Die Grundlagen der Messbereiche

Die Abkürzung UEG steht für Untere Explosions Grenze und sie entspricht der Konzentration eines Stoffes in der Luft ab dem die Gefahr einer Explosion besteht. Für uns ist die UEG von brennbaren Gasen relevant, wie z. B. Methan, Ethan, Propan und Butan. In diesem Beitrag beschränken wir uns auf die UEG von Methan. 

Die Messung von Methan wird in % UEG oder Vol.% durchgeführt. Methan wird aber auch in ppm (parts per million) gemessen. Die Überwachung der UEG dient der Sicherheit von Personen. Denn man kann sagen, 100% UEG enspricht 100% Gefahr einer Explosion. Beim Arbeiten in einem Bereich oberhalb der UEG kann es durch eine Zündquelle in Verbindung mit Sauerstoff zu einer Explosion kommen.

In Europa haben wir die UEG von Methan auf 4,4 Vol.% festgelegt, daraus folgt: 4,4 Vol.% Methan = 100% UEG.
Unterhalb dieser Grenze ist eine Zündung nicht möglich, da das Gemisch aus Luft und Methan zu mager ist.

Da man bei Messungen aber immer nur punktuell überwacht, ist es notwendig mit hohen Sicherheiten zu arbeiten. Messen wir z.B. vor dem Körper, könnte die Konzentration im Raum in Richtung zur Decke schon deutlich ansteigen.

Ein weiterer Grund für niedrig angesetzte Alarmschwellen ist, dass Erdgas immer ein Gasgemisch ist und neben Methan weitere Bestandteile enthält. So kommt neben Ethan häufig auch Propan und Butan vor. Da diese Gase schon bei geringeren Konzentrationen explosionsfähig sind, liegt die UEG von Erdgas in der Regel schon leicht unter 4,4 Vol.%.

Deshalb werden die Alarmschwellen in Deutschland auf 20% UEG oder auch häufig schon auf 10% UEG für den ersten Alarm festgelegt.

Wann messen wir in % UEG, Vol.% oder besser in ppm? Was ist der Unterschied?

Bei Vol.% sprechen wir von einem Teil auf Einhundert und bei ppm von einem Teil auf eine Million. 

Der Messbereich in dem wir uns bei ppm bewegen ist also wesentlich kleiner als der Messbereich bei einer Messung in % UEG oder Vol.%. Geringste Mengen eines Gases wie Methan können mit einem hochsensiblen Sensor im ppm Bereich aufgespürt und angezeigt werden (1 Vol.% = 10.000 ppm).

Da man Angaben mit vielen Nachkommastellen aber schlecht einschätzen kann, z.B. 0,04 Vol.% oder 0,008 Vol.%, wird hierfür mit dem Messbereich ppm gearbeitet. In diesem Fall wären 0,04Vol.% dann 400 ppm.

Um den Messbereich zu veranschaulichen nutzen wir einen Maßstab

Vergleich Messbereich UEG versus PPM

Vergleich UEG zu ppm

100 Vol.% benötigen wir als Messbereich für die Prüfungen Spülen Gasreinheit oder Prüfung Bodenluft. Wird eine leere Erdgasleitung befüllt kann diese bei dem Erreichen von ca. 100 Vol.% wieder in Betrieb genommen werden. Hier geht es also um das Erreichen einer vollständigen Erdgasatmosphäre in der Rohrleitung, damit es bei der Inbetriebnahme von Verbrauchern möglichst keine Störungen gibt.

10.000 ppm (= 23 % UEG = 1 Vol.%) messen wir im UEG Bereich für die Überwachung Arbeitsraum. Die Messung ist wichtig für das Freimessen. Dies gilt für das Betreten von Schächten und Hohlräumen oder bei einer Gasgeruchmeldung. Ab einem Messwert von 2,2 Vol.% = 50 % UEG darf der Raum nicht betreten werden und die Arbeiten an einer Rohrleitung sind untersagt.

Der ppm Bereich wird im allgemeinen für die Feststellung kleinster Konzentrationen genutzt. Dies ist bei der Rohrnetzüberprüfung oder bei Prüfungen in Bauwerken an Rohrleitungen der Fall. Die Messbereiche liegen je nach Gerätetyp bei 0 bis 1.000 ppm oder bei 0 bis 10.000 ppm. Der Messbereich hängt häufig von der Art der eingesetzten Sensoren ab.

Der 10 ppm Test ist für die Prüfung Oberirdisch (Rohrnetzüberprüfung), die z. B. mit einer Teppichsonde durchgeführt wird und misst hochsensibel, geringste Konzentrationen Methan im Erdreich in einem so kleinen Messbereich, dass wir ihn auf dem Maßstab kaum darstellen können.

In einem zweiten Blogbeitrag zum Thema UEG vs. ppm werden wir anhand eines Praxisvideos zeigen, dass die Messung im Bereich ppm bei der Rohrnetzüberprüfung große Vorteile mit sich bringt.