Brandfrüherkennung mit Ansaugrauchmeldern: Problemlösung für sicherheitskritische Umgebungsbedingungen

Brandfrüherkennung mit Ansaugrauchmeldern: Problemlösung für sicherheitskritische Umgebungsbedingungen. In vielen Überwachungsbereichen stößt man in der Brandmeldung mit punktförmigen Rauchmeldern an Grenzen. Es herrschen anspruchsvolle Umgebungsbedingungen und Störgrößen, die den Einsatz von Standard-Rauchmeldern nicht zulassen. In diesen Anwendungen kommen Sonderbrandmeldetechniken, wie bspw. Ansaugrauchmelder, zum Einsatz. Dank der neuen europäischen Produktnorm EN 54-20 erreichen heutige Ansaugrauchmelder (Aspiration Smoke D etector, ASD) neue Dimensionen in der Detektionsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Ein Beitrag von Stefan Brügger.

Neue Europanorm EN 54-20 für Ansaugrauchmelder

Wesentlichen Einfluss auf den Einsatz von Ansaugrauchmeldern hat die neue Europanorm EN 54-20 [1]. Diese automatischen Brandmelder werden in drei Klassen eingeteilt: Klasse A für hochempfindliche Melder, Klasse B für empfindliche Melder und Klasse C für Standardmelder. Dabei entspricht eine Ansaugöffnung eines Klasse C Melders der Ansprechempfindlichkeit eines konventionellen punktförmigen Rauchmelders. Im Gegensatz zu früher wird nicht nur das Ansprechverhalten an der Auswerteeinheit des Ansaugrauchmelders geprüft. Seit neuestem wird das Ansprechverhalten am Gesamtsystem, also am Ansaugrauchmelder inklusive Ansaugleitung, Ansaugöffnungen bzw. Ansaugvorrichtungen sowie den Zubehörkomponenten, definiert.

Deshalb ist es auch nicht mehr notwendig, Anforderungen an die maximale Ansaugzeit in ein Anlagen- Pflichtenheft aufzunehmen. Die Anforderungen an die Luftstromüberwachung wurden wesentlich verschärft, so dass jetzt schon 20 % Volumenstromänderung als Fehler erkannt werden müssen. Aber aufgepasst: 20 % Volumenstromänderung bedeutet nicht, dass 20 % der Ansaugöffnungen zugeklebt werden können, um einen Funktionstest im Felde durchzuführen. Die aerodynamischen Zusammenhänge sind viel komplexer, so dass nur Berechnungsprogramme wie das von Securiton zum Einsatz kommende ASD Pipe- Flow verbindliche Resultate liefern.

Wichtig ist auch, dass nach dem 1.7.2009 nur noch Ansaugrauchmelder gemäß dem Bauproduktegesetz eingesetzt werden dürfen, welche nach EN 54-20 typengeprüft sind und eine entsprechende Bauproduktezulassung haben. Bis zu diesem Zeitpunkt müssen dann auch etwaige nationale Normen für Ansaugrauchmelder, wie die Ö- Norm F-3014 oder die CEA 4022, zurückgezogen werden. Mit der EG-Richtlinie 89/106/ EWG/Bauprodukte wurde die Grundlage für die Europäische Bauprodukterichtlinie BPR gelegt. Die Umsetzung dieser Richtlinie in nationales deutsches Recht ist mit dem Bauproduktengesetz (BauPG) erfolgt. Das Verfahren zur CE-Kennzeichnung hat zum Ziel, dass ein Brandmeldesystem und dessen Bestandteile nur noch einmal in Europa als Bauprodukt auf Basis der harmonisierten europäischen Normen (hEN) von einer notifizierten Stelle (PÜZ-Stelle) geprüft und zertifiziert wird und dann mit dem entsprechenden CE-Label in ganz Europa eingesetzt werden kann.

Das bisher verwendete CE-Zeichen wurde auf Basis einer Herstellerklärung auf dem Produkt angebracht. Neu ist nun, dass die CE-Kennzeichnung nur nach Prüfung und Zertifizierung durch eine notifizierte Produktzertifizierungsstelle sowie nach Ausstellung des Konformitätszertifikates und der Konformitätserklärung angebracht werden darf.

Projektierung von Ansaugrauchmeldern

Die Projektierung der Ansaugrauchmelder wird in jedem Land getrennt geregelt: in Deutschland in der VDE 0833 Teil 2 [2], in Österreich in der TRVB S 123 [3] und in der Schweiz in der „Technischen Richtlinie Brandmeldeanlagen“ des SES/VKF [4]. Bei allen Richtlinien wurden Überarbeitungen durchgeführt oder stehen kurz vor ihrem Abschluss. In den meisten Ländern werden Ansaugrauchmelder in Bezug auf Überwachungsflächen so projektiert, dass eine Ansaugöffnung einem punktförmigem Rauchmelder entspricht. Dabei wird von einem Ansaugrauchmelder gemäß EN-54, Klasse C ausgegangen.

Darüber hinaus können bei sehr hohen Hallen Ansaugrauchmelder der Klasse B eingesetzt werden.

Die hochempfindlichen Ansaugrauchmelder mit der Klasse A werden nach wie vor zur Brandfrüherkennung, z. B. in Rechenzentren, Reinsträumen oder zur sonstigen Objektüberwachung, eingesetzt.

Anwendung

Das Haupteinsatzgebiet der Ansaugrauchmelder ist nicht der Ersatz von punktförmigen Rauchmeldern. Allenfalls bei großen zusammenhängenden Überwachungsflächen, welche alle dem gleichen Brandabschnitt angehören, bspw. in Einkaufszentren oder großen Hallen, kann dies Sinn machen. Die Hauptdomäne bleibt der Einsatz in Anwendungen unter schwierigen Einsatzbedingungen wie z. B.:

• Große Feuchtigkeit
  - Dampfbäder, Tropen
• Hohe Temperaturen
  - Groß-Sauna
• Tiefe Temperaturen
  - Tiefkühllager
  - Außenanwendungen
• Sehr große Raumhöhen
  - Hochregallager
  - Hohe Hallen
• Schwer zugängliche Räume
  - Labors
  - Kabeltunnel
  - Ex-Zonen
  - Hochspannungslabors
  - Hohlböden und -decken
• Sabotagegefährdete Räume
  - Gefängniszellen
• Einrichtungsüberwachung
  - Elektro-/Schaltschränke
  - Telekommunikationseinrichtungen
  - EDV-Anlagen
• Staubige Umgebung
  - Müllverwertung
  - Mühlen
• Unsichtbare Branddetektion
  - Kulturgüter
  - Museen
  - Kirchen
  - Moderne Architektur

Die neue Generation von Ansaugrauchmelder

Ansaugrauchmelder der neusten Generation sind hervorragend auf diese Einsatzbedingungen abgestimmt. Die wichtigsten Merkmale sind:

• ein Universalmelder für alle Anwendungen, der mit Optionen ausgebaut werden kann 
• ein oder zwei hochwertige Rauchsensoren in einem Ansaugrauchmelder mit unterschiedlich einstellbaren Ansprechempfindlichkeiten 
• regelbarer Hochleistungslüfter für große Überwachungsflächen bei superleisem Betrieb

Mittels einer Luftstrom-Überwachung wird die jeweilige Ansaugleitung permanent auf Rohrbruch und Verschmutzung der Ansaugöffnungen überwacht. Ein Hochleistungslüfter saugt Luft von dem zu überwachenden Raum bzw. Einrichtung über die Ansaugleitung in die Auswerteeinheit. Hier wird die Luft konstant von den Rauchsensoren ausgewertet. Das Anzeige- und Bedienfeld der Auswerteeinheit zeigt die Rauchkonzentration der angesaugten Luft sowie weitere Alarm-, Störungs- und Statusmeldungen. Ein Anstieg der Rauchkonzentration wird sehr früh erkannt. Es können je drei Vorsignale und ein Hauptalarm programmiert und über potentialfreie Relais oder direkt auf die Ringleitung signalisiert werden. Auf insgesamt vier Optionenplätzen können modular zusätzliche Relais-, Schnittstellen- oder Speicherkarten- Prints eingesetzt werden.

Hochempfindlicher Rauchsensor

Der speziell entwickelte High-Dynamic Rauchsensor ist das Ergebnis umfangreicher Forschungsarbeiten. Eine High Power LED kombiniert mit einer LVSC-Messkammer (Large Volume Smoke Chamber) ergibt höchste, einstellbare Empfindlichkeit bei geringstem aerodynamischen Widerstand und größte Resistenz gegen Verschmutzung. Durch diese Maßnahmen entsteht eine lange Systemstandzeit und somit eine hohe Lebensdauer.

Vorbei mit Laser

Entscheidend für den Rauchsensor, der eigentliche Kern des Ansaugrauchmelders, ist nicht nur die absolute Empfindlichkeit, sondern das Langzeitverhalten unter den schwierigen Umgebungsbedingungen. Lange Zeit galten „Laser“ als Synonym für hohe Empfindlichkeit. Doch heute besteht kein Zweifel mehr daran, dass die Technologie einer Highpower LED wesentliche Vorteile in sich birgt.

Einerseits ist der nutzbare Temperaturbereich viel größer, andererseits ist die Lebensdauer höher als bei einer Laserdiode. Dank des sehr großen Messvolumens von > 1cm³ und der sehr schnellen Messzeit (es werden bis zu 100 Messungen pro Sekunde durchgeführt) werden Partikel mehrmals gemessen, was es möglich macht eine patentierte elektronische Teilchenunterdrückung anzuwenden, welche einzelne große Staubpartikel herausfiltern kann. Dadurch erhöht sich die Zuverlässigkeit enorm.

Durch das große Messvolumen wird zudem ein dynamischer Streuwinkelbereich vom starken Vorwärtsstrahler bis zum extremen Rückwärtsstreuer erreicht, welcher alle möglichen Rauchpartikelgrößen und -farben gleichermaßen detektiert, ohne dass dazu zusätzliche Messsysteme (2 Wellenlängen) notwendig sind.

Filter

Bei Anwendungen, in denen dauernd mit Staubbelastung zu rechnen ist, war der Einsatz von Ansaugrauchmeldern bis vor kurzem noch undenkbar oder nur unter Einsatz von großen Filtern realisierbar, welche regelmäßig gewechselt werden mussten und dadurch einen hohen Wartungsaufwand generierten.

Einfache Projektierung und Inbetriebnahme

Viele Errichter scheuen den Aufwand, sich in einen neuen Ansaugrauchmelder einzuarbeiten. Hier bietet die neue Generation Ansaugrauchmelder wesentliche Vorteile: So kann für einfache Anlagen der Ansaugrauchmelder ohne PC in Betrieb genommen und die wichtigsten Einstellungen auf der Baustelle vorgenommen werden. Für den Experten steht zudem ein PC-Tool zur Verfügung, das mittels USB-Schnittstelle alle Einstellmöglichkeiten offen lässt sowie die Visualisierung der Daten ermöglicht.

Datenaufzeichnung

Gerade unter schwierigen Umgebungsbedingungen kann es sehr wichtig sein während einer mehrmonatigen Versuchsphase die Umgebungsdaten aufzuzeichnen und darzustellen. Mit einem optionalen Memory-Card-Modul und handelsüblichen SD-Speicherkarten können die Werte für Sichttrübung und Luftströmung bis zu einem Jahr – ohne zusätzlichen PC – im Ansaugrauchmelder aufgezeichnet und anschließend im Büro mit Microsoft Excel ausgewertet werden.

Umfangreiches Zubehör

Es steht ein umfangreiches Zubehörsortiment (bspw. alternative Ansaugleitungen, Ansaugöffnungen, Filter, Wasserabscheider, Detonationssicherungen) zur Verfügung. Diese Zubehörkomponenten sind natürlich ebenfalls mit dem Ansaugrauchmelder gemäß EN 54-20 geprüft und zertifiziert. Das Zubehörsortiment muss dabei lückenlos im Zertifikat der Zulassungsstelle aufgeführt sein.

Bidirektionale Integration in Brandmeldesysteme

Der Ansaugrauchmelder lässt sich mit dem optionalen Interface ideal ins Brandmeldesystem integrieren. Anzeige und Bedienung, wie z. B. Tag-/Nacht-Empfindlichkeits-Steuerung, sind so problemlos von der Brandmelderzentrale aus möglich.

Asymmetrische Ansaugrohre dank Ansaugleitung-Berechnungssoftware

Alle Projektierer von Ansaugleitungen wissen, dass die Ausführung immer symmetrisch sein musste. Deshalb wurde meist die sog. Toder H-Konfiguration verwendet. Diese ist aber gerade in großen Objekten nicht immer optimal und manchmal wegen des Platzbedarfs der Ansaugleitungen nur unter Kompromissen anwendbar. Dank der neuen Ansaugleitung-Berechnungssoftware können nun auch asymmetrische Ansaugleitungen verwendet werden. Dadurch können bis zu 20 % der Ansaugleitungen eingespart und die Ansprechzeit nochmals gesteigert werden. Bedingung ist dabei, dass die von der Berechnungssoftware berechneten Ansaugöffnungs-Durchmesser auch in der Realisierung entsprechend eingehalten werden.

Schallschutz inklusive – Nutzen für den Endkunden

Eigentlich möchte der Betreiber der Brandmeldeanlage von seinen Brandmeldern gar nichts hören oder sehen – sie sollen unsichtbar im Hintergrund wachen und im entscheidenden Moment hellwach sein. Bisher war jedoch der Einsatz von Ansaugrauchmeldern in geräuschsensitiven Anwendungen nur beschränkt möglich, da das Ansauggeräusch, insbesondere der Lüfter, hörbar war. Meist musste dann ein teures Gehäuse oder gar Ansaugrauchmelder- Spezialversionen eingesetzt werden. Nicht so bei der neuesten Generation. Dank dem regelbaren Hochleistungslüfter werden selbst auf der flüsterleisen Lüfterstufe 1 noch genügend Luftproben angesaugt um große Ansaug- Konfigurationen zu realisieren. Die ISO 11690-1 „Richtlinie für die Gestaltung lärmarmer, maschinenbestückter Arbeitsstätten“ wird dabei problemlos eingehalten, wie auch die DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“, so dass Ansaugrauchmelder auch in bewohnten Bereichen, wie bspw. Krankenhäuser und Altenwohnheime, eingesetzt werden können.

Zusammenfassung

Jede Technologie hat seine besonderen Stärken. Das Multitalent Ansaugrauchmelder ist fast überall einsetzbar. Neben Anwendungen in Raumüberwachungen (Hochregallager, Zwischendecken und Doppelböden, Hallen, Museen, Galerien, Theater, Flughäfen, Rechenzentren etc.) gehört auch die Einrichtungsüberwachung (Verteilerschränke, EDVAnlagen etc.) dazu. Dank der neuen Technologie sind die Geräte noch leiser, noch standfester und noch zuverlässiger gegenüber ungewollten Alarmen bei gleichzeitiger noch maliger Verbesserung des Ansprechverhaltens.

Literatur
[1] EN 54-20
[2] VDE 0833-2 (Deutschland)
[3] Technische Richtlinie vorbeugender Brandschutz – Brandmeldeanlagen – TRVB S 123 (Österreich)
[4] Technischen Richtlinie Brandmeldeanlagen SES/VKF (Schweiz)

Kontakt

Stefan Brügger Securiton AG, Zollikofen, Schweiz
Tel.: +41 31/9101122
Fax: +41 31/9112532
info@securiton.ch
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Securiton GmbH, Achern
Tel.: 07841/6223-0
Fax: 07841/6223-10
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