IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 14/2002, Seite 22 ff.
SANITÄRTECHNIK
Gasversorgung in Küchen, Schulen und Laboratorien
Sicherheitstechnische Vorschriften zur Ausstattung von Gasentnahmeeinrichtungen
Frank Freund*
Das Sichern von Gasentnahmestellen in Laborräumen, Schulungsräumen und technischen Arbeitsräumen sowie in gewerblichen Klein- und Großküchen unterliegt der strengen Einhaltung vieler Normen und Regeln. Gemeinsam ist diesen Vorschriften der Gedanke, dass an keiner Entnahmestelle ungehindert und unkontrolliert Gas austreten darf, ohne von einer Flamme verbrannt zu werden. Und das mit größtmöglicher Sicherheit.
Küchenabsicherung
Die Absicherung in gewerblichen Küchen erfolgt nach den Regeln des DVGW-Arbeitsblattes G 634. Man spricht hier auch von einer Küchenabsicherung. Diese technische Regel gilt für die Planung, Erstellung, Änderung und die Instandhaltung von Gasanlagen mit Geräten zum Garen (z.B. Kochen, Braten, Backen, Grillen) und Warmhalten (z.B. Speisen, Geschirr) in gewerblichen Küchen in Gebäuden, die mit Gasen nach dem DVGW-Arbeitsblatt G 260/I mit Betriebsdruck bis 100 mbar versorgt werden.
Der G 634 übergeordnet sind insbesondere Bestimmungen von Bund und Ländern: Bauordnung der Länder, Bauaufsichtliche Richtlinien über brandschutztechnische Anforderungen von Lüftungsanlagen, Feuerungsverordnung der Länder, Verordnung über Arbeitsstätten, Bundes-Immissionsschutzgesetz und Unfallverhütungsvorschriften. Außerdem sind zu beachten: Sicherheitsregeln für Küchen, Arbeitsstätten-Richtlinien, die DIN 18160 für Hausschornsteine und die VDI 2052 "Raumlufttechnische Anlagen für Küchen".
| Bild 1: Gasabsicherung in einer gewerblichen Kleinküche. |
Gewerbliche Kleinküche
Ab einer Teilbelastung von 14 kW ist durch Sicherheitseinrichtungen zu gewährleisten, dass die Gaszufuhr zu den Brennern nur freigegeben wird, wenn die Absaugung sichergestellt ist (Bild 1). Voraussetzung dafür ist, dass in den Räumen Dunstabzugsanlagen angeordnet sind, über die die Abgase abgeführt werden. Zudem muss auch immer für eine gute Belüftung gesorgt sein. In überschaubaren Kleinküchen verzichtet die Verordnung auf die Forderung einer Geschlossenstellungskontrolle, da man davon ausgeht, dass der Bediener alle Brennerstellen im Blick hat. Wird während der Inbetriebnahme oder des Betriebes festgestellt, dass die Absaugung nicht sichergestellt ist, darf kein Gas freigegeben bzw. muss die Gaszufuhr unterbrochen werden. Das ist der Fall, wenn der Lüfter nicht läuft oder die Filtermatte verschmutzt ist. Beide Elemente des Abzugs werden deshalb mit zwei Luftdruckwächtern (5), die den Unterdruck messen, überwacht.
Die Drücke in der Absaugung sind naturgemäß sehr gering, d.h. die Druckwächter müssen an einem strömungstechnisch günstigen Ort der Ablufthaube installiert und sehr fein justiert werden, um eine optimale Erfassung des geringen Unterdruckes zu erreichen. Meldet einer der Wächter einen von der Voreinstellung abweichenden Druck, wird über den Schaltkasten (4) das Magnetventil (3) stromlos geschaltet und fällt zu. Bei ausgebautem oder verschmutztem Abluftfilter darf die Anlage nicht betrieben werden und schaltet durch die Druckwächter-Kombination ab. Die Gaszufuhr ist unterbrochen. Die dargestellte Anordnung enthält außerdem den Not-Aus-Taster (6), den Kugelhahn (1) zur manuellen Absperrung der Gaszufuhr im Eingang, darin integriert die thermische Armaturensicherung (1) zum erhöhten Brandschutz gemäß TRGI 86/’96 sowie den Gasfilter (2) zum Schutz nachgeschalteter Geräte vor Verschmutzung.
| Bild 2: Gasabsicherung in einer gewerblichen Großküche. |
Gewerbliche Großküche
In den gewerblichen Großküchen muss bei der Installation über das oben beschriebene Maß hinaus einiges beachtet werden. Ab einer installierten Gesamtwärmebelastung von über 50 kW müssen die Räume mit einer RLT-Anlage be- und entlüftet werden. Bei den räumlich größeren Entfernungen ist zudem davon auszugehen, dass der Bediener nicht alle Entnahmestellen gleichzeitig im Blick hat und damit auch nicht überwachen kann, ob alle geschlossen sind. Daher wird bei den größeren Gewerbeküchen eine Installation mit Dichtheitskontrolleinrichtung für die nachgeschaltete Installation sowie Strom- und Gasmangelsicherung bevorzugt, die zentral bedient werden kann.
Der optimale Aufbau einer solchen Anlage ist eine komplette Gas-Druckregel- und Sicherheitsstrecke, die bis zu einem abgesicherten Eingangsdruck von kleiner 100 mbar arbeitet (Bild 2). Die Strecke besteht zunächst aus dem Kugelhahn mit integrierter thermischer Armaturensicherung (1), dem Gasfilter (2) und dem Manometer mit Druckknopfhahn (3) zur Überwachung des Eingangsdrucks. Der anschließende Gas-Druckregler (4) sorgt für den gleichbleibend geregelten Gasausgangsdruck. Das Herzstück der Strecke bilden das Haupt- (6) und das Bypassventil mit Düse (5) und der Gas-Druckwächter (7). Diese Kombination ist sowohl als Kompaktgerät auf dem Markt als auch aus diskreten Komponenten zusammensetzbar. Daran anschließend wird der Gasausgangsdruck mit einem zweiten Manometer (8) überwacht und die Gaszufuhr mit einem Ausgangskugelhahn (9) direkt vor den Verbrauchern geschlossen. Diese Elemente sind z.B. bei Wartungsarbeiten sinnvoll und äußerst nützlich. Komplettiert wird die Gesamtinstallation durch den Schaltkasten (10), den Not-Aus-Taster (12) und die Luftdruckwächterkombination (11).
Die grundlegende Funktion der Überwachung der Absaugung ist identisch mit der Anordnung bei den kleineren Küchen. Zusätzlich bietet die Strecke mit den genannten Komponenten den Vorteil, die geregelte Gaszufuhr bei der Befüllung und im Betrieb ständig zu kontrollieren.
Nach dem Einschalten der Absaugung wird der Eingangskugelhahn (1) geöffnet. Das Gas strömt über den Filter (2) zum Regler (4). Am Hauptventil (6) liegt also der gewünschte Druck an. Die Anlage wird nun mit dem Schlüsselschalter am Schaltkasten (10) betriebsbereit geschaltet und zeigt dies mit der entsprechenden Kontrollleuchte an. Durch Drücken des Leuchtdrucktasters "Start" wird die Anlage über das Bypassventil (5) befüllt. Sind alle Entnahmestellen geschlossen und die Anlage dicht, baut sich hinter dem Hauptventil (6) ebenfalls der gewünschte Druck auf. Der hinter den Ventilen angeordnete Gas-Druckwächter (7) meldet dem Schaltkasten, wenn dieser Druck erreicht ist, und das Hauptventil (6) wird geöffnet. Das Gas ist freigegeben, der Herd kann angezündet werden.
Die Einbaustelle sollte möglichst nahe an den Verbrauchern liegen, da der höchstzulässige Bypassvolumenstrom bei 30 l/h liegt. Um möglichst kurze Befüllzeiten zu gewährleisten, ist es sinnvoll, bei größeren Anlagen mehrere Sicherheitsventile vorzusehen. Grundsätzlich sollten an ein Sicherheitsventil maximal 100 kW, das entspricht 10 m3/h, angeschlossen werden. Des Weiteren wird der Einbau in Nebenräumen bevorzugt, um Betriebsstörungen durch Verschmutzung und Wasser-Einwirkung zu verhindern.
Laborabsicherung
Die Absicherung von Laboren und Unterrichtsräumen erfolgt nach dem DVGW-Arbeitsblatt G 621. Die technischen Regeln gelten wie bei den Küchen für die Planung, Erstellung, Änderung, Instandhaltung und den Betrieb von Gasanlagen mit Betriebsdrücken bis 100 mbar, die mit Gasen nach dem DVGW-Arbeitsblatt G 260/I versorgt werden.
Wie bei der G 634 bleiben auch bei der G 621 behördliche Vorschriften und Bestimmungen, Unfallverhütungsvorschriften und VDE-Bestimmungen unberührt. Außerdem gelten analog zu oben, falls nicht anders bestimmt, die DVGW-TRGI (G 600) und die TRF (Technische Regeln Flüssiggas).
An den jeweiligen Entnahmestellen muss die Geräteanschlussarmatur entweder eine Sicherheits-Gasanschlussarmatur nach DIN 3383 Teil 4 (Gassteckdose mit automatischer Verriegelung beim Abziehen des Laborschlauchs) oder eine Laborarmatur nach DIN 3537 Teil 3 (Laborhahn mit Drehsicherung - mit fester Tülle oder Kupplung mit Tülle) sein.
Grundsätzlich gilt, dass nach TRGI 86/’96 Armaturen und Messeinrichtungen dicht und so beschaffen sein müssen, dass sie bei äußerer Brandeinwirkung nicht zu einer Explosionsgefahr führen. Aus diesem Grund werden bei allen Anwendungen thermische Armaturensicherungen installiert.
Bei der Konzeption einer Gas-Absicherung wird grundlegend zwischen Unterrichtsräumen und Laboratorien unterschieden.
Absicherung für Unterrichtsräume
Unterrichtsräume sind Räume für naturwissenschaftlichen Unterricht an Ausbildungsstätten und Schulen, die der praktischen Wissensvermittlung durch Eigentätigkeit nicht unterwiesener Personen (z.B. Schüler) dienen. Bei der Betrachtung einer kompletten Anlage müssen mehrere Abschnitte berücksichtigt werden. Einen Überblick über Installationsbeispiele enthält die folgende Übersicht (Bild 3).
| Bild 3: Schematische Übersicht für die Gasabsicherung von Unterrichtsräumen. |
Zentrale Absperreinrichtung
Die Absperreinrichtung (der gasseitige Teil) kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des Unterrichtsraumes angeordnet sein. Das dazugehörige Bedienteil ist an einer leicht erreichbaren Stelle (z.B. Lehrertisch) innerhalb des Unterrichtraumes anzuordnen und muss gegen unbefugtes Öffnen (z.B. mit einem Schlüsselschalter) gesichert sein. Durch die Betätigung der Absperreinrichtung muss an allen Vorführ- und Übungsständen des jeweiligen Raumes die Gasversorgung abgesperrt werden.
Die zentrale Absperreinrichtung (Bild 4) besteht i.d.R. aus dem Eingangskugelhahn mit integrierter thermischer Armaturensicherung (1), dem Gasfilter (2), dem Gas-Magnetventil (3) und dem Schaltkasten (4) sowie dem Not-Aus-Taster (5). Dieser Taster sollte zusätzlich zum Schaltkasten an Fluchtwegen installiert sein. Bei der Installation von Not-Aus-Tastern wird im Betätigungsfall die Gas- und Stromabschaltung des gesamten Raumes empfohlen.
Grundsätzlich sollte bei Gewindeausführungen eine Verschraubung hinter dem Eingangskugelhahn angebaut werden. Bei Nennweiten über DN 50 sind Rohrverbindungen und Bauteile wieder in Flanschausführung vorzusehen.
| Bild 4: Komponenten einer zentralen Absperreinrichtung für Unterrichtsräume. |
Zwischenabsperrung
Bei den Zwischenabsperrungen unterscheidet man nach der Art der Anwendungen zwischen Lehrertisch, Schülertischen und den Digestorien.
| Bild 5: Zwischenabsicherung Schülertisch. |
Zwischenabsperrung Schülertisch
Für die Übungsstände an den Schülertischen muss eine weitere zusätzliche Absperrung eingebaut werden, die sicherstellt, dass nur dann Gas eingelassen werden kann, wenn sämtliche Geräteanschlussarmaturen geschlossen sind. Hier findet sich eine Analogie zu den Absicherungen mit Geschlossenstellungskontrolle in gewerblichen Großküchen. Folglich ist der Aufbau der Gasstrecke fast identisch (Bild 5).
Nach dem Kugelhahn mit integrierter thermischer Armaturensicherung (1) und dem Gas-Druckregler (2) folgt die am Markt übliche Kompakteinheit, die die nötigen Einbauteile Filter (3), 1. Gasventil (4), 2. Gasventil mit Bypassdüse (5) und Gas-Druckwächter (6) in sich vereint. Das anschließende Manometer mit Druckknopfhahn (7) und der Ausgangskugelhahn (8) sind weitere Sicherheitsfeatures. Komplettiert wird diese Anordnung mit dem Schaltkasten (9) und dem Not-Aus-Taster (10).
Die Befüllung der Anlage mit Gas erfolgt bis auf die Überwachung einer hier nicht erforderlichen Absaugung wie bei den gewerblichen Großküchen beschrieben. Bei der Anordnung der Kompakteinheit (wird i.a. Laborsicherheitsventil genannt) ist grundsätzlich auf eine möglichst kurze Rohrleitung bis zum Brenner (zu den Brennern) zu achten. Die Befüllzeit durch die Bypassdüse richtet sich nach dem zu füllenden Raum, d.h. bei einem Rohrdurchmesser DN 20 und einer angenommenen Leitungslänge von 10 Metern ergibt sich eine Prüfzeit von etwa 20 Sekunden.
Zwischenabsperrung Lehrertisch
Die Zwischenabsperrung am Lehrertisch ist im Aufbau völlig identisch mit der Zentralabsperrung. Die Absperreinrichtung und das Bedienteil sind direkt am Lehrertisch vorzusehen.
Zwischenabsperrung Digestorium II
Digestorien sind Abzüge, die sich meist in einem gesonderten Raum oder Bereich hinter Glas befinden, um Versuche oder chemische Operationen durchzuführen. Sie werden wie die Zentralabsperrung mit einer Absperreinheit und einem Bedienteil ausgestattet.
Zwischenabsperrung Digestorium I
Sollte sich in einem Digestorium mehr als ein Laborbrenner befinden, wird üblicherweise der Einsatz eines Laborsicherheitsventils empfohlen.
Bei der Absicherung eines Digestoriums ist darauf zu achten, dass bei Ausfall der Absaugung die Gaszufuhr selbsttätig unterbrochen wird. Das erreicht man, wenn z.B. das Magnetventil elektrisch über den Abluftwächter geschleift wird.
| Bild 6: Schematische Übersicht für die Gasabsicherung von Laboratorien. |
Absicherung für Laboratorien
Laboratorien sind im Unterschied zu Unterrichtsräumen Arbeitsräume, in denen Fachkräfte oder unterwiesene Personen Versuche durchführen bzw. gewerblich tätig sind. Darunter fallen auch Arbeitsräume, in denen unter labormäßigen Bedingungen gearbeitet wird und Praktikumsräume in Hochschulen (Bild 6). Hier sind auch die "Richtlinien für Laboratorien" zu berücksichtigen.
Auch bei den Laboratorien wird die Gesamtinstallation in diskrete Bereiche unterteilt, an die unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. Die folgende Übersicht erleichtert die Orientierung.
| Bild 7: Komponenten einer zentralen Absperreinrichtung für Laboratorien. |
Zentrale Absperreinrichtung
Die Absperrung (gasseitig) kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des Laboratoriums angeordnet sein (Bild 7). Das Bedienteil ist an einer leicht erreichbaren und jederzeit zugänglichen Stelle außerhalb des Laboratoriums und in dessen Nähe anzuordnen. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu der Anordnung bei Unterrichtsräumen. Das Bedienteil ist als solches zu kennzeichnen.
Mit einer Sicherheitseinrichtung ist sicherzustellen, dass nur dann Gas eingelassen werden kann, wenn sämtliche Geräteanschlussarmaturen geschlossen sind. Hier wird ein weiterer Unterschied zu den Unterrichtsräumen deutlich, wo diese Einrichtung erst bei den Zwischenabsperrungen gefordert wird.
Eine Ausnahme stellen sehr kleine Laboratorien mit wenigen Entnahmestellen dar. Dort ist die komplexe Sicherheitseinrichtung entbehrlich, wenn aufgrund der Größe und Überschaubarkeit vor dem Einlassen des Gases durch Inaugenscheinnahme zweifelsfrei festgestellt werden kann, dass sämtliche Geräteanschlussarmaturen geschlossen sind (z.B. gewerbliche Kleinlabors).
Zwischenabsperrung Arbeitstisch
Eine Zwischenabsperrung an den Arbeitstischen ist nicht erforderlich. Also auch hier ein wesentlicher Unterschied zu den Unterrichtsräumen.
| Bild 8: Zwischenabsperrung Digestorium. |
Zwischenabsperrung Digestorium
Digestorien in Laboratorien werden als einziger Abschnitt der gesamten Installation so betrachtet wie in Unterrichtsräumen, d.h. bei guter Übersicht reicht eine einfache Absperreinrichtung mit Bedienteil. Bei komplexeren, schlecht überschaubaren Anordnungen mit mehreren Brennern wird eine komplette Sicherheitseinrichtung mit einem Laborsicherheitsventil empfohlen (Bild 8). Zu beachten ist die sinnvolle Platzierung des Abluftwächters (6).
Fazit
An die Absicherung der Gasinstallation in Küchen, Schulen und Laboren werden demnach vielfältige Anforderungen gestellt. Der Planende und der Ausführende sollte daher über detaillierte Kenntnisse verfügen oder sich von den Fachfirmen kompetent beraten lassen.
* Frank Freund, Abteilung Heizwärme der G. Kromschröder AG, Osnabrück
B i l d e r : G. Kromschröder AG, Osnabrück
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