ATEX-keskustelu alkaa usein räjähdyssuojausasiakirjasta, mutta sen keskeisiä teknisiä lähtötietoja on tilaluokitus. Tilaluokituksessa määritetään alueet, joilla räjähdyskelpoista ilmaseosta voi esiintyä, sekä esiintymisen todennäköisyyteen ja kestoon perustuva tilaluokka. Tilaluokitus muodostaa tärkeän perustan laitevalinnoille, asennuksille, ilmanvaihdon arvioinnille, merkinnöille ja työmenettelyille. Tässä artikkelissa käydään läpi, miten tilaluokitus muodostuu, mitä tilaluokat 0–2 ja 20–22 tarkoittavat sekä miten ne liittyvät laiteluokkiin, räjähdysryhmiin ja syttymislähteiden hallintaan.
Mihin tilaluokitus perustuu?
Tilaluokitus on osa räjähdysvaaran arviointia. Arvioinnissa tunnistetaan aineet ja olosuhteet, joista voi muodostua räjähdyskelpoinen ilmaseos eli palavan kaasun, höyryn, sumun tai pölyn ja ilman seos, joka voi syttyä. Arviointi kattaa normaalin toiminnan, ennakoitavat häiriöt ja vikatilanteet.
Suomessa ja EU:ssa keskeisiä lähteitä ovat:
- Valtioneuvoston asetus 576/2003 räjähdyskelpoisten ilmaseosten aiheuttaman vaaran torjunnasta
- ATEX-työolosuhdedirektiivi 1999/92/EY
- ATEX-laitedirektiivi 2014/34/EU
- Laki vaarallisten kemikaalien ja räjähteiden käsittelyn turvallisuudesta (390/2005)
- SFS-EN IEC 60079-10-1:2021 kaasuräjähdysvaarallisten tilojen luokitteluun
- SFS-EN 60079-10-2 pölyräjähdysvaarallisten tilojen luokitteluun
- SFS-käsikirja 59 käytännön ohjeeksi erityisesti palaville nesteille ja kaasuille
Tilaluokitus ei siis ole mielipide tai muodon vuoksi vaadittu asiakirjan osa. Se on dokumentoitu arvio, jota käytetään laitteiden, asennusten ja toimintatapojen valinnan perusteena.
Kolmiportainen arviointiprosessi
Räjähdysvaaran arvioinnissa noudatetaan yleensä turvallisuuden hierarkiaa: ensisijaisesti pyritään estämään räjähdyskelpoisen ilmaseoksen muodostuminen, seuraavaksi hallitaan syttymislähteitä, ja tarvittaessa rajoitetaan mahdollisen räjähdyksen vaikutuksia. Käytännössä vaiheet limittyvät, ja tarvittavat toimenpiteet määräytyvät kokonaisriskin perusteella.
1. Räjähdysvaaran tunnistaminen ja rajoittaminen
Ensimmäisessä vaiheessa arvioidaan, onko tilassa aineita tai olosuhteita, jotka voivat muodostaa räjähdyskelpoisen ilmaseoksen. Tarkastellaan esimerkiksi:
- esiintyykö palavien aineiden höyryjä, kaasuja tai pölyä
- voiko tilassa tapahtua riittävää sekoittumista ilman kanssa
- onko seoksen muodostuminen mahdollista normaalitoiminnassa tai häiriöissä
Jos räjähdyskelpoisen ilmaseoksen muodostuminen voidaan luotettavasti estää, ATEX-tilaluokitusta ei kyseisen vaaran osalta tarvita. Muut kemikaali-, palo- ja työturvallisuusriskit on kuitenkin arvioitava erikseen. Jos muodostuminen on mahdollista, siirrytään tilaluokitukseen ja suojausratkaisujen suunnitteluun.
2. Syttymisen estäminen
Kun seoksen muodostuminen on mahdollista, tunnistetaan ja hallitaan syttymislähteet. Tyypillisiä lähteitä ovat kuumat pinnat, mekaaniset kipinät, staattinen sähkö, sähkölaitteet, avotuli ja tulityöt. Jos räjähdyskelpoisen ilmaseoksen syttyminen voidaan luotettavasti estää, riskiä voidaan pienentää merkittävästi. Tarvittavat suojaustoimenpiteet määräytyvät kuitenkin kokonaisriskin arvioinnin perusteella.
3. Räjähdyksen vaikutusten rajoittaminen
Jos seoksen muodostumista tai syttymistä ei voida täysin sulkea pois, suunnitellaan teknisiä ja organisatorisia keinoja vaikutusten rajoittamiseksi. Näitä voivat olla esimerkiksi räjähdyspaineen purku, liekinrajoittimet, räjähdyksen tukahduttaminen, rakenteellinen vahvistaminen sekä toimintamallit henkilövahinkojen minimoimiseksi.
Räjähdyskolmio ja räjähdysviisikulmio: Perusmallissa räjähdys edellyttää palavaa ainetta, hapetinta ja syttymislähdettä. Jos yksi näistä puuttuu, räjähdystä ei synny. Pölyräjähdyksessä malli laajenee viisikulmioksi: tarvitaan lisäksi pölyn leviäminen ilmaan ja rajoittava tila. Poikkeuksena tilanteet, joissa happea korvaa muu hapetin, kuten nitraatti tai peroksidi – periaate säilyy silti samana.
Kaasujen, höyryjen ja sumujen tilaluokat: 0, 1 ja 2
Kun vaara liittyy palavaan kaasuun, höyryyn tai sumuun, käytetään tilaluokkia 0–2. Erottava tekijä on seoksen esiintymisen todennäköisyys ja kesto.
| Tilaluokka | Esiintyminen | Tulkinta |
|---|---|---|
| 0 | Jatkuvasti, pitkäkestoisesti tai usein | Räjähdysvaarallinen seos on olennainen osa prosessia tai syntyy pitkään esimerkiksi avoimen käsittelyn seurauksena. |
| 1 | Satunnaisesti tai ajoittain normaalitoiminnassa | Seoksen muodostuminen kuuluu prosessin kulkuun, mutta se ei ole jatkuvaa eikä pitkäkestoista. |
| 2 | Epätodennäköistä normaalitoiminnassa | Räjähdyskelpoisen seoksen muodostuminen ei ole normaalitoiminnassa todennäköistä, mutta jos seosta syntyy, se esiintyy yleensä vain lyhyen ajan. |
Käytännön lähteitä voivat olla esimerkiksi polttoainehöyryt, liuottimet, nestekaasu sekä paineistettujen kaasujen käyttö- ja vaihtopaikat. Oleellista on arvioida myös vaikutusalue: tilaluokka ei aina koske koko hallia, vaan rajattua vyöhykettä lähteen ympärillä.
Pölyjen tilaluokat: 20, 21 ja 22
Palavan pölyn tapauksessa käytetään tilaluokkia 20–22. Logiikka vastaa kaasutilaluokkia, mutta arvioinnin kohteena on pölypilvi tai pölyn kerrostuminen, joka voi muodostaa räjähdyskelpoisen seoksen.
| Tilaluokka | Esiintyminen | Tulkinta |
|---|---|---|
| 20 | Jatkuvasti, pitkäkestoisesti tai usein | Tila on pysyvästi tai toistuvasti pölyräjähdysvaarallinen, usein suljetuissa prosesseissa. |
| 21 | Satunnaisesti normaalitoiminnassa | Pölyseos voi syntyä ajoittain tavanomaisissa työvaiheissa, kuten täytössä, tyhjennyksessä tai siirrossa. |
| 22 | Epätodennäköistä normaalitoiminnassa | Räjähdyskelpoisen pölyseoksen muodostuminen ei ole normaalitoiminnassa todennäköistä, mutta jos seosta syntyy, se esiintyy yleensä vain lyhyen ajan. |
Pölytilaluokitusta tarvitaan tyypillisesti prosesseissa, joissa käsitellään hienojakoista orgaanista tai muuta palavaa pölyä. Arvioinnissa on huomioitava sekä leijuva pöly että kerrostumat, jotka voivat myöhemmin muodostaa pilven.
Tilaluokan ja laiteluokan vastaavuus
Tilaluokitus kertoo ympäristön räjähdysvaaran esiintymisestä ja muodostaa perustan laitteille asetettavalle vähimmäissuojaustasolle. Laitteen lopullinen soveltuvuus määräytyy kuitenkin myös muun muassa EPL-tason, kaasun tai pölyn ryhmittelyn, lämpötilavaatimusten, ympäristöolosuhteiden ja laitteen käyttötarkoituksen perusteella. ATEX-laitedirektiivin mukaan tuotteet jaetaan kahteen pääryhmään: ryhmä I kaivosympäristöihin ja ryhmä II muihin räjähdysvaarallisiin tiloihin. Teollisuudessa ja korjaamotoiminnassa kyse on yleensä ryhmästä II.
Ex-laitteiden yhteydessä käytetään myös EPL-suojaustasoja (Equipment Protection Level). Kaasuille ja höyryille vyöhykkeet 0, 1 ja 2 vastaavat tyypillisesti EPL-tasoja Ga, Gb ja Gc, ja pölyille vyöhykkeet 20, 21 ja 22 vastaavasti Da, Db ja Dc. Korkeamman suojaustason laitetta voidaan yleensä käyttää myös alemman vaatimustason alueella, jos muut laitteen soveltuvuuteen liittyvät vaatimukset täyttyvät.
Ryhmän II laitteet jaetaan kolmeen laiteluokkaan:
- Laiteluokka 1: erittäin korkea suojaustaso, kaksi toisistaan riippumatonta suojauskeinoa, turvallinen myös vikatilanteissa
- Laiteluokka 2: korkea suojaustaso, toimii turvallisesti normaalisti ja toistuvien häiriöiden aikana
- Laiteluokka 3: normaali suojaustaso, soveltuu tilanteisiin joissa seos esiintyy harvoin ja lyhytaikaisesti
Merkinnässä kirjain G tarkoittaa kaasuja ja höyryjä, kirjain D pölyjä. Esimerkiksi II 2D on ryhmän II, laiteluokan 2 laite pölyräjähdysvaarallisiin tiloihin.
Alla esitetään tilaluokan perusteella määräytyvä laiteryhmän ja laiteluokan vähimmäistaso. Tämä ei kuitenkaan yksin ratkaise laitteen soveltuvuutta, vaan valinnassa on huomioitava myös laitteen Ex-merkintä, EPL-taso, kaasun tai pölyn ryhmä, lämpötilaluokka tai suurin sallittu pintalämpötila sekä käyttöympäristö.
| Tilaluokka | Vähimmäisvaatimus | Huomio |
|---|---|---|
| 0 (G) | II 1G | Korkein suojaustaso; voidaan käyttää myös alempiin tilaluokkiin |
| 1 (G) | II 2G (tai 1G) | Soveltuu ajoittaiseen altistukseen |
| 2 (G) | II 3G (tai 1G/2G) | Perussuojaustaso harvoille ja lyhyille tilanteille |
| 20 (D) | II 1D | Korkein pölysuojaustaso |
| 21 (D) | II 2D (tai 1D) | Soveltuu ajoittaiseen pölyaltistukseen |
| 22 (D) | II 3D (tai 1D/2D) | Perussuojaustaso satunnaiselle pölyaltistukselle |
Jos laiteluokka on tilaluokkaan nähden liian alhainen, laite voi toimia syttymislähteenä jo tavanomaisissa käyttöolosuhteissa. Siksi laitteen suojaustason on täytettävä vähintään kyseisen tilaluokan vaatimukset.
Sähkölaitteiden suojausrakenteet tilaluokittain
Ex-laitteen merkintä kertoo myös suojausrakenteen. Yksittäinen suojausrakenteen tunnus ei kuitenkaan automaattisesti määritä, mille tilaluokalle laite soveltuu. Alla yleisimpiä sähköisten suojausrakenteiden periaatteita:
| Merkintä | Suojausperiaate | Huomio |
|---|---|---|
| Ex i | Luonnostaan vaaraton rakenne | Suojaustaso riippuu merkinnästä ia, ib tai ic |
| Ex d | Räjähdyspaineen kestävä kotelointi | Soveltuvuus määräytyy laitteen täydellisen Ex-merkinnän perusteella |
| Ex e | Varmennettu rakenne | Soveltuvuus määräytyy suojaustason ja täydellisen Ex-merkinnän perusteella |
| Ex p | Paineistettu rakenne | Suojaustaso ja toteutus vaikuttavat soveltuvuuteen |
| Ex m | Kapselointi | Suojaustaso määräytyy muun muassa ma-, mb- tai mc-tason perusteella |
| Ex t | Kotelointi pölyympäristöön | Käytetään pölyräjähdysvaarallisissa tiloissa |
Yksittäinen Ex-suojausrakenteen tunnus ei siten yksin kerro, mille tilaluokalle laite soveltuu. Lopullinen soveltuvuus tarkistetaan laitteen täydellisestä Ex-merkinnästä ja valmistajan ilmoittamista käyttöehdoista.
Mekaanisten laitteiden osalta sovelletaan standardeja EN ISO 80079-36 ja EN ISO 80079-37. Niissä suojausperiaatteita ovat muun muassa rakenteellinen turvallisuus, syttymislähteiden valvonta, nesteeseen upotus, paineistus ja räjähdyspaineen kestävä kotelointi.
Räjähdysryhmät ja lämpötilaluokat
Tilaluokitus ei yksin riitä laitteen valintaan. Aineen ominaisuudet määrittävät myös räjähdysryhmän ja lämpötilaluokan.
Kaasuryhmissä:
- IIA – vähemmän vaativa kaasuryhmä, esimerkiksi propaani
- IIB – vaativampi kaasuryhmä, esimerkiksi etyleeni
- IIC – vaativin kaasuryhmä, esimerkiksi vety ja asetyleeni
Räjähdysryhmä on osa laitteen soveltuvuuden määrittelyä, eikä sitä pidä tulkita pelkästään aineen syttymisenergian perusteella.
Pölyryhmissä:
- IIIA – syttyvät kuidut
- IIIB – ei-johtava pöly
- IIIC – johtava pöly
Kaasuilla ja höyryillä lämpötilaluokka rajoittaa laitteen suurinta pintalämpötilaa suhteessa aineen syttymislämpötilaan. Pölyympäristöissä arvioinnissa käytetään suurinta sallittua pintalämpötilaa ja huomioidaan sekä pölypilven että pölykerroksen syttymisominaisuudet. Jos laitteen pinta kuumenee yli aineen syttymisrajan, se voi toimia syttymislähteenä ilman kipinääkin.
Syttymislähteet, joita tilaluokitus ei yksin ratkaise
Tilaluokitus rajaa alueen, mutta turvallisuus riippuu myös siitä, miten syttymislähteitä hallitaan kyseisellä alueella. Käytännössä arvioidaan muun muassa:
- kuumat pinnat ja kuumat kaasut
- avoliekit ja tulityöt
- mekaaniset kipinät ja kitkalämpö
- sähkö- ja elektroniikkalaitteiden viat
- staattinen sähkö putkistoissa, suodattimissa ja siirroissa
- henkilöstön aiheuttama varautuminen eristävillä lattioilla tai synteettisessä vaatetuksessa
Staattisen sähkön hallinta perustuu tyypillisesti potentiaalintasaukseen ja maadoitukseen, varausta synnyttävien materiaalien ja prosessien hallintaan sekä tarvittaessa antistaattisten tai johtavien materiaalien käyttöön. Myös ympäristöolosuhteet, kuten ilman kosteus, voivat vaikuttaa varautumiseen. Ilmanvaihto on kriittinen, koska se voi estää seoksen muodostumisen kokonaan tai epäonnistuessaan kasvattaa tilaluokitustarvetta.
Asennukset, tarkastukset ja kunnossapito
ATEX-laitteiden asennuksissa noudatetaan valmistajan ohjeita sekä standardeja. Sähköasennuksissa keskeinen standardi on SFS-EN IEC 60079-14 (uusin painos). Asennuksen jälkeen tehdään asianmukaiset tarkastukset, ja Ex-sähköasennusten tarkastuksia ja kunnossapitoa käsittelee SFS-EN IEC 60079-17 (uusin painos). Tarkastuksella varmistetaan, että laiteluokka, suojausrakenne, pintalämpötila, kaapelointi, läpiviennit ja maadoitukset vastaavat tilaluokitusta.
Organisatorisesti tilaluokitus näkyy myös arjessa:
- Ex-tilojen merkinnät ja varoituskilvet
- henkilöstön perehdytys tilaluokkiin ja aineisiin
- tulityöluvat ja tilan varmistus ennen tulitöitä
- käyttöturvallisuustiedotteiden saatavuus
- siisteys ja pölyn poistaminen
- poikkeamien raportointi ja käsittely
Mitä hyvä tilaluokitusdokumentaatio sisältää?
Laadukas tilaluokitus ei jää yhteen lauseeseen. Käytännössä dokumentaatio sisältää yleensä:
- syttyvien aineiden tunnistamisen ja ominaisuudet
- lähteiden arvioinnin: mistä seos voi syntyä
- tilaluokat alueittain, ei vain koko kiinteistölle
- tilaluokkapiirrokset, joista rajat näkyvät
- perustelut luokalle (normaali toiminta / häiriö / vika)
- johtopäätökset laitteille, asennuksille, ilmanvaihdolle ja työmenettelyille
Nämä muodostavat teknisen ytimen räjähdyssuojausasiakirjalle. Ilman tilaluokitusta asiakirja jää helposti yleisluontoiseksi ilman käyttökelpoista sisältöä. Jos et ole varma, kuuluuko kohde ylipäätään arvioinnin piiriin, voit aloittaa räjähdysvaaran pikatestistä.
Milloin tilaluokitus on päivitettävä?
Tilaluokitus on tarkistettava, kun toiminnassa, prosessissa, työskentelytilassa, laitteistossa tai ilmanvaihdossa tapahtuu turvallisuuteen vaikuttavia muutoksia. Päivitys on tarpeen esimerkiksi silloin, kun:
- otetaan käyttöön uusia kemikaaleja, kaasuja tai pölyäviä prosesseja
- rakennetaan uusi työpiste, varasto, siilo, maalaamo tai latausalue
- ilmanvaihtoa, kohdepoistoa tai pölynpoistoa muutetaan
- laitteita tai niiden sijoittelua uusitaan
- riskienarvioinnissa tai viranomaistarkastuksella havaitaan puutteita
Ajantasainen tilaluokitus on edellytys sille, että myös laitevalinnat, merkinnät ja henkilöstön ohjeistus pysyvät oikeina.
Yhteenveto
Tilaluokituksessa määritetään alueet, joilla räjähdyskelpoista ilmaseosta voi esiintyä, sekä esiintymisen todennäköisyyteen ja kestoon perustuva tilaluokka. Kaasuilla käytetään tilaluokkia 0–2, pölyillä 20–22. Tilaluokitus muodostaa perustan laite- ja suojaustason valinnalle sekä asennusten, ilmanvaihdon ja työmenettelyjen suunnittelulle. Lopullisessa laitevalinnassa on huomioitava tilaluokan lisäksi muun muassa EPL-taso, kaasun tai pölyn ryhmä, lämpötilavaatimukset ja käyttöympäristö. Arviointi etenee turvallisuuden hierarkian mukaisesti: ensisijaisesti pyritään estämään seoksen muodostuminen, seuraavaksi hallitaan syttymistä, ja tarvittaessa rajoitetaan vaikutuksia. Hyvä tilaluokitus on rajattu, perusteltu ja dokumentoitu: ei ylimitoitettu eikä alimitoitettu.
Jos tarvitset apua tilaluokituksen, tilaluokkapiirrosten tai koko räjähdyssuojausasiakirjan laatimiseen, RISKRAMIn asiantuntijat tekevät arvioinnin standardien ja lainsäädännön mukaisesti.