Rauchmelder

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Optische bzw. photolelektische Rauchmelder

Die zur Zeit (2007) gängigsten Brandmelder sind die optischen bzw. photoelektrischen Rauchmelder. Diese arbeiten nach dem Streulichtverfahren (Tyndall-Effekt): Klare Luft reflektiert praktisch kein Licht. Befinden sich aber Rauchpartikel in der Luft und somit in der optischen Kammer des Rauchmelders, so wird ein von einer Infrarot- Leuchtdiode (LED) ausgesandter Prüf-Lichtstrahl an den Rauchpartikeln gestreut. Ein Teil dieses Streulichtes fällt dann auf einen lichtempfindlichen Sensor (Fotodiode), der nicht direkt vom Lichtstrahl beleuchtet wird, und der Rauchmelder spricht an. Ohne (Rauch-) Partikel in der Luft kann der Prüf-Lichtstrahl die Fotodiode nicht erreichen, die Beleuchtung des Sensors durch von den Gehäusewänden reflektiertes Licht der Leuchtdiode oder von außen eindringendes Fremdlicht wird durch das Labyrinth aus schwarzem, nicht reflektierendem Material verhindert. Optische Rauchmelder oder Rauchwarnmelder werden bevorzugt angewendet, wenn mit vorwiegend kaltem Rauch bei Brandausbruch (Schwelbrand) zu rechnen ist. Bei einem Lasermelder wird statt einer einfachen Leuchtdiode (LED) mit einer sehr hellen Laserdiode gearbeitet. Dieses System erkennt schon geringste Partikel-Einstreuungen.

Alternativ werden auch so genannte Ionisationsrauchmelder eingesetzt. Diese arbeiten mit einem radioaktiven Strahler, meist 241Am, und können unsichtbare, das heißt kaum reflektierende, Rauchpartikel erkennen. Im Normalzustand erzeugen die Alphastrahlen der radioaktiven Quelle zwischen zwei geladenen Metallplatten in der Luft Ionen, so dass Strom zwischen den Platten fließen kann. Wenn Rauchpartikel zwischen die Platten gelangen, fangen diese einen Teil der Ionen durch elektrostatische Anziehung ein, wodurch die Leitfähigkeit der Luft verringert und somit der Strom kleiner wird. Bei Verringerung des Stromflusses schlägt der Ionisationsmelder Alarm.

Aufgrund der Radioaktivität werden Ionisationsrauchmelder allerdings nur noch in Sonderfällen eingesetzt, da die Auflagen sehr streng sind. Das Gefährdungspotenzial eines einzelnen Melders ist bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und Entsorgung jedoch gering. Im Normalfall sind die Ionisationsmelder aufgrund ihrer geringen Aktivität vollkommen ungefährlich. Im Brandfall muss aber der Brandschutt nach verschollenen Brandmeldern abgesucht werden. Wenn nicht alle Melder gefunden werden, muss der gesamte Brandschutt nach den Strahlenschutzverordnungen (zumindest im EU-Raum) als Sondermüll entsorgt werden, was auch zu erheblichen Mehrkosten nach einem Einsatz der Feuerwehr führt. Das Suchen der Melder ist aber nicht immer sehr einfach. Mit Geigerzählern hat man kaum eine Chance, sie unter einer Schicht mit einer Dicke von einigen Zentimetern zu finden. Daher ist es meist besser, man sucht das Gelände entsprechend dem Brandschutzplan visuell nach dem vermissten Melder ab.

Am weitesten verbreitet sind Ionisationsrauchmelder in Angloamerika, dort dürfen sie über den Hausmüll entsorgt werden.

Brandgas- oder Rauchgasmelder

Ein Brandgas- oder Rauchgasmelder schlägt Alarm, wenn die Konzentration von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid oder anderen Verbrennungsgasen in einem Raum einen bestimmten Wert überschreitet und somit die Gefahr eines Brandes bzw. einer Rauchgasvergiftung besteht. Sie sind auch in warmen, staubigen und rauchigen Räumen einsetzbar, in denen Wärmemelder und Rauchwarnmelder versagen.
Gerade in Privathaushalten entstehen bei Wohnungsbränden durch die heutige Verwendung vieler Kunststoffe für den Körper des Menschen sehr gefährliche Brand- und Rauchgase, vor denen Brand- und Rauchgasmelder frühzeitig warnen können. Gassensoren, die allen Anforderungen an Zuverlässigkeit, Preis und Lebensdauer entsprechen, sind jedoch kommerziell noch nicht verfügbar.

Wärmemelder

Wärmemelder, auch Hitzemelder genannt, schlagen Alarm, wenn die Raumtemperatur einen bestimmten maximalen Wert (in der Regel etwa 60 °C) überschreitet oder innerhalb einer bestimmten Zeit die Umgebungstemperatur überdurchschnittlich schnell ansteigt (Thermodifferenzialauswertung). In der aktuellen Norm wird jedoch nicht mehr zwischen Thermomaximalmeldern und Thermodifferenzialmeldern unterschieden, da jeder Differenzialmelder auch einen Maximalwert besitzt.
Wärmemelder werden besonders häufig in rauchigen oder staubigen (aber normal temperierten) Räumen eingesetzt, in denen Rauchwarnmelder versagen, also beispielsweise in Werkstätten oder Küchen. Sie sind preiswerter, reagieren aber träger als Rauchwarnmelder oder Brandgasmelder.
Wärmemelder werden vorwiegend zum Sachschutz (Warenhäuser, Fabrikhallen, Büros usw.) eingesetzt. Beispielsweise werden auch Sprinkleranlagen durch eine Temperaturerhöhung aktiviert. Für den Personenschutz sind sie weniger geeignet, da eine wache Person den Brand deutlich früher erkennen könnte. Eine schlafende Person hingegen würde durch Brandgase ersticken, bevor der Wärmemelder eine Temperaturerhöhung detektieren könnte.

Vergleich der  Rauchmelder

Rauchmelder verwenden verschiedene physikalische Effekte zur Erkennung von Rauch oder Brandrauch und werden überwiegend im gewerblichen Bereich eingesetzt.

Ionisationsmelder reagieren besonders empfindlich auf kleine Rauch-Partikel, wie sie vorzugsweise bei flammenden Bränden, aber auch in Dieselruß, auftreten. Im Gegensatz dazu sind optische Rauchmelder besser zum frühzeitigen Erkennen von Schwelbränden mit relativ großen und hellen Rauchpartikeln geeignet. Das Detektionsverhalten beider Meldertypen ist daher eher als einander ergänzend zu betrachten. Ein eindeutiger Vorteil bezüglich Sicherheit vor Fehlalarmen (durch Wasserdampf, Küchendämpfe, Zigarettenrauch, etc.) kann für keinen dieser Meldertypen ausgemacht werden.
Flammenmelder

Ein Flammenmelder nutzt die charakteristischen modulierten Emissionen einer Flamme im Spektrum Infrarot bis Ultraviolett zur Detektion einer Flamme. Häufig werden mehrere Sensoren in einem Gehäuse vereint und gemeinsam ausgewertet, um einen Fehlalarm (beispielsweise Fotoblitz) zu verhindern.

Sie werden angewendet, wenn bei Brandausbruch mit einer raschen Entwicklung von offenen Flammen zu rechnen ist. Besonders geeignet sind sie auch an Arbeitsplätzen mit einer betriebsbedingten Rauchentwicklung, weil sie nicht bei Rauchentwicklung alamieren.
Multikriterien-Melder

So genannte Multikriterien-Melder sind Brandmelder, die mit mehreren Sensoren arbeiten. Zur Erkennung kann ein Melder beispielsweise das Erkennungssystem eines optischen Rauchmelders und das Erkennungssystem eines thermischen Melders in einem Gerät vereinen. Mit Hilfe einer Elektronik (z. B. Fuzzy-Logik) werden die Ereignisse dann ausgewertet. Durch diese Kombination ist ein solcher Melder weniger empfindlich gegenüber Falsch- und Täuschungsalarmen.
Lineare Rauchmelder

Ein linearer Rauchmelder besteht aus einer Sendeeinheit und einer Empfangseinheit für infrarotes Licht, welche unter der Decke an der Wand montiert werden. Der Melder reagiert hierbei auf eine durch Rauch erzeugte Abschwächung des Lichtstrahles zwischen Sender und Empfänger, ähnlich einer Lichtschranke.
Lineare Wärmemelder

Lineare Wärmemelder, die vor allem zur Überwachung von Tunneln eingesetzt werden, sind Sensorkabelmelder. Hierbei wird mit Hilfe eines Sensorkabels eine Temperaturerhöhung detektiert, abhängig von der erhitzten Kabellänge. Eine Temperaturänderung hat eine Widerstandsänderung zwischen den verbundenen Schleifen innerhalb der Sensorleitungen zur Folge. Wenn die Temperatur steigt, fällt der Widerstand. Dieser Unterschied macht sich an der Auswerteinheit bemerkbar, die bei der voreingestellten Alarmschwelle eine Alarmmeldung ausgibt. Das Sensorkabel ist hierbei stabil gegen mechanische und chemische Einflüsse, Korrosion, Feuchtigkeit und Staub.

Moderne lineare Brandmelder arbeiten mit Hilfe von Glasfaserkabeln und nutzen den sogenannten Raman-Effekt zur Temperaturmessung (Faseroptische Temperaturmessung). Vorteile dieser Systeme sind die große Reichweite (mehrere Kilometer mit einer Auswerteeinheit), die hohe Flexibilität, Fehlalarmsicherheit und Immunität gegenüber elektrischen Störfeldern.

Eine andere Art der Wärmemessung geschieht über luftgefüllte Rohre, die in dem zu überwachenden Bereich an der Decke verlegt sind. Werden diese Rohre durch Brand oder die vom Brand erhitzte Luft erwärmt, dehnt sich die Luft im Rohrinneren aus, und an einer Messeinrichtung wird der Druckanstieg registriert.
Wenn auch die Vorteile von Rauchmelder / Rauchwarnmelder unbestritten sind, haben Feuerwehr und Anwohner jedoch immer wieder Probleme mit Fehlalarmen. Diese sind einerseits oft auf Wartungsmängel und schlechte Einstellungen zurückzuführen, aber auch auf unübliche Tätigkeiten im Umfeld eines Melders. Beispiele sind der Betrieb von Staplern mit Verbrennungsmotoren, aber auch das Rauchen unter einem Melder. Weitere Fehlerquellen sind Wasserdampf (Kochen, Baden) und Kolophoniumdämpfe (Löten).

Bild: Hekatron

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1 Kommentar zu „Rauchmelder“

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