eine Konformitätserklärung — gleichermaßen erforderlich in der Dokumentation, aber nicht von einer Benannten Stelle ausgestellt.

Zugelassene Schutzkonzepte in Zone 1 und Zone 2

Das Ex-Schutzkonzept beschreibt, wie ein Gerät die Zündung verhindert. Die Zone bestimmt, welche Konzepte akzeptabel sind. Für Heiz-, Steuerungs- und Sensorkomponenten unterscheiden sich die zulässigen Konzepte erheblich zwischen den Zonen.

Zone 1 — zulässig für Kategorie-2G-Geräte

  • Ex d (druckfestes Gehäuse). Eine im Gehäuse entstehende Explosion kann sich nicht auf die Umgebungsatmosphäre ausbreiten. Standard für Motorklemmenkästen, Steuergehäuse und Verteilerboxen in Zone 1. Erfordert robuste Konstruktion und zertifizierte Kabelverschraubungen; Gehäusedurchführungen sind Gewindetyp und müssen auf Vorgabedrehmoment angezogen werden.
  • Ex e (erhöhte Sicherheit). Beseitigt potenzielle Zündquellen im Normalbetrieb und definierten Fehlerbedingungen durch konstruktive Maßnahmen — Kriech- und Luftstrecken, Klemmendesign, Grenzwerte des Temperaturanstiegs. Verwendet für Klemmenkästen, Verteilerboxen und einige Steuergehäuse, bei denen im Normal- oder Fehlerbetrieb kein Funkenflug auftritt.
  • Ex ia (Eigensicherheit, Stufe ia). Begrenzt die elektrische Energie im Stromkreis auf Werte unterhalb der Mindestzündenergie der Gasgruppe, bei Normalbetrieb und zwei gleichzeitigen Fehlerbedingungen. Das Standard-Schutzkonzept für Temperatursensoren (PT100/PT1000), Signalkreise und Instrumentierung in Zone 1. Erfordert eine zertifizierte Sicherheitsbarriere oder galvanische Trennung außerhalb der Zone.
  • Ex mb (Verguss, Stufe mb). Aktive elektrische Teile sind in Vergussmasse eingebettet, sodass die Umgebungsatmosphäre nicht entzündet werden kann. Verwendet für einige Heizelementklemmen-Konstruktionen und kleine elektrische Komponenten in beheizten Baugruppen.
  • Ex p (Überdruckkapselung). Hält Überdruck aus sauberer Luft oder Inertgas in einem Gehäuse aufrecht, um das Eindringen einer explosionsfähigen Atmosphäre zu verhindern. Verwendet für größere Schalttafeln, die als Ex d unpraktisch oder unwirtschaftlich wären. Erfordert ein Spül- und Druckkapselungs-Steuersystem und eine zuverlässige Druckluftversorgung.

Zone 2 — zusätzlich zulässig für Kategorie-3G-Geräte

  • Ex nA (funkenfrei). Das Gerät erzeugt im Normalbetrieb keine Funken oder Lichtbögen und hat keine Oberflächen, die heiß genug sind, um eine Zündung zu verursachen. Ein einfacherer Konstruktionsstandard als Ex e, akzeptabel für Klemmgehäuse, Verteilerboxen und einige Steuerkomponenten nur in Zone 2. Nicht zulässig in Zone 1.
  • Ex nR (begrenzte Atmung). Begrenzt die Eindringrate der Umgebungsatmosphäre in das Gehäuse. Die Innenatmosphäre kann im Laufe der Zeit explosionsfähig werden, jedoch nicht in einem Ausmaß, das im Normalbetrieb ein Zündrisiko darstellt. Nur Zone 2.
  • Ex ec (erhöhte Sicherheit, Kategorie 3). Konzeptionell äquivalent zu Ex e, aber nach dem Zone-2-(Kategorie-3-)Standard — es werden weniger Fehlerbedingungen berücksichtigt. Gibt Geräteentwicklern mehr Flexibilität als Ex e und bietet dennoch echte Schutzmaßnahmen über Ex nA hinaus.
  • Ex ic (Eigensicherheit, Stufe ic). Eine Fehlerbedingungstoleranz statt der zwei, die für Ex ia erforderlich sind. Akzeptabel für Signalkreise und Instrumentierung in Zone 2. In der Praxis verwenden viele Systemingenieure Ex ia durchgehend, anstatt ia und ic zu mischen, da der Kostenunterschied bei der Barriere marginal ist und ein einziges Schutzkonzept die Installationsdokumentation vereinfacht.
Grundregel

Geräte, die für Zone 1 (Kategorie 2) zertifiziert sind, können auch in Zone 2 ohne Einschränkung verwendet werden. Das Gegenteil gilt nicht: Geräte, die nur für Zone 2 (Kategorie 3) zertifiziert sind, dürfen nicht in Zone 1 eingebaut werden.

Platzierung von Steuerkomponenten relativ zu Zonengrenzen

Jede Komponente mit elektrischem Inhalt, die als Zündquelle wirken könnte, muss eine Zertifizierung aufweisen, die der Zone entspricht, in der sie sich befindet. Der praktischste Weg, dies für Regler, HMIs und Überwachungsgeräte zu handhaben, ist die Platzierung außerhalb der klassifizierten Zone — wo keine ATEX-Zertifizierung erforderlich ist.

Ein Temperaturregler, der an der Wand außerhalb der Zone-1-Grenze installiert ist, benötigt keine ATEX-Zertifizierung. Die Sensorleitungen, die von ihm in die Zone laufen, erfordern jedoch eine angemessene Behandlung: eigensichere Ex-ia-Stromkreise mit einer zertifizierten Sicherheitsbarriere oder galvanischen Trennung auf der sicheren Seite der Grenze. Dies ist gängige Praxis und verursacht moderate Kosten. Die Alternative — den Regler innerhalb von Zone 1 in einem zertifizierten Ex-d- oder Ex-p-Gehäuse zu installieren — ist erheblich teurer, schwerer und schränkt ein, was im Schrank installiert werden kann.

In Zone 2 sind die Optionen breiter. Ex-nA- und Ex-ec-Gehäuse sind für Kategorie-3-Steuerkomponenten zulässig, was den Kosten- und Gewichtsnachteil der Platzierung von Reglern innerhalb der Zone im Vergleich zu Zone 1 reduziert. Dennoch ist das sauberere Design in den meisten Installationen immer noch, Regler und Anzeigen außerhalb der Zonengrenze zu positionieren, wo immer der Kabelverlauf dies erlaubt.

Zonengrenzüberquerungen für Strom- und Signalkabel erfordern zertifizierte Kabelverschraubungen, die dem Schutzkonzept des Gehäuses entsprechen, dem sie dienen. Ein Ex-d-Gehäuse, das mit einer Standard-PG-Gewinde-Kabelverschraubung ausgestattet ist, ist nicht mehr Ex-d-konform — die Verschraubung muss für Ex-d-Betrieb zertifiziert und korrekt angezogen sein. Dies ist einer der häufigsten Installationsfehler bei Standortinspektionen.

Zonengrenzentscheidungen, die in der Planungsphase zu treffen sind — nicht während der Installation

  • Wo Regler und Abschaltgeräte physisch relativ zu Zonengrenzlinien positioniert werden
  • Welche Signalkreise Zonengrenzen überschreiten und welches Schutzkonzept (Ex ia/ic) verwendet wird
  • Kabelführungswege durch Zonengrenzen und die Kabelverschraubungsspezifikation für jede Überquerung
  • Ob Geräte, die zunächst für außerhalb der Zone vorgesehen sind, in der Praxis während der Installation innerhalb davon enden werden
ATEX temperature controller

Verwandte Ressourcen

Zonenspezifische Heizsysteme — intern entwickelt und zertifiziert

HeatXperts entwickelt und fertigt ATEX-zertifizierte Heizelemente und integrierte Heizsysteme für Zone 1 und Zone 2. Geräteauswahl, Schutzkonzept und Systemarchitektur werden durch die Zonenklassifizierung, Stoffdaten und das Installationslayout jedes Projekts bestimmt — nicht durch das, was zufällig ab Lager verfügbar ist.

Wo für eine Nicht-Standardkonfiguration eine Zone-1-Kategorie-2-Zertifizierung erforderlich ist, arbeiten wir von der Planungsphase an im Rahmen der Benannte-Stelle-Zertifizierung — nicht als Nachgedanke.

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