ENVIRONMENTAL DUST MONITOR - MODEL 180 - PRÜFUNG DES SCHWEBSTAUBMESSGERÄTES
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PRÜ F U N G D E S S C H WEBS TAUBMES S GERÄTES
ENVIRONMENTAL DUST MONITOR - MODEL 180
DE R F I R MA G R I MM AEROS OLTECHNIK AUF
G L EI C H W E RT I G E E RGEBNIS S E WIE MIT DER
RE F E R E N Z M E T H ODE DER EUROP ÄIS CHEN
NOR M D I N / E N 1 2 3 4 1 BEI DER MES S UNG VON
S C H W E B S TA U B DER F RAKTION P M10
PRÜFU N G DES S C HW EB STAUB M E S S GE R ÄT E S
ENVIRONMENTAL DUST MONITOR - MODEL 180
DER FI RMA GR IMM AER OS OLT E C HNIK AUF
G LEI CHW ERTIGE ER GEB NISSE WIE M IT DE R
REFERE NZMETHODE DER EUR OP ÄIS C HE N
NORM DI N/EN 12341 B EI DER M E S S UNG VON
SC HWEB S TAUB DER FR A KT ION P M 1 0
Auftraggeber:
GRIMM
Aerosol Technik
GmbH & Co. KG
Dorfstraße 9
83404 Ainring
Bearbeitung:
LUBW Landesanstalt für Umwelt,
Messungen und Naturschutz
Baden-Württemberg
Großoberfeld 3
76135 Karlsruhe
poststelle@lubw.bwl.de
www.lubw.baden-wuerttemberg.de
Bericht-Nr. 21-18/2005
Druckdatum Januar 2006
Berichtsumfang: 38 Seiten
zzgl. 43 Seiten Anhang
21-18/2005 3
4 21-18/2005
P RÜ F BE RI C H T
Ü B E R D I E UN T E R SU C H U N G E N HI NSI CHTLI CH DES NACHW EI SES DER
G L E I C H W E RT IG K E IT D E R E R GEBNI SSE DES SCHW EBSTAUBMESS-
G E RÄ T E S E N V IR O N ME N TA L D UST M ONI TOR - M ODEL 180 DER FI RMA
GRIMM AEROSOLTECHNIK MIT DEN ERGEBNISSEN DER REFERENZ-
METHODE DER EUROPÄISCHEN NORM DI N/EN 12341 BEI DER
ME S S U N G V O N SC H WE B STA U B DER FRAKTI ON PM10
Geprüfte Messeinrichtung Grimm Immissionsstaubmesssystem nach dem Prinzip der Streulichtmessung
Typenbezeichnung Environmental Dust Monitor- Model 180
Auftraggeber GRIMM Aerosol Technik GmbH & Co. KG
Dorfstraße 9
83404 Ainring
Tel: +49 (0) 8654 578 · 21
Fax: +49 (0) 8654 578 · 35
E-Mail: hg@grimm-aerosl.com
I-Net: www.grimm-aerosol.com
Zeitraum der Feldmessungen 19.12.2004 bis 08.07.2005
Datum des Berichts 05.Januar 2006
Berichtsnummer 21-18/2005
Berichtsumfang 38 Seiten zzgl. 43 Seiten Anhang
21-18/2005 5
6 21-18/2005
IN HA LT S VERZEICHNIS
1 ZUSAMMENFASSUNG UND BEKANNTGABEVORSCHLAG 9
1.1 Zusammenfassung 9
1.2 Bekanntgabevorschlag 11
1.2.1 Messaufgabe 11
1.2.2 Bezeichnung der Messeinrichtung 11
1.2.3 Messkomponeneten 11
1.2.4 Gerätehersteller 11
1.2.5 Eignung 11
1.2.6 Messbereich der Eignungsprüfung 11
1.2.7 Software 11
1.2.8 Hinweise 11
1.2.9 Prüfinstitut 11
2 ALLGEMEINES 13
2.1 Grundlagen der Prüfung 13
2.2 Prüflabor 13
3 BESCHREIBUNG DER MESSGERÄTE 14
3.1 Beschreibung des Referenzgeräts 14
3.2 Beschreibung des Testgeräts 15
3.2.1 Messkammer 15
3.2.2 Gaslaufplan 16
3.2.3 Trockenkreis 18
3.2.4 Bestandteile des Messgerätes 19
4 BESCHREIBUNG DER MESSTELLEN 22
4.1 Karlsruhe-Großoberfeld 22
4.2 Stuttgart-Zuffenhausen 24
4.3 Freudenstadt 26
5 BETRIEBSTECHNISCHE VERFAHRENSWEISE 28
5.1 Gerätestandorte 28
5.2 Handhabung, Konditionierung und Wägung der Filter 28
5.2.1 Allgemeine Anweisungen 28
5.2.2 Vorbereiten und Rückwiegen der Filter 28
5.3 Handhabung der Daten 29
6 DARSTELLUNG DER ERGEBNISSE AUS DEN FELDPRÜFUNGEN 31
21-18/2005 7
7 ÜBERPRÜFUNG DER GLEICHWERTIGKEIT 34 7.1 Vergleichbarkeit der Testgerät 34 7.2 Vergleichbarkeit des Testgeräts mit dem Referenzgerät 36 7.3 Überprüpfung der geräteinternen Firmware-Version 38 ANHANG 1 - LISTE ALLER EINZELWERTE A-2 ANHANG 2 - ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN AN DAS TESTGERÄT A-7 8 21-18/2005
1 Z U SAM M ENFAS SUN G UND
B E K ANNTGABEVOR SCHLAG
1.1 Zusammenfassung
Nach der 1. Tochterrichtlinie 1999/30/EG vom 22. April 1999 „über Grenzwerte für Schwefeldioxid, Stickstoff-
dioxid und Stickstoffoxide, Partikel und Blei in der Luft“ zur Luftqualitätsrahmenrichtlinie (96/62/EG vom
27. September 1996 „über die Beurteilung und die Kontrolle der Luftqualität“) sind als Referenzmethoden zur
Messung der PM10-Konzentration die in der DIN/EN 12341 „Ermittlung der PM10-Fraktion von Schwebstaub -
Referenzmethode und Feldprüfverfahren zum Nachweis der Gleichwertigkeit von Messverfahren und Referenz-
messmethode“ beschriebenen Methoden zu verwenden. Die Mitgliedsstaaten können jedoch auch ein anderes Ver-
fahren verwenden, wenn nachgewiesen werden kann, „dass dieses eine feste Beziehung zur Referenzmethode auf-
weist. In diesem Fall müssen die mit diesem Verfahren erzielten Ergebnisse um einen geeigneten Faktor korrigiert
werden, damit gleichwertige Ergebnisse wie bei der Verwendung der Referenzmethode erzielt werden.“
(1999/30/EG, Anhang IX, Art. IV, Abs. 2).
Mindestanforderungen an automatische Immissionsmesseinrichtungen bei der Eignungsprüfung sind in der Richt-
linie VDI 4202, Blatt 1 von Juni 2002 ausgewiesen. Die allgemeinen Rahmenbedingungen für die zugehörigen
Prüfungen sind in der Richtlinie VDI 4203, Blatt 1 „Prüfpläne für automatische Messeinrichtungen - Grundlagen“
vom Oktober 2001 beschrieben. Präzisiert werden diese in der Richtlinie VDI 4203, Blatt 3 „Prüfpläne für automa-
tische Messeinrichtungen, Prüfprozeduren für Messeinrichtungen zur punktförmigen Messung von gas- und parti-
kelförmigen Immissionen“, August 2004. Weiter befasst sich die CEN-Arbeitsgruppe 22 des CEN TC 264/WG15
mit Mindestanforderungen an Immissionsmessgeräte. Ein belastbares Arbeitspapier dazu liegt derzeit noch nicht vor.
Im vorliegenden Bericht wird die Prüfung des Schwebstaubmessgerätes Environmental Dust Monitor -Model 180
der Fa. Grimm Aerosoltechnik auf gleichwertige Ergebnisse mit dem Filterwechsler SEQ 47/50 der Fa. Sven
Leckel Ingenieurbüro GmbH bei der Messung von Schwebstaub der Fraktion PM10 beschrieben. Der Proben-
wechsler entspricht aufgrund seiner Bauausführung grundsätzlich einem Referenzsammler nach der DIN/EN12341.
Sammelverluste durch die Lagerung der Filter im Gerät sind durch Vergleich mit den Ergebnissen bei täglichem
Wechsel als vernachlässigbar einzustufen [PM10 Vergleichmessungen der deutschen Bundesländer im Rahmen der
STIMES-Arbeitsgruppe PM10].
Für die Felduntersuchungen standen jeweils zwei Testgeräte Environmental Dust Monitor - Model 180 der Fa.
Grimm Aerosoltechnik und zwei Referenzgeräte SEQ 47/50 mit PM10-Einlass der Fa. Sven Leckel Ingenieurbüro
GmbH zur Verfügung. Die Testgeräte sind in 19“ Rack-Technik ausgeführt und für den Einbau in klimatisierte
Messstationen konzipiert. Bei den Testgeräten wird die Schwebstaubkonzentration in der Probenluft mittels Streu-
lichtmessung ermittelt.
21-18/2005 9
Die Felduntersuchungen fanden an drei verschiedenen Standorten statt. An den Standorten Stuttgart-Zuffenhausen
und Freudenstadt wurde jeweils im Sommer- und im Winterhalbjahr gemessen, am Standort Karlsruhe-Großober-
feld wurde nur im Winterhalbjahr gemessen. Hierzu wurden stets dieselben Geräte verwendet. D.h. die Geräte wur-
den jeweils an einem Standort abgebaut und am nächsten Standort neu installiert.
Die ermittelten Referenz-Äquivalenz-Funktionen sind im vorliegenden Bericht jeweils unkorrigiert und korrigiert
dargestellt. In den Darstellungen ist neben der Referenz-Äquivalenz-Funktionen jeweils auch der gemäß
DIN/EN 12341 geforderte Akzeptanzbereich gezeigt.
Für die Überprüfung der Präzision der Testgeräte wurden alle Werte an allen Standorten, die mit den beiden einge-
setzten Testgeräten gemessen wurden, einander gegenübergestellt.
Weiterhin wurden ergänzende Untersuchungen in Bezug auf die Mindestanforderungen gemäß VDI 4202, Bl. 1
durchgeführt, soweit sie von uns als relevant für den Betrieb der Environmental Dust Monitor - Model 180 in
Messnetzen eingestuft wurden.
Die Anforderungen der DIN/EN 12341 hinsichtlich Präzision (Cl95 ≤ 5µg/m³ für die Messwerte ≤ 100 µg/m³)
und Richtigkeit (R² ≥ 0,95 und Referenz-Äquivalenz-Funktion liegt innerhalb des beidseitig begrenzten
Akzeptanzbereichs) werden vom getesteten Schwebstaubmessgerät Environmental Dust Monitor - Model 180
der Fa. Grimm Aerosoltechnik erfüllt.
Damit ist nachgewiesen, dass das Schwebstaubmessgerät Environmental Dust Monitor - Model 180 eine feste
Beziehung zur Referenzmethode zur Messung von Schwebstaub der Fraktion PM10 aufweist und die Ergeb-
nisse nach Korrektur mit einem experimentell ermittelten Faktor gleichwertig sind den Ergebnissen, die bei
der Verwendung der Referenzmethode erzielt werden.
10 2 1 - 1 8 / 2 0 0 51.2. Bekanntgabevorschlag
1.2.1. Messaufgabe:
Messung von Schwebstaub der Fraktion PM10 in der Außenluft.
1.2.2. Bezeichnung der Messeinrichtung:
Environmental Dust Monitor - Model 180
1.2.3 Messkomponenten
Schwebstaub der Fraktion PM10
1.2.4. Gerätehersteller:
Firma Grimm Aerosol Technik GmbH &Co. KG
Dorfstr. 9
83404 Ainring
1.2.5. Eignung:
Zu kontinuierlichen Immissionsmessungen der PM10 Fraktion in Schwebstaub im stationären Einsatz.
1.2.6. Messbereich bei der Eignungsprüfung:
1-111 µg /m3
1.2.7. Software:
Version 7.80 E Berechnungs-Modul CRC(CA00H..DFFFH) = CAC8H
1.2.8. Hinweise:
Die Messeinrichtung ist für den Einbau in klimatisierte Messcontainer konzipiert.
Die Umgebungstemperatur darf 10 °C nicht unterschreiten.
Die Messeinrichtung ist mit dem gravimetrischen PM10 Referenz Verfahren nach DIN/EN 12341 zu kalibrieren.
1.2.9. Prüfinstitut:
UMEG, Zentrum für Umweltmessungen, Umwelterhebungen und Gerätesicherheit
Großoberfeld 3
76135 Karlsruhe
seit 01.01.2006
LUBW, Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz
Postfach 10 01 63
76231 Karlsruhe
Für die Prüfung und Berichterstellung verantwortlich:
_____________________ ______________________
Dr.-Ing. Dieter Siegel Dipl.-Phys. Zarko Peranic
21-18/2005 1112 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5
2 A L L GEM EINES
2.1 Grundlagen der Prüfung
Im Auftrag der Fa. GRIMM Aerosol Technik GmbH & Co. KG, Dorfstraße 9. 83404 Ainring wurde das Schweb-
staubmessgerät Environmental Dust Monitor - Model 180 mit der Firmwareversion 7.80 auf seine Gleichwertigkeit
mit dem Referenzmessgerät SEQ 47/50 (Kleinfiltergerät mit automatischem Filterwechsler) der Fa. Sven Leckel
Ingenieurbüro GmbH geprüft. Der Nachweis der Einhaltung der Mindestanfrderungen an automatische Messein-
richtungen des Testgerätes erfolgte nach der VDI-Richtlinie 4203 Blatt3: “Prüfpläne für automatische Messeinrich-
tungen - Prüfprozeduren für Messeinrichtungen zur punktförmigen Messung von gas- und partikelförmigen Immis-
sionen”, die die DIN/EN 12341 “Ermittlung der PM10-Fraktion von Schwebstaub - Referenzmethode und Feld-
prüfverfahren zum Nachweis der Gleichwertigkeit von Meßverfahren und Referenzmeßmethode, Deutsche Fas-
sung DIN/EN 12341 : 1998” ergänzt und auf der VDI-Richtlinie 4203 Blatt 1 beruht.
2.2 Prüflabor
Prüflaboratorium UMEG, Zentrum für Umweltmessungen,
Umwelterhebungen und Gerätesicherheit
Baden-Württemberg
seit 01.01.2006:
LUBW, Landesanstalt für Umwelt,
Messungen und Naturschutz
Baden-Württemberg
Großoberfeld 3, 76135 Karlsruhe
Postfach 10 01 63, 76231 Karlsruhe
Fax: +49 (0) 721 / 5600 - 3200
Das Prüflabor ist nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert (DAR-Reg.-Nr.: DAP-PL-2921.00/00G94). In der
Akkreditierungsurkunde wird auch bestätigt, dass das Qualitätsmanagementsystem die DIN EN ISO 9002 erfüllt.
Das Laboratorium ist auch im Sinne des § 26 BImSchG bekannt gegeben.
21-18/2005 133 B E S CHREIBUNG D ER M ESSGERÄTE
3.1 Beschreibung des Referenzgerätes
Als Vergleichsgerät wurde der Filterwechsler SEQ 47/50 mit PM10-Einlass der Fa. Sven Leckel Ingenieurbüro
GmbH eingesetzt. Das Probenahmesystem des SEQ 47/50 entspricht den Vorgaben des Anhang B.1 der DIN/EN
12341. Es wurden zwei baugleiche Geräte mit den Seriennummern 01/0074 (Baujahr 2001 - Prüfmittel-Nr.
3100.50.4-1) und 01/0061 (Baujahr 2001 - Prüfmittel-Nr. 3100.50.4-2) eingesetzt. Der Probenwechsler entspricht
aufgrund seiner Bauausführung grundsätzlich einem Referenzsammler nach der DIN/EN12341. Sammelverluste
durch die Lagerung der Filter im Gerät sind durch Vergleich mit den Ergebnissen bei täglichen Wechsel als ver-
nachlässigbar einzustufen [PM10 Vergleichmessungen der deutschen Bundesländer im Rahmen der STIMES-Ar-
beitsgruppe PM10]. Im Folgenden wird der Filterwechsler SEQ 47/50 als Referenzgerät bezeichnet. Als Filterme-
dium wurden Glasfaserfilter mit einem Durchmesser von 47 mm eingesetzt. In Abbildung 3.1-1 ist das Arbeitsprin-
zip des Referenzgerätes schematisch dargestellt. Abbildung 3.1-2 zeigt die entsprechenden Bauelemente im Foto
eines geöffneten Gerätes.
Die Prallplatte des Probeneinlasses ist regelmäßig zu reinigen und zu fetten. Der Volumenstrom beträgt 2,3 m³/h,
die Funktionskontrolle des Volumenstroms soll turnusmäßig vierteljährlich erfolgen. Tabelle 3.1-1 zeigt eine Zu-
sammenfassung der technischen Daten des SEQ 47/50.
© Ingenieurbüro Sven Leckel, Berlin © Ingenieurbüro Sven Leckel, Berlin
Abbildung 3.1-1 Abbildung 3.1-2
Schematischer Aufbau des SEQ 47/50 Filterwechslers Foto des geöffneten SEQ 47/50 Filterwechslers
14 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5Tabelle 3.1-1
Technische Daten des Filterwechsler SEQ 47/50
Messprinzip Probenahme auf Filter / Gravimetrie
Einlass PM10 nach Abbildung B.1 der DIN/EN 12341
Volumenstrom 2,3 m³/h ± 1 %
Bezugstemperatur Volumenstrom im Messnetzbetrieb Betriebstemperatur
Probenahmedauer 24 h
Wartungsintervall PM10-Einlass 14 Tage
Filterdurchmesser 47 mm
Filtermaterial Glasfaser-/Quarzfaserfilter
Nachweisgrenze 1 µg/m³
3.2 Beschreibung des Testgerätes
Das Staubmessgerät Environmental Dust Monitor - Model 180 ist ein stationäres Gerät zum Einbau in ein 19“ –
Rack in klimatisierten Messstationen, welches zur kontinuierlichen Messung von Stäuben in Luft und deren Aero-
solverteilung eingesetzt wird. Es misst die Partikelrate in Abhängigkeit vom Durchmesser nach dem Prinzip der
Streulichtmessung und ermittelt daraus über einen Berechnungsfaktor die Massenkonzentration. Je nach Zahl der
bei der Auswertung berücksichtigten Kanäle kann mit dem Gerät z. B. PM10, PM2,5 und PM1 zeitgleich gemes-
sen werden.
3.2.1 Messkammer
Die Probenluft wird über ein Edelstahlrohr (di = 3mm) in die Messkammer geleitet. Die im Messgut enthaltenen
Partikel werden in der Messkammer durch eine Streulichtmessung nach Größe und Anzahl klassifiziert. Mit einem
Laser wird über eine Optik ein kleines Messvolumen ausgeleuchtet. Durch dieses Messvolumen wird der Partikel-
strom geleitet. Bei Immissionsmessungen ist die Feststoffkonzentration so gering, dass sich statistisch im Messvo-
lumen meist nur ein Partikel befindet. Das von jedem Partikel gestreute Licht wird von einer zweiten Optik unter
einem Öffnungshalbwinkel und einem Streuwinkel erfasst und die Lichtintensität über einen Spiegel auf einen De-
tektor geleitet und gemessen. Die Intensität des reflektierten Lichtstrahls ist proportional zur Partikelgröße. Die
Zählrate ergibt sich aus der Partikelanzahl und dem Volumenfluss. Bei bekanntem Partikeldurchmesser und be-
kannter Dichte kann unter Annahme der Kugelform die Partikelmasse aus der Partikelanzahl abgeleitet werden.
Die Lichtintensität wird außerdem von der Partikelform und dem Brechungsindex beeinflusst. Dieser Einfluss ist
bei Immissionsmessungen jedoch sehr gering. Das Messprinzip ist in Abbildung 3.2-1 schematisch dargestellt.
Beim Testgerät dient ein Halbleiterlaser als Lichtquelle. Um den Einfluss der Brechungsindizes zu minimieren, wird
das 90° Streulicht mit einem Öffnungshalbwinkel von ca. 30° über einen Spiegel auf eine Empfängerdiode gelenkt.
Das Signal der Diode wird nach Verstärkung in Abhängigkeit von der Stärke in 31 Größenkanälen klassifiziert.
Hierdurch ist die Bestimmung der Korngrößenverteilung der Partikel möglich. Die Streulichtintensitäten werden
mit Testaerosolen bekannter Teilchengröße und Dichte bestimmt und zur Bestimmung der Massenkonzentration
polydisperser Gemenge mit einem empirisch ermittelten Korrekturfaktor versehen.
21-18/2005 15Abbildung 3.2-1
Schematische Darstellung der Funktionsweise des Streulichtverfahrens
Aus der gemessenen Korngrößenverteilung werden die Fraktionen durch Berechnungsfaktoren errechnet und auf-
summiert. Die Berechnungsfaktoren basieren auf der Summenhäufigkeitsverteilung der DIN/EN 12341, die unter
Berücksichtigung des Abscheidverhaltens des Probeneinlasses des Testgerätes und der Partikeldichte durch Korre-
lation mit gravimetrischen Messungen angepasst wurden. Für die Kalibration der Kanalgrenzen wird ein Mutter-
gerät mit definierten Latexpartikeln eingestellt, mit dem alle anderen Geräte vor Auslieferung abgeglichen werden
und später im 1-jährigen Turnus überprüft werden sollen. Hierzu soll das Messgerät zurück zum Hersteller
geschickt werden.
3.2.2 Gaslaufplan
Der Gaslaufplan ist in Abbildung 3.2-2 schematisch dargestellt.
Die Luft wird mit einer Membranpumpe angesaugt und gelangt über den Probeneingang direkt in die Messzelle.
Der Probeneinlass ist durch ein Fliegen- und Regenschutzgitter geschützt; um ein Zufrieren und Kondensatbildung
zu vermeiden, kann das Gitter beheizt werden. Im Probeneinlass befindet sich auch der Permeationstrockner, der
bei hoher Luftfeuchte im Trockenkreis (siehe Kapitel 3.2.3) zugeschaltet wird. Der Messzelle ist eine Wasserfalle
nachgeschaltet, um eventuell gebildetes Kondensat und grobe Staubpartikel abzuscheiden. Dann wird der Proben-
gasstrom im Staubfilter entstaubt. Die Membranpumpe mit vor- und nachgeschaltetem Ausgleichsbehälter (Puffer)
16 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5fördert die Probenluft über das Ventil, den Ventilschutzfilter, die Messblende und das Dreiwegeventil zum Proben-
luftausgang. Durch den Durchflussregler wird das Ventil so geregelt, dass der Druckabfall an der Messblende kon-
stant ist. (Grundvoraussetzung ist die Dichtheit des Gasstromkreises, da der Volumenstrom am Ausgang gemessen
wird. Nur so wird sichergestellt, dass die Durchflussrate von 1,2 l/min der Probenluft am Eingang konstant ist.)
Vor dem Ventilschutzfilter wird ein Teil der Probenluft über den Spülluftfilter und den Spülluftregler als Spülluft
aufbereitet, welche die Optik umspült und so vor Verschmutzung schützt.
Bei Funktionsprüfung bzw. Nullpunktfindung (Selbsttest) wird die Messkammer mit staubfreier Luft beströmt. Da-
zu wird über den Selbsttestfilter Raumluft angezogen. Die staubfreie Luft wird nach dem Puffer 1 über den
Spülluftweg in die Messzelle geleitet. Ein Teil wird über den Probeneinlass abgeströmt. So wird verhindert, dass
Partikel durch Sedimentation in die Messzelle gelangen.
Environmental Dust Monitor - Model 180
Schematischer Aufbau
Probenausgang
Raumluft
1,2 l/min
Drei-
Probeneingang wege-
ventil
1,2 l/min
Spülluftregler
CQ
Mess-
Messzelle Selbsttestfilter
blende
Ventil-
Spülluft- Durch- Schalter
schutz-
Wasserfalle filter flussregler -50 mbar
filter
0,3 ... 0,5 Ventil
l/min Spannung 0...12V
Staubfilter
Arbeitspunkt Spülluft
8V bei 1,2 l/min
Probenstrecke
Membran- Selbstteststrecke
Puffer Puffer
pumpe
Abbildung 3.2-2
Schematische Darstellung des Samplerflusses des Environmental Dust Monitor - Model 180
21-18/2005 173.2.3 Trockenkreis (Abbildung 3.2-3)
Die Luftfeuchtigkeit und Außentemperatur wird mit einem Klimasensor (siehe Abbildung 3.2-4) erfasst. Beträgt
die relative Luftfeuchtigkeit mehr als 70 %, schaltet sich automatisch der Trockenkreis zu. Die Probenluft fließt
hierbei nach Eintritt in den Probeneingang an der Innenseite einer NAFION / PermaPur Membrane vorbei. Im Ge-
genstrom fließt an der Außenseite getrocknete Luft vorbei, die aus 1,2 l/min entstaubter Abluft (Probenausgangs-
luft) und 0,6 l/min Raumluft bereit gestellt wird. Der Verdünnungsluftstrom von 1,8 l/min wird über den Vakuum-
filter in den Gegenstromtrockenkreis des Probeneingangsrohrs gebracht. Mit Hilfe des Unterdruckes an der Mem-
branaußenseite erfolgt die Trocknung unter Verwendung einer NAFION Membrane. Die NAFION Membrane
lässt die Entfernung von Feuchtigkeit aus der Probenluft mit Hilfe eines wasserspezifischen Prozesses zu. Hierbei
werden Wassermoleküle über Ionenkanäle durch die Membrane transportiert. Die Vakuumpumpe fördert über den
Schutzfilter die feuchte Spülluft durch den Kondensatauslass nach außen. Ein Druckregler begrenzt den Unter-
druck auf –550 kPa. Sinkt die Luftfeuchtigkeit unter 65%, schaltet der Trockenkreis automatisch ab.
Trockenkreis
Proben-
ausgangsluft
Probenhalter Probenrohr Probenhalter Unterdruck-
regler
-550 ... -650 mbar
1,2 l/min
Proben-
Raumluft
eingang
1,8l /min
Vakuum-
Strömungs-
Vakuumfilter
dämpfer
pumpe
Permapur-
Trockner
CQ Schutzfilter
Kondensat-
für
Nadel-Ventil / auslass
Vakuumpumpe
kritische Düse
1 3
Vakuum- Schalter
Druckmesser -400 mbar
Vakuum
zur Messzelle
-500 .. -600 mbar
Abbildung 3.2-3
Schematische Darstellung des Trockenkreises des Environmental Dust Monitor - Model 180
18 2 1 - 1 8 / 2 0 0 53.2.4 Bestandteile des Messgerätes
Staubmessgerät Environmental Dust Monitor - Model 180
Probenahmerohr mit Klimasensor
Probenahmerohrhalter
Abbildung 3.2-4
Bestandteile des Testgeräts - Environmental Dust Monitor - Model 180
21-18/2005 19Abbildung 3.2-5
Testgerät Environmental Dust Monitor - Model 180
20 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5Tabelle 3.2-2
Technische Daten des Testgeräts - Environmental Dust Monitor Model 180
Messprinzip 90° Streulichtmessung
Für die Massenberechnung wird der arithmetische Mittelwert der Kanalgrenzen
Massenberechnung benutzt. Durch Extrapolation wird ein weiterer Kanal unterhalb des feinsten
gemessenen Kanals errechnet.
Probenvolumenstrom 1,2 l/min ± 5 %
Rohrlänge 150 cm (optional bis 3,0m)
Rohrdurchmesser 3 mm
Messzeit ab 1 Minute bis Dauerbetrieb
Klassifizierung in 31 Kanälen
Lichtquelle Halbleiterlaser; Wellenlänge O =655
Öffnungshalbwinkel 'T 30°
Streuwinkel T 90°
Datenschnittstelle RS232
Datenprotokoll ASCII-Zeichen, auch Bayern/Hessen Protokoll möglich
Massekonzentrationsbereich in µg/m³ 0,1 – 1.500
Kleinste erfasste Partikelgröße in µm 0,25
Größenkanäle PM 10; PM 2,5; PM 1,0
Kanalgrenzen der inneren 0,25-0,28-0,30-0,35-0,40-0,45-0,50-0,58-0,65-0,70-0,80-1,0-1,3-1,6-2,0-2,5-3,0-
Stauberfassung in µm 3,5-4,0-5,0-6,5-7,5-8,5-10-12,5-15-17,5-20-25-30-32
Stromversorgung 230 V, 50 Hz,
21-18/2005 214 B E S CHREIBUNG D ER M ESSSTELLEN
Für die Vergleichsmessungen wurden drei verschieden charakterisierte Messstellen ausgewählt, zwei davon, Stutt-
gart-Zuffenhausen und Freudenstadt, sind Bestandteile des landesweiten Luftmessnetzes Baden-Württemberg.
Eine Charakterisierung der Standorte erfolgt in Tabelle 4-1. Die Proben für die Ermittlung der TSP-Konzentratio-
nen wurden während der Dauer der Feldmessungen am jeweiligen Standort mit einen High-Volume-Sampler des
Typs Digitel DHA-80 gewonnen.
Tabelle 4-1
Beschreibung der Messstellen
Karlsruhe Stuttgart-Zuffenhausen Freudenstadt
Adresse Großoberfeld 3 Ludwigsburger-/ Theodor-Gerhard-
Frankenstraße Schule
76135 Karlsruhe 70435 Stuttgart 72250 Freudenstadt
Rechtswert 3454120 3512775 3456630
Hochwert 5427620 5409850 5370665
Höhe über NN 115 m 260 m 750 m
Messhöhe über Grund 2,5 m 2,5 m 2,5 m
Charakter städtischer Hintergrund Innenstadt Hintergrund
Anforderungen DIN/EN 12341 üblicherweise anzutreffende und extreme Umweltbedingungen
Einstufung der durchschnittlich hoch niedrig
Immissionsbelastung
4.1 Karlsruhe-Großoberfeld 3
Der Standort ist beeinflusst von einem Wertstoffhof in ca. 5 m Entfernung. Bei Anlieferung von Biokompost kann
es zu kurzzeitig erhöhten Staubkonzentrationen an der Messstelle kommen. Verkehrseinfluss entsteht durch die Zu-
fahrt von Lkw zu einem Versandlager und eine 4-spurige Schnellstraße in ca. 25 m Entfernung. Die Messstelle ist
als städtischer Hintergrund mit erhöhter Verkehrsbelastung zu charakterisieren und repräsentiert damit im Mittel
die „üblicherweise anzutreffenden Umweltbedingungen“. In der Tabelle 4.1-1 sind dieKenngrößen der Station
Karlsruhe-Großoberfeld während des Messzeitraumes dargestellt. Da am Standort Karlsruhe-Großoberfeld keine
meteorologischen Parameter gemessen werden, sind die entsprechenden Kenngrößen der Station “Karlsruhe-Nord-
west” angegeben. In Abbildung 4.1-1 ist der Standort mit den installierten Messgeräten dargestellt. In Abbildung
4.1-2 ist die Lage in einer topographischen Karte eingezeichnet.
22 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5Tabelle 4.1-1
Kenngrößen an der Station Karlsruhe-Großoberfeld im Zeitraum vom 25.01.2005 bis 21.02.2005
Mittelwert Messzeitraum Spannweite Tagesmittelwerte
TSP-Konzentration 35,4 µg/m³ 5,4 µg/m³ - 95,8 µg/m³
PM10-Konzentration 30,9 µg/m³ 4,8 µg/m³ - 89,2 µg/m³
Anteil der PM10-Fraktion am Schwebstaub 87,3% 69,1% - 98,4%
mittlere Temperatur -0,3°C -6,4°C - 8,3°C
mittlere rel. Feuchte 77,6% 60,5% - 90,1%
mittlere Windgeschwindigkeit 2,2 m/s 0,7 m/s - 4,5 m/s
Niederschlagssumme 39,2 mm 0,0 mm - 14,6 mm
mittlerer Luftdruck 1009,2 hPa 988,7 hPa - 1020,4 hPa
PM10- und TSP-Konzentrationen bezogen auf 0 °C und 1013 hPa
Meteorologische Größen wurden an der Station Karlsruhe-Nordwest gemessen
3453
3454
5429 3455
5429
5427
Abbildung 4.1-1 Abbildung 4.1-2
Standort Karlsruhe-Großoberfeld Lage des Standortes Karlsruhe-Großoberfeld
21-18/2005 234.2 Stuttgart - Zuffenhausen
Die Messstelle Stuttgart - Zuffenhausen ist eine städtische Messstelle des Landesmessnetzes Baden-Württemberg.
Sie ist geprägt durch Verkehrseinfluss.
In den Tabellen 4.2-1 und 4.2-2 sind die Kenngrößen der Station Stuttgart - Zuffenhausen während der beiden
Messkampagnen der Felduntersuchungen dargestellt.
Da am Standort Stuttgart-Zuffenhausen keine meteorologischen Parameter gemessen werden, sind die entsprechen-
den Kenngrößen der Station “Stuttgart-Bad Cannstatt” angegeben.
In den Abbildungen 4.2-1 und 4.2-2 ist der Standort dargestellt.
Tabelle 4.2-1
Kenngrößen an der Station Stuttgart - Zuffenhausen im Messzeitraum vom 26.02.2005 - 22.03.2005
Mittelwert Messzeitraum Spannweite Tagesmittelwerte
TSP-Konzentration 73,1 µg/m³ 15,0 µg/m³ - 141,9 µg/m³
PM10-Konzentration 47,3 µg/m³ 11,8 µg/m³ - 109,1 µg/m³
Anteil der PM10-Fraktion am Schwebstaub 68,7% 45,4% - 89,1%
mittlere Temperatur 2,8°C -8,8°C - 15,1°C
mittlere rel. Feuchte 63,5% 47,7% - 78,9%
mittlere Windgeschwindigkeit 1,4 m/s 0,6 m/s - 2,8 m/s
Niederschlagssumme 14,2 mm 0,0 mm- 5,9 mm
mittlerer Luftdruck 988,3 hPa 976,0 hPa - 999,0 hPa
PM10- und TSP-Konzentrationen bezogen auf 0 °C und 1013 hPa
Meteorologische Größen wurden an der Station Stuttgart-Bad Cannstatt gemessen
Tabelle 4.2-2
Kenngrößen an der Station Stuttgart - Zuffenhausen im Messzeitraum vom 28.04.2005 - 17.05.2005
Mittelwert Messzeitraum Spannweite Tagesmittelwerte
TSP-Konzentration 42,4 µg/m³ 17,1 µg/m³ - 100,1 µg/m³
PM10-Konzentration 26,7 µg/m³ 11,0 µg/m³ - 61,1 µg/m³
Anteil der PM10-Fraktion am Schwebstaub 62,0% 46,1% - 84,2%
mittlere Temperatur 13,0°C 7,0°C - 22,2°C
mittlere rel. Feuchte 63,2% 41,2% - 77,1%
mittlere Windgeschwindigkeit 1,1 m/s 0,5 m/s - 1,7 m/s
Niederschlagssumme 38,6 mm 0,0 mm - 13,1 mm
mittlerer Luftdruck 987,1 hPa 982,3 hPa - 993,6 hPa
PM10- und TSP-Konzentrationen bezogen auf 0 °C und 1013 hPa
Meteorologische Größen wurden an der Station Stuttgart-Bad Cannstatt gemessen
24 2 1 - 1 8 / 2 0 0 53512
3513
3514
5411
5410
5409
Abbildung 4.2-1 Abbildung 4.2-2
Standort Stuttgart - Zuffenhausen Lage des Standortes Stuttgart - Zuffenhausen
21-18/2005 254.3 Freudenstadt
Diese Messstelle ist eine hochgelegene Hintergrundstation des Landesmessnetzes Baden-Württemberg ohne direk-
ten Einfluss von Emittenten.
Während der Sommer-Messkampagne des Feldversuchs in Freudenstadt kam es vermehrt zu Ausfällen des Digitel
DHA-80-Sammlers, so dass die Kenngrößen des TSP nur bedingt belastbar sind.
In Tabelle 4.3-1 und 4.3-2 sind die Kenngrößen der Station Freudenstadt während der beiden Messkampagnen der
Felduntersuchungen dargestellt.
In den Abbildungen 4.3-1 und 4.3-2 ist der Standort dargestellt.
Tabelle 4.3-1
Kenngrößen an der Station Freudenstadt im Messzeitraum vom 19.12.2004 - 05.01.2005
Mittelwert Messzeitraum Spannweite Tagesmittelwerte
TSP-Konzentration 9,4 µg/m³ 2,2 µg/m³ - 22,8 µg/m³
PM10-Konzentration 8,3 µg/m³ 2,6 µg/m³ - 21,5 µg/m³
Anteil der PM10-Fraktion am Schwebstaub 91,3% 73,0% - > 100%
mittlere Temperatur -1,6°C -8,4°C - 3,2°C
mittlere rel. Feuchte 87,2% 72,4% - 93,6%
mittlere Windgeschwindigkeit 2,7 m/s 0,5 m/s - 5,4 m/s
Niederschlagssumme 36,2 mm 0,0 mm - 9,3 mm
mittlerer Luftdruck 931,4 hPa 913,4 hPa - 945,0 hPa
PM10- und TSP-Konzentrationen bezogen auf 0 °C und 1013 hPa
Tabelle 4.3-2
Kenngrößen an der Station Freudenstadt im Messzeitraum vom 23.06.2005 - 08.07.2005
Mittelwert Messzeitraum Spannweite Tagesmittelwerte
TSP-Konzentration* 20,8 µg/m³ 5,6 µg/m³ - 43,9 µg/m³
PM10-Konzentration 18,0 µg/m³ 4,8 µg/m³ - 32,6 µg/m³
Anteil der PM10-Fraktion am Schwebstaub* 77,7% 69,6% - 85,7%
mittlere Temperatur 16,1°C 8,9°C - 23,3°C
mittlere rel. Feuchte 70,3% 46,4% - 84,8%
mittlere Windgeschwindigkeit 2,0 m/s 1,3 m/s - 3,2 m/s
Niederschlagssumme 67,1 mm 0,0 mm - 20,3 mm
mittlerer Luftdruck 931,4 hPa 925,6 hPa - 937,5 hPa
PM10- und TSP-Konzentrationen bezogen auf 0 °C und 1013 hPa
* Aufgrund von vermehrten Ausfällen des TSP-Sammlers nur bedingt belastbar
26 2 1 - 1 8 / 2 0 0 53456
3457
3458
5372
5371
5370
Abbildung 4.3-1 Abbildung 4.3-2
Standort Freudenstadt Lage des Standortes Freudenstadt
21-18/2005 275 B E TRIEBS TECHNISCHE VERFAHRENSW EI SE
5.1 Gerätestandorte
An den Probenahmestandorten wurden jeweils zwei Referenzgeräte - Filterwechsler SEQ 47/50 und zwei Testgerä-
te Environmental Dust Monitor -Model 180 installiert. Als Refenzgeräte wurden die zwei baugleichen Filterwechs-
ler SEQ 47/50 mit den Seriennummern 01/0074 (Baujahr 2001 - Prüfmittel-Nr. 3100.50.4-1) und 01/0061 (Baujahr
2001 - Prüfmittel-Nr. 3100.50.4-2) eingesetzt. Die beiden baugleichen Testgeräte haben die Seriennummern
87F03008 (Testgerät 1) und 87F03009 (Testgerät 2). Die Probenahme zur Ermittlung der TSP-Konzentration er-
folgte mit einem Digitel DHA 80. Die Erfassung der meteorologischen Daten erfolgte als Halbstundenwerte mit
den Messgeräten der vorhandenen Messstationen.
Die Probenahmedauer der Referenzgeräte betrug nach den Vorgaben der DIN/EN 12341, Abschnitt 5.1.3 jeweils
24 Stunden. Der automatische Filterwechsel wurde jeweils um 24:00 Uhr durchgeführt.
Während der Feldmessungen waren die Testgeräte an die Messnetzzentrale angebunden. Die Testgeräte erfassen
die Konzentrationen als 30-Minutenmittelwerte, die zu 24h-Werten aggregiert wurden.
Die Bildung von 24-Stundenmittelwerten erfolgte nur dann, wenn mindestens 75% aller Halbstundenmittelwerte,
also mindesten 36 Halbstundenmittelwerte vorlagen.
Alle Geräte bzw. Probeneinlässe waren an den einzelnen Standorten auf einer Messbühne installiert. Es wurde dar-
auf geachtet, dass deren Anordnung auf der Messbühne an allen Standorten gleich war. Die beiden Testgeräte wa-
ren in der klimatisierten Messstation eingebaut.
5.2 Handhabung, Konditionierung und Wägung der Filter
Die Arbeiten im Schwebstaublabor erfolgen nach einer Standardarbeitsvorschrift (QM-Verfahrensanweisung
504-32150):
5.2.1 Allgemeine Anweisungen
• tägliche Bestimmung der Luftfeuchte und Lufttemperatur im Wägeraum. Die rel. Luftfeuchte soll 50 %
± 5 %, die Lufttemperatur 20 °C ± 1 °C betragen. Bei Abweichungen von den Sollwerten ist das Vor- und
Rückwiegen von Schwebstaubfiltern so lange einzustellen, bis eine sichere Konditionierung der Filter
gewährleistet ist.
• Die Waagen werden täglich nach den Vorgaben der Bedienungsanleitung auf Funktion geprüft und minde-
stens einmal je Monat mit externen Gewichten überprüft.
5.2.2 Vorbereiten und Rückwiegen der Filter
Filter, die gravimetrisch analysiert werden, sind vor dem Wiegen mindestens 48 Stunden zu äquilibrieren.
Die Filterkassette des Filterwechslers SEQ 47/50 kann 15 Filter aufnehmen, so dass ein Filtersatz in der Regel aus
14 Filterrahmen und einem Blindfilter besteht.
28 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5Bestaubte Filter werden im Wägeraum mindestens zwei Tage konditioniert. Befinden sich auf dem Filter Verunrei-
nigungen (z. B. Fliegen), werden diese vor der Wägung mit einer Pinzette vorsichtig abgetragen. Danach werden
die Filter zurück gewogen. Ist ein Filter durch einen Gerätefehler unbestaubt bzw. ungleichmäßig bestaubt, einge-
rissen oder anderweitig unbrauchbar, wird er verworfen und als Ausfall deklariert. Die Filter werden i.d.R. für die
Zeit von mindestens einem halben Jahr rückgestellt.
Die Kenngrößen der Waage sind in Tabelle 5.2-1 zusammengefasst.
Tabelle 5.2-1
Kenngrößen der eingesetzten Waage
Kenngrößen
Genauigkeit der Waage (lt. Hersteller): ± 0,01 mg
Standardabweichung, ermittelt aus der 10-maligen Wägung eines Faserfilters 0,02 mg
(unter Wiederholbedingungen)
Nachweisgrenze ermittelt aus der 3-fachen Streuung des Blindwertes gemäß VDI 2449 0,06 mg
5.3 Handhabung der Daten
Entsprechend den Vorgaben der DIN/EN 12341 wurden alle mit Test- und Referenzgeräten erhobenen Messdaten
einer Gültigkeitsprüfung unterzogen, um Auswirkungen von offensichtlich unplausiblen Daten auf das Messergeb-
nis vorzubeugen. Die Datenkollektive (Wertepaare der Tagesmittelwerte) wurden einem Ausreißertest (Ausreißer
nach Grubbs [Hartung, 1995]) unterzogen. Die als Ausreißer erkannten Werte wurden bei der Berechnung der Kali-
brierfunktionen sowie bei der Berechnung der Referenz-Äquivalenz-Funktionen nicht berücksichtigt; sie sind in
den Abbildungen der Vollständigkeit halber mit dargestellt. Nach DIN/EN 12341 dürfen nicht mehr als 5 % der
Originaldaten verworfen werden. Beim Ausreißertest ergaben sich lediglich zwei Ausreißer (am 26.02.2005 und
am10.05.2005 jeweils am Standort Stuttgart-Zuffenhausen) bei den beiden Referenzgeräten. Für die beiden Test-
geräte wurde kein Ausreißer ermittelt.
Die gemessenen Tagesmittelwerte wurden gemäß DIN/EN 12341, Abschnitt 5.1.4, alle auf 0°C und 1013 hPa um-
gerechnet. Im weiteren Verlauf wurde gemäß VDI 4203, Bl. 3 die Vergleichbarkeit der beiden Referenzgeräte
Leckel SEQ 47/50 geprüft. In Abbildung 5.3.-1 sind die Wertepaare der Parallelmessungen mit den Referenzgerä-
ten dargestellt. Die mittels Doppelbestimmung ermittelten Tagesmittelwerte der beiden Referenzgeräte zeigen mit
einem Variationskoeffizienten von 0,999 eine sehr gute Korrelation, deshalb wurden im weiteren Verlauf gemäß
DIN/EN 12341, Abschnitt 5.1.5 bzw. VDI 4203 Blatt 3, Abschnitt 5.3.1.3 jeweils die Mittelwerte aus den Doppel-
bestimmungen verwendet und den jeweiligen Tagesmittelwerten der beiden Testgeräte Environmental Dust
Monitor - Model 180 gegenübergestellt. Alle gemessenen Tagesmittelwerte sind zusammen mit den meteorologi-
schen Parametern im Anhang A1 aufgelistet.
21-18/2005 29PM10 Konzentration in µg/m³ - Referenzgerät 2 (SN 01/0061)
120 Referenzgeräte - gesamtes Datenkollektiv
Referenzgeräte
Y = 0,966 X + 0,139
100 R2 = 0,999 Anzahl Wertepaare 104
N = 104
Ausreißer 2
80 Regressionsgerade y = 0,966x + 0,139
R² 0,999
60
40
20
0
0 20 40 60 80 100 120
PM10 Konzentration in µg/m³ - Referenzgerät 1 (SN 01/0074)
Einzelwert Ausreisser Regressionsgerade y=x
Abbildung 5.3-1
Vergleichbarkeit der beiden Referenzgeräte;
Filterwechsler SEQ 47/50
30 2 1 - 1 8 / 2 0 0 56 D AR STELLUNG DER ERGEBNI SSE AUS DEN
FE L DP RÜFUNGEN
Die Tagesmittelwerte, die mit den Referenzgeräten und den Testgeräten (Rohwerte) gemessen wurden, sind im An-
hang A1 für jeden Messstandort getrennt aufgelistet. In den Abbildungen 6-1 und 6-2 sind für alle Standorte die
Tagesmittelwerte, die mittels der beiden Testgeräte Environmnental Dust Monitor - Model 180 gemessen wurden,
den Tagesmittelwerten der beiden Referenzgeräte SEQ 47/50 (Mittelwert aus Doppelbestimmung) gegenüberge-
stellt. In Abbildung 6.3 sind in gleicher Weise die Mittelwerte aus den Parallemessungen mit den Testgeräten den
Mittelwerten aus der Parallelmessung mit den Referenzgeräten gegenübergestellt. In Tabelle 6-1 sind die Parameter
der Regressionsanalyse für diese drei Darstellungen aufgelistet.
Die Steigungen der drei Regressionsgeraden sind mit Werten von 1,240 (Testgerät 1), 1,205 (Testgerät 2) und
1,223 (Mittelwert beider Testgeräte) signifikant verschieden von 1, während die Achsenabschnitte mit Werten von
-0,473 (Testgerät 1), -0,328 (Testgerät 2) und -0,375 (Mittelwert beider Testgeräte) vernachlässigbar sind. In die-
sem Fall erlaubt der “Guidance for the Demonstration of Equivalence - Final Draft for external comments”, Okto-
ber 2004, Abschnitt 9.7, die Anwendung eines Korrekturfaktors. Im Folgenden werden alle mit den beiden Test-
geräten gemessenen Tagesmittelwerte mit dem Faktor 1/a = 1/1,223 korrigiert. Dieser Korrekturfaktor ergibt sich
aus der Regressionsanalyse des Datenkollektivs, bestehend aus den jeweiligen Mittelwerten der Parallelmessungen
mit Testgeräten und Referenzsammlern. Die anschließende Prüfung auf Gleichwertigkeit gemäß DIN/EN 12341 er-
folgt mit den so korrigierten Konzentrationsmittelwerten der Testgeräte.
Die korrigierten Tagesmittelwerte der beiden Testgeräte sind in Tabelle A1 im Anhang getrennt nach den 3 Mess-
standorten aufgelistet.
Tabelle 6-1
Ergebnisse der Regressionsanalyse der Gegenüberstellung der Testgeräte und der Referenzgeräte
Testgerät Steigung a Achsenabschnitt b R² Anzahl
Testgerät 1 (SN 87F03008) 1,240 -0.473 0,982 104
Testgerät 2 (SN 87F03009) 1,205 -0,328 0,980 104
Mittelwert aus den Parallemessungen
mit den beiden Testgeräten 1,223 -0,375 0,982 104
21-18/2005 31PM10 Konzentration in µg/m³ - Testgerät 1 (SN 87F03008)
140 Testgerät 1 (SN 87F03008)
Testgerät 1
Y = 1,240 X - 0,473
120 R2 = 0,982 Anzahl Wertepaare 104
N = 104
Regressionsgerade y = 1,240x - 0,473
100
R² 0,982
80
60
40
20
Alle Standorte - Testgerät 1
0
0 20 40 60 80 100 120 140
PM10 Konzentration in µg/m³ - Mittelwert aus Referenzgerät 1 und 2
Einzelwert Ausreisser Regressionsgerade y=x
Abbildung 6-1
Vergleich des Testgerätes 1 mit den Referenzgeräten
PM10 Konzentration in µg/m³ - Testgerät 2 (SN 87F03009)
140 Testgerät 2 (SN 87F03009)
Testgerät 2
Y = 1,205 X - 0,328
120 R2 = 0,980 Anzahl Wertepaare 104
N = 104
Regressionsgerade y = 1,205x - 0,328
100
R² 0,980
80
60
40
20
Alle Standorte - Testgerät 2
0
0 20 40 60 80 100 120 140
PM10 Konzentration in µg/m³ - Mittelwert aus Referenzgerät 1 und 2
Einzelwert Ausreisser Regressionsgerade y=x
Abbildung 6.2
Vergleich des Testgerätes 2 mit den Referenzgeräten
32 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5PM10 Konzentration in µg/m³ - Mittelwert aus Testgerät 1 und 2
140 Mittelwert aus den Parallelmessungen mit den
Mittelwert Testgerät 1 und 2
Y = 1,223 X - 0,375 Testgeräten 1 und 2
120 R2 = 0,982
N = 104
Anzahl Wertepaare 104
100 Regressionsgerade y = 1,223x - 0,375
80 R² 0,982
60
40
20
Alle Standorte - Mittelwert Testgerät 1 und 2
0
0 20 40 60 80 100 120 140
PM10 Konzentration in µg/m³ - Mittelwert aus Referenzgerät 1 und 2
Einzelwert Ausreisser Regressionsgerade y=x
Abbildung 6.3
Vergleich der Testgeräte1 und 2 mit den Referenzgeräten
21-18/2005 337 ÜB ERP RÜFUNG DE R GLEI CHW ERTI GKEI T
7.1 Vergleichbarkeit der Testgeräte
Die Prüfung erfolgt gemäß DIN/EN 12341 Kapitel 5.2.3.
Forderung: Der aus den mit den beiden Testgeräten gemessennen Konzentrationsmittelwerten berechnete
zweiseitige Vertrauensbereich Cl95 soll den Wert von 5 µg/m³ für Konzentrationsmittelwerte
≤ 100 µg/m³ und von 0,05 für Konzentrationsmittelwerte > 100 µg/m³ nicht überschreiten.
Vorgehensweise: • Berechnen der Mittelwerte Yi aus den i-ten Parallelmessungen mit den beiden Testgeräten
• Teilen des Datenkollektivs in zwei Datensätze gemäß
1) Datensatz mit Yi ≤ 100 µg/m³ mit der Anzahl der Wertepaare n<
2) Datensatz mit Yi > 100 µg/m³ mit der Anzahl der Wertepaare n>
Zu 1)
• Berechnen der absoluten Standardabweichung sa
wobei Di = Yi1 - Yi2 die Differenz der i-ten Konzentrationsmittelwerte der Testgeräte ist
• Auswahl des entsprechenden Student-Faktors tnZu 2)
• Berechnen der relativen Standardabweichung sr
• Auswahl des entsprechenden Student-Faktors tn>-2,0,975, definiert als das 0,975-Quantil
des zweiseitigen 95%-Vertrauensbereichs der t-Verteilung nach Student mit
n>- 2 Freiheitsgraden
• Berechnen des zweiseitigen Vertrauensbereichs Cl95 für die Konzentrationsmittelwerte
mit Yi > 100 µg/m³
Cl95 = sr • tn>-2,0,975
Im Rahmen der Felduntersuchungen an den drei unterschiedlichen Standorten wurden insgesamt 107 Parallel-
messungen durchgeführt. Davon erfüllen nur zwei Datenpaare die Anforderung Yi > 100 µg/m³. Eine Aussage ist
daher nicht möglich.
Alle für die Untersuchung der Vergleichbarkeit verwendeten Konzentrationsmittelwerte sowie die berechneten
Werte für D2i sind in Tabelle A1 im Anhang aufgelistet. In Abbildung 7.1-1 sind die Konzentrationsmittelwerte der
beiden Testgeräte einander gegeübergestellt.
PM10 Konzentration in µg/m³ - Testgerät 2 (SN 87F03009)
140 Vergleich der Testgerät - gesamtes Datenkollektiv
Testgeräte
Y = 0,973 X + 0,082
120 R2 = 0,999 Anzahl Wertepaare 107
N = 107
Regressionsgerade y =0,973x + 0,070
100
R² 0,999
80
60
40
20
Alle Standorte
0
0 20 40 60 80 100 120 140
PM10 Konzentration in µg/m³ - Testgerät 1 (SN 87F03008)
Einzelwert Ausreisser Regressionsgerade y=x
Abbildung 7.1-1
Ergebnisse der Parallelmessung mit den beiden Testgeräten
21-18/2005 357.2 Vergleichbarkeit des Testgerätes mit dem Referenzgerät
Die Prüfung erfolgt gemäß DIN/EN 12341 Kapitel 5.2.4.
Forderung: Die Referenz-Äquivalenz-Funktion y = f(x), die den funktionalen Zusammenhang zwischen
den Ergebnissen, die mit den Testgeräten (y) erhalten wurden und den gemessenen Konzen-
trationsmittelwerten der Referenzgeräten (x)beschreibt, soll innerhalb des beidseitig begrenz-
ten Akzeptanzbereichs
y = (x ± 10) µg/m³ für Konzentrationswerte ≤ 100 µg/m³
y = 0,9 x (µg/m³) bzw. y = 1,1 x (µg/m³) für Konzentrationswerte > 100 µg/m³
liegen.
Desweiteren soll der Variationskoeffizient R² der berechneten Referenz-Äquvalenz-Funktion
den Wert 0,95 nicht unterschreiten.
Vorgehensweise: • Berechnen der Referenz-Äquivalenz-Funktion und des Variationskoeffizienten getrennt für
beide Testgeräte und für das Datenkollektiv, das sich durch Zusammenlegen der Ergebnisse
beider Testgeräte ergibt
• Berechnen des beidseitig begrenzten Akzeptanzbereiches
• gemeinsame grafische Darstellung (nach Testgeräten getrennt und für beide Testgeräte
gemeinsam)
- der idealen Referenz-Äquivalenz-Funktion y = x
- des beidseitig begrenzten Akzeptanzbereichs
- aller Wertepaare
- der berechneten Referenz-Äquivalenz-Funktion
In den Abbildungen 7.2-1 und 7.2-2 sind die berechnete Referenz-Äquivalenz-Funktion, die ideale Referenz-Äqui-
valenz-Funktion, der beidseitigt begrenzte Akzeptanzbereich sowie die jeweiligen Wertepaare für das
Testgerät 1 (SN 87F03008) und das Testgerät 2 (SN 87F03009) für alle Standorte dargestellt. In gleicher Weise er-
folgt in Abbildung 7.2-3 die Darstellung für das zusammengefasste Datenkollektiv der beiden Testgeräte.
Die Konzentrationsmittelwerte der Testgeräte wurden vorab, wie in Kapitel 6 beschrieben, mit einer für alle Stan-
dorte und für den gesamten Messzeitraum der Felduntersuchungen gemeinsamen Kalibrierfunktion korrigiert.
Diese Korrektur ist gemäß des vorläufigen Berichts “Field test experiments to validate the CEN standard measure-
ment method for PM2,5” der CEN-Arbeitsgruppe 22 des CEN TC 264/WG15 zulässig. Prüfnormale, wie bei Mes-
sung gasförmiger Messobjekte, sind nicht verfügbar.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Referenz-Äquivalenz-Funktion in den Grenzen des beidseitig begrenzten
Akzeptanzbereichs liegt und dass der Variationkoeffizient R² = 0,98 beträgt. Die Forderung der
DIN/EN 12341 wird erfüllt.
36 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5PM10 Konzentration in µg/m³ - Testgerät 1 (SN 87F03008)
140 Testgerät 1 (SN 87F03008)
Testgerät 1
Y = 1,014 X - 0,386
120 R2 = 0,982 Anzahl Wertepaare 104
N = 104
Regressionsgerade y = 1,014x - 0,386
100
R² 0,982
80
60
40
20
Alle Standorte - Testgerät 1
0
0 20 40 60 80 100 120 140
PM10 Konzentration in µg/m³ - Mittelwert aus Referenzgerät 1 und 2
Einzelwert Ausreisser
Akzeptanzbereich y=x
Referenz-Äquivalenz-Funktion
Abbildung 7.2-1
Vergleich des Testgerätes 1 mit den Referenzgeräten
PM10 Konzentration in µg/m³ - Testgerät 2 (SN 87F03009)
140 Testgerät 2 (SN 87F03009)
Testgerät 2
Y = 0,985 X - 0,278
120 R2 = 0,980 Anzahl Wertepaare 104
N = 104
Regressionsgerade y = 0,985x - 0,278
100
R² 0,980
80
60
40
20
Alle Standorte - Testgerät 2
0
0 20 40 60 80 100 120 140
PM10 Konzentration in µg/m³ - Mittelwert aus Referenzgerät 1 und 2
Einzelwert Ausreisser
Akzeptanzbereich y=x
Referenz-Äquivalenz-Funktion
Abbildung 7.2-2
Vergleich des Testgerätes 2 mit den Referenzgeräten
21-18/2005 37PM10 Konzentration in µg/m³ - Testgeräte 1 und 2
140 Testgeräte 1 und 2
Testgeräte 1 und 2
Y = 1,000 X - 0,332
120 R2 = 0,981 Anzahl Wertepaare 208
N = 208
Regressionsgerade y = 1,000x - 0,332
100
R² 0,981
80
60
40
20
Alle Standorte - Testgeräte 1 und 2
0
0 20 40 60 80 100 120 140
PM10 Konzentration in µg/m³ - Mittelwert aus Referenzgerät 1 und 2
Einzelwert Ausreisser
Akzeptanzbereich y=x
Referenz-Äquivalenz-Funktion
Abbildung 7.2-3
Vergleich beider Testgeräte mit den Referenzgeräten
7.3 Überprüfung der geräteinternen Firmware-Version
Die gerätespezifische Software (Firmware) ist in mehrere Module gegliedert. Die Signalerfassung und Berechnung
der Staubmassenwerte (PM Werte) erfolgt im Berechnungs-Modul.
Für das Berechnungs-Modul in der Firmware der Geräte wird eine CRC Prüfsumme mit abgespeichert. Damit ist
es möglich zu überprüfen, welche Firmware sich im Messgerät befindet, bzw. ob die Firmware konform ist mit der
Version, die im Rahmen der Eignungsprüfung verwendet wurde.
Die Abfrage kann über ein Terminalprogramm erfolgen (siehe Bedienungsanleitung zum Testgerät).
Das CRC wird gebildet nach CCITT CRC Polynom X^16+X^12+X^5+1.
Das Berechungsmodul befindet sich im ROM0 von Adresse CA00H bis DFFFH.
Für die in der Eignungsprüfung verwendete Firmware-Version ergibt sich die folgende Ausgabe:
Beispiel auslesen: ! Model 180
Version 7.80 E Berechnungs-Modul
CRC(CA00H..DFFFH) = CAC8H
38 2 1 - 1 8 / 2 0 0 5Sie können auch lesen
