Flammenmelder DIN EN 54 Teil 10
Inhaltsverzeichnis
- 1 Die Anatomie einer Flamme
- 2 Zulässige Raumhöhen
- 3 Das sichtbare Spektrum
- 4 Sonnenlicht-Erdatmosphäre
- 5 Licht offener Flammen
- 6 Licht von Sonne und Flammen
- 7 Sonnenlichtblinde Flammenmelder
- 8 Störquelle Enladungslampen
- 9 Störquelle Enladungslampen und Flammenmelder
- 10 Maßnahmen zur Betriebssicherheit
- 11 Der UV/IR-Melder
- 12 Der 3-Kanal IR-Melder
- 13 Auswahl der geeigneten Flammenmelder
- 14 Flammemmelder-Klassen nach EN54
- 15 Reichweitenmessung
- 16 Reichweiten-Angaben in den SharpEye-Datenblättern
- 17 Das Quadrat-Gesetz über Fläche und Abstand
- 18 Das horizintale Polardiagramm
- 19 Stoffspezifische Polardiagramme
- 20 Reichweitentabelle für Stoffe und Melder
- 21 Reichweite und überwachte Flächen
- 22 Wichtige Fragen zur Projektierung
- 23 Hindernisse sind Schattenspender
- 24 Reichweitentest in einem Flughangar
- 25 Freie Sicht für die Flammenmelder
- 26 Überwachungsflächen nach DIN VDE 0833-2
- 27 Die Sichtkegel der Melder nach DIN VDE 0833-2
- 28 Die Melderklassen in Reichweiten und Flächen
- 29 Beispiel: Flammenmelder Baureihe 40 / 40
- 30 Spezielles Zubehör
- 31 Laser-Pointer zur Anzeige der Überwachungsfläche
- 32 Flammen-Simulator
- 33 Software zur Kommunikation und Konfiguration
- 34 Projektbeispiel Reeddach
Die Anatomie einer Flamme
Die wesentliche Reaktion ist:
HC + O2 = CO2 + H2O
HC: Kohlenwasserstoffe
O2: Sauerstoff
CO2: Kohlendioxid
H2O: Wasser
Es entstehen Brandgase / Rauch / Wasserdampf, dazu Wärme und die Lichtstrahlung
Zulässige Raumhöhen
Das sichtbare Spektrum
Sonnenlicht-Erdatmosphäre
Das Sonnenlicht wird in der Atmosphäre gedämpft
Die relative Strahlungsintensität, aufgetragen über die Wellenlänge 1µm = 0,000.000.001m 1nm = 0,000.000.000.001m
Licht offener Flammen
Dieses Licht strahlen offene Flammen ab, wir sehen nur einen kleinen Teil
Das UV-Licht reicht von ca. 1 nm bis 379 nm, das IR-Licht von 780 nm bis 2.500 nm und dazwischen liegt das für uns sichtbare Sonnenlicht ca. 380 nm bis ca. 779 nm
Licht von Sonne und Flammen
Auf der Erde kommt kein
UV-Licht der Sonne
kleiner ca. 300 nm an.
Bei den Wellenlängen 2.800 nm und 4.300 nm kommt auch kein IR-Licht der Sonne auf der Erde an.
Das Sonnenlicht dieser Wellenlängen wird von der Erd- Atmosphäre absorbiert.
Man nennt Flammenmelder, die bei diesen Wellenlängen arbeiten
-sonnenlichtblind-
Sonnenlichtblinde Flammenmelder
Wesentliche Frequenzen des Sonnenlichts werden in der Atmosphäre absorbiert.
Im Infrarot-Bereiche bei: ca. 2.800 nm ( 2,8 µm ) und 4.300 nm ( 4,3 µm )
Im Ultra-Violett-Bereich: unterhalb von ca. 300 nm ( 0,3 µm )
Auffallend ist bei offener Flammen die Spitze des abgestrahlten Infrarot-Lichts bei ca. 4.300 nm ( 4,3 µm )
Die Bezeichnung SONNENLICHTBLIND verdreht Ursache und Wirkung,
denn es gibt hier kein störendes Sonnenlicht, bei diesen Frequenzen detektieren die Flammenmelder
Störquelle Enladungslampen
Störstrahlungen verschiedener Leuchtmittel
Glühlampen
Halogen-Leuchten
Quecksilber-Hochdruck
Leuchten
strahlen vom UV- bis in den IR-Bereich.
Ihre Intensität ist nur ca. 1 bis 10% eines Testfeuers.
Diese Störquellen strahlen in der Regel konstantes Licht Eine besondere Falschalarm-Gefahr nur bei Ein- und Ausschaltvorgängen ein, auch das Flackern defekter Leuchten kann stören.
Störquelle Enladungslampen und Flammenmelder
Glühlampen, Halogen-Leuchten und Quecksilber-Hochdruck-Leuchten die Strahlung ist konstant.
UV-Melder werden kaum tangiert, IR-Melder mit steigender Wellenlänge weniger.
Die Kombination IR-Melder mit einem zusätzlichen UV-Anteil begrenzt die Reichweite. Es werden mehrkanalige IR-Melder eingesetzt.
Nur extrem nahe und stark flackernde defekte Leuchten können theoretisch stören.
Maßnahmen zur Betriebssicherheit
• Durch die Wahl geeigneter Detektions-Frequenzen sind Flammenmelder sonnenlicht-blind
• Durch die Wahl geeigneter Detektions-Frequenzen werden Störeinflüsse minimiert.
• Es werden die Flackerfrequenzen ( 2 bis 30 Hz ) der offenen Flammen bewertet
• Flammenmelder bewerten die Strahlungsintensität, sie sind unempfindlich bei Spiegelungen und Reflektionen
• Flammenmelder nutzen Algorithmen, mathematische Berechnungen, Vergleiche, Trendanalysen und Verknüpfungen
Diese komplexen Auswertungsverfahren und die Wahl der geeigneten Frequenzen machen die Flammenmelder außerordentlich funktions- und betriebssicher
Der UV/IR-Melder
2 Kanal UV/IR- Flammenmelder 40/40 UV/IR
Der UV/IR-Flammenmelder wird in 2 unterschiedlichen Versionen geliefert:
40/40 L (LB) UV: 0,185 µm bis 0,260 µm IR: 2,5 µm bis 3,0 µm Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff, anorganische Stoffe, Metallbrände
40/40 L4 (L4B) UV: 0,185 µm bis 0,260 µm IR: 4,4 µm bis 4,6 µm Kohlenwasserstoffe.
Der 3-Kanal IR-Melder
3 Kanal IR-Flammenmelder 40/40 I
Der 3 Kanal IR-Flammenmelder arbeitet im Bereich
3,0 µm bis 5,0 µm er ist zur Überwachung sehr großer Flächen ausgelegt.
Brände von Material mit Kohlenwasserstoffen
Höchste Sicherheit gegen Fehlauslösungen aller Art.
Auswahl der geeigneten Flammenmelder
Flammen von Brände in Verbindung mit Kohlenwasserstoffen strahlen im IR-Bereich, es werden in der Regel IR-Melder verwendet. Innen setzt man einfache Flammenmelder ein, mit max. 15m Reichweite, bei großen Flächen Mehrkanalmelder mit bis zu 65m Reichweite.
Unsichtbare Flammen von Metallbränden, von Ammoniak, von Silanen und anderen organischen Stoffen detektiert man mit UV-Meldern. Die potentielle Reichweite von UV- Meldern reicht kaum über 15m hinaus, die Umgebungs-Atmosphäre dämpft stark.
Wasserstoff-Brände (nicht sichtbare Flammen) sind im UV-Bereich und im nahen IR- Bereich detektierbar.
Mit einem UV-Melder erzielt man Reichweiten von ca. 10m ca. 2/3 der max. Reichweite
Mit einem UV/IR-Melder ca. , also ca. 1/3 der max. Reichweite
Mit dem Mehrkanal- Melder ca. 30m, fast ½ der max. Reichweite.
Flammemmelder-Klassen nach EN54
DIN EN 54-10 Produktnorm für punktförmige Flammenmelder
Testbrand 1:gelbe rußende Flamme ca. 500ml n-Heptan ( kettenförmiger Kohlenwasserstoff) mit ca. 3% Toluol
Testbrand 2: klare, unsichtbare Flamme ca. 1500ml Brennspiritus mit min. 90 % Äthylalkohol
Testwanne aus 2mm Stahlblech, 330 mm * 330 mm und 50 mm tief
Ansprechzeit, Start bei Vollbrand, innerhalb von 30 Sek. müssen 8 von 8 Meldern ansprechen
Klasse 1: 26m Reichweite, 8 von 8 Meldern, beide Brände, max. 30 Sek.
Klasse 2: 17m Reichweite, 8 von 8 Meldern, beide Brände, max. 30 Sek.
Klasse 3: 12m Reichweite, 8 von 8 Meldern, beide Brände, max. 30 Sek.
Reichweitenmessung
Reichweitentest für SharpEye-Flammenmelder SPECTREX
Platz für Flammenmelder
Mauer mit Blende
Testwanne ca. 0,1m2
Reichweite
Zeit = bis 3 / 5 / 10 Sek.
Wechselnde Stoffe
Steht das brennende Material in Vollbrand, so öffnet man die Blende. Spricht der Melder innerhalb der Ansprechzeit von 3 oder 5 oder 10 Sekunden gerade noch an, so ist diese Entfernung die Reichweite des SharpEye-Flammenmelders für diesen Stoff in dieser Zeit.
Reichweiten-Angaben in den SharpEye-Datenblättern
Der Stoff und sein Brandverhalten, die gewünschte Detektions-Reichweite und welche Flammengröße soll wie schnell gemeldet werden ?
Das Quadrat-Gesetz über Fläche und Abstand
Das Licht schwächt sich quadratisch mit zunehmender Entfernung von seiner Quelle.
Damit beim Flammenmelder die selbe Energie einer Flamme aus der doppelten Entfernung ankommt, muss die Flamme eine vier mal größere Fläche haben.
Die Formel A = c * d 2 gilt nur für kürzere Entfernungen, da das Licht zusätzlich durch Wasserdampf, Staub und CO2 in der Luft gedämpft wird.
Das horizintale Polardiagramm
Flammenmelder 40/40 horizontales Polardiagramm,
außer Modelle M & R
Dieses Polardiagramm hat in Verbindung mit den Datenblättern sehr praktische Bedeutung, z.B.: 40/40 I 3- fach Infrarot-Melder:
100% ist die Reichweite für
Gasoline (Benzin) = 65 m; n- Heptane = 65m
70 % ist die Reichweite für
Diesel = 45 m
Stoffspezifische Polardiagramme
Flammenmelder 40/40 horizontale Polardiagramme, außer Modelle M & R
Diesel / JP5 Flugbenzin 45 m / 70%
Methan / LPG
Flüssiggas
30m / 45%
Ethanol Isopropyl -Alcohol 40 m / 60%
Büropapier 10 m / 15%
Die Flammen strahlen stoffspezifisches Licht ab, daher reagiert ein
und der selbe Flammenmelder so unterschiedlich !
Reichweitentabelle für Stoffe und Melder
Reichweite und überwachte Flächen
Große Reichweiten ergeben große überwachte Flächen
Melder mit 60m und 90 Grad
Melder mit 15m und 120 Grad
der Wandecke bleiben die 20 bis 30 Grad ungenutzt
Ausschlaggebend ist die Fläche, die mit einem Melder überwacht werden kann
Wichtige Fragen zur Projektierung
Welches Material (Brennstoff) beinhaltet ein Brandrisiko ?
Welche Flammengröße soll erkannt und gemeldet werden ?
Auf welche Entfernung soll überwacht werden ?
Wie schnell soll gemeldet werden ?
Welche störenden Strahlenquellen sind vorhanden ?
Welche belastenden Umgebungseinflüsse sind zu erwarten ?
Bedenken Sie Risiken, Schutzziele und schätzen Sie Ihre Möglichkeiten realistisch ein
Hindernisse sind Schattenspender
Ein Flammenmelder soll hoch montiert sein und freie Sicht haben
Flammen im Schattenbereich müssen schon riesig sein, um vom Melder endlich gesehen zu werden.
Die Montagehöhe soll min. doppelt so hoch sein wie das Hindernis.
Montieren Sie einen weiteren Melder mit Blick hinter das Hindernis
Reichweitentest in einem Flughangar
In dem Hangar sind gar nicht so viele Melder montiert...
Flammenmelder mit ihren großen Reichweiten überwachen riesige Flächen...
Freie Sicht für die Flammenmelder
Freie Sicht für die Flammenmelder, hier müssen Redundanzen her...
Überwachungsflächen nach DIN VDE 0833-2
Aus der E DIN VDE 0833-2 (VDE 0833-2) : 2007-05:
Anordnung von punktförmigen Flammenmeldern
Anzahl, Anbringung und Ausrichtung der Flammenmelder sind so zu wählen, dass eine ausreichende und möglichst gleichmäßige Raumüberwachung gegeben ist. Dabei ergibt sich die erforderliche Anzahl der Flammenmelder aus dem zu überwachenden Raumvolumen und den räumlichen Gegebenheiten.
Da sich Flammenstrahlung wie Licht geradlinig ausbreitet, ist eine direkte Sichtverbindung zwischen jedem möglichen Brandort und einem Flammenmelder anzustreben. Einbauten oder andere Hindernisse, die zu Schattenbildungen führen, sind dabei zu berücksichtigen.
Bei der Montage von Flammenmeldern in Raumecken oder an Wänden ist die optische Achse des Melders in einem Winkel von 45° zum Boden und zu einer Wand auszurichten, so dass ein Flammenmelder mit einem rotationssymmetrischen Öffnungswinkel von mindestens 90° ein quaderförmiges Raumvolumen überwachen kann. Die Zuordnung der maximal zulässigen Kantenlängen des Quaders zur Klasse der Flammenmelder ist in Bild 6 angegeben.
Bei Zweimeldungsabhängigkeit Typ B sind die Melder mit unterschiedlichen
Blickwinkeln auf denselben Überwachungsbereich zu richten.
Anordnung und Überwachungsbereich von Flammenmeldern bei Raumecken- und Wandmontage
Bei Räumen mit Raumhöhen RH größer 26 m sind die Überwachungsbereiche von Flammenmeldern gesondert festzulegen.
Die Sichtkegel der Melder nach DIN VDE 0833-2
Flammenmelder sind in Raumecken und an Wänden zu montieren.
Die Detektions-Achse soll um 45 Grad geneigt sein
Klasse 1 Kante 26 m Diagonale = min. 45 m = Reichweite Melder
Klasse 2 Kante 20 m Diagonale = min. 33 m
Klasse 3 Kante 13 m Diagonale = min. 23 m
SPECTREX 40/40 SharpEye 3* IR Kante 37 m Diagonale = 65 m
Die Melderklassen in Reichweiten und Flächen
In der Praxis ergeben sich damit diese max. überwachten Flächen bei optimalen Montagehöhen und Reichweiten
Beispiel: Flammenmelder Baureihe 40 / 40
Beheiztes Sichtfenster
Großer Sichtwinkel 100º hor. , 95º ver. *
HART Protokollierung
Verschieden Ausgänge (Relaiskontakte; RS485 Modbus;Stromschnittstelle)
Versiegelte Elektronik getrennte Anschlußbereiche
- gilt für die meisten Modelle
Die Melder werden in gleichen Gehäusen geliefert
Spezielles Zubehör
Schutzdach für die Flammenmelder der Baureihe 40/40
Spectrex- SharpEye 40/40 Flammenmelder werden in allen Klimazonen der Erde eingesetzt.
Schutzart ist meist IP 67
Temperatur-Einsatz-Bereich Standard von –50 bis + 75 Grad Celsius
Die eingebaute Heizung, die hohe Schutzart und das Schutzdach sorgen für den sicheren Betrieb des Melders
Der Luftschleier verhindert zuverlässig das Verschmutzen der Melder-Optik
Die Optik der Flammenmelder muß frei von Schmutz und Schmier bleiben.
Mit dem Air Shield wird vor der Optik ein Luftschleier gebildet, dieser verhindert zuverlässig Verschmutzungen.
Teuere und oft kaum realisierbare Wartungseinsätze werden weitgehend eingespart.
Die Druckluft soll sauber, trocken und ölfrei sein, der Druck 2 Bar (30 psi) und der Fluß 3 SCFM. Anschluss über ¼” Schnell-Kupplung.
Laser-Pointer zur Anzeige der Überwachungsfläche
Das Sichtfeld der Flammenmelder können Sie mit den Lasern auf dem Boden zeichnen
2 Laser- Pointer als Testgerät bzw. als eine montierte Ausrichthilfe
Ein LASER zeigt die Detektionsachse, der zweite LASER kann rotieren und zeigt damit
den Mantel des Überwachungskegels und den optischen Abdruck auf dem Boden
Flammen-Simulator
Testlicht-Quelle mit Zielfernrohr zum Auslösen der Flammenmelder ohne eine offene Flamme
Reichweite ca. 3m bis 5m
Mit dem Kollimator (Strahlbündelung) werden Reichweiten bis zu 9m erreicht
Das Testlicht ist angepaßt an die Melder technologie,
einfaches Licht würde ja zu Falschalarmen führen.
Zugelassen zum Einsatz in Ex- Bereichen
Es werden in der Regel keine zusätzlichen Gerüste oder Steigehilfen benötigt.
Software zur Kommunikation und Konfiguration
Die Software dient der Kommunikation mitden Meldern und zum Konfigurieren der SharpEye Melder:
Die Software ist frei verfügbar und dient zum:
Ändern der Melder Konfiguration
Auslösen des manuellen Tests: BIT, built in test
Ansehen / Protokollieren von und Meldersignalen
Projektbeispiel Reeddach
Weiche Dächer sind hochgefährdet und werden kaum mehr versichert...
Dieses Reeddach wird von 4 Seiten her mit Flammenmeldern außen überwacht. Bei einem Brand erfolgt das Löschen mit Wassernebel. ( aus Fire & Security Magazine )