ATEX-Beheizung von IBC-Behältern und Fässern: Zonen, Temperaturklassen und Pflichten

Sobald sich um einen beheizten Behälter eine explosionsfähige Atmosphäre bilden kann, verlässt die Anlage den Bereich handelsüblicher Betriebsmittel. Die Beheizung wird dann zu einer möglichen Zündquelle, und die Vorschriften regeln sowohl das eingesetzte Betriebsmittel als auch die Art seiner Ansteuerung. Diese Seite erläutert die Zoneneinteilung, die Temperaturklassen, was die ATEX-Zertifizierung eines Heizgeräts umfasst, und die Fehler, die einen Betreiber in Haftung bringen, ohne dass es je zu einem Vorfall gekommen wäre.

Warum die Beheizung betroffen ist

Eine explosionsfähige Atmosphäre entsteht, wenn ein brennbarer Stoff – Lösemitteldämpfe, Ölnebel, organische oder metallische Stäube – sich in zündfähigem Verhältnis mit Luft mischt. Dann fehlt nur noch eine Zündquelle, damit es zur Explosion kommt.

Ein Heizgerät vereint mehrere mögliche Zündquellen: eine heiße Oberfläche, die die Zündtemperatur des Gemischs erreichen kann; elektrische Kontakte, die einen Lichtbogen oder einen Funken erzeugen können; und in bestimmten Fällen eine Ansammlung elektrostatischer Ladungen auf isolierenden Werkstoffen. Deshalb zählt die Beheizung zu den am strengsten geregelten Betriebsmitteln im explosionsgefährdeten Bereich, obwohl sie in einer gewöhnlichen Werkstatt harmlos erscheint.

Die Schwierigkeit liegt darin, dass das Risiko nicht sichtbar ist. Ein Behälter mit Kühlschmierstoff oder Lösemittel wirkt ungefährlich, und eine nicht konforme Anlage kann jahrelang ohne Zwischenfall laufen – bis zu dem Tag, an dem die Bedingungen zusammentreffen.

Die Zoneneinteilung

Die Zone gibt die Wahrscheinlichkeit wieder, mit der eine explosionsfähige Atmosphäre vorhanden ist. Sie wird vom Betreiber in eigener Verantwortung festgelegt und im Explosionsschutzdokument festgehalten. Je nach Art des brennbaren Stoffes bestehen zwei Familien nebeneinander.

In der Praxis betrifft die Beheizung von Containern und Fässern vor allem die Zonen 1 und 2 für Gase und Dämpfe sowie die Zonen 21 und 22 für Stäube. Die Zonen 0 und 20, die einem nahezu ständigen Vorhandensein entsprechen, betreffen eher das Innere der Behälter selbst als deren Umgebung.

Ein und derselbe Standort weist in der Regel mehrere Einstufungen auf: Das Innere eines Behälters, sein unmittelbares Umfeld und der übrige Raum fallen nicht in dieselbe Zone. Der Einbauort der Beheizung bestimmt das erforderliche Betriebsmittel – und nicht die allgemeine Art der Tätigkeit.

Die Temperaturklassen

Jeder entzündliche Stoff besitzt eine Zündtemperatur: jene Temperatur, ab der er sich ohne Funken und ohne Flamme selbst entzündet. Das im Bereich installierte Betriebsmittel darf diese Temperatur an seiner Oberfläche niemals erreichen, auch nicht im Fehlerfall.

Die Temperaturklassen bilden diese Anforderung ab. Sie geben die maximale Oberflächentemperatur an, die das Gerät erreichen darf:

Die Logik läuft der Intuition zuwider: T6 ist die strengste Klasse, da sie die Oberfläche auf 85 °C begrenzt, und T1 die großzügigste. Ein als T6 eingestuftes Betriebsmittel eignet sich somit für alle Stoffe, während ein T1-Betriebsmittel nur für jene geeignet ist, deren Zündtemperatur über 450 °C liegt.

Die Auswahl erfolgt stets in derselben Richtung: Man bestimmt den vorhandenen Stoff, ermittelt dessen Zündtemperatur und wählt ein Betriebsmittel, dessen Klasse eine niedrigere Oberflächentemperatur gewährleistet. Diese Angabe findet sich im Sicherheitsdatenblatt des Produkts.

Ein Gerät, das für einen Klassenbereich angegeben ist – etwa von T6 bis T1 –, wird je nach Stoff konfiguriert: Der Bereich benennt die je nach gewählter Einstellung erreichbaren Klassen, nicht eine allgemeine Eignung im Auslieferungszustand.

Ein nützlicher Hinweis: Diese sechs Klassen betreffen Gase und Dämpfe. Bei Stäuben verwendet die Kennzeichnung nicht die Codes T1 bis T6, sondern gibt die maximale Oberflächentemperatur unmittelbar an, zum Beispiel T135 °C. Das Prinzip bleibt dasselbe – unterhalb der Zündtemperatur der Staubschicht oder der Staubwolke bleiben –, doch die Kennzeichnung wird anders gelesen.

Was die Zertifizierung umfasst

In Europa unterliegen Betriebsmittel für explosionsfähige Atmosphären der Richtlinie 2014/34/EU, die die Richtlinie 94/9/EG abgelöst hat. Sie verpflichtet den Hersteller zu einer Konformitätsbewertung, einer besonderen Kennzeichnung und einer technischen Dokumentation. Ein nach diesem Text zertifiziertes Heizgerät trägt eine Kennzeichnung mit Gruppe, Kategorie, Art der Atmosphäre, Zündschutzart und Temperaturklasse.

Die in der Beheizung eingesetzten Zündschutzarten

Mehrere Prinzipien verhindern eine Zündung. Bei der Behälterbeheizung kehren zwei davon regelmäßig wieder.

Die Eigensicherheit, gekennzeichnet mit Ex-i, begrenzt die im Stromkreis verfügbare Energie auf einen Wert, der die Atmosphäre selbst bei Kurzschluss oder Leitungsbruch nicht zünden kann. Sie kommt bei Messkreisen zum Einsatz – typischerweise bei den Pt100-Regelfühlern –, deren Leistung naturgemäß gering ist.

Das Gehäuse und die Schutzart decken die andere Seite ab: zu verhindern, dass Staub und Feuchtigkeit an aktive Teile gelangen. Die Schutzart IP65 steht für vollständige Staubdichtheit und Schutz gegen Strahlwasser, was den Bedingungen einer Außenlagerung oder eines mit dem Wasserstrahl gereinigten Raums entspricht.

Die elektrostatische Aufladung

Eine isolierende Hülle, die gerieben oder bewegt wird, sammelt Ladungen an, die sich als Funken entladen können. Aus diesem Grund werden Heizhüllen für explosionsgefährdete Bereiche aus antistatischen Werkstoffen gefertigt – etwa aus antistatischem, wasserabweisendem PVC. Dieses im Betrieb unsichtbare Detail ist fester Bestandteil der Konformität: Wer eine zertifizierte Hülle durch eine gewöhnliche Plane ersetzt, hebt den Schutz auf.

Die Regelung als Sicherheitsbauteil

Außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche ist ein Thermostat ein Komfortbauteil: Driftet er, wird das Produkt zu stark erwärmt. Im explosionsgefährdeten Bereich wird er zu einem Sicherheitsbauteil, denn eine Überschreitung der Oberflächentemperatur kann eine Zündung auslösen.

Deshalb vereint eine ATEX-Heizeinrichtung zwei getrennte Funktionen:

• den Regler, der den Arbeitssollwert führt;
• den Begrenzer, der die Versorgung abschaltet, wenn eine Grenztemperatur überschritten wird, unabhängig vom Regler.

Diese Unabhängigkeit ist entscheidend: Teilten sich beide Funktionen denselben Fühler und dieselbe Elektronik, würde ein einziger Fehler Regelung und Sicherheit zugleich außer Kraft setzen. Die galvanische Trennung zwischen den Kreisen folgt derselben Logik und verhindert, dass sich ein Fehler von einem Kreis auf den anderen überträgt.

Die Messgenauigkeit erhält hier eine andere Bedeutung als im üblichen Gebrauch. Eine Genauigkeit unter einem Kelvin dient nicht dem Einstellkomfort: Sie verringert den Abstand, der zwischen Sollwert und Sicherheitsschwelle einzuhalten ist, und erlaubt damit, den nutzbaren Bereich auszuschöpfen, ohne sich der Grenze zu nähern.

Ebenso wichtig ist die Art, wie der Begrenzer nach einer Auslösung wieder freigegeben wird. Eine selbsttätige Rückstellung würde dazu führen, dass die Anlage nach dem Abkühlen erneut anläuft, ohne dass die Ursache der Überschreitung je untersucht worden wäre; eine Verriegelung mit manueller Quittierung zwingt hingegen zu einem Eingriff und macht den Vorfall sichtbar. Dieselbe Überlegung gilt für den Fühlerbruch: Der Regler muss auf einen sicheren Zustand übergehen, also abschalten, und darf den Ausfall nicht als niedrige Temperatur auslegen und die Heizleistung erhöhen.

Das selbstregulierende Heizkabel

Manche Heizsysteme verwenden ein selbstregulierendes Heizkabel, dessen Widerstand mit der Temperatur steigt. Jeder Kabelabschnitt passt so seine Leistung an die örtliche Temperatur an: Kalte Bereiche heizen stärker, bereits warme Bereiche senken ihre Leistungsaufnahme.

Dieses Verhalten bietet im explosionsgefährdeten Bereich zwei Vorteile. Es begrenzt die Oberflächentemperatur von sich aus und schafft damit eine zusätzliche Sicherheit neben der des Begrenzers. Und es beseitigt das Risiko einer Überhitzung bei versehentlichem Abdecken des Kabels, einer Situation, die an einem herkömmlichen Heizleiter eine heiße Stelle erzeugen würde.

Installation und Betrieb im explosionsgefährdeten Bereich

Der Anschlusskasten

Die elektrischen Verbindungen sind ein empfindlicher Punkt, sowohl für die Sicherheit als auch für die Instandhaltung. Ein zertifizierter und austauschbarer Anschlusskasten erlaubt einen Eingriff, ohne das gesamte Heizsystem zu tauschen, was die Stillstandszeit verkürzt – ein wichtiges Kriterium, wenn der beheizte Behälter eine Produktionslinie versorgt.

Die Umgebungsbedingungen

Die Geräte sind für einen bestimmten Umgebungstemperaturbereich qualifiziert. Ein Betriebsmittel, das mit −20 bis +55 °C angegeben ist, deckt eine Außenlagerung unter mitteleuropäischen Klimabedingungen ab, doch dieser Bereich ist eine Eigenschaft des Geräts und keine Einsatzempfehlung: Darüber hinaus ist die Konformität nicht mehr gewährleistet.

Der Arbeitsbereich des beheizten Produkts ist davon zu unterscheiden. Bei einem Metallbehälter kann er vom Frostschutz bis zu hohen Temperaturen reichen; bei einem Kunststoffbehälter wird die Grenze durch die Beständigkeit des Polyethylens gesetzt und liegt deutlich niedriger. Wer einen Kunststoffbehälter über dessen Wärmebeständigkeit hinaus beheizt, verformt ihn, mit dem Risiko eines Austritts des Inhalts – und, im explosionsgefährdeten Bereich, der Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre dort, wo zuvor keine war.

Die wiederkehrende Prüfung

Im explosionsgefährdeten Bereich bestimmt der Zustand des Betriebsmittels die Konformität der Anlage. Eine durchstoßene Hülle, ein vom Behälterkäfig eingeklemmtes Kabel, eine gelockerte Kabelverschraubung oder ein gerissenes Gehäuse stellen den Schutz infrage, unabhängig davon, ob das Gerät augenscheinlich einwandfrei arbeitet.

Die regelmäßige Sichtprüfung gehört daher zum Betrieb, und jede Beschädigung erfordert eine Außerbetriebnahme bis zur Instandsetzung. Eine behelfsmäßige Reparatur – Klebeband auf einer Hülle, Ersatz einer Kabelverschraubung durch ein handelsübliches Modell – hebt die Zertifizierung ebenso sicher auf wie ein nicht konformes Betriebsmittel.

Vier Fehler, die in die Haftung führen

1. Das Betriebsmittel wählen, bevor die Zone eingestuft ist. Die Einstufung obliegt dem Betreiber und geht jeder Beschaffungsentscheidung voraus. Wer ATEX-Betriebsmittel kauft, ohne zu wissen, welche Zone sie abdecken sollen, erhält häufig ein unpassendes Gerät – überdimensioniert und teuer oder unzureichend.
2. Die Temperaturklasse des Stoffes ignorieren. Ein ATEX-zertifiziertes Betriebsmittel mit ungeeigneter Klasse bleibt eine Zündquelle. Die Zertifizierung entbindet nicht davon, die Zündtemperatur des vorhandenen Produkts zu prüfen.
3. Zertifizierte Betriebsmittel mit gewöhnlichem Zubehör mischen. Ein ATEX-Heizsystem, das über einen Standardthermostat gesteuert oder mit einer nicht antistatischen Plane isoliert wird, bildet eine nicht konforme Einheit. Die Konformität wird an der gesamten Anlage beurteilt, nicht Bauteil für Bauteil.
4. Die Konformität als ein für alle Mal erworben betrachten. Sie wird über die Zeit aufrechterhalten: Zustandsprüfung, Nachvollziehbarkeit der Eingriffe, Aktualisierung der Einstufung bei Verfahrensänderungen. Ein Wechsel des gelagerten Produkts kann die Zone verändern, ohne dass ein Betriebsmittel bewegt wurde.

Standard oder ATEX: wie entscheiden

Die Frage wird häufig so gestellt: „Ist meine Anlage wirklich betroffen?“ Drei Situationen sind zu unterscheiden.

Ist der Raum oder das Umfeld des Behälters im Explosionsschutzdokument bereits eingestuft, ist die Antwort eindeutig: Das Betriebsmittel muss für die betreffende Zone zertifiziert sein, ohne Diskussionsspielraum.

Besteht keine Einstufung, obwohl entzündliche Produkte gelagert oder gehandhabt werden, ist nicht der Kauf der Beheizung der erste Schritt, sondern die Risikobeurteilung. Wer in dieser Konstellation ein Standardgerät installiert, setzt den Betreiber einem Haftungsrisiko aus, und wer ATEX-Betriebsmittel ohne Kenntnis der Zone installiert, gewährleistet die Konformität ebenso wenig.

Sind die gelagerten Produkte nicht entzündlich und ist kein brennbarer Staub vorhanden, genügt ein Standardgerät. Das trifft auf die Mehrzahl der Anwendungen zu: Wasser, Glykol, AdBlue, wässrige Lebensmittelprodukte. Die Mehrkosten eines ATEX-Betriebsmittels bringen dann keinerlei zusätzliche Sicherheit.

Was diese Seite nicht ersetzt

Die Zoneneinteilung, die Beurteilung der Explosionsgefahr und die Erstellung des zugehörigen Dokuments obliegen dem Betreiber, erforderlichenfalls unterstützt durch eine fachkundige Stelle. Die hier dargestellten Inhalte sollen die Randbedingungen der Auswahl eines Heizgeräts verständlich machen, nicht dieses Vorgehen ersetzen.

Bestehen Zweifel an der Einstufung einer Anlage, gilt die Regel, bis zur Klärung von der ungünstigsten Annahme auszugehen.

Das für Ihre Zone zertifizierte Betriebsmittel finden

Die Einstufung Ihrer Zone bestimmt das zulässige Betriebsmittel, und ein Standardgerät ist dort ausnahmslos unzulässig. Unsere Auswahlhilfe für Heizgeräte berücksichtigt dieses Kriterium: Geben Sie an, dass sich Ihre Anlage in einem explosionsgefährdeten Bereich befindet, und es werden Ihnen ausschließlich zertifizierte Geräte vorgeschlagen. Ist die Einstufung noch nicht erfolgt, zeigt die Option „Ich weiß es nicht“ beide Sortimente zum Vergleich an – wobei im Blick zu behalten ist, dass die vorherige Prüfung unverzichtbar bleibt.

Unser ATEX-Sortiment

Multitanks vertreibt die für explosionsgefährdete Bereiche zertifizierten Heizlösungen von Kuhlmann, für IBC-Container ebenso wie für Fässer: Heizsysteme mit selbstregulierendem Kabel, Heizdecken, eigensichere Regler-Begrenzer und antistatische Isolierdeckel. Die Geräte decken die Zonen 1, 2, 21 und 22 sowie die üblichen Temperaturklassen ab.

Das Sortiment ist über die Rubriken Heizsysteme für IBC-Container und Fassheizungen ATEX und Standard erreichbar, zusammengefasst unter Heizdecken für IBC, Fässer und Gasflaschen. Für einen Vergleich der verfügbaren Heiztechnologien und ihrer jeweiligen Einsatzbereiche siehe auch unsere Seite Heizdecke, Heizplatte, Tauchheizkörper oder Heizband.

Eine Anlage im explosionsgefährdeten Bereich wird im Einzelfall konfiguriert: Art des Stoffes, Einstufung der Zone, erforderliche Temperaturklasse, Volumen und Einbaubedingungen. Unser technisches Team erstellt auf dieser Grundlage ein Angebot.