Fehlerstrom-Schutzschalter

Nach der Neuregelungen der DIN VDE 0100-410 sind sowohl für den Wohnbereich als auch für gewerbliche Anwendungen, Steckdosen-Stromkreise mit Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (kurz FI-Schutzschalter) zu sichern, wenn diese auch von technischen Laien genutzt werden können.

Konkret verlangt die Norm jetzt:

... zusätzlichen Schutz durch Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) ... für alle Steckdosenstromkreise im Laienbereich und für alle Endstromkreise im Außenbereich.

Für den Laien bedeutet das: überall wo Steckdosen-Stromkreise neu installiert werden, sollten auch zur eigenen Sicherheit, Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen eingeplant werden.

Fehlerstrom-Schutzschalter zielen auf die letzten beiden Maßnahmen ab. Sie schützen gegen das Bestehenbleiben - nicht das Entstehen - eines unzulässig hohen Berührungsstroms. Sie sind ein effizientes Mittel zur Vermeidung von gefährlichen Stromunfällen, insbesondere dem Erdschluss über den Körper, und dienen zusätzlich der Brandverhütung.

Im Gegensatz dazu dienen Überstromschutzeinrichtungen, wie Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen, die allgemein als „Sicherungen“ bezeichnet werden, hauptsächlich dem Schutz von Geräten und Installationen und bieten deshalb keinen hinreichenden Schutz vor Stromschlag:

die Sicherung schützt die Leitung, der FI-Schalter den Menschen

Voraussetzung zum Einsatz des Fehlerstrom-Schutzschalters ist, dass der Schutzleiter im normalen Betrieb keinen Strom führt. In einem Abschnitt eines TN-Systems, in dem der Schutzleiter gleichzeitig Neutralleiter ist (TN-C-System), kann er daher nicht eingesetzt werden. Da jedoch der sogenannte PEN-Leiter (PE für Schutzleiter, N für Neutralleiter) seit mehreren Jahrzehnten im Hausanschlusskasten (HAK) in PE- und N-Leiter aufgeteilt wird, hat das keine Auswirkungen auf die normale Hausinstallation. Jedoch kann es vorkommen, das ältere Hausinstallationen diese PE- und N-Leiter-Teilung nicht haben und die gesamte Elektroinstallation entsprechend modernisiert werden muss, ersichtlich auch meist an den Drähten: schwarz, grau, rot.

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Ammoniak NH3

Ammoniak ist eine chemische Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff mit der Summenformel NH3. Es ist ein stark stechend riechendes, farbloses, wasserlösliches und giftiges Gas, das zu Tränen reizt und erstickend wirkt. Ammoniak ist ein amphoterer Stoff; unter wässrigen Bedingungen wirkt er als Base. Er bildet mehrere Reihen von Salzen: die kationischen Ammoniumsalze sowie die anionischen Amide, Imide und Nitride, bei denen ein (Amide), zwei (Imide) oder bei den Nitriden alle Protonen durch Metallionen ersetzt sind.

Aufgrund seiner großen spezifischen Verdampfungsenthalpie von 1368 kJ/kg wird Ammoniak auch als Kältemittel eingesetzt. Vorteile sind eine geringe Entflammbarkeit, der nicht vorhandene Beitrag zum Treibhauseffekt oder zur Zerstörung der Ozonschicht sowie der Verwendungsbereich von –60 bis +100 °C. Nachteilig ist die Toxizität der Verbindung.

Durch den unangenehmen Geruch, der schon bei niedrigen Konzentrationen wahrnehmbar ist, existiert eine Warnung, so dass Vergiftungsfälle mit Ammoniak selten sind. Gasförmiges Ammoniak kann vor allem über die Lungen aufgenommen werden. Dabei wirkt es durch Reaktion mit Feuchtigkeit stark ätzend auf die Schleimhäute. Auch die Augen werden durch die Einwirkung von Ammoniak stark geschädigt. Beim Einatmen hoher Konzentrationen ab etwa 1700 ppm besteht Lebensgefahr durch Schäden in den Atemwegen (Kehlkopfödem, Stimmritzenkrampf, Lungenödeme, Bronchopneumonie) und Atemstillstand.

Kohlenstoffdioxid CO2

Kohlenstoffdioxid, auch Kohlendioxid oder in gelöster Form umgangssprachlich oft ungenau Kohlensäure genannt, ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff mit der Summenformel CO2. Kohlenstoffdioxid ist ein saures, unbrennbares, farb- und geruchloses Gas, das sich gut in Wasser löst. Mit basischen Metalloxiden oder –hydroxiden bildet es zwei Arten von Salzen, die Carbonate und Hydrogencarbonate genannt werden.

Kohlenstoffdioxid, ein wichtiges Treibhausgas, ist ein natürlicher Bestandteil der Luft, wo es in einer mittleren Konzentration von 0,038 Vol% vorkommt. Es entsteht sowohl bei der vollständigen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Substanzen unter ausreichender Sauerstoffzufuhr als auch im Organismus von Lebewesen als Kuppelprodukt der Zellatmung. Pflanzen, manche Bakterien und Archaeen wandeln Kohlenstoffdioxid durch Fixierung in Biomasse um. Bei der Photosynthese entsteht aus anorganischem Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose. Kohlenstoffdioxid ist ein wichtiger Bestandteil des globalen Kohlenstoffzyklus. In höheren Konzentrationen wirkt Kohlenstoffdioxid giftig und kann zum Tod durch Ersticken führen.

In Getränken enthaltenes Kohlenstoffdioxid stimuliert beim Trinken die Geschmackssinneszellen, was einen Erfrischungseffekt zur Folge hat. Bei Getränken wie Bier oder Sekt entsteht es durch Gärung, bei anderen wie Limonade oder Sodawasser wird es künstlich zugesetzt oder es wird kohlenstoffdioxidhaltiges, natürliches Mineralwasser verwendet. Bei der Herstellung wird Kohlenstoffdioxid unter hohem Druck in das Getränk gepumpt, wobei es zu etwa 0,2 % mit Wasser zu Kohlensäure reagiert, während sich der größte Teil als Gas im Wasser löst. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt es die Bezeichnung E 290.

Die direkte Schadwirkung auf Tier und Mensch beruht meist auf der Verdrängung des Sauerstoffes in der Luft. Die Ansicht, Kohlenstoffdioxid wirke nur durch Verdrängen des lebensnotwendigen Sauerstoffs und sei an sich unschädlich, ist jedoch falsch. Die DIN EN 13779 teilt die Raumluft je nach Kohlenstoffdioxid-Konzentration in vier Qualitätsstufen ein. Bei Werten unter 800 ppm gilt die Raumluftqualität als gut, Werte zwischen 800 und 1400 ppm gelten als mittel bis mäßige Qualität. Zum Vergleich: Im Mittel liegt der CO2-Anteil der Luft bei ca. 380 ppm Volumenanteil. Bei Werten über 1400 ppm gilt die Raumluftqualität als niedrig. Unterhalb der Maximalen Immissions-Konzentration (MIK) von 0,3 % bestehen keine Gesundheitsbedenken bei dauerhafter Einwirkung. Die Maximale Arbeitsplatz-Konzentration für eine tägliche Exposition von acht Stunden pro Tag liegt bei 0,5 %. Bei einer Konzentration von 1,5 % nimmt das Atemzeitvolumen um mehr als 40 % zu.

Kohlenstoffmonoxid CO

Kohlenstoffmonoxid (auch Kohlenstoffmonooxid, gebräuchlicher Kurzname: Kohlenmonoxid) ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff mit der Summenformel CO. Kohlenstoffmonoxid ist ein farb-, geruch- und geschmackloses und giftiges Gas. Es entsteht unter anderem bei der unvollständigen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Stoffen.

Kohlenstoffmonoxid ist ein gefährliches Atemgift. Wenn es über die Lunge in den Blutkreislauf gelangt ist, koordiniert es an das zentrale Eisenatom des Hämoglobins und behindert so den Sauerstofftransport im Blut, was zum Tod durch Erstickung führen kann. Symptome einer leichten Vergiftung sind Kopfschmerzen, Schwindel und Grippe-ähnliche Symptome. Höhere Dosen wirken signifikant toxisch auf das zentrale Nervensystem und das Herz. Neben der akuten Vergiftung zeigen sich Folgeschäden. Kohlenstoffmonoxid hat schwerwiegende negative Effekte auf die Fötenentwicklung. Chronische Exposition niedriger Kohlenstoffmonoxid-Konzentrationen kann zu Depressionen führen. Kohlenstoffmonoxid wird leicht über die Lunge aufgenommen. Da Kohlenstoffmonoxid farb-, geruch- und geschmacklos und nicht reizend ist, wird es kaum wahrgenommen. Das individuelle Toleranzlevel variiert. Im Mittel gelten Belastungen von mehr als 100 ppm als gesundheitsgefährdend. Als MAK-Wert gelten 30 ppm. Kohlenstoffmonoxid kann zu reduzierter Lebenserwartung durch Herzschädigung führen.

Der Nachweis von Kohlenstoffmonoxid im Bereich von 50–1000 ppm in der Raumluft kann mit Gaswarngeräten erfolgen. Gaswarnanlagen haben zumeist eine dreistufige Alarmmeldung. Je nach Einstellung der Alarmschwellen, werden in Folge wenn vorhanden Lüftungsanlagen, dann Warntransparente und in der letzten Phase akustische Alarme ausgegeben.

Stickstoffmonoxid NO

Stickstoffmonoxid (NO), Distickstoffoxid (N2O) und Stickstoffdioxid (NO2) sind Bestandteile der Stickstoffoxide (NOx), die unter anderem bei Verbrennungsprozessen mit hohen Temperaturen entstehen - beispielsweise in Kraftfahrzeugen, in Kraftwerken und der Industrie. Verbindungen aus N und O werden in der Regel zusammengefasst und als NOX bezeichnet.

NO ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas, das sich in der Umgebungsluft langsam zu Stickstoffdioxid NO2 umwandelt. NO ist ein Blutgift, das zu Lähmungserscheinungen führen kann.

Stickstoffdioxid (NO2) ist ein rotbraunes Gas mit stechendem Geruch, das an der Ozonbildung beteiligt ist. Es kann in hohen Konzentrationen zur Reizung der Atemwege des Menschen führen. Außerdem bildet sich aus NO2 Salpetersäure, einer der Verursacher von "Saurem Regen".

N2O ist ein farbloses Gas, es dient als Betäubungsmittel, besser bekannt als Lachgas.

Bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff bilden sich Rückstände unterschiedlichster Art. Diese Reaktionsprodukte sind von der Motorauslegung, der Motorleistung und auch von der Arbeitslast abhängig. Daher werden vermehrt Parkhäuser mit NOx-Sensoren ausgestattet, da Sie im Gegensatz zu Benzinmotoren vermehrt von Dieselmotoren ausgestoßen werden.

Methan CH4

Methan ist ein farb- und geruchloses, brennbares Gas. Es kommt in der Natur vor und ist auch in der chemischen Industrie von großer Bedeutung, gehört zu der Kategorie der Alkane.

Methan wird vorwiegend als Heizgas zur Wärmeerzeugung und zum Betrieb von Motoren durch Verbrennung genutzt. Neben Methan aus anderen Quellen wird zu diesem Zweck Biogas mit einem Methangehalt von etwa 50 bis >70 % aus Mist, Gülle, Klärschlamm oder organischem Müll gewonnen. Früher wurde Methan durch Pyrolyse von Holz gewonnen (Holzvergasung). Holzgas diente im Zweiten Weltkrieg zum Betrieb von Automobilen.

Mit einem Volumenanteil zwischen 4,4 und 16,5 Prozent in der Luft bildet es explosive Gemische bzw. gefährliche explosionsfähige Atmosphären (geA). Durch unbemerktes Ausströmen von Erdgas kommt es immer wieder zu folgenschweren Gasexplosionen. Auch die gefürchteten Grubengasexplosionen in Kohlebergwerken (Schlagwetter) sind auf Methan-Luft-Gemische zurückzuführen. Methan ist hoch entzündlich, der Flammpunkt liegt bei −188 °C, die Zündtemperatur bei 600 °C

Brennbare Gase

Brennbare Gase
Gefahr von Bränden und/oder Explosionen durch Methan, Butan, Propan etc..

Verbrennung ist eine einfache chemische Reaktion, bei der sich Sauerstoff schnell mit anderen Stoffen verbindet, wobei Energie freigesetzt wird. Diese Energie zeigt sich hauptsächlich als Hitze – mitunter in der Form von Flammen. Der entzündete Stoff ist in den meisten Fällen eine Kohlenwasserstoffverbindung, die fest, flüssig, als Dampf oder Gas vorliegen kann.

Gemische aus brennbaren Gasen, Dämpfen oder Stäuben mit dem in Luft enthaltenen Sauerstoff sind bei bestimmten Mischungsverhältnissen explosionsfähig. Der Bereich, der alle explosiven Mischungsverhältnisse zusammenfasst, wird von zwei Explosionsgrenzen, der oberen und der unteren Explosionsgrenze (OEG bzw. UEG), beschrieben. Diese Grenzen werden auch als Zündgrenzen bezeichnet.

Bei Konzentrationen unter der UEG ist nicht genügend Gas vorhanden, um eine Explosion zu erzeugen (d. h. das Gemisch ist zu ‘mager’), während über der OEG nicht ausreichend Sauerstoff vorhanden ist (d. h. das Gemisch ist zu ‘fett’). Der zündfähige Bereich liegt daher für jedes einzelne Gas oder Gemisch von Gasen zwischen der UEG und der OEG. Außerhalb dieser Grenzen ist das Gemisch nicht brennfähig. Die Tabelle mit den Daten zündfähiger Gase zeigt die Grenzwerte für verschiedene der bekannten brennbaren Gase und Gemische. Die Daten sind für Gase und Dämpfe bei normalen Druck- und Temperaturbedingungen aufgeführt. Eine Erhöhung des Drucks, der Temperatur oder des Sauerstoffgehalts erweitert gewöhnlich den Zündfähigkeitsbereich.

Erstickende Gase

Erstickende Gase
Erstickungsgefahr durch Sauerstoffmangel. Sauerstoff kann verbraucht oder durch ein anderes Gas verdrängt werden.

Zum Leben benötigen wir alle Sauerstoff (O2) in der Atemluft. Luft enthält neben Sauerstoff mehrere andere Gase. Normale Umgebungsluft besitzt eine Sauerstoffkonzentration von 20.9 Vol%. Sinkt der Sauerstoffgehalt unter 19.5 Vol%, besteht Sauerstoffmangel. Sauerstoffkonzentrationen unter 16 Vol% sind für Menschen gefährlich.

Sauerstoffarmut kann verursacht werden durch:

• Verdrängung
• Verbrennung
• Oxidation
• Chemische Reaktionen

Oft wird nicht daran gedacht, dass auch zu viel Sauerstoff ein Risiko darstellen kann. Mit steigendem O2-Gehalt erhöht sich die Entflammbarkeit von Werkstoffen und Gasen. Bei 24 % Sauerstoff kann sich z. B. Kleidung spontan entzünden.

Beim Gasschweißen verbinden sich Sauerstoff und Acetylen, um extrem hohe Temperaturen zu erzeugen. Andere Bereiche, in denen durch mit Sauerstoff angereicherte Atmosphären Gefahren entstehen können, sind z. B. Fertigungs- und Lagerstätten für Raketenantriebssysteme, Bleichprodukte für die Zellstoff- und Papierindustrie sowie Abwasseraufbereitungsanlagen.

Sensoren müssen für die Verwendung in mit O2 angereicherten Atmosphären speziell zertifiziert sein.

Toxische Gase

Toxische Gase
Vergiftungsgefahr durch Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Chlor etc..

Die Toxizität (von griechisch τοξικότητα, aus toxikón (phármakon) - Pfeil(gift) aus toxa - Pfeil und Bogen) bedeutet die Giftigkeit.
Die Toxizität ist eine Stoffeigenschaft. Die toxische Wirkung eines Stoffes auf ein Lebewesen hängt neben seiner Giftigkeit auch entscheidend von der Exposition, d. h. von der Art ihrer Aufnahme ab: eine orale Aufnahme unterscheidet sich im Verlauf der Vergiftung häufig von einer inhalativen (durch die Atmung), dermalen (durch Hautkontakt), oder gar intravenösen, intramuskulären oder intraperitonealen (durch die Bauchhöhle) Aufnahme derselben Substanz.

Manche Gase sind giftig und können schon bei sehr niedrigen Konzentrationen lebensbedrohlich sein. Andere Gase haben einen sehr starken Geruch, wie z. B. der deutlich wahrnehmbare Geruch nach ‘faulen Eiern’ von H2S. Die gängigsten Maßeinheiten für die Konzentration toxischer Gase sind ppm (Parts per million) und ppb (Parts per billion). 1 ppm wäre zum Beispiel gleichbedeutend mit einem Raum, der mit insgesamt einer Million Bällen gefüllt ist, von denen einer rot ist. Dieser rote Ball entspricht dann 1 ppm.

Behörden oder anderen maßgebenden Einrichtungen haben Arbeitsplatzgrenzwerte als Grenzwerte für die Gefahrstoffkonzentrationen in der Umgebungsluft am Arbeitsplatz festgesetzt. Arbeitsplatzgrenzwerte für Gefahrstoffe sind ein wichtiges Hilfsmittel für Risikobewertung und -management. Sie liefern wertvolle Informationen für die Kontrolle gefährlicher Stoffe zur Gewährleistung von Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Arbeit. Die Maximale Arbeitsplatz-Konzentration (MAK-Wert) gibt die maximal zulässige Konzentration eines Stoffes als Gas, Dampf oder Schwebstoff in der (Atem-)Luft am Arbeitsplatz an, bei der kein Gesundheitsschaden zu erwarten ist, auch wenn man der Konzentration in der Regel 8 Stunden täglich, maximal 40 (42) Stunden in der Woche ausgesetzt ist (Schichtbetrieb). Seit 1. Januar 2005 besteht mit dem Inkrafttreten der neuen, deutschen Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) ein neues Grenzwert-Konzept. Die neue GefStoffV kennt nur noch gesundheitsbasierte Grenzwerte, genannt Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) und Biologischer Grenzwert (BGW). Die alten Bezeichnungen MAK-Werte und BAT-Werte sind zwar noch gebräuchlich, aber anzuwenden sind die aktuellen Technischen Regeln für Gefahrstoffe (TRGS), insbesondere die TRGS 900 „Arbeitsplatzgrenzwerte“ mit Stand vom 4. August 2010 und die TRGS 903 „Biologische Grenzwerte“ mit Stand Dezember 2006. Insofern ist die Maximale Arbeitsplatz-Konzentration eine historische Kenngröße.