Zone 22 ist eine Klassifizierung für explosionsgefährdete Bereiche, die für Orte gilt, in denen während des normalen Betriebs wahrscheinlich keine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub in der Luft auftritt – falls sie jedoch auftritt, bleibt sie nur kurze Zeit bestehen. Einfach ausgedrückt stellt Zone 22 die Kategorie mit der geringsten Auftretenswahrscheinlichkeit bei Klassifizierungen von Bereichen mit brennbarem Staub dar. Es handelt sich trotzdem um einen explosionsgefährdeten Ort, der aber weniger gefährlich ist als Zone 20 und Zone 21, da das erwartete Auftreten einer explosionsfähigen Staubwolke seltener und kürzer andauernd ist.

Diese Definition ist wichtig, da viele industrielle Anlagen mit Pulvern, Granulaten, Fasern und feinen partikulären Materialien umgehen, die unter bestimmten Bedingungen Staubwolken bilden können. Selbst bei seltenem Staubaustritt verschwindet das Risiko nicht. Geringfügige Leckagen, aufgewirbelte Staubablagerungen, kurzzeitiger Austritt bei der Förderung, unvollständige Abdichtung oder vorübergehende Prozessstörungen können weiterhin eine zündfähige Staubwolke erzeugen. Aus diesem Grund ist die Klassifizierung Zone 22 nach wie vor hochrelevant in der Lebensmittelverarbeitung, Futtermittelherstellung, Holzbearbeitung, Pharmazie, Chemieindustrie, Recycling, Materialhandhabung und anderen Branchen mit Schüttgütern.

Zone 22 wird häufig missverstanden, da sie wie ein Bereich mit „geringem Risiko“ klingt. Tatsächlich handelt es sich um eine regulierte Gefahrenklassifizierung, die weiterhin eine sachgemäße Geräteauswahl, korrekte Installationspraktiken und ein klares Verständnis des tatsächlich vorhandenen Staubs erfordert. Eine staubige Umgebung ist nicht automatisch Zone 22, und ein Zone-22-Bereich ist nicht automatisch sicher für gewöhnliche Industriegeräte. Die Klassifizierung muss an die Austrittshäufigkeit, die Staubeigenschaften, die Schichtbildung, die Belüftung und das Zündrisiko gebunden sein.

Was ist ein staubgefährdeter Bereich der Zone 22?

Ein staubgefährdeter Bereich der Zone 22 ist ein Ort, in dem während des normalen Betriebs wahrscheinlich keine brennbare Staubwolke auftritt und – falls sie auftritt – nur kurze Zeit besteht. Diese Formulierung ist präzise und muss sorgfältig gelesen werden. Der Staub muss brennbar sein. Er muss in der Lage sein, in der Luft schwebend zu werden. Das Austrittsszenario muss plausibel sein. Und die wahrscheinliche Dauer der explosionsfähigen Atmosphäre muss kurz sein – nicht kontinuierlich oder gelegentlich im Rahmen des gewöhnlichen Betriebs.

Das bedeutet, dass Zone 22 häufig für Bereiche außerhalb der primären Staubaustrittspunkte gilt und nicht direkt an diesen. Beispielsweise kann der Hauptaustrittspunkt eines Pulverförderers Zone 21 sein, während der weiter entfernte umgebende Bereich, in dem kein Staub erwartet wird, der aber aufgrund von Leckagen oder Aufwirbelungen kurzzeitig auftreten kann, Zone 22 sein. Ebenso kann das Innere eines Staubabscheiders Zone 20, nahe gelegene Geräteanschlüsse Zone 21 und der äußere Arbeitsbereich mit guter Absaugung und Sauberkeit Zone 22 sein.

Daher spielt Zone 22 eine wichtige Rolle bei der praktischen Anlagenkonstruktion. Sie ermöglicht es Ingenieuren, die risikoärmere Grenze einer Gefahr durch brennbaren Staub zu definieren, wobei trotzdem eine angemessene Schutzmaßnahme erforderlich ist. Es handelt sich nicht um eine allgemeine Bezeichnung für „schmutzige Bereiche“. Stattdessen ist es eine Klassifizierung für Orte, in denen eine kurzlebige explosionsfähige Staubwolke möglich ist, auch wenn sie unter normalen Betriebsbedingungen nicht erwartet wird.

Unterschiede zwischen Zone 22, Zone 20 und Zone 21

Am einfachsten versteht man Zone 22 im Vergleich zu den anderen Staubzonen. Zone 20 gilt für Orte, in denen eine explosionsfähige Staubatmosphäre kontinuierlich, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Zone 21 gilt, wenn sie während des normalen Betriebs gelegentlich wahrscheinlich auftritt. Zone 22 gilt, wenn sie während des normalen Betriebs unwahrscheinlich ist, aber – falls sie auftritt – nur kurze Zeit andauert.

Aus diesem Grund kann dieselbe Anlage gleichzeitig alle drei Staubzonen enthalten. Innerhalb von Silos, Filtern und geschlossenen Prozessbehältern kann das Risiko eine Einstufung als Zone 20 rechtfertigen. An Füllstellen, Übergabepunkten und Geräteöffnungen, bei denen während des gewöhnlichen Betriebs ein Austritt erwartet wird, kann das Risiko Zone 21 rechtfertigen. In umgebenden Räumen, in denen der Austritt ungewöhnlich, begrenzt oder schnell verteilt wird, kann die Klassifizierung auf Zone 22 fallen.

Die praktische Folge ist, dass die Geräteanforderungen häufig von Zone zu Zone unterschiedlich sind. Die geringere Wahrscheinlichkeit in Zone 22 bedeutet jedoch nicht, dass der Schutz vernachlässigt werden kann. Staubschichten, elektrostatische Effekte, überhitzte Oberflächen, schlechte Wartung oder vorübergehende Austrittsbedingungen können weiterhin ein reales Zündszenario erzeugen.

Welche Normen definieren Zone 22?

Der internationale Rahmen für die Klassifizierung staubgefährdeter Bereiche basiert auf der IEC-60079-Serie. IEC 60079-10-2 behandelt die Bereichsklassifizierung für explosionsfähige Staubatmosphären und ist die primäre Referenz zur Bestimmung, ob ein Ort als Zone 20, Zone 21 oder Zone 22 klassifiziert werden soll. IEC 60079-0 legt die allgemeinen Anforderungen für Ex-Geräte fest, einschließlich Kennzeichnung und grundlegender Konstruktionsgrundsätze, während IEC 60079-31 den Schutz von Geräten vor Staubzündung durch Gehäuse „t“ für explosionsfähige Staubatmosphären regelt. Für Installationskonstruktion und Geräteauswahl ist IEC 60079-14 ein Schlüsseldokument, Inspektion und Wartung werden in IEC 60079-17 behandelt.

In Europa ist der ATEX-Rahmen ebenso wichtig. Die Richtlinie 1999/92/EG enthält die Klassifizierungsdefinitionen für explosionsgefährdete Arbeitsbereiche und definiert Zone 22 offiziell als einen Ort, in dem während des normalen Betriebs wahrscheinlich keine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub in der Luft auftritt, die aber – falls sie auftritt – nur kurze Zeit besteht. Dieselbe Richtlinie stellt zudem fest, dass Schichten, Ablagerungen und Haufen aus brennbarem Staub als Quellen betrachtet werden müssen, die eine explosionsfähige Atmosphäre bilden können. Die Richtlinie 2014/34/EU regelt Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in potenziell explosionsfähigen Atmosphären und unterstützt den Konformitätsrahmen für Produkte, die auf dem EU-Markt in Verkehr gebracht werden.

Diese Normen und Richtlinien dürfen nicht als isolierte Referenzen betrachtet werden. Bereichsklassifizierung, Gerätezertifizierung, Installationskonstruktion und laufende Inspektion beeinflussen sich gegenseitig. Ein korrektes Zone-22-Projekt hängt davon ab, dass alle Elemente zusammenwirken.

Bewertung von Zone 22 in realen Anlagen

In der Praxis ergibt sich die Klassifizierung Zone 22 aus einer Bereichsklassifizierungsstudie und nicht aus Schätzungen. Ingenieure prüfen die Eigenschaften des brennbaren Staubs, die Anlagenlayout, die gehandhabte Materialmenge, Staubaustrittsquellen, Austrittshäufigkeit und -dauer, Luftströmungsmuster, Absaugeffektivität und Sauberkeitsverhältnisse. Sie beurteilen zudem, ob sich Staubablagerungen ansammeln und später durch Vibrationen, Reinigung, mechanische Einwirkung oder zufällige Luftströmung in der Luft schwebend werden können.

Belüftung und Eindämmung sind bei der Bewertung von Zone 22 besonders wichtig. Ein gut geschlossenes Fördersystem mit effektiver lokaler Absaugung kann die Ausdehnung des gefährdenden Bereichs auf einen kleineren umgebenden Bereich beschränken. Ebenso kann eine Anlage mit strenger Sauberkeit und Staubkontrolle eine weitverbreitete Ansammlung verhindern und die plausible Größe einer gefährlichen Staubwolke verringern. Trotzdem darf die Klassifizierung nicht auf Optimismus basieren. Ingenieure müssen das realistische Betriebsverhalten berücksichtigen und nicht nur die ideale Konstruktionsabsicht.

Dies ist einer der Gründe, warum Zone 22 in peripheren Prozessbereichen üblich ist. Der Austritt kann selten sein und die Wolke nur kurze Zeit dauern – falls das Ereignis aber realistisch eintreten kann und der Staub brennbar ist, ist trotzdem eine Gefahrenklassifizierung erforderlich.

Schutzklassen und Ex-Kennzeichnungen für Zone 22

Bei der Auswahl von Geräten für Zone 22 besteht der häufigste Fehler darin, sich nur darauf zu konzentrieren, ob ein Produkt „staubdicht“ ist. Die Auswahl für Zone 22 erfordert mehr als eine allgemeine Angabe zum Berührschutz. Das Produkt muss für eine explosionsfähige Atmosphäre aus brennbarem Staub geeignet sein, was bedeutet, dass Ingenieure die vollständige Ex-Kennzeichnung, das Geräteschutzlevel, die Staubgruppe, die maximale Oberflächentemperatur, die Zertifizierungsgrundlage und die Installationsbedingungen prüfen müssen.

1. Geräteschutzlevel und ATEX-Kategorie

Zone 22 entspricht im IEC-Ansatz üblicherweise dem Geräteschutzlevel Dc und wird in der Praxis häufig mit Geräten der Kategorie 3D bei ATEX-Anwendungen assoziiert. Geräte mit höherem Schutz können bei Bedarf ebenfalls verwendet werden, entscheidend ist jedoch, dass das ausgewählte Produkt für die tatsächliche Zone und die in der Klassifizierungsstudie ermittelte Staubgefahr geeignet ist.

2. Schutz durch Gehäuse „t“

Für viele elektrische Produkte in Staubatmosphären ist das bekannteste Schutzkonzept Ex t, wobei Zone-22-Geräte häufig mit Ex tc gekennzeichnet sind. Dieses Verfahren ist in IEC 60079-31 geregelt und basiert auf der Gehäuseintegrität sowie der Begrenzung der Oberflächentemperatur, sodass brennbarer Staub außerhalb des Geräts nicht gezündet wird. Es wird weitverbreitet für Industrietelefone, Lautsprecher, Signalgeber, Anschlusskästen, Beleuchtung, Bedienstationen, Kameragehäuse und ähnliche Produkte verwendet, die für Orte mit brennbarem Staub bestimmt sind.

3. Staubgruppen IIIA, IIIB und IIIC

Geräte für Staubatmosphären werden zudem den Kategorien der Gruppe III zugeordnet. IIIA bezieht sich auf brennbare Flugstoffe, IIIB auf nicht leitfähigen Staub und IIIC auf leitfähigen Staub. Diese Unterscheidung ist wichtig, da leitfähiger Staub höhere Anforderungen an Gehäusekonstruktion und Schutzintegrität stellt. Geräte, die für Gruppe IIIC zertifiziert sind, sind im Allgemeinen auch für die weniger anspruchsvollen Staubgruppen IIIA und IIIB geeignet, sofern die übrige Kennzeichnung und Temperaturgrenzen angemessen sind.

4. Maximale Oberflächentemperatur

Bei Gefahren durch brennbaren Staub ist die Kontrolle der Oberflächentemperatur entscheidend. Die Kennzeichnungen von Zone-22-Geräten können eine maximale Oberflächentemperatur wie T85°C, T100°C oder T120°C angeben. Die gewählte Temperaturgrenze muss unter den Zündeigenschaften des tatsächlich vorhandenen Staubs liegen, wobei ein technischer Spielraum berücksichtigt wird, der sowohl in der Luft schwebende Staubwolken als auch Staubschichten auf der Gehäuseoberfläche einschließt.

5. IP-Schutzklasse und Gehäuseintegrität

IP-Schutzklassen sind auch in Zone 22 relevant, da die Beständigkeit des Gehäuses gegen Staubeindringen Teil der Erhaltung der Schutzintegrität ist. IEC 60529 definiert das IP-Code-System für den Gehäuseschutz gegen Eindringen von Feststoffen und Wasser. Der IP-Code ist jedoch nur ein Teil der Bewertung. Eine hohe IP-Schutzklasse beweist nicht automatisch, dass ein Gerät für explosionsfähige Staubatmosphären geeignet ist. Die Konformität mit Zone 22 erfordert neben einer angemessenen Umgebungsabdichtung zudem das entsprechende Ex-Schutzkonzept und die Zertifizierungsgrundlage.

Eine typische Kennzeichnung für eine Staubanwendung in Zone 22 lautet:

Ex tc IIIC T120°C Dc

• Ex kennzeichnet explosionsgeschütztes Gerät.

• tc gibt das gehäusebasierte Staubschutzkonzept für die Verwendung in Zone 22 an.

• IIIC weist die Eignung für leitfähigen Staub aus, die anspruchsvollste Staubkategorie der Gruppe III.

• T120°C gibt die maximal zulässige Oberflächentemperatur an.

• Dc kennzeichnet das Geräteschutzlevel, das üblicherweise mit Zone 22 assoziiert wird.

Warum die IP-Schutzklasse nicht der Ex-Kennzeichnung entspricht

Einer der häufigsten Einkaufsfehler besteht darin, anzunehmen, dass ein Produkt mit IP65 oder IP66 automatisch für Zone 22 geeignet ist. Dies ist nicht korrekt. Der IP-Code gibt hauptsächlich den Grad des Schutzes gegen Eindringen von Feststoffpartikeln und Wasser unter standardisierten Prüfbedingungen an. Er sagt für sich genommen nichts über die Zündkontrolle in einer Atmosphäre aus brennbarem Staub aus.

Der Ex-Schutz beantwortet eine andere Frage: Ob das Gerät betrieben werden kann, ohne in einer potenziell explosionsfähigen Atmosphäre eine wirksame Zündquelle zu werden. Dies erfordert die Berücksichtigung des thermischen Verhaltens, der Gehäusekonstruktion, der Materialauswahl, der Fehlertoleranz, der Staubeindringleistung, der Kennzeichnung, der Prüfung und der Zertifizierung. Mit anderen Worten: Die IP-Schutzklasse unterstützt den Umweltschutz, während die Ex-Kennzeichnung die Explosionssicherheit regelt. Ein Zone-22-Produkt benötigt häufig beides, wobei eines das andere nicht ersetzt.

Typische Anwendungen von Zone-22-Geräten

Zone-22-Geräte werden weitverbreitet in Bereichen um Prozesse mit brennbarem Staub verwendet, in denen die Wahrscheinlichkeit einer Staubwolke begrenzt, aber dennoch plausibel ist. Typische Anwendungen umfassen:

1. Lebensmittel- und Getreideanlagen: periphere Bereiche um die Handhabung von Mehl, die Förderung von Zucker, die Herstellung von Futtermitteln, die Dosierung von Getreide und die Verpackungslinien von Pulvern.

2. Holzbearbeitungs- und Plattenanlagen: umgebende Bereiche in der Nähe von Schleiflinien, Sägemehlfördergeräten, Absauganschlüssen und Pelletshandhabungssystemen.

3. Chemische und pharmazeutische Produktion: externe Prozesszonen um Pulverübergabepunkte, Mischer, Abfüllgeräte und Verpackungszellen mit kontrolliertem Staubaustritt.

4. Schüttgüter und Recycling: periphere Bereiche in der Nähe von Separatoren, Behältern, Dosiergeräten und geschlossenen Förderern zur Handhabung feiner brennbarer Feststoffe.

5. Versorgung und Anlagenservice: örtliche Alarmeinrichtungen, Gegensprechanlagen, Rufstationen, Lautsprecher und Feldsteuerprodukte, die in der Nähe von staubklassifizierten Prozessräumen installiert sind.

An diesen Standorten kann die Produktkategorie Industrietelefone, Gegensprechstationen, Hornlautsprecher, Warnmelder, Bedienstationen, Anschlusskästen, Kameragehäuse, Leuchten, örtliche Schalttafeln und Kabelzubehör umfassen – solange sie für die klassifizierte Staubatmosphäre korrekt bewertet sind.

Übliche Zone-22-Standorte in Anlagenlayouts

Zone 22 tritt häufig in den äußeren oder umgebenden Zonen von Prozessgeräten auf und nicht innerhalb des Geräts selbst. Beispiele umfassen den Raum um eine Verpackungsmaschine mit effektiver Staubabsaugung, den Bereich in der Nähe einer Inspektionsstelle eines Schneckenförderers, den Bodenbereich in der Nähe eines Siloaustrittsanschlusses oder den umgebenden Gang außerhalb einer allgemein geschlossenen Pulverprozesslinie. Sie kann zudem in der Nähe von Staubabscheiderauslässen, Übergabeschächten oder Zugangstüren auftreten, die normalerweise geschlossen sind, aber einen kurzzeitigen Staubaustritt ermöglichen.

In vielen Anlagen hängt die Klassifizierung Zone 22 zudem stark von der Sauberkeitsqualität ab. Staubablagerungen auf Böden, Trägern, Kabeltrays und Geräteoberflächen sind nicht nur ein Sauberkeitsproblem. Sie können zu einer Gefahrenquelle werden, wenn sie aufgewirbelt und in der Luft verteilt werden. Aus diesem Grund darf die Bereichsklassifizierung nicht von der Wartungsdisziplin getrennt werden.

Auswahl- und Installationsüberlegungen für Zone 22

Selbst wenn der Bereich nur Zone 22 ist, bleibt die Installationsqualität wichtig. Das Schutzkonzept zertifizierter Geräte kann durch ungeeignete Kabelverschraubungen, fehlende Dichtungen, falsche Eintritte, beschädigte Gehäuse, unsachgemäße Montage oder unbefugte Modifikationen untergraben werden. Zubehör und Feldverkabelung müssen mit der Produktzertifizierung und den tatsächlichen Einsatzbedingungen übereinstimmen. Außenbereiche oder Reinigungsumgebungen können zusätzliche Anforderungen im Zusammenhang mit Korrosion, Witterungseinfluss und Wassereindringen stellen, wobei diese Umgebungsanforderungen die Explosionssicherheit nicht beeinträchtigen dürfen.

Ingenieure sollten zudem die tatsächlichen Eigenschaften des brennbaren Staubs des Prozessmaterials bestätigen. Leitfähiger Staub, Staub mit niedriger Zündtemperatur oder starke Staubschichtbildung können die Eignung eines Produkts verändern, das sonst akzeptabel erscheinen mag. Typenschildkennzeichnungen und Zertifikate müssen immer anhand der Bereichsklassifizierungsstudie geprüft werden und nicht nach Aussehen oder gewohnter Praxis ausgewählt werden.

Häufige Fehler bei Zone-22-Projekten

• Annahme, dass Zone 22 ein zu geringes Risiko aufweist, um Geräte für explosionsgefährdete Bereiche zu erfordern.

• Auswahl nur nach IP-Schutzklasse ohne Prüfung der Ex-Kennzeichnung und Zertifizierung.

• Vernachlässigung von Staubschichten und Konzentration nur auf sichtbaren, in der Luft schwebenden Staub.

• Unterlassung der Überprüfung der korrekten Staubgruppe, insbesondere wenn leitfähiger Staub vorhanden sein kann.

• Verwendung zertifizierter Geräte in Kombination mit inkompatiblen Kabeldurchführungen oder Zubehör.

• Vernachlässigung der Sauberkeit, wodurch abgelagerter Staub zu einer sekundären Gefahrenquelle werden kann.

• Behandlung der Bereichsklassifizierung als bloße Dokumentenaufgabe statt als technische Beurteilung, die an den tatsächlichen Prozess gebunden ist.

Häufig gestellte Fragen

Ist Zone 22 dasselbe wie ein gewöhnlicher staubiger Bereich?

Nein. Ein staubiger Bereich ist nicht automatisch ein explosionsgefährdeter Bereich. Zone 22 bedeutet speziell einen Ort, in dem während des normalen Betriebs wahrscheinlich keine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer brennbaren Staubwolke auftritt, die aber – falls sie auftritt – nur kurze Zeit besteht.

Ist Zone 22 weniger gefährlich als Zone 21?

Ja. Zone 21 gilt, wenn während des normalen Betriebs gelegentlich wahrscheinlich eine explosionsfähige Staubwolke auftritt. Zone 22 gilt, wenn dies während des normalen Betriebs unwahrscheinlich ist und – falls sie auftritt – nur kurze Zeit andauert.

Können gewöhnliche Geräte mit IP-Schutzklasse in Zone 22 verwendet werden?

Nicht automatisch. Eine hohe IP-Schutzklasse kann bei der Umgebungsabdichtung helfen, beweist aber für sich genommen nicht die Eignung für eine explosionsfähige Atmosphäre aus brennbarem Staub. Das Gerät muss über das korrekte Ex-Schutzkonzept und eine Zertifizierung verfügen.

Welche Kennzeichnung ist üblicherweise auf Zone-22-Produkten zu sehen?

Ein häufiges Beispiel ist Ex tc IIIC T120°C Dc, wobei die genaue Kennzeichnung vom Schutzverfahren, der Staubgruppe, der Temperaturanforderung und der Produktkonstruktion abhängt.

Können höher bewertete Geräte in Zone 22 installiert werden?

Ja. Geräte mit höherem Schutz können bei Bedarf verwendet werden. In der Praxis werden Produkte, die für anspruchsvollere Staubzonen geeignet sind, häufig in Zone 22 eingesetzt, wenn eine Standardisierung oder Standortanforderungen dies unterstützen.

Warum sind Staubschichten wichtig, wenn es bei Zone 22 um Staubwolken geht?

Weil abgelagerter Staub später in der Luft schwebend werden und eine Wolke bilden kann, zudem heiße Oberflächen isolieren und das Zündrisiko beeinflussen kann. Daher bleiben Staubschichten, Ablagerungen und Haufen bei der Beurteilung staubgefährdeter Bereiche wichtig.

Fazit

Zone 22 ist die Klassifizierung für explosionsgefährdete Bereiche, in denen während des normalen Betriebs wahrscheinlich keine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer brennbaren Staubwolke auftritt, die aber unter plausiblen Austrittsbedingungen kurzzeitig auftreten kann. Sie unterliegt anerkannten Rahmenwerken wie IEC 60079 und ATEX und sollte durch eine sachgemäße Bereichsklassifizierung bewertet werden – nicht durch Annahmen. Die korrekte Geräteauswahl hängt von mehr als einem generischen staubdichten Gehäuse ab. Ingenieure müssen die vollständige Ex-Kennzeichnung, die Staubgruppe, die Temperaturgrenze, das Geräteschutzlevel, die IP-Leistung, die Installationsqualität und die tatsächlichen Prozessbedingungen am Standort berücksichtigen. Wenn diese Faktoren gemeinsam berücksichtigt werden, wird der Schutz von Zone 22 zu einer klaren und beherrschbaren technischen Aufgabe.