Automatische Branderkennung – wichtiger Bestandteil der ... / 2 Punktförmige Rauchmelder

Rauchmelder werden u. a. in Brandmeldeanlagen für Gebäude eingesetzt und sind heute europäische Bauprodukte. Sie sind die für die Brandfrüherkennung am häufigsten vorkommenden Brandmelder, die von einer notifizierten Stelle hinsichtlich der Konformität mit Normen geprüft und zertifiziert werden. Auf diese Rauchmelder darf das CE-Kennzeichen aufgebracht werden, wodurch sie anschließend im europäischen Wirtschaftsraum ohne weitere Prüfungen in Verkehr gebracht werden können. Die europäische Norm DIN EN 54-7 "Rauchmelder – Punktförmige Melder nach dem Streulicht-, Durchlicht- oder Ionisationsprinzip" legt umfangreiche Anforderungen, Prüfverfahren und Leistungsmerkmale für punktförmige Rauchmelder fest.

2.1 Funktionsprinzipien

Es gibt 3 unterschiedliche Funktionsprinzipien für punktförmige Rauchmelder.

2.1.1 Streulichtprinzip

Rauchmelder nach dem Streulichtprinzip (Abb. 1) sind die in Deutschland am häufigsten eingesetzten Rauchmelder. Sie nutzen den Tyndall-Effekt. Dabei wird die Lichtbrechung und -streuung durch im Brandrauch befindliche Partikel zur Erzeugung eines Alarms verwendet. Durch die Teilchen wird Licht reflektiert, gebeugt und gestreut. Das ist von der Art des Rauches (helle oder dunkle Rauchpartikel), von der Größe der Rauchpartikel sowie der Wellenlänge des Lichtes, welches auf die Partikel trifft, abhängig. Das erfasste Streulicht wird innerhalb der Melder ausgewertet und beim Erfüllen festgelegter Kriterien zur Erzeugung eines Alarms verwendet. Das Streulichtprinzip ist besonders für die Erkennung von Schwel- und offenen Bränden geeignet.

Abb. 1: Rauchmelder nach dem Streulichtprinzip

2.1.2 Durchlichtprinzip

Punktförmige Rauchmelder nach dem Durchlicht- bzw. Extinktionsprinzip (Abb. 2) werden kaum verwendet. Sie nutzen den Effekt, dass durch das Eindringen von Rauchpartikeln in eine Lichtstrecke ein Teil des Lichtes durch die vom Brand emittierten Teilchen absorbiert und gestreut wird. Die Größe der Rauchpartikel oder die elektrische Ladung spielen hierbei nur eine untergeordnete Rolle, weshalb Rauchmelder nach diesem Prinzip gut auf den Rauch von offenen Bränden und von Schwelbränden reagieren.

Abb. 2: Linienförmiger Rauchmelder nach dem Durchlichtprinzip

2.1.3 Ionisationsprinzip

Rauchmelder nach dem Ionisationsprinzip werden hierzulande in Brandmeldeanlagen nur noch selten – in speziellen Anwendungsfällen – eingesetzt. Sie machen sich die Anlagerung von Kleinionen zunutze. Mithilfe eines radioaktiven Präparates in der Messkammer des Rauchmelders wird die Luftstrecke ionisiert. Kleinionen bilden dabei eine elektrisch leitende Strecke, mit einem geringfügigen Stromfluss, zwischen einer Anode und Kathode. Bei einem Brand dringen Rauchpartikel in die Messkammer ein, wobei sich Kleinionen an die Partikel anlagern. Dadurch nimmt der Stromfluss ab. Bei der Unterschreitung einer festgelegten Schwelle wird ein Alarm erzeugt.

Das Ionisationsprinzip hängt stark von den Eigenschaften der zu erkennenden Rauchpartikel ab. Die Partikel müssen elektrisch neutral sein und dürfen einen gewissen Teilchendurchmesser nicht überschreiten. Rauchmelder nach dem Ionisationsprinzip sind gut für die Erkennung von offenen Bränden in der hochenergetischen Phase geeignet.

2.2 Besondere Anwendungen

An Rauchmelder werden besondere Anforderungen gestellt, wenn die Rahmenbedingungen ihrer Anwendung dies erfordern. Das ist z. B. bei modernen Klima- und Lüftungstechniken der Fall, da hier oftmals alle Räume eines Gebäudes über Lüftungsleitungen miteinander verbunden sind – die auch durch Brandabschnitte hindurch führen. Im Brandfall müssen diese Verbindungen unterbrochen werden, um die Ausbreitung von Feuer und Rauch zu verhindern. Dazu können Rauchmelder verwendet werden. Allerdings unterliegt die Branderkennung von Rauch in Lüftungsleitungen besonderen Bedingungen, da hier hohe Luftgeschwindigkeiten vorliegen. Damit sind geringe Rauchkonzentrationen verbunden oder eine erhöhte Gefahr, dass die Raucheintrittsöffnungen des Rauchmelders zugesetzt werden.

Einen weiteren besonderen Anwendungsfall stellen offene Türen zwischen Brandabschnitten dar. Zwar ist es grundsätzlich geboten, Brandschutztüren geschlossen zu halten, allerdings können besondere Abläufe es erfordern, dass diese Türen im gewöhnlichen Betrieb offen gehalten werden müssen. Dadurch wird die Ausbreitung von Rauch und Feuer im Brandfall ermöglicht. In solchen Fällen, ist der Einsatz von Rauchmeldern sinnvoll. Diese Erkennen im Brandfall die Situation und schließen automatisch die Brandschutztür, es wird dann von einer Feststellanlage gesprochen. Sie werden auch in überwachungsbedürftigen Anlagen eingesetzt, bei denen eine erhöhte Brandgefahr zu erwarten ist.

2.3 Rauchwarnmelder

Rauchmelder, die über eine integrierte Energieversorgung (z. B. Batterie) und eine akustische Alarmierungseinrichtung (z. B. piezoelektrische Schallgeber) verfügen und in Wohnungen und wohnungsähnlichen Bereichen zur Branderkennung zum Einsatz kommen, werden als Rauchwarnmelder bezeichnet (Abb. 3). Sie sollen Personen vor den Gefahren eines Brandes frühzeitig warnen und deren Selbstrettung in Gang setzen. Rauchwarnmelder werden v. a. dort eing...