Flammenmelder DIN EN 54 Teil 10: Unterschied zwischen den Versionen

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(Projektbeispiel Reeddach)
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Ansehen / Protokollieren von und Meldersignalen
 
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Version vom 3. Dezember 2009, 14:19 Uhr

Die Anatomie einer Flamme

Anatomie eines Feuers.jpg

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

Flamm-Vergleich.gif


Das sichtbare Spektrum

Lichtspektrum.jpg


Tabelle5.gif



Sonnenlicht-Erdatmosphäre

Relative Intensität.jpg



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

Sichtbares Licht.jpg


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

Sonnenlicht und Flammenlicht.jpg



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

Störstrahlung verschiedener Leuchtmittel.jpg


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

Störstrahlung 2.jpg



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

Testfeuer 33cm * 33cm: Gasoline (Benzin) 15m / 5 Sek. ; Büropapier 5m / 5 Sekunden


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

Testfeuer 33cm x 33cm: Gasoline (Benzin) 65m / 5 Sek. ; Büropapier 10m / 5 Sekunden

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

Melder-Test - Reichweite.jpg


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

4040 M.jpg


Der Stoff und sein Brandverhalten, die gewünschte Detektions-Reichweite und welche Flammengröße soll wie schnell gemeldet werden ?




Das Quadrat-Gesetz über Fläche und Abstand

Quadratisches Gesetz über die Entfernung.jpg



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

Polardiagramm.jpg

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

Polardiagramm Diesel.jpg

Diesel / JP5 Flugbenzin 45 m / 70%






















Polardiagramm Methan.jpg


Methan / LPG Flüssiggas 30m / 45%






















Polardiagramm Ethanol.jpg

Ethanol Isopropyl -Alcohol 40 m / 60%






















Polardiagramm Büropapier.jpg

Büropapier 10 m / 15%












Die Flammen strahlen stoffspezifisches Licht ab, daher reagiert ein und der selbe Flammenmelder so unterschiedlich !












Reichweitentabelle für Stoffe und Melder

Tabelle22.gif


























Reichweite und überwachte Flächen

Überwachte Fläche 1.jpg
Überwachte Fläche 2.jpg

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...

Hangar - Melder 2.jpg
Hangar - Melder.jpg


Flammenmelder mit ihren großen Reichweiten überwachen riesige Flächen...







Freie Sicht für die Flammenmelder

Flugzeughangar.jpg


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.

Zweimeldungsabhängigkeit.jpg
Tabelle Kantenlänge.jpg


















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 2 3.jpg

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

Max überwachte Flächen.jpg
Tabelle31.gif

In der Praxis ergeben sich damit diese max. überwachten Flächen bei optimalen Montagehöhen und Reichweiten














Beispiel: Flammenmelder Baureihe 40 / 40

IR3 Flammenmelder.jpg


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


Schutzdach.jpg


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


Luftschleier.jpg


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


Sichtfeld-Laser 1.jpg
Sichtfeld-Laser 2.jpg


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

Testlichtquelle 1.jpg
Testlichtquelle 2.jpg

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

Software.jpg

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 )