3 Ermittlung der Anforderungen an Ex-Einrichtungen

3.1 Grundsätze

(1) In der Gefährdungsbeurteilung zum Explosionsschutz nach § 6 GefStoffV werden unter Berücksichtigung von TRGS 720 "Gefährliche explosionsfähige Gemische – Allgemeines" und TRGS 721 "Gefährliche explosionsfähige Gemische – Beurteilung der Explosionsgefährdung" Explosionsschutzmaßnahmen entsprechend den Anforderungen der GefStoffV unter Berücksichtigung der TRGS 722, TRGS 723 und TRGS 724 festgelegt.

(2) Ausgehend von der TRGS 721 werden bei der Entwicklung des Explosionsschutzkonzeptes die Explosionsschutzmaßnahmen zur Vermeidung der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Gemische, zur Vermeidung wirksamer Zündquellen und zur Auswirkungsbegrenzung festgelegt. Dabei kann von Teilen des Betriebskonzepts Gebrauch gemacht werden, soweit diese einen Beitrag zum Explosionsschutzkonzept beinhalten (weißer Pfeil in Abbildung 1). Die für die Entwicklung des Explosionsschutzkonzeptes verwendeten Teile des Betriebskonzeptes müssen in der Gefährdungsbeurteilung nachvollziehbar dokumentiert werden.

Abbildung 1: Explosionsschutzkonzept

(3) Die Bewertung, inwieweit im Rahmen des geplanten Explosionsschutzkonzepts zur Erreichung der Explosionssicherheit (Sollzustand) Ex-Einrichtungen erforderlich sind, ergibt sich durch den Vergleich der bereits getroffenen Explosionsschutzmaßnahmen (grauer Bereich: Explosionsschutzmaßnahme ohne Ex-Einrichtung in Abbildung 1) mit dem erforderlichen Sollzustand.

(4) Sind Ex-Einrichtungen (schraffierter Bereich) vorhanden, sind sie Teil des Explosionsschutzkonzeptes. Sie dienen dazu, Abweichungen vom Soll-Zustand zu erkennen und weitere Explosionsschutzmaßnahmen einzuleiten. Diese weiteren Explosionsschutzmaßnahmen können technisch oder organisatorisch sein, z. B. Erkennung des Ausfalls der Lüftung mit Ergreifen zusätzlicher Maßnahmen oder Erkennen heißer Oberflächen mit Ergreifen zusätzlicher Maßnahmen.

(5) Die im Explosionsschutzkonzept definierten Explosionsschutzmaßnahmen können eine oder mehrere Ex-Einrichtungen enthalten.

(6) Für die Festlegung der Anforderungen an die Ex-Einrichtung ist zunächst die Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahme nach TRGS 722 bis TRGS 724 ((grauer Bereich in Abbildung 1), ohne Berücksichtigung der Ex-Einrichtungen) zu bewerten. Organisatorische Maßnahmen als Teil der Explosionsschutzmaßnahmen sind hinsichtlich ihres Beitrags und ihrer Eignung im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung zu bewerten. Für technische Maßnahmen kann bei Verwendung bewährter Technik ohne weitere Festlegungen zunächst von einer ausreichenden Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahme ausgegangen werden. Wird von einer hohen oder sehr hohen Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahme ausgegangen, ist dies in der Gefährdungsbeurteilung zu dokumentieren.

(7) Erreicht die Explosionsschutzmaßnahme ohne Ex-Einrichtung (grauer Pfeil in Abbildung 1) nicht die erforderliche Reduzierung der Explosionsgefährdung, z. B. weil der Ausfall der Explosionsschutzmaßnahme nicht rechtzeitig erkannt wird, kann eine zusätzliche Reduzierung durch Ex-Einrichtungen (schraffierter Pfeil in Abbildung 1) nach dieser TRGS erreicht werden.

(8) Die geforderte Reduzierung der Explosionsgefährdung kann auch ausschließlich mit Hilfe von Ex-Einrichtungen erreicht werden (Anteilsgröße des schraffierten Pfeils in Abbildung 1).

(9) Der Beitrag zur Reduzierung der Explosionsgefährdung, den die Ex-Einrichtungen (schraffierter Pfeil in Abbildung 1) liefern, wird als Klassifizierungsstufe beschrieben (gestrichelter Strich in Abbildung 1) und ist in der Gefährdungsbeurteilung in geeigneter Form zu dokumentieren.

(10) Die Vorgehensweise wird, ausgehend von einer vorliegenden Gefährdungsbeurteilung, an Beispielen zur Zonenreduzierung in Anhang 1 erläutert.

3.2 Gefährdungsbeurteilung

(1) Aus der Gefährdungsbeurteilung nach § 6 GefStoffV geht hervor, ob ein Betriebskonzept im Sinne dieser TRGS vorliegt und welche Explosionsschutzmaßnahmen ergriffen werden müssen, um die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre (Zoneneinteilung) und von wirksamen Zündquellen (Zündquellenvermeidung) auf ein angemessenes Maß zu reduzieren oder, soweit dies nicht allein ausreichend möglich ist, um die Auswirkungen von Explosionen auf ein unbedenkliches Maß zu verringern.

(2) Explosionsschutzmaßnahmen nach TRGS 722 bis 724 können z.B. sein:

1. Zonenreduzierung (Auftrittswahrscheinlichkeit und räumliche Ausdehnung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre),
2. Zündquellenvermeidung (z. B. bei atmosphärischen Bedingungen durch Installation von geeigneten Geräten gemäß der Richtlinie 2014/34/EU),
3. Begrenzung der Explosionsauswirkungen auf ein unbedenkliches Maß (z. B. bei atmosphärischen Bedingungen durch Schutzsysteme gemäß der Richtlinie 2014/34/EU).

(3) Maßnahmen gegen Explosionen sind als ausreichend sicher zu bewerten, wenn entweder das Explosionsereignis als sehr selten einzustufen ist oder wenn die Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß reduziert sind.

(4) Das Explosionsschutzkonzept wird entsprechend TRGS 722, TRGS 723 und TRGS 724 entwickelt. Die einzelnen Explosionsschutzmaßnahmen werden hinsichtlich ihrer erforderlichen Verfügbarkeit bewertet. Eine geeignete Ausführung der technischen Maßnahmen zum Explosionsschutz wird vorausgesetzt. Ergibt die Bewertung, dass zur Erreichung der benötigten Verfügbarkeit der Ex-Schutzmaßnahme zusätzliche Ex-Einrichtungen erforderlich sind, z. B. um den Ausfall der Explosionsschutzmaßnahme zu identifizieren, wird der erforderliche Beitrag der Ex-Einrichtung ermittelt (s. a. Abbildung 2).

(5) Soweit erforderlich, hat der Arbeitgeber die Ex-Einrichtung (räumlich und funktional) darzustellen sowie deren Beitrag zur Reduzierung der Explosionsgefährdung qualitativ zu beschreiben.

(6) Werden Ex-Einrichtungen benötigt, sind die Anforderungen an die Klassifizierungsstufen in der Gefährdungsbeurteilung festzulegen.

(7) Die in Tabelle 1 dargestellten Anforderungen an die Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahmen sind nur anwendbar, wenn das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären und das Wirksamwerden von Zündquellen voneinander unabhängig sind.

(8) Die Fälle, in denen keine Unabhängigkeit zwischen dem Auftreten der gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre und der Zündquelle gegeben ist, erfordern eine gesonderte Betrachtung in der Gefährdungsbeurteilung.

(9) Das Explosionsschutzkonzept kann aus Maßnahmen zur Zonenreduzierung, zur Zündquellenvermeidung, zur Begrenzung der Explosionsauswirkungen oder aus Kombinationen bestehen. Durch unabhängige, redundante Ausführung kann die Verfügbarkeit einer Explosionsschutzmaßnahme erhöht werden.

Tabelle 1: Erforderliche Verfügbarkeit von Explosionsschutzmaßnahmen in Abhängigkeit der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre und einer wirksamen Zündquelle

	Zone 0/20	Zone 1/21	Zone 2/22	keine Zone
	Erforderliche Verfügbarkeit einer Explosionsschutzmaßnahme
Zündquelle im Normalbetrieb (betriebsmäßig) vorhanden	sehr hoch	hoch	ausreichend	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich
Zündquelle im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen vorhanden	hoch	ausreichend	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich
Zündquelle im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen vorhanden	ausreichend	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich
Zündquelle im sehr seltenen Fehlerfall vorhanden	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich	Keine weiteren Maßnahmen erforderlich

(10) Die erforderliche Verfügbarkeit einer Explosionsschutzmaßnahme ist abhängig von der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer wirksamen Zündquelle (siehe Tabelle 1). Dabei ist entsprechend TRGS 721 ein hohes Schadensausmaß zugrunde gelegt. Hinsichtlich der Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Ex-Einrichtungen zur Reduzierung der Auswirkungen einer Explosion siehe Abschnitt 3.6.

(11) Ergibt die Bewertung der Explosionsschutzmaßnahme, dass die erforderliche Verfügbarkeit ohne Ex-Einrichtung nicht erreicht wird, kann durch Einsatz von geeigneten Ex-Einrichtungen die erforderliche Explosionssicherheit erreicht werden. Der erforderliche Beitrag der Ex-Einrichtungen (der erforderliche Grad der Zuverlässigkeit) kann Abbildung 3 bis Abbildung 8 entnommen werden.

Abbildung 2: Vorgehensweise der Gefährdungsbeurteilung im Anwendungsbereich der TRGS 725

(12) Zur Einteilung von explosionsgefährdeten Bereichen in Zonen siehe Anhang I Nummer 1.6 Absatz 3 GefStoffV und TRGS 720. Bei explosionsfähigen Gemischen unter nicht atmosphärischen Bedingungen kann diese Betrachtung analog angewendet werden.

3.3 Bewertung der Ex-Einrichtung

(1) Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit einer Ex-Einrichtung werden für diese TRGS im Folgenden definiert. Die Kontrolle der sicheren Funktion ist hinsichtlich Umfang und Fristen in der Gefährdungsbeurteilung festzulegen, um Ausfälle der Sicherheitsfunktion zu erkennen. In der Gefährdungsbeurteilung ist festzulegen, ob bei Ausfall Folgemaßnahmen erforderlich sind. Die Zuverlässigkeit ist

1. ausreichend, wenn die Ex-Einrichtung normalerweise zur Verfügung steht. Ausfälle können auftreten, dürfen aber nicht häufig vorkommen. Dies ist zum Beispiel durch den Einsatz bewährter Technik gewährleistet,
2. hoch, wenn die Ex-Einrichtung während des Normalbetriebs zur Verfügung steht und bei einem vorhersehbaren Fehler ein Ausfall der von der Ex-Einrichtung ausgeführten Sicherheitsfunktion nicht unterstellt werden muss. Unterbrechungen sind zulässig, sofern sie nicht häufig vorkommen. Dies ist z. B. der Fall bei Bruch einer Feder/Membran am Druckminderer,
3. sehr hoch, wenn die Ex-Einrichtung ständig verfügbar ist, dies ist z. B. dann der Fall, wenn weder ein seltener noch ein vorhersehbarer Fehler zu einem Ausfall der von der Ex-Einrichtung ausgeführten Sicherheitsfunktion führt. Ein Fehler gilt als selten, wenn z. B. zwei voneinander unabhängige vorhersehbare Fehler, die nur in Kombination miteinander die Funktion beeinträchtigen, gemeinsam auftreten. Die Zuverlässigkeit ist in diesem Fall dauerhaft sichergestellt. Ein Ausfall ist nach Maßgabe der technischen Vernunft nicht zu erwarten.

(2) Die Zuverlässigkeit von Ex-Einrichtungen kann durch Klassifizierungsstufen ausgedrückt werden. Die folgende Tabelle 2 beschreibt den Zusammenhang zwischen der Zuverlässigkeit der Ex-Einrichtung und den erreichbaren Klassifizierungsstufen qualitativ.

Tabelle 2: Erzielbare Klassifizierungsstufen für Ex-Einrichtungen (Zuverlässigkeit der Ex-Einrichtung)

3.4 Ermittlung der erreichbaren Zonenreduzierung durch Ex-Einrichtungen

(1) Die erforderliche Klassifizierungsstufe der Ex-Einrichtungen zur Erreichung der Zielzone kann in Abhängigkeit von Ausgangssituation und Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahme (ohne Ex-Einrichtung) Abbildung 3 bis Abbildung 5 entnommen werden.

Abbildung 3: Bestimmung der erforderlichen Klassifizierungsstufe in Abhängigkeit von der Ausgangssituation ("Zone 0/20") und der Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahme ohne Ex-Einrichtung

Abbildung 4: Bestimmung der erforderlichen Klassifizierungsstufe in Abhängigkeit von der Ausgangssituation ("Zone 1/21") und der Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahme ohne Ex-Einrichtung

Abbildung 5: Bestimmung der erforderlichen Klassifizierungsstufe in Abhängigkeit von der Ausgangssituation ("Zone 2/22") und der Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahme ohne Ex-Einrichtung

3.5 Ermittlung der erreichbaren Zündquellenvermeidung durch Ex-Einrichtungen

(1) Die erforderliche Klassifizierungsstufe der Ex-Einrichtungen zur Erreichung der geforderten Zündquellenvermeidung kann in Abhängigkeit von der vorliegenden Zone, der Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahme (ohne Ex-Einrichtung) und dem Auftreten von Zündquellen den Abbildungen Abbildung 6 bis Abbildung 8 entnommen werden.

* im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei vorhersehbaren Betriebsstörungen
** im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen

Abbildung 6: Bestimmung der erforderlichen Klassifizierungsstufe der Ex-Einrichtung zur Zündquellenüberwachung in Abhängigkeit der vorliegenden Zündquelle für Zone 0/20

* im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei vorhersehbaren Betriebsstörungen
** Zündquelle im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen nicht ausgeschlossen

Abbildung 7: Bestimmung der erforderlichen Klassifizierungsstufe der Ex-Einrichtung zur Zündquellenüberwachung in Abhängigkeit der vorliegenden Zündquelle für Zone 1/21

* Zündquelle im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei vorhersehbaren Betriebsstörungen nicht ausgeschlossen

Abbildung 8: Bestimmung der erforderlichen Klassifizierungsstufe der Ex-Einrichtung zur Zündquellenüberwachung in Abhängigkeit der vorliegenden Zündquelle für Zone 2/22

(2) Wird für den Einsatz von Geräten nach Richtlinie 2014/34/EU vom Hersteller in der Betriebsanleitung die Einhaltung bestimmter Prozessbedingungen gefordert, kann die Bewertung in Abhängigkeit vom Explosionsschutzkonzept mit der Systematik dieser TRGS durch den Betreiber erfolgen, sofern Ex-Einrichtungen erforderlich sind.

(3) Sofern Geräte nach RL 2014/34/EU nicht verfügbar sind, nicht der geforderten Kategorie entsprechen oder nicht entsprechend eingesetzt werden können, ist bei der Gefährdungsbeurteilung zu ermitteln, welche Verfügbarkeit erforderliche Explosionsschutzmaßnahmen (ohne Ex-Einrichtungen) besitzen müssen oder welche Ex-Einrichtungen zusätzlich benötigt werden, um die erforderliche Verfügbarkeit der Explosionsschutzmaßnahmen zu erreichen.

3.6 Ex-Einrichtungen zur Reduzierung der Auswirkungen einer Explosion

(1) Explosionsschutzmaßnahmen zur Reduzierung der Auswirkungen einer Explosion können z. B. Schutzsysteme im Sinne der TRGS 724 sein. Damit diese Explosionsschutzmaßnahmen ausreichend verfügbar sind, können Ex-Einrichtungen erforderlich sein.

(2) Basis für diese Betrachtung ist, dass das Explosionsschutzkonzept für eine Anlage nicht nur auf konstruktiven (siehe TRGS 724) Explosionsschutzmaßnahmen beruht, sondern immer zusätzlich technische oder organisatorische Explosionsschutzmaßnahmen des vorbeugenden Explosionsschutzes (siehe TRGS 722 oder TRGS 723) zur Reduzierung der Gefährdung ergriffen werden, die bereits einen wesentlichen Beitrag zur Risikominderung darstellen.

(3) Autonome Schutzsysteme, die nach Richtlinie 2014/34/EU auf dem Markt bereitgestellt werden, wurden im Rahmen des Konformitätsbewertungsverfahrens durch den Hersteller bewertet. Diese Bewertung umfasst auch MSR-Einrichtungen, die für die sichere Funktion erforderlich sind. Dies können z. B. Detektoren von Explosionsunterdrückungsanlagen oder Löschmittelsperren sein. Daher ist eine Bewertung nach TRGS 725 nicht erforderlich.

(4) Autonome Schutzsysteme können jedoch auch Signale an andere Steuerungssysteme weitergeben, die zusätzliche Explosionsschutzmaßnahmen auslösen. Die Klassifizierungsstufe dieser Ex-Einrichtung wird bestimmt durch den Beitrag, den diese Maßnahmen im Explosionsschutzkonzept liefern, um die Explosionssicherheit zu erreichen.

(5) Wenn die Verfügbarkeit einer Explosionsschutzmaßnahme ohne Ex-Einrichtungen nicht ausreichend ist, muss im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung ermittelt werden, welche Zuverlässigkeit die erforderliche Ex-Einrichtung aufweisen muss.

(6) Beispiele für derartige Explosionsschutzkonzepte können sein:

1. Statische Flammendurchschlagsicherungen, die mit zusätzlichen Detektoren ausgestattet sind.
   
   Beispiel: Temperaturüberwachungen bei kurzbrandsicheren Einrichtungen
   
   Bei Ansprechen werden die Abgasströme umgeleitet, um innerhalb der vom Hersteller beschriebenen Zeit den Brennstoffnachschub und damit das Anstehen der Flamme an der Flammendurchschlagsicherung zu stoppen. Die Funktion der Flammendurchschlagsicherung hängt von der Einhaltung dieser Randbedingung ab. Die erforderliche Anzahl der Schutzsysteme wurde auf Grundlage der TRGS 724 festgelegt. Die erforderlichen Flammendurchschlagsicherungen werden im Rahmen des Explosionsschutzkonzeptes jeweils mit einer Temperaturüberwachung in Klassifizierungsstufe K1 ausgeführt.
2. Strömungsüberwachte, rückzündsichere Einrichtungen sind in der Regel keine autonomen Schutzsysteme, die nach RL 2014/34/EU in Verkehr gebracht wurden. In dem vorliegenden Fall stellt diese Rückzündsicherung eine Barriere im Sinne der TRGS 724 dar. Daher ist die Strömungsüberwachung hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeitsanforderung in Klassifizierungsstufe K1 auszuführen.
3. Zellenradschleusen werden als autonome Schutzsysteme nach RL 2014/34/EU in Verkehr gebracht und sind für den zu erwartenden Explosionsdruck explosionsfest und zünddurchschlagsicher ausgeführt. Da jedoch nach einer Explosion brennendes Material in nachgelagerte Prozessschritte gefördert werden kann, muss die Zellenradschleuse im Explosionsfall gestoppt werden. Erfolgt das Erkennen der Explosion und das Stoppen der Zellenradschleuse über einen Detektor, so ist die Ausführung in Klassifizierungsstufe K1 in der Regel ausreichend.
4. In einem Prozess werden zwei zünddurchschlagsichere Schieber als Taktschleuse genutzt. Dabei sind die Schieber wechselweise geschlossen und gewährleisten damit eine sichere Entkopplung. In dem vorliegenden Fall ist die Auftretenswahrscheinlichkeit einer Explosion unter Berücksichtigung der vorliegenden Explosionsschutzmaßnahmen selten, so dass eine Ausführung der Verriegelung in Klassifizierungsstufe 1 ausreichend ist. Kann es gelegentlich zu einer Explosion kommen, wäre die Ausführung in Klassifizierungsstufe K2 erforderlich.
5. In einem Prozess wird die explosionstechnische Entkopplung durch Produktüberdeckung realisiert. Für erforderliche Ex-Einrichtungen zur Gewährleistung der Produktüberdeckung gelten die gleichen Überlegungen wie bei der Taktschleuse.