Hans-Joachim Gressmann - Abwehrender und Anlagentechnischer Brandschutz

Eignung:

Da das Sensorelement aus einer Metall- oder Teflonröhre besteht, können diese Melder auch unter extremen äußeren Bedingungen (Feuchtigkeit, Staub, Schnee), z.B. in Industrieanlagen, Tunnels etc. eingesetzt werden. Es ist gegen elektromagnetische Störstrahlung unempfindlich.

Abbildung 5-21:

Prinzip linearer Wärmemelder mit Hydraulik

Als Sensoren werden Kabel mit positivem Temperaturkoeffizienten eingesetzt. Diese ändern den Widerstand bei Erwärmung, die Auswertung erfolgt analog jener bei punktförmigen Wärmemeldern nach Maximaltemperatur und Anstiegsgeschwindigkeit.

Eignung:

Für langgestreckte Baulichkeiten (Förderbänder, Tunnel), auch im Freien ähnlich Messprinzip 4 mit nicht ganz so hoher Unempfindlichkeit. Der Preis ist geringer als bei linearen Wärmemeldern mit Hydraulik

Als Sensoren werden mehradrige Kabel (in der Regel mit verdrillten Adern) mit wärmeempfindlicher Isolierung eingesetzt. Die bei Wärmeeinwirkung verringerte Isolation führt zu Änderungen der Spannungsdifferenzen zwischen den Adern und bei punktueller Zerstörung der Isolation zum Kurzschluss. Über den sich ergebenden geänderten Widerstand kann der Brandort bestimmt werden. Die Systeme sind mit verschiedenen Auslösetemperaturen (= Schmelztemperaturen des isolierenden Polymers) erhältlich und können so an die Einsatzumgebung angepasst werden. Die Anforderungen an nicht-rücksetzbare linienförmige Wärmemelder sind in DIN EN 54-28 [5.123] technisch beschrieben.

Eignung:

Wie Messprinzip 5. Der Preis ist geringer als bei anderen linearen Wärmemeldern.

Speziell für die frühzeitige Erkennung von Schwelbränden sind in den letzten Jahren BrandmelderBrandmelderin Gassensortechnik in Gassensortechnik entwickelt worden. Dabei werden Halbleitersensoren für die selektive Erfassung von Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlenwasserstoffen und Stickoxyden in auf die jeweiligen Einsatzbereiche exakt abgestimmter Zusammensetzung eingesetzt. Der Nachweis erfolgt über eine Änderung der Leitfähigkeit der Materialien bei chemischer Oberflächenreaktion mit den nachzuweisenden Brandgasen. Diese Halbleitersensoren sind ursprünglich für den Einsatz als reine Gassensoren entwickelt worden. Für die Sensorik o.g. Brandgase stehen auch elektrochemische Sensoren oder Infrarotsensoren zur Verfügung, die ebenfalls prinzipiell geeignet sind, als Brandmelder eingesetzt zu werden.

Durch Einsatz mehrerer unterschiedlicher Gassensoren (Mehrfachsensormelder) und Mehrfachkriterien-Auswertung (siehe Punkt 5.7.2.9) können Gassensorbrandmelder eine hohe Nachweisempfindlichkeit bei gleichzeitig niedriger Täuschungsalarmrate erreichen. Sie sind dann unempfindlich gegen Luftfeuchte, starken Staubanfall und Luftströmungen. Gassensorbrandmelder werden bei schwierigen Umgebungsbedingungen und gleichzeitig hohen Anforderungen an die Brandfrüherkennung eingesetzt, z.B. in Industrieanlagen, Kernkraftwerken etc. (Kelleter [5.72], [5.73]).

Abbildung 5-22:

Gassensormelder – Aufbau und Detektionsprinzip

Die Sensoren von Kohlenmonoxid-Meldern (CO-Meldern) basieren entweder auf Halbleitertechnik wie in Abbildung 5-22 dargestellt, oder verwenden elektrochemische Zellen. Halbleiter-CO-Sensoren haben den Nachteil, dass sie eine relativ große Querempfindlichkeit (Reaktion auf verschiedenste Gase) aufweisen. Des Weiteren werden sie stark durch Feuchtigkeit beeinflusst. Die korrekte Bestimmung der CO-Konzentration und damit die zuverlässige Einhaltung von Alarmschwellen werden unter Nutzungsbedingungen daher durch diese Faktoren beeinflusst.

Elektrochemische CO-Sensoren haben diese Nachteile nicht, weisen aber eine geringere Lebensdauer auf und verursachen dadurch höhere Instandhaltungskosten. Dennoch verwendet die Mehrzahl der heute am Markt befindlichen CO-Melder elektrochemische Zellen. Diffundiert Kohlenmonoxid in den Melder, reagiert dieses am Material der Sensorelektrode und erzeugt Wasserstoff Ionen und Elektronen (Abbildung 5-23). Die Ionen wandern durch das Elektrolytmaterial, die Elektronen über den externen Stromkreis zur Gegenelektrode. Die Elektronenzahl ist direkt proportional zur CO-Konzentration, diese kann daher einfach aus dem Strom abgeleitet werden. Wenngleich durch die Nachweisreaktion kein Material des elektrochemischen Sensors verbraucht wird, unterliegt das Material doch einer allmählichen Degradation. Die praktische Lebensdauer dieser Systeme wird mit bis zu 7 Jahren angegeben.

CO-Melder werden eingesetzt, wenn Brände bereits in der Schwel- oder Glimmphase erkannt werden sollen. In Privathäusern sind Kohlenmonoxid-Melder sinnvoll, wenn dort Feuerungsanlagen, Heizungen und Geräte wie Durchlauferhitzer, Gasthermen und Gasherde in geschlossenen Räumen betrieben werden.

Abbildung 5-23:

Elektrochemische Zelle als CO-Sensor

In Mehrfachsensormeldern BrandmelderMehrsensor~BrandmelderMehrkriterien~werden mehrere der o. a. Messprinzipien vereinigt. Z.B. sind Melder erhältlich, die folgende Detektionsmechanismen in sich vereinen:

optisches Streulichtprinzip, Thermomaximal- und Thermodifferentialprinzip

optisches Streulichtprinzip unter 2 Streuwinkeln (Duric et al. [5.74]) mit Thermomaximal- und Thermodifferentialprinzip

optisches Streulichtprinzip, Ionisationsprinzip, Thermomaximal- und Thermodifferentialprinzip

optisches Streulichtprinzip unter 2 Streuwinkeln mit Thermomaximalprinzip und Kohlenmonoxidsensor

Durch die gleichzeitige Nutzung mehrerer Messprinzipien wird die Detektionssicherheit maßgeblich verbessert und die Gefahr von Falschalarmen deutlich reduziert (Ollik [5.75]). Die Anforderungen an Punktförmige Mehrfachsensormelder sind in DIN EN 54-29 für kombinierte Rauch- und Wärmemelder, in DIN EN 54-30 für kombinierte CO- und Wärmemelder und in DIN EN 54-31 für CO- und Rauchmelder mit optionalem Wärmesensor formuliert [5.74].

MehrkriterienmelderMehrkriterienmelder sind Mehrfachsensormelder (z.B. Wärmemelder kombiniert mit Rauchmeldern), die darüber hinaus neben den jeweils absoluten Werten die Entstehung der Signale hinsichtlich Anstiegsgeschwindigkeit einzeln und im gegenseitigen Vergleich auswerten. Durch den daraus ermöglichten Vergleich von 4 bis 6 so gewonnenen Kriterien mit eingespeicherten typischen „Kennlinienbildern“ können Mehrkriterienmelder sehr schnell und sicher insbesondere Entstehungsbrände erkennen. Dieses Verfahren ermöglicht auch, die Melder durch Programmierung auf den jeweils erwarteten Brand genau abzustimmen und so gleichzeitig die Empfindlichkeit und die Fehlalarmsicherheit zu optimieren [5.17].

Abbildung 5-24: