Einbauort für Kältemittel Gaswarnsensoren

Einbauort für Kältemittel Gaswarnsensoren

Damit der Transmitter eines Gasmess-Systems das Auftreten gefährlicher Gaskonzentrationen erkennen kann, muss das Gas den Sensor im Transmitter möglichst schnell erreichen. Die Zeit bis zur Auslösung eines Alarms wird deshalb nicht nur von der Reaktionszeit des Sensors bestimmt, sondern ganz entscheidend auch von der Wahl des Installationsortes.

Häufig wird bei dessen Festlegung nach der Faustregel verfahren:

• Gase leichter als Luft steigen auf, deshalb werden die Messstellen in Deckenhöhe angebracht.
• Gase (bzw. Dämpfe) schwerer als Luft sinken ab, deshalb werden die Messstellen in Bodennähe angebracht.

Wir möchten Ihnen nachfolgend aufzeigen, weshalb bei Befolgung dieser Faustregel in vielen Fällen das mögliche Schutzpotential des Gasmess-Systems nicht voll genutzt wird oder es sogar zu gefährlichen Zuständen kommen kann. Vorher müssen wir uns aber ein wenig mit den Eigenschaften von Gasen und Dämpfen beschäftigen.

Die Einordnung von Gasen bzw. Dämpfen als leichter oder schwerer als Luft leitet sich aus den spezifischen Gewichten der reinen Stoffe ab. Leichter als Luft sind dann im Wesentlichen nur Wasserstoff, Methan und Ammoniak. Alle anderen Stoffe, insbesondere die höheren Kohlenwasserstoffe, sind in der Regel schwerer als Luft.

Die aus der oben genannten Faustregel abgeleiteten Ausbreitungsmechanismen gelten aber nur für die unverdünnten Stoffe, d. h. es wird eine Gaskonzentration von 100 Vol.-% unterstellt.

Nun dient der Einsatz von Gasmess-Systemen gerade dazu, unerwünschte Stoffe bereits bei sehr niedrigen Konzentrationen zu erkennen. Im Explosionsschutz liegen die Konzentrationsbereiche unter 5 Vol.-% und beim toxischen Gase noch weit tiefer im ppm-Bereich.

Gasgemische mit solch niedriger Konzentration unterscheiden sich vom spezifischen Gewicht her nicht mehr wesentlich von Luft. Ihre Ausbreitung wird deshalb nicht mehr vom Auf- oder Abtrieb des Gases sondern von anderen Strömungseinflüssen, wie Wind oder thermischem Auftrieb bestimmt.

Insbesondere trennt sich ein Gemisch von Gas und Luft, wie häufig fälschlich angenommen, auch nicht mehr auf, nachdem eine Vermischung einmal erfolgt ist (Bild 1). Dieser Effekt, wie er z.B. von Wasser-/Ölgemischen bekannt ist, tritt bei Gasen nicht auf.

Bild 1: Vermischung von Gasen.

Bild 2 stellt die Situation allgemein dar. Aus einer Leckage tritt reines Gas, das leichter als Luft ist, in die Umgebung aus. Zunächst überwiegt der Auftrieb und die Gaswolke steigt nach oben. Durch Verwirbelung und Diffusion wird das Gas mit der Luft vermischt.

Da sich der Auftrieb immer mehr vermindert, überwiegt letztlich die hier unterstelle gerichtete Strömung und trägt das Gas mit sich. In der dargestellten Situation würde das nach Faustregel in Position A installierte Gaswarngerät die Gasfreisetzung gar nicht oder erst spät erkennen.

In diesem Fall ist die Anordnung an Position B ggf. in Kombination mit abgesenkten Alarmschwellen, um die größere Verdünnung zu berücksichtigen, sicherlich sinnvoller. Sollten die potentiellen Freisetzungsquellen weiter eingrenzbar sein, bietet sich als Alternative die Anbringung des Sensors in deren Nähe an (Position C).

Bild 2:Beispiel für die Ausbreitung einer Gaswolke.

Fall 1: Faustregel ist die schlechtere Lösung

Situation:An einem Arbeitsplatz innerhalb eines größeren Laborraums wird mit Wasserstoff gearbeitet, der aus einer Druckgasflasche entnommen wird. Leckagen aus der Flasche oder der Verschlauchung der Versuchsaufbauten sollen mit einem Gasmess-System überwacht werden.
Faustregel:Der Transmitter wäre in Deckenhöhe anzubringen.
Bessere Lösung:Der Transmitter ist nur wenig oberhalb des Arbeitsplatzes möglichst zentral anzubringen.
Grund:Bei einer Leckage tritt reiner Wasserstoff aus, der zunächst auch nach oben steigt. Gleichzeitig vermischt er sich aber mit der Raumluft, dabei nehmen Auftrieb und Konzentration ab. Den Transmitter in Deckenhöhe erreicht im Vergleich zum Transmitter oberhalb des Arbeitsplatzes wasserstoffhaltiges Gemisch verzögert und zusätzlich wird noch die Alarmschwelle später erreicht.

Fall 2: Faustregel ist gefährlich

Situation:In einer Fabrikationshalle sollen Leckagen aus einem in Bodennähe installierten Leitungsnetz für Stadtgas (Methan) mittels Gasmess-System überwacht werden.
Faustregel:Die Transmitter wären in Deckenhöhe anzubringen.
Bessere Lösung:Zunächst müssen die Strömungsverhältnisse im Raum bekannt sein. Die Transmitter werden dort installiert, wo eine Vermischung der Raumluft aus Bodennähe sichergestellt ist.
Grund:Im Gegensatz zu Fall 1 kann die Austrittquelle nicht mehr räumlich eingegrenzt werden. Das freiwerdende Stadtgas muss sich mit der Raumluft vermischen und mit dieser einen oder mehrere der installierten Transmitter erreichen. In Fabrikationshallen bilden sich aufgrund von Temperaturunterschieden aber gerade auch im Deckenbereich starke Strömungen oder auch Luftschichtungen aus. Im schlimmsten Fall würde das Stadtgas/Luft-Gemisch gar nicht zu den im Deckenbereich installierten Transmittern gelangen.

Fall 3: Faustregel ist vernünftig

Situation:In einem Lösemittellager können Behälter oder beim Herabfallen undicht werden. Die Flüssigkeiten werden sich in der Regel am Boden sammeln und dort verdampfen. Die Dämpfe sind schwerer als Luft. Das Gasmess-System soll das Auftreten der Dämpfe möglichst schnell melden.
Faustregel:Die Transmitter sind in Bodennähe anzubringen.
Bessere Lösung:In solchen Lägern ist eine Zwangsbelüftung vorgeschrieben. Die dadurch entstehenden Strömungsverhältnisse im Fussbodenbereich sollten bei der Installation zusätzlich berücksichtigt werden.Grund: Die Lösemitteldämpfe bilden sich direkt aus der „Flüssigkeitspfütze” und vermischen sich meist nur langsam mit der Raumluft, wenn keine starke Luftbewegung direkt am Fussboden herrscht. Es bildet sich also eine nur langsam wachsende Dampfwolke in Bodennähe. Der Transmitter ist deshalb an möglichst niedriger Position richtig installiert.

Die hier aufgeführten Fälle geben nur einen winzigen Ausschnittaus den in der Praxis auftauchenden Konstellationen wieder.Sie sollten auch nicht ohne weiteresauf ähnliche, aber eben doch nicht gleiche Anwendungen übertragen werden.

Eine Einzelfallprüfung bleibt unerlässlich.

Hilfestellungen können Sie in den Leitfäden für den Einsatz von Gaswarneinrichtungen für brennbare (Europäische Norm EN 50073) und toxische Gase (EN 45544-4) und den berufsgenossenschaftlichen Informationen BGI 518 und BGI 836 finden.

Natürlich steht Ihnen auch das Personal vonExToxjederzeit gern fachkundig zur Seite.