Vor dem Einstieg in einen Behälter soll die Atmosphäre auf Sauerstoffmangel, brennbare Gase, Schwefelwasserstoff und Kohlenmonoxid geprüft werden. Das vorhandene Mehrgaswarngerät besitzt die passenden Sensoren. Kann es deshalb einfach an der Behälteröffnung eingeschaltet und dort einige Sekunden gehalten werden?
In vielen Anwendungen reicht das nicht aus. Die Atmosphäre unmittelbar an einer Mannlochöffnung kann sich deutlich von den Bedingungen tiefer im Behälter unterscheiden. Abhängig von Gasart, Temperatur, Luftbewegung, Behältergeometrie und möglichen Freisetzungsquellen können sich unterschiedliche Konzentrationen in verschiedenen Höhen oder Toträumen bilden.
Für das Freimessen vor dem Einstieg wird deshalb häufig eine Probe aus dem noch nicht sicher zugänglichen Bereich zum Gaswarngerät transportiert. Dafür kommt ein Gerät mit Pumpe, Sonde und geeignetem Probenschlauch zum Einsatz. Der Bediener bleibt außerhalb des potenziell gefährlichen Bereiches, während die Atmosphäre gezielt an den vorgesehenen Messpunkten angesaugt wird.
Während der anschließenden Arbeit verändert sich die Aufgabenstellung. Jetzt soll nicht mehr eine entfernte Atmosphäre untersucht werden, sondern möglichst genau die Luft überwacht werden, die sich im unmittelbaren Aufenthalts- beziehungsweise Atembereich der Person befindet. Dafür kann ein tragbares Mehrgaswarngerät im Diffusionsbetrieb die passendere Lösung sein.
Die Frage lautet deshalb nicht einfach „Pumpe oder Diffusion?“. Beide Betriebsarten erfüllen unterschiedliche Aufgaben und werden in vielen Anwendungen nacheinander benötigt. Gleichzeitig muss bei der Pumpenmessung berücksichtigt werden, dass eine Gasprobe nicht augenblicklich vom Schlauchende zum Sensor gelangt.
Je länger Probenschlauch und Sonde sind, desto größer wird die Transportverzögerung. Erst nachdem das vorher im Probenahmesystem vorhandene Gas ausreichend verdrängt wurde, erreicht die neue Atmosphäre den Sensor. Anschließend benötigt auch der Sensor selbst noch seine spezifische Reaktionszeit.
Hinzu kommt, dass nicht jedes Gas mit jedem Schlauchmaterial verlustfrei transportiert werden kann. Reaktive oder adsorptionskritische Gase können an der Schlauchinnenwand teilweise zurückgehalten werden. Filter, Wasserabscheider, Feuchtigkeit und Teilblockierungen können den Probenstrom zusätzlich beeinflussen.
Für eine zuverlässige Gasmessung muss deshalb zuerst geklärt werden, wo die Atmosphäre gemessen werden soll. Muss eine Probe aus einem entfernten beziehungsweise noch nicht sicher zugänglichen Bereich zum Sensor transportiert werden, ist eine geeignete Pumpenprobenahme erforderlich. Soll dagegen die Atmosphäre unmittelbar am Geräteträger überwacht werden, ist der Diffusionsbetrieb häufig die zweckmäßigere Betriebsart.
Wie funktioniert ein Gaswarngerät im Diffusionsbetrieb?
Im Diffusionsbetrieb wird die Umgebungsluft nicht aktiv durch eine Pumpe angesaugt. Die Gasmoleküle gelangen durch natürliche Molekülbewegung, vorhandene Luftströmungen und die Bewegung des Geräteträgers zu den Sensoröffnungen.
Das Gaswarngerät misst damit grundsätzlich die Atmosphäre direkt an seinem eigenen Standort. Genau diese Eigenschaft macht den Diffusionsbetrieb für die persönliche Gasüberwachung interessant.
Wird das Gerät entsprechend der Herstellerangaben im Bereich der Atemzone getragen, überwacht es kontinuierlich die Atmosphäre, der die Person tatsächlich ausgesetzt ist. Verändert sich die lokale Gaskonzentration, erreicht diese Atmosphäre unmittelbar die Sensoreinlässe. Es muss nicht zunächst ein langer Probenschlauch mit der neuen Atmosphäre gespült werden.
Voraussetzung ist allerdings, dass die Sensoröffnungen frei bleiben. Werden sie durch Kleidung oder persönliche Schutzausrüstung verdeckt, kann die Gaszufuhr zum Sensor beeinträchtigt werden. Auch akustische, optische und Vibrationsalarme müssen vom Geräteträger zuverlässig wahrgenommen werden können.
Der Diffusionsbetrieb eignet sich deshalb besonders für die kontinuierliche persönliche Überwachung während Wartungs-, Instandhaltungs- und anderen Arbeiten in Bereichen, in denen sich die Atmosphäre während des Aufenthaltes verändern kann.
Wie funktioniert der Pumpenbetrieb?
Im Pumpenbetrieb wird die Gasprobe aktiv aus einer entfernten Messstelle angesaugt. Der typische Probenweg lässt sich vereinfacht als Messstelle → Sonde → Probenschlauch → Filter/Wasserabscheider → Pumpe → Sensoren beschreiben.
Dadurch können Messungen beispielsweise in Tanks, Schächten, Silos, Kanälen oder Prozessbehältern durchgeführt werden, ohne dass die Person den noch nicht sicher bewerteten Bereich betreten muss.
Das ist insbesondere beim Pre-Entry-Test beziehungsweise beim Freimessen vor dem Einstieg wichtig. Die Sonde wird an den vorgesehenen Messpunkt gebracht, während das Gaswarngerät und die Bedienperson außerhalb des gefährdeten Bereiches bleiben.
Die Pumpe verändert dabei nicht das eigentliche Messprinzip der eingebauten Sensoren. Ein elektrochemischer H2S-Sensor bleibt beispielsweise ein elektrochemischer Sensor. Die Pumpe übernimmt lediglich den Transport der Probe vom entfernten Messpunkt zum Sensor.
Genau daraus entsteht eine wichtige Konsequenz: Die Pumpe kann zwar die Gasprobe zum Gerät transportieren, sie macht den eigentlichen Sensor jedoch nicht schneller. Nach der Transportzeit muss zusätzlich die Reaktionszeit des betreffenden Sensors berücksichtigt werden.
Pumpe oder Diffusion im direkten Vergleich
Beide Betriebsarten unterscheiden sich weniger durch die gemessenen Gase als durch den Ort, an dem die relevante Atmosphäre erfasst werden soll.
| Merkmal | Diffusionsbetrieb | Pumpenbetrieb |
|---|---|---|
| Messort | unmittelbar am Gaswarngerät | entfernte Messstelle möglich |
| Probentransport | passiv | aktiv über Pumpe |
| Probenschlauch | normalerweise nicht erforderlich | bei Fernmessungen erforderlich |
| Schlauchtransportzeit | entfällt | abhängig von Schlauch, Sonde und Pumpensystem |
| Persönliche Atemzonenüberwachung | sehr gut geeignet | nicht automatisch die günstigste Betriebsart |
| Pre-Entry-Test | nur bei sicher direkt erreichbarer Messstelle | gezielte Fernprobenahme möglich |
| Messung in mehreren Tiefen | nur eingeschränkt möglich | mit Sonde und Schlauch gut durchführbar |
| Einfluss des Schlauchmaterials | entfällt | kann bei bestimmten Gasen erheblich sein |
| Blockierungsrisiko | kein externer Probenweg | Schlauch, Sonde oder Filter können blockieren |
Pumpen- und Diffusionsbetrieb sind damit keine konkurrierenden Lösungen für exakt dieselbe Aufgabe. Häufig wird zunächst mit der Pumpe aus sicherer Entfernung freigemessen und während der anschließenden Arbeit die persönliche Atmosphäre im Diffusionsbetrieb überwacht.
Warum Diffusion für die persönliche Überwachung sinnvoll ist
Ein persönliches Gaswarngerät soll möglichst die Atmosphäre erfassen, die auch vom Geräteträger eingeatmet wird. Dafür wird es entsprechend der Hersteller- und betrieblichen Vorgaben im Bereich der Atemzone getragen.
Ein langer Probenschlauch würde eine andere Aufgabe erfüllen. Das Gerät würde dann nicht die Atmosphäre unmittelbar am Körper erfassen, sondern die Luft an der Position des entfernten Schlauchendes.
Zusätzlich wäre das Messergebnis zeitlich verzögert. Verändert sich die Atmosphäre direkt am Arbeitsplatz, muss die Probe zunächst durch das komplette Probenahmesystem transportiert werden, bevor die Veränderung den Sensor erreicht.
Für eine unmittelbare persönliche Warnfunktion ist diese Verzögerung normalerweise nicht erwünscht. Deshalb ist ein korrekt getragenes Gerät im Diffusionsbetrieb für die kontinuierliche Atemzonenüberwachung häufig die zweckmäßigere Lösung.
Warum beim Freimessen häufig eine Pumpe benötigt wird
Vor dem Einstieg in einen Behälter ist gerade noch nicht bekannt, ob die darin vorhandene Atmosphäre sicher ist. Es wäre deshalb widersprüchlich, den Kopf oder Oberkörper in die Behälteröffnung zu bringen, nur damit ein Diffusionsgerät die Atmosphäre im Inneren erreicht.
Eine Pumpe ermöglicht die Probenahme aus sicherer Entfernung. Eine geeignete Sonde oder ein Probenschlauch wird in den zu untersuchenden Bereich eingebracht, während Bedienperson und Gaswarngerät außerhalb bleiben.
Damit können verschiedene Bereiche des Behälters nacheinander geprüft werden. Der entscheidende Punkt ist jedoch, dass die Gasprobe nach jedem Positionieren der Sonde zunächst den vollständigen Weg bis zum Sensor zurücklegen muss.
Ein Messwert darf deshalb erst bewertet werden, wenn die neue Probe tatsächlich am Sensor angekommen ist und der für die Sicherheitsbewertung relevante Sensor ausreichend reagieren konnte.
Warum an mehreren Stellen gemessen werden muss
Die Atmosphäre innerhalb eines Behälters muss nicht homogen sein. Gase können sich abhängig von Stoffeigenschaften, Temperatur, Luftbewegung, Behältergeometrie, Einbauten und der eigentlichen Freisetzungsquelle lokal unterschiedlich verteilen.
Deshalb kann eine einzige Messung direkt an der Behälteröffnung nicht automatisch die gesamte Atmosphäre im Inneren repräsentieren.
Je nach Gefährdungsbeurteilung und betrieblicher Situation kann es erforderlich sein, unterschiedliche Höhen sowie zusätzliche kritische Bereiche zu untersuchen. Dazu können beispielsweise oberer, mittlerer und unterer Behälterbereich, Vertiefungen, Toträume oder Bereiche hinter Einbauten gehören.
Die konkrete Messstrategie richtet sich dabei nicht allein nach der pauschalen Annahme, dass ein bestimmtes Gas „schwerer“ oder „leichter“ als Luft ist. Temperatur, Durchmischung, Lüftung und tatsächliche Freisetzungsbedingungen beeinflussen die Atmosphäre ebenfalls.
Wie beeinflusst die Schlauchlänge die Messung?
Jeder Probenschlauch besitzt ein Innenvolumen. Wird seine Sonde von einem Messpunkt zu einem anderen bewegt, befindet sich zunächst weiterhin die Atmosphäre des vorherigen Messpunktes im Schlauch.
Die neue Gasprobe muss dieses Volumen erst verdrängen und bis zum Sensor transportiert werden. Je länger das Probenahmesystem ist, desto größer wird grundsätzlich die dafür erforderliche Zeit.
Die Gesamtwartezeit besteht vereinfacht aus Probentransport + Sensorreaktion + gegebenenfalls zusätzliche Stabilisierung.
Ein häufiger Fehler besteht darin, nach dem Einbringen eines langen Probenschlauches bereits nach wenigen Sekunden den aktuellen Anzeigenwert zu beurteilen. Dieser kann zu diesem Zeitpunkt noch vollständig oder teilweise aus der zuvor im Schlauch vorhandenen Atmosphäre stammen.
Neben der reinen Schlauchlänge können auch Pumpendurchsatz, Schlauchinnendurchmesser, Sonden, Filter, Wasserabscheider, undichte Verbindungen und Teilblockierungen den tatsächlichen Probentransport beeinflussen.
Transportzeit und Sensorreaktionszeit unterscheiden
Bei einer Pumpenmessung müssen zwei grundsätzlich unterschiedliche Zeiten berücksichtigt werden.
Die Transportzeit beschreibt, wie lange die Probe vom entfernten Schlauch- beziehungsweise Sondenende bis zum Gaswarngerät benötigt. Sie wird unter anderem von Länge und Innenvolumen des Probenahmesystems sowie vom tatsächlichen Pumpendurchsatz bestimmt.
Erst wenn das Zielgas den Sensor erreicht hat, beginnt die zweite relevante Phase: die Sensorreaktion. Der Sensor benötigt eine gewisse Zeit, bis sich sein Ausgangswert dem neuen Konzentrationsniveau angenähert hat.
| Zeitanteil | Was passiert? | Wichtige Einflussgrößen |
|---|---|---|
| Schlauchtransport | neue Probe bewegt sich vom Messpunkt zum Gerät | Schlauchlänge, Innenvolumen, Pumpenleistung |
| Spülen | vorherige Atmosphäre wird aus dem Probenweg verdrängt | Totvolumen, Sonde, Filter, Wasserabscheider |
| Sensorreaktion | Sensor nähert sich dem neuen Konzentrationswert | Sensorprinzip, Zielgas, T90 |
| Zusätzliche Stabilisierung | Anzeige erreicht einen ausreichend stabilen Zustand | Gasart, Adsorption, Prozessbedingungen |
Eine leistungsfähige Pumpe kann deshalb nicht einfach mit einem schnellen Gesamtsystem gleichgesetzt werden. Selbst wenn die Probe sehr schnell bis zum Sensor transportiert wird, bleibt dessen intrinsische Ansprechzeit bestehen.
Beispiel: 20 m Probenschlauch
Ein Mehrgaswarngerät wird für einen Pre-Entry-Test mit einem 20 m langen Probenschlauch eingesetzt. Für das verwendete System gibt der Hersteller beispielsweise eine Mindestwartezeit von 3 Sekunden pro Meter Schlauch zuzüglich der normalen Sensorreaktionszeit vor.
Allein für den Probentransport ergibt sich damit 20 m × 3 s/m = 60 s. Der Messwert sollte also bereits aus diesem Grund nicht nach zehn oder zwanzig Sekunden beurteilt werden.
Besitzt der für die Sicherheitsbewertung relevante Sensor beispielsweise eine T90 von 30 bis 40 Sekunden, ergibt sich als Größenordnung mindestens etwa 90 bis 100 Sekunden bis zur Beurteilung eines weitgehend reagierten Messwertes.
| Schritt | Beispielwert | Bedeutung |
|---|---|---|
| Schlauchlänge | 20 m | Entfernung des Messpunktes |
| Herstellervorgabe | mind. 3 s/m | Vorpump-/Transportzeit |
| Transportzeit | mind. 60 s | bis die neue Probe den Sensor erreicht |
| Beispielhafte Sensor-T90 | 30…40 s | zusätzliche Sensorreaktionszeit |
| Gesamtgrößenordnung | mind. ca. 90…100 s | vor Bewertung des stabilisierten Messwertes |
Diese Rechnung ist keine allgemeingültige Vorgabe für jedes Gaswarngerät. Maßgeblich sind immer die Herstellerangaben für das tatsächlich eingesetzte Gerät, die konkrete Schlauchkonfiguration und die relevanten Sensoren.
Das Beispiel zeigt jedoch deutlich: Ein 20-m-Probenschlauch und nur wenige Sekunden Wartezeit sind bei einer solchen Herstellervorgabe nicht miteinander vereinbar.
Welche Rolle spielt das Probenvolumen?
Das Probenvolumen besteht nicht nur aus dem eigentlichen Schlauch. Auch Sonde, Filtergehäuse, Wasserabscheider und die interne Gasführung des Gerätes besitzen ein Volumen, das bei einem Wechsel des Messpunktes mit der neuen Probe durchströmt werden muss.
Vereinfacht kann die theoretische Austauschzeit aus Volumen / Volumenstrom abgeschätzt werden. Eine solche Rechnung ist allerdings lediglich eine erste physikalische Orientierung.
In einem realen Probenahmesystem entstehen keine idealen schlagartigen Gaswechsel. Strömungsprofil, Toträume, Vermischung, Adsorption und Desorption können dafür sorgen, dass sich alte und neue Probe über eine gewisse Zeit überlagern.
Zusätzlich beginnt die eigentliche Sensorreaktion erst, nachdem das Zielgas am Sensor angekommen ist. Für sicherheitsrelevante Anwendungen sollten deshalb die vom Hersteller vorgegebenen Warte- und Probenahmezeiten verwendet werden.
Warum reaktive Gase im Schlauch verloren gehen können
Nicht jedes Gas wird durch jedes Schlauchmaterial unverändert transportiert. Bestimmte Gase und Dämpfe können an der inneren Schlauchoberfläche adsorbiert werden.
Dabei lagert sich ein Teil der Moleküle zunächst an der Oberfläche an. Der Sensor erhält dadurch unter Umständen eine niedrigere Konzentration oder erreicht den tatsächlichen Endwert erst deutlich später.
Dieser Effekt kann insbesondere bei reaktiven beziehungsweise adsorptionskritischen Stoffen relevant sein. Dazu können abhängig vom verwendeten Material beispielsweise Ammoniak, Chlor, Schwefelwasserstoff, Ozon, Chlorwasserstoff, Stickoxide oder bestimmte VOC gehören.
Bei sicherheitsrelevanten Messungen ist ein solcher Verlust besonders kritisch. Eine zu niedrige Anzeige kann den Eindruck einer weniger gefährlichen Atmosphäre vermitteln, obwohl am eigentlichen Messpunkt eine höhere Konzentration vorhanden ist.
Schlauchlänge und Material sind deshalb Bestandteil des Messsystems und nicht lediglich mechanisches Zubehör.
Das richtige Schlauchmaterial auswählen
Ein Probenschlauch sollte nicht allein anhand von Länge, Außendurchmesser und passendem Anschluss ausgewählt werden. Entscheidend ist auch, ob das Material für die zu messenden Gase und die vorliegenden Umgebungsbedingungen geeignet ist.
Hersteller bieten für bestimmte reaktive oder adsorptionskritische Gase teilweise spezielle Low-Adsorption- beziehungsweise Reaktivgas-Schläuche an. Welche Ausführung geeignet ist, muss anhand der jeweiligen Herstellervorgaben und Zielgase geprüft werden.
Auch mit einem geeigneten Schlauch sollte die Länge nur so groß gewählt werden, wie es die Messaufgabe tatsächlich erfordert. Jeder zusätzliche Meter erhöht das Probenvolumen und damit die Transport- beziehungsweise Spülzeit. Bei adsorptionskritischen Gasen vergrößert sich zusätzlich die zur Verfügung stehende innere Oberfläche.
Ein 30-m-Schlauch ist deshalb nicht automatisch die bessere Wahl als ein 10-m-Schlauch, nur weil die eingesetzte Pumpe technisch mit 30 m arbeiten kann.
Filter und Wasserabscheider richtig einsetzen
Bei Fernprobenahmen kann die Sonde mit Staub, Partikeln, Kondensat oder Spritzwasser in Kontakt kommen. Solche Stoffe können die Sensoren beeinträchtigen, die Pumpe belasten oder den Gasstrom durch das Probenahmesystem reduzieren.
Abhängig von Gerät und Messaufgabe können deshalb Filter, Wasserabscheider oder geeignete Sonden eingesetzt werden. Sie schützen das Messgerät, sind jedoch selbst Bestandteil des Gasweges.
Ein verschmutzter oder mit Feuchtigkeit gesättigter Filter kann den Probenstrom erheblich reduzieren. Die bloße Tatsache, dass die Pumpe hörbar läuft, beweist deshalb nicht, dass tatsächlich der vorgesehene Volumenstrom durch das komplette System fließt.
Filter und Wasserabscheider müssen entsprechend den Herstellerangaben kontrolliert und gewartet werden. Auch die Eignung für das jeweilige Zielgas muss berücksichtigt werden.
Was passiert bei blockiertem Schlauch?
Eine Probenleitung kann beispielsweise durch einen abgeknickten oder gequetschten Schlauch, einen verschmutzten Filter, angesaugtes Wasser oder eine verstopfte Sonde blockiert werden.
Dadurch erreicht entweder zu wenig oder überhaupt keine Probe den Sensor. Bei Geräten mit entsprechender Pumpenüberwachung kann eine solche Störung erkannt und gemeldet werden.
Für die Funktionsprüfung ist deshalb nicht nur das eigentliche Gaswarngerät relevant. Auch der komplette Probenweg aus Sonde, Schlauch, Filter beziehungsweise Wasserabscheider und Pumpe muss funktionsfähig sein.
Ein erfolgreicher Gerätetest ohne angeschlossenen Probenschlauch bestätigt nicht automatisch, dass eine spätere Fernprobenahme über das komplette Zubehör korrekt funktioniert.
Schlauch zwischen verschiedenen Messpunkten ausreichend spülen
Wird die Sonde von einem Messpunkt zum nächsten bewegt, bleibt zunächst die vorherige Atmosphäre im Probenschlauch. Das Gaswarngerät kann deshalb für eine gewisse Zeit weiterhin die Konzentration des alten Messortes anzeigen.
Wird beispielsweise zuerst der obere und anschließend der untere Bereich eines Behälters untersucht, muss nach dem Absenken der Sonde zunächst ausreichend lange die neue Atmosphäre durch das Probenahmesystem gefördert werden.
Erst danach kann der Wert dem neuen Messpunkt zugeordnet werden. Dasselbe gilt beim Wechsel von einer belasteten Atmosphäre zurück zu sauberer Luft.
Bei adsorbierenden Gasen kann der Effekt zusätzlich länger anhalten, weil zuvor aufgenommene Moleküle wieder von der Schlauchoberfläche freigesetzt werden können.
Was bedeutet T90 bei einem Gassensor?
T90 beschreibt vereinfacht die Zeit, die ein Sensor nach einer sprunghaften Konzentrationsänderung benötigt, um 90 % des späteren Endwertes zu erreichen.
Beträgt die tatsächliche Prüfgaskonzentration beispielsweise 100 ppm und besitzt der Sensor unter den spezifizierten Bedingungen eine T90 von 30 s, bedeutet dies vereinfacht, dass die Anzeige nach ungefähr 30 Sekunden etwa 90 ppm erreicht haben sollte.
Die T90 darf nicht mit der Zeit bis zur ersten sichtbaren Reaktion verwechselt werden. Ein Sensor kann bereits nach wenigen Sekunden beginnen anzusteigen, obwohl sein Messwert noch deutlich vom tatsächlichen Konzentrationsniveau entfernt ist.
Für Pumpenmessungen gilt außerdem: Die T90 beginnt praktisch erst dann relevant zu werden, wenn das Zielgas den Sensor erreicht hat. Die Schlauchtransportzeit kommt zusätzlich hinzu.
Warum verschiedene Sensoren unterschiedlich schnell reagieren
Ein Mehrgaswarngerät kann mehrere Sensorprinzipien gleichzeitig enthalten. Je nach Konfiguration kommen beispielsweise elektrochemische Sensoren, katalytische Sensoren, Infrarotsensoren oder PID-Sensoren zum Einsatz.
Diese Sensoren unterscheiden sich hinsichtlich Ansprechzeit, Messbereich, Querempfindlichkeiten und Umgebungsabhängigkeiten. Deshalb muss nicht jeder angezeigte Messkanal zum selben Zeitpunkt seinen ausreichend stabilen Wert erreicht haben.
Für eine sicherheitsrelevante Bewertung kann deshalb der langsamste relevante Messkanal maßgeblich sein. Es wäre beispielsweise nicht ausreichend, eine Messung zu beenden, nur weil der Sauerstoffsensor bereits stabil erscheint, wenn ein anderer für die Gefährdungsbeurteilung wichtiger Sensor noch nicht ausreichend reagiert hat.
Welche Wartezeit tatsächlich anzusetzen ist, ergibt sich aus dem verwendeten Gerät, seinen Sensoren und den entsprechenden Herstellervorgaben.
Nach dem Freimessen wieder auf Diffusion umstellen?
Ein erfolgreiches Freimessen beschreibt die Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt. Es garantiert nicht, dass diese Bedingungen während der gesamten anschließenden Arbeit unverändert bleiben.
Schweißarbeiten, Reinigungsmittel, Prozessleckagen, erneute Freisetzung aus Rückständen, Änderungen der Lüftung oder Sauerstoffverbrauch können die Atmosphäre während des Aufenthaltes verändern.
Abhängig von der Gefährdungsbeurteilung kann deshalb eine kontinuierliche persönliche Gasüberwachung erforderlich sein.
Unterstützt das verwendete Mehrgaswarngerät beide Betriebsarten, kann nach Abschluss der Fernprobenahme entsprechend den Hersteller- und Verfahrensvorgaben wieder in den für die persönliche Überwachung vorgesehenen Diffusionsbetrieb gewechselt werden.
Die Aufgaben sind damit klar getrennt: Pumpe = Probe aus dem entfernten Bereich zum Sensor transportieren und Diffusion = Atmosphäre unmittelbar am Geräteträger überwachen.
Praxisbeispiel: Pre-Entry-Test an einem 6 m tiefen Behälter
Ein Wartungsteam soll einen etwa 6 m tiefen Prozessbehälter betreten. Vor dem Einstieg muss die Atmosphäre mit einem geeigneten Mehrgaswarngerät überprüft werden.
Zunächst wird das Messgerät entsprechend den betrieblichen und herstellerspezifischen Vorgaben vorbereitet. Dazu gehören unter anderem die Kontrolle von Ladezustand, Kalibrierstatus, Sensor- und Alarmfunktion sowie bei der Fernprobenahme die Funktion der Pumpe.
Anschließend werden ein für die Zielgase geeigneter Probenschlauch, die vorgesehene Sonde und gegebenenfalls erforderliche Filter beziehungsweise Wasserabscheider angeschlossen.
Die erste Probe wird im oberen Behälterbereich entnommen. Nach dem Positionieren der Sonde wird die vorgeschriebene Transport- und Sensorreaktionszeit vollständig abgewartet. Erst danach werden die Messwerte beurteilt und dokumentiert.
Danach wird die Sonde weiter in den mittleren Bereich abgesenkt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich zunächst noch die Atmosphäre des oberen Messpunktes im Schlauch. Deshalb beginnt erneut eine ausreichende Spül- und Wartephase.
Dasselbe Verfahren wird anschließend im unteren Behälterbereich durchgeführt. Abhängig von Behältergeometrie und Gefährdungsbeurteilung können zusätzliche Messungen in Vertiefungen, Toträumen oder hinter Einbauten erforderlich sein.
Die Ergebnisse werden nach dem für die Anlage geltenden Freimessverfahren bewertet und dokumentiert. Erst danach kann über die weitere Vorgehensweise entschieden werden.
Wenn während des Einstiegs eine kontinuierliche persönliche Gasüberwachung erforderlich ist, wird das geeignete Gaswarngerät anschließend entsprechend der vorgesehenen Trageweise in der Atemzone verwendet.
Damit werden zwei unterschiedliche Messaufgaben sauber voneinander getrennt: Pumpenbetrieb für die sichere Probenahme aus dem Behälter vor dem Einstieg und persönliche Überwachung der tatsächlichen Atemzone während der Arbeiten.
Systematische Auswahl und Durchführung
- Gefährdungsbeurteilung und mögliche Zielgase für die Anwendung prüfen.
- Sicherstellen, dass das Gaswarngerät geeignete Sensorprinzipien für alle relevanten Gefahren besitzt.
- Festlegen, ob die Atmosphäre direkt am Gerät oder an einer entfernten Messstelle erfasst werden muss.
- Für Fernprobenahmen ein geeignetes Pumpensystem beziehungsweise eine vorgesehene Probenahmeeinrichtung verwenden.
- Schlauchmaterial auf Eignung für die zu messenden Gase prüfen.
- Probenschlauch nur so lang wählen, wie es die Messaufgabe tatsächlich erfordert.
- Bei Feuchtigkeit, Kondensat oder Partikeln geeignete Filter beziehungsweise Wasserabscheider einsetzen.
- Schlauch, Sonde und Anschlüsse auf Knicke, Beschädigungen und Verschmutzungen kontrollieren.
- Pumpenfunktion mit vollständig angeschlossenem Probenahmesystem prüfen.
- Transport- beziehungsweise Vorpumpzeit entsprechend der Herstellervorgabe berücksichtigen.
- Zusätzlich die T90 beziehungsweise Sensorreaktionszeit der relevanten Messkanäle berücksichtigen.
- Bei reaktiven Gasen mögliche Adsorptionsverluste im Schlauch beachten.
- Probe an den anhand der Gefährdungsbeurteilung festgelegten repräsentativen Stellen entnehmen.
- Nach jedem Wechsel des Messpunktes erneut ausreichend lange spülen und messen.
- Messwerte erst nach ausreichender Transport- und Sensorreaktionszeit bewerten.
- Messpunkte, Wartezeiten und Ergebnisse entsprechend dem vorgesehenen Verfahren dokumentieren.
- Nach erfolgreichem Freimessen beurteilen, ob während der Arbeit eine kontinuierliche persönliche Überwachung erforderlich ist.
- Für die persönliche Überwachung das Gerät entsprechend der Herstellerangabe im Bereich der Atemzone tragen.
- Sensoreinlässe nicht durch Kleidung oder Schutzausrüstung verdecken.
- Mess-, Prüf- und Wartungsverfahren regelmäßig überprüfen.
Häufige Fehler
- Diffusionsgerät nur an die Behälteröffnung halten: Die Atmosphäre tiefer im Behälter kann deutlich anders zusammengesetzt sein.
- Den Kopf in den Behälter halten, um messen zu können: Die Atemzone wird dadurch bereits einem noch nicht bewerteten Bereich ausgesetzt.
- Nach Anschluss eines langen Schlauches sofort ablesen: Die neue Gasprobe hat den Sensor möglicherweise noch gar nicht erreicht.
- Nur die Transportzeit berücksichtigen: Nach Ankunft der Probe benötigt auch der Sensor selbst eine Reaktionszeit.
- Nur die T90 berücksichtigen: Bei Fernprobenahmen kommt die Schlauchtransportzeit zusätzlich hinzu.
- Immer den maximal möglichen Schlauch verwenden: Unnötige Länge erhöht Verzögerung und mögliche Adsorptionsverluste.
- Beliebigen Kunststoffschlauch einsetzen: Bestimmte Zielgase können an ungeeigneten Schlauchmaterialien zurückgehalten werden.
- Reaktive Gase nicht berücksichtigen: Adsorption kann eine zu niedrige oder stark verzögerte Anzeige verursachen.
- Filterzustand nicht prüfen: Verschmutzte oder feuchte Filter können den Probenstrom erheblich reduzieren.
- Wasser in die Probenleitung ansaugen: Flüssigkeit kann Pumpen und Sensoren beeinträchtigen.
- Nur einen Punkt im Behälter messen: Die Atmosphäre kann räumlich unterschiedlich zusammengesetzt sein.
- Beim Wechsel des Messpunktes nicht erneut warten: Im Schlauch befindet sich zunächst noch die vorherige Probe.
- Pumpenbetrieb mit schnellerem Sensor gleichsetzen: Die Pumpe verändert nicht die intrinsische Sensorreaktionszeit.
- Pre-Entry-Test mit dauerhafter Sicherheit gleichsetzen: Die Atmosphäre kann sich während der anschließenden Arbeiten verändern.
- Pumpenbetrieb grundsätzlich für die bessere persönliche Überwachung halten: Für die Atemzone ist ein korrekt getragenes Diffusionsgerät häufig geeigneter.
- Nur das Grundgerät prüfen: Bei Pumpenmessungen muss auch der vollständige Probenahmeweg funktionsfähig sein.
- Nur auf die Anzahl der Sensoren achten: Sensorprinzip und Zielgas müssen zur tatsächlichen Gefährdung passen.
Passendes Mehrgaswarngerät
Für Anwendungen, bei denen sowohl persönliche Gasüberwachung als auch Fernprobenahme benötigt werden, bietet sich beispielsweise der Crowcon Gas-Pro an. Das tragbare Mehrgaswarngerät kann je nach Konfiguration bis zu 5 Gase überwachen.
| Merkmal | Bedeutung für die Anwendung |
|---|---|
| Mehrgasmessung | je nach Konfiguration Überwachung von bis zu fünf Gasen |
| Diffusionsbetrieb | für persönliche Gasüberwachung in der vorgesehenen Trageposition |
| Optional integrierte Pumpe | Fernprobenahme und Pre-Entry-Messungen möglich |
| Probenschläuche und Sonden | gezielte Messung aus entfernten Bereichen |
| Wasserabscheider und Filter | Schutz des Probenahmesystems bei geeigneter Anwendung |
| Spezielle Schlauchoptionen | für bestimmte reaktive beziehungsweise adsorptionskritische Gase |
| Akustischer, optischer und Vibrationsalarm | Warnung des Geräteträgers bei gefährlichen Konzentrationen |
Besonders relevant ist die Möglichkeit, je nach Ausführung zwischen persönlicher Diffusionsüberwachung und aktiver Probenahme zu unterscheiden. Für Fernmessungen wird die vorgesehene Pumpen- beziehungsweise Probenahmekonfiguration verwendet. Dabei müssen Schlauchlänge, Transportzeit, Sensor-T90, Schlauchmaterial, Filterzustand und Zielgas gemeinsam berücksichtigt werden.
Für reaktive oder adsorptionskritische Gase stehen je nach Anwendung geeignete spezielle Probenschläuche zur Verfügung. Zusätzlich sind Probenahmeschläuche, Sonden, Wasserabscheider, Filter und weitere Probenahmekomponenten erhältlich.
Weitere tragbare und stationäre Gasdetektoren finden Sie unter Gasmessgeräte und Gaswarngeräte bei ICS Schneider.
Weitere Hinweise zum Einsatz vor dem Betreten von Behältern finden Sie im Beitrag Gaswarngerät für enge Räume: Pre-Entry-Test vor dem Einstieg richtig durchführen.
Warum ein erfolgreicher Funktionstest nicht automatisch die Messgenauigkeit bestätigt, erklärt außerdem der Beitrag Bump-Test bestanden, Kalibrierung nicht: Reaktionszeit und Sensorabweichung richtig interpretieren.
Fazit
Diffusions- und Pumpenbetrieb erfüllen bei tragbaren Gaswarngeräten unterschiedliche Aufgaben. Im Diffusionsbetrieb misst das Gerät die Atmosphäre unmittelbar an seinem eigenen Standort. Das eignet sich besonders für die kontinuierliche persönliche Überwachung in der Atemzone.
Im Pumpenbetrieb wird dagegen eine Probe aus einem entfernten Bereich zum Sensor transportiert. Diese Betriebsart ist besonders wichtig, wenn ein noch nicht als sicher bewerteter Behälter, Schacht oder anderer Bereich vor dem Zugang geprüft werden muss.
Eine Pumpe bedeutet jedoch nicht, dass unmittelbar nach dem Positionieren der Sonde ein gültiger Messwert vorliegt. Zunächst muss die neue Atmosphäre durch Schlauch, Sonde und weiteres Zubehör bis zum Gerät transportiert werden. Danach benötigt der Sensor zusätzlich seine eigene Reaktionszeit.
Mit zunehmender Schlauchlänge werden deshalb Vorpumpzeit, Spülzeit und das Innenvolumen des Probenahmesystems immer wichtiger. Auch Filter und Wasserabscheider können den Gasstrom beeinflussen und müssen funktionsfähig sein.
Besonders bei reaktiven beziehungsweise adsorptionskritischen Gasen ist zusätzlich das Schlauchmaterial entscheidend. Ein ungeeigneter Probenschlauch kann dazu führen, dass die Konzentration am Sensor niedriger oder später erscheint als am eigentlichen Messpunkt.
Beim Freimessen eines Behälters muss außerdem berücksichtigt werden, dass die Atmosphäre räumlich unterschiedlich sein kann. Eine Messung an der Öffnung allein reicht deshalb nicht automatisch aus. Die erforderlichen repräsentativen Messpunkte ergeben sich aus der Gefährdungsbeurteilung und dem vorgesehenen Freimessverfahren.
Auch ein erfolgreicher Pre-Entry-Test garantiert nicht zwangsläufig sichere Bedingungen für die gesamte Dauer der Arbeiten. Die Atmosphäre kann sich anschließend durch Arbeitsverfahren, Reststoffe, Leckagen oder veränderte Lüftung erneut ändern. Deshalb kann eine kontinuierliche persönliche Überwachung erforderlich sein.
Die richtige Auswahl lautet deshalb häufig nicht „Pumpe oder Diffusion?“, sondern: „Pumpe für die gezielte Probenahme aus dem noch nicht sicher zugänglichen Bereich – Diffusion für die unmittelbare persönliche Überwachung während des Aufenthalts.“
FAQ: Gaswarngerät mit Pumpe oder Diffusion
Was ist der Unterschied zwischen Diffusions- und Pumpenbetrieb?
Im Diffusionsbetrieb gelangt die Umgebungsluft direkt und passiv zu den Sensoren des Gaswarngerätes. Im Pumpenbetrieb wird die Gasprobe aktiv über eine Sonde beziehungsweise einen Probenschlauch zum Gerät transportiert. Dadurch können auch entfernte oder noch nicht sicher zugängliche Bereiche untersucht werden.
Wann brauche ich ein Gaswarngerät mit Pumpe?
Eine Pumpe wird insbesondere dann benötigt, wenn eine Probe aus einem entfernten Bereich entnommen werden soll, beispielsweise aus einem Tank, Schacht oder Behälter vor dem Einstieg. Die konkrete Probenahmestrategie richtet sich nach der Gefährdungsbeurteilung und den betrieblichen Vorgaben.
Wann ist der Diffusionsbetrieb sinnvoller?
Für die kontinuierliche persönliche Überwachung wird ein tragbares Gaswarngerät häufig im Diffusionsbetrieb im Bereich der Atemzone getragen. Dadurch überwacht es unmittelbar die Atmosphäre am Standort der Person.
Kann ich mit einem Diffusionsgerät einen Behälter freimessen?
Nur wenn die erforderlichen repräsentativen Messstellen sicher direkt erreicht werden können. Bei tieferen oder noch nicht als sicher bewerteten Bereichen wird häufig eine Fernprobenahme mit Pumpe, Schlauch und geeigneter Sonde benötigt.
Warum muss ich bei einem Probenschlauch warten?
Nach dem Positionieren der Sonde befindet sich zunächst noch die vorherige Atmosphäre im Schlauch. Diese muss durch die neue Probe verdrängt werden. Erst danach erreicht das neue Gas den Sensor, der anschließend zusätzlich Zeit für seine eigene Reaktion benötigt.
Wie lange muss ich bei einem Probenschlauch warten?
Das hängt von Gerät, Pumpe, Schlauchlänge, Schlauchmaterial, Zubehör, Zielgas und Sensor ab. Maßgeblich sind die Herstellervorgaben für das tatsächlich eingesetzte System.
Wie lange dauert die Messung bei 20 m Probenschlauch?
Bei einer beispielhaften Herstellervorgabe von mindestens 3 Sekunden pro Meter ergeben sich für 20 m zunächst mindestens 60 Sekunden Transportzeit. Besitzt der relevante Sensor zusätzlich beispielsweise eine T90 von 30 bis 40 Sekunden, liegt die Gesamtgrößenordnung bei mindestens etwa 90 bis 100 Sekunden. Abhängig von Gas und Probenahmesystem kann mehr Zeit erforderlich sein.
Macht eine stärkere Pumpe den Gassensor schneller?
Nein. Eine Pumpe beeinflusst den Transport der Probe zum Sensor. Die eigentliche chemische oder physikalische Reaktionszeit des Sensors bleibt bestehen.
Was bedeutet T90?
T90 bezeichnet vereinfacht die Zeit, nach der ein Sensor bei einer Konzentrationsänderung etwa 90 % seines späteren Endwertes erreicht. Eine erste sichtbare Reaktion kann deutlich früher auftreten.
Kann jeder Probenschlauch für jedes Gas verwendet werden?
Nein. Bestimmte reaktive beziehungsweise adsorptionskritische Gase können an ungeeigneten Schlauchmaterialien teilweise zurückgehalten werden. Deshalb sollten nur für Gerät und Zielgas geeignete beziehungsweise vom Hersteller vorgesehene Schlauchmaterialien verwendet werden.
Warum können H2S oder NH3 bei einem langen Schlauch zu niedrig angezeigt werden?
Bestimmte Gase können an der Schlauchinnenfläche adsorbiert werden. Ein Teil des Gases erreicht den Sensor dadurch verzögert oder zunächst in geringerer Konzentration. Schlauchmaterial und Schlauchlänge sind deshalb bei solchen Gasen besonders wichtig.
Wozu dient ein Wasserabscheider?
Ein geeigneter Wasserabscheider soll das Risiko reduzieren, dass Flüssigkeit über die Probenleitung in Pumpe oder Sensoren gelangt. Je nach Messaufgabe können zusätzlich Filter oder spezielle Probensonden erforderlich sein.
Muss ich nach jedem Wechsel des Messpunktes erneut warten?
Ja. Im Schlauch befindet sich zunächst noch die Atmosphäre des vorherigen Messortes. Das Probenahmesystem muss mit der neuen Atmosphäre gespült werden, bevor der neue Messpunkt zuverlässig bewertet werden kann.
Warum sollte in einem Behälter an mehreren Stellen gemessen werden?
Die Atmosphäre innerhalb eines Behälters muss nicht homogen sein. Gaskonzentrationen können sich abhängig von Stoffeigenschaften, Temperatur, Strömung, Behältergeometrie und Freisetzungsquelle lokal unterscheiden. Die erforderlichen Messstellen werden deshalb anhand der Gefährdungsbeurteilung festgelegt.
Reicht ein Pre-Entry-Test für den gesamten Aufenthalt?
Nicht zwangsläufig. Das Freimessen beschreibt die Atmosphäre zum Zeitpunkt der Prüfung. Während der anschließenden Arbeiten können sich die Bedingungen verändern. Abhängig von der Gefährdungsbeurteilung kann deshalb eine kontinuierliche persönliche Gasüberwachung erforderlich sein.
Kann der Crowcon Gas-Pro sowohl mit Pumpe als auch im Diffusionsbetrieb eingesetzt werden?
Ja, bei entsprechender Ausführung mit optional integrierter Pumpe. Für Fernprobenahmen wird die dafür vorgesehene Pumpen- beziehungsweise Probenahmekonfiguration verwendet. Für die persönliche Überwachung kann das Gerät entsprechend den Herstellerangaben im Diffusionsbetrieb getragen werden.
Wer darf einen Behälter freimessen?
Für das Freimessen im Rahmen der DGUV Regel 113-004 ist entsprechende Fachkunde erforderlich. Dazu gehören unter anderem Kenntnisse der verwendeten Messgeräte, der relevanten Gefahrstoffe, der geeigneten Messstrategie und der betrieblichen Bedingungen.