AV: Verdünnung der Lösemittelkonzentration durch Lüftungsmaßnahmen

Gefahren: In geschlossenen Räumen sowie in abluftführenden Rohrleitungen und Kanälen besteht bei der Verwendung von Lacken und Lösemitteln die Gefahr der Ansammlung von explosionsfähiger Atmosphäre.

Schutzmaßnahmen: Verdünnung der Atmosphäre unterhalb einer explosionsfähigen Konzentration durch Frischluftzufuhr.

Durch wirksame Lüftungsmaßnahmen werden auftretende Lösemitteldämpfe umgehend derart verdünnt, daß sich Konzentrationswerte unterhalb der unteren Explosionsgrenze (UEG) einstellen.

Mit Lüftungsmaßnahmen, die in der Applikationstechnik die klassische Maßnahme zur Reduzierung einer explosionsfähigen Atmosphäre darstellen, läßt sich sowohl die Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger Atmosphäre, als auch ihre räumliche Ausdehnung einschränken.

Soweit die UEG der Lacke nicht bekannt ist, ist nach EN 12215 und EN1539 als Konzentration 40 g/m³ anzunehmen. Um gesichert nicht explosionsfähige Atmosphäre zu erreichen, muß grundsätzlich mindestens 50 % der UEG, also 20 g/ m³, über die Lüftungsanlage erreicht werden.

Als Maßnahme zur Einschränkung der explosionsfähigen Atmosphäre müssen Lüftungsmaßnahmen grundsätzlich überwacht werden.

In der Regel können durch Lüftungsmaßnahmen Zonenreduzierungen gegenüber eines unbelüfteten Raumes erzielt werden, die jedoch sehr stark von der Qualität der Lüftung und der Überwachungsmaßnahme abhängt.

I. Sprühanlagen

Für unterschiedliche Auftragsverfahren ergeben sich aus den Regelwerken entsprechende Anforderungen an den Grad der Verdünnung:

Applikationstyp	Mindestverdünnung	Verbleibende Zone 2)
Sprühanlagen generell, nach EN12215   Ortsfeste elektrostatische Sprühanlage  nach EN 50176, nicht begehbar	< 50% UEG	Inneres von Ständen und Kabinen Zone 1
		Um Standöffnungen (ständige Öffnungen, aber keine Türen) Zone 2: 1 m
Applikationsanlagen mit Bedienpersonal, nach EN 12215, Ortsfeste elektrostatische Sprühanlage  nach  EN 50176 mit Bedienpersonal	< 25 % UEG	Inneres von Ständen und Kabinen Zone 21)
		Um Standöffnungen (ständige Öffnungen, aber keine Türen) Zone 2: 1 m
Kombinierte Spritz- und Trocknungskabinen nach EN 13355	< 25 % UEG für Auftrags- und Trocknungsprozeß	Gesamter Dampfraum Zone 21)

¹⁾Im Bereich des Spritzstrahls wird auch bei Verdünnung auf < 25 % UEG  die Einhaltung der Anforderungen an  Zone 1 empfohlen. Diese Empfehlung ist für die Anwendung bei der  BASF Coatings GmbH verbindlich.

²⁾ Zur detaillierten Darstellung der Zonen siehe auch Kapitel A

Nach EN 12215 besteht für Spritzkabinen mit Lüftungsanlagen, die die Konzentration der brennbaren Stoffe lediglich oberhalb von 25 % UEG verdünnen, die Zusatzanforderung:

Konstruktiver Explosionsschutz durch Druckentlastung (siehe Kapitel KP)
oder:
Überwachung der Konzentration mit Abschaltung der Stoffzufuhr, sobald der Meßwert gleich oder höher als 50% UEG liegt (siehe Kapitel AK).

Aufgrund des hiermit einhergehenden Aufwands empfiehlt es sich für Neuanlagen grundsätzlich eine Lüftungsauslegung vorzunehmen, mit der Verdünnungsgrade < 25 % UEG erzielbar sind!
Auch Applikationsanlagen für wasserbasierte Lacksysteme dürfen nicht ohne Lüftung betrieben werden!
Unabhängig vom Typ der Einsatzstoffe in Handapplikationsanlagen werden aus arbeitshygienischen Gründen Mindestluftgeschwindigkeiten erforderlich, die bei Spritzkabinen mit offener Zugangsseite und Horizontallüftung bei 0,5 m/s, für sonstige Spritzkabinen bei 0,3 m/s liegen. Punktuelle Messungen müssen für jeden Messwert mindestens 0,40 bzw. 0, 25 m/s betragen. Bei Einhaltung dieser Vorgaben werden in der Regel Werte erreicht, die unterhalb von 25 % UEG liegen.

Die Berechnung des prozentualen Anteils der UEG beim Auftragsverfahren erfolgt nach Anhang B der EN 12215 wie folgt: 

% der UEG  =

mit  C   =

wobei:

% der UEG	berechneter theoretischer Wert Anteil UEG
40	Konzentration bei 100%  UEG in g/m3
C	Berechnete durchschnittliche Konzentration an brennbaren Stoffen in der Spritzkabine in g/m3
M	pro Stunde verspritzte Menge an Beschichtungsstoffen in g/h
K1	Anteil der im Beschichtungsstoff enthaltenen  Menge brennbarer Stoffen in %
K2	Geschätzter Anteil an brennbaren Stoffen, die in der Spritzkabine freigesetzt werden in %
K3 = 3	Konstanter Sicherheitsfaktor, der die Heterogenität der Lösemittelkonzentration und insbesondere die hohe Konzentration zwischen Spritzpistole, dem Werkstück und dessen Umgebung berücksichtigt
Q	Luftstrom innerhalb der Spritzkabine

Zur Ermittlung der erzielbaren Konzentrationsverdünnung in Abhängigkeit von der Lüftungsrate ist die Kenntnis anlagentechnischer und lacktechnischer Kenndaten erforderlich.
Der Lackförderstrom richtet sich nach der Art des Fördersystems. Die Förderraten typischer Vorlagesysteme lassen sich anhand der nachfolgenden Tabelle ermitteln:

Tabelle: Lackfördermenge für unterschiedliche Zerstäubertypen

Zerstäubertyp	Vmax	Mmax
PN-Zerstäuber mit: LM Zwangsförderung über Zahnradpumpe (6 ml/U, 100 U/min)	0,6 l/min	35000 g/h
PN-Handpistole mit: LM-Förderung über Druckkessel mit Vordruck 4 – 5 bar	0,45 l/min	27000 g/h
PN-Handpistole mit: LM-Zulauf aus Fließbecher	0,21 l/min	13000 g/h

Zur spezifischen Berechnung bitte Berechnungsmodul EN12215 auswählen

II. Trocknungseinrichtungen

Für den Trocknungsprozeß sind für Trockner und Öfen, die als Schutzmaßnahme die Verdünnungsmaßnahmen mittels Luftzumischung unterhalb der UEG nutzen, nach EN1539 maximal zulässige UEG-Konzentrationen in Abhängigkeit von der Trocknungstemperatur  (T_Betr) entsprechend der nachfolgenden Tabelle festgelegt.

Je nach Betriebsbedingungen der Trocknungseinrichtung werden nach EN1539 unterschiedliche technische Anforderungen entsprechend unten stehender Übersicht definiert:

Betriebs- bedingungen Trockner gem. Diagramm (Lüftungsgrad/ Temperatur)	Grundanforderungen		Zusätzliche Anforderungen
	technische Lüftung Steuerung nach EN954-1, Kategorie 3 Alarm	Konstruktiver Explosions- schutz durch Druckentlastung Kapitel KP (Diese Maßnahme kann für Ausnahmen entfallen!)	Konzentrations- überwachung Kapitel AK	Zufuhr- begrenzung der brennbaren Stoffe durch Konstruktion der Beschich- tungs- einrichtung	Vermeidung sämtlicher Zündquellen einschließlich der Überschreitung der Grenz- temperatur
Bereich 1	√	(√)
Bereich 2	√	(√)	√
Bereich 3	√	(√)	√	√
Bereich 4	√	(√)			√
Bereich 5	√	(√)	√		√

Für alle dargestellten Betriebsbedingungen (Bereich 1 bis Bereich 5) sind zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Auswirkungsbegrenzung eines etwaigen Explosionsereignisses in definierten Fällen nicht erforderlich.  Die geforderte Maßnahme konstruktive Explosionsschutzmaßnahme durch Ausführung einer Druckentlastungsfläche kann entsprechend für Anlagen mit folgenden Maßnahmen entfallen:

1. Trockner mit einem Gesamtdampfraum von weniger als 1 m³
2. Art des Beschickungsverfahrens, Eigenschaften der Beschichtung und des Untergrundes stellen sicher, daß unter keinen Umständen 10 % UEG  überschritten werden
3. Durchlauftrockner, die mit einer Konzentration an brennbaren Stoffen betrieben werden, die unter keinen Umständen, selbst im Fehlerfall, einen Wert von 25 % UEG überschreiten kann.
4. Durchlauf- und Kammertrockner mit einer Begrenzung der Lösemittelkonzentration auf < 25 % UEG mit zusätzlicher Gaswarneinrichtung und Verrieglung, die bei Erreichen und Überschreiten von 25 % UEG die Beschickung mit brennbaren Stoffen unterbricht und/oder den Volumenstrom der technischen Lüftung erhöht.

Lacktrockenöfen, die mit Druckentlastungseinrichtungen auszurüsten  sind, erfordern eine Konstruktion, die nachweislich der verbleibenden Druckspitze bei Öffnen der Druckentlastungseinrichtung standhält, was aufgrund der Abmessungen sehr schnell zum wirtschaftlichen Nachteil von Anlagen ohne Anforderungen an die Druckfestigkeit wird.

Dieser Nachteil und der Umstand, daß bisher die Auslegungsgrundlagen für Druckentlastungseinrichtungen bei Lacktrockenöfen in Anhang D der EN 1539 nicht veröffentlicht wurden, hat sich für die meisten Hersteller von Lacktrockenöfen die Begrenzung der Konzentration an brennbaren Stoffen auf 10 % UEG zum meistverbreiteten Standardverfahren zur sicherheitstechnischen Auslegung von Lacktrockenöfen entwickelt.

Für kombinierte Spritz- und Trocknungskabinen wird nach EN 13355 für den Trocknungsprozeß lediglich die Einhaltung von 25 % UEG gefordert, ohne daß zusätzliche Konzentrationsüberwachungsmaßnahmen, soweit nicht mit einem Umluftsystem gearbeitet wird,  oder Druckentlastungseinrichtungen erforderlich sind.

Die Berechnung der erforderlichen Mindestluftmenge während des Trocknungsvorgangs erfolgt für Kammer- und Durchlauftrockner und für kombinierte Spritz- und Trocknungskabinen nach Anhang B der EN 1539:

Für Kammertrockner erfolgt die Berechnung in Abhängigkeit von der Verdampfungsgeschwindigkeit der freigesetzten Lösemitteln nach unterschiedlichen Berechnungsmethoden.

Trocknertyp	Beschichtungsobjekt	Ermittlungsart
Kammertrockner bei schneller Verdampfung	Leichte und kleine Werkstücke, geringe Dichte	Variante A: Berechnung nach Verfahren B1.1.1 gem. EN1539
Kammertrockner bei langsamer Verdampfung	Große, schwere Werkstücke, z. B. Karosserien	Variante B: Kein Berechnungsverfahren verfügbar! Lüftungsrate muß abgeschätzt werden
Durchlauftrockner	Alle Beschichtungsobjekte	Berechnung nach Verfahren B2.1.1 gem. EN1539

Für die Ermittlung der Lüftungsrate muss, unabhängig ob eine Berechnung oder Schätzung erfolgt , die in den Trockner eingebrachte Lösemittelmenge bekannt sein.

Diese Menge hängt von der Größe des Werkstücks, dem flüchtigen Anteil innerhalb des Lacksystems und der Schichtdicke ab.