Bearbeiten von „Rauchmelder linear DIN EN 54 Teil 12“

= Optische bzw. photoelektrische Rauchmelder =
 
Die 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 Infrarotdiode ausgesandter Prüf-Lichtstrahl an den Rauchpartikeln gestreut. Ein Teil dieses Streulichtes fällt dann auf einen lichtempfindlichen Sensor, 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 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.

== Ionisationsrauchmelder ==

Alternativ werden auch sogenannte 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.

Wegen 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. Ungeöffnet sind Ionisationsmelder mit Alpha- oder Betastrahlern völlig ungefährlich, da keine Strahlung nach außen gelangt, 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.

== Vergleich der Rauchmelder ==

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 Falschalarmen (durch Wasserdampf, Küchendämpfe, Zigarettenrauch, etc.) kann für keinen dieser Meldertypen ausgemacht werden.

Quelle: Wikipedia


= Linienförmige Rauchmelder nach dem Durchlichtprinzip (Lichtschranken-Rauchmelder) =


== Rauchmelder, Funktionsprinzipien ==

Zunächst wurden in großen Stückzahlen Ionisations-Rauchmelder verwendet. Ihre Bedeutung sank mit dem Aufkommen der optischen Rauchmelder ganz erheblich. 
In einigen Sonderbereichen verwendet man auch Videosysteme zur Brand-Verifikation und mit Spezialsoftware auch zur Rauchdetektion.

==== Reflexionsprinzip ====

Beim Streulichtmelder (Reflexionsprinzip) ist im Ruhezustand die Schranke offen, und das gesendete Licht wird in einem Labyrinth reflexionsfrei absorbiert. Dringt Rauch in den Melder ein, so wird der Lichtstrahl an den Rauchpartikeln gestreut (Tyndall-Effekt) und es fällt Licht auf den Empfänger. Dieser Helligkeitszuwachs wird als Alarmkriterium genutzt. Heller Rauch reflektiert das Licht besser als dunkler Rauch, daher reagieren Streulichtmelder in der Regel schneller auf hellen Rauch.

====Absorbtionsprinzip====

Beim Durchlichtmelder ist die interne Lichtschranke im Ruhezustand geschlossen. Dringt Rauch in die Kammer, so wird der Lichtstrahl gedämpft (Absorption), diese Schwächung wird als Alarmkriterium genutzt. Durchlichtmelder sprechen auf hellen oder dunklen Rauch gleich schnell an.




====Lichtschranken-Rauchmelder DIN EN 54 Teil 12====

Beim Linearen Rauchmelder ist der gesamte überwachte Raum die Messkammer, Sender und Empfänger sind einander gegenüber an den Wänden montiert. Der Sender schickt einen unsichtbaren, gepulsten Infrarot-Lichtstrahl von ca. 940 nm Wellenlänge zum Empfänger. Im Empfänger wird das empfangene Infrarotlicht in ein analoges Spannungssignal umgesetzt und zur Auswerte-Elektronik des Melders geführt. Die Signale werden nach dem Grad ihrer Dämpfung und nach der Dauer der Dämpfung bewertet und dann als Alarm oder Störung an die BMZ weitergeleitet. 



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Das Bild zeigt einen Lichtschranken-Rauchmelder mit seinem Kernlichtstrahl. Die Energieversorgung des Senders kann aus einer separaten Quelle erfolgen. Wesentlich ist die zwangsläufige Selbstüberwachung des Melders, er ist eine Lichtschranke. 



===Rauchausbreitung===

Über einem Brandherd steigt der Rauch zur Decke hoch und breitet sich dort pilzförmig aus. Die Wärme des Brandes erwärmt die Luft unterhalb der Decke, es bildet sich ein heißes Luftpolster zwischen dem Rauch und der Decke. Die Dicke des Wärmepolster steigt mit der Temperatur der Rauchgase und mit der zunehmenden Raumhöhe. 
Der Rauch steigt nur zum unteren Rand des Wärmepolsters und fließt dann seitlich zu den Wänden weg. Die Wände sind in der Regel kalt und kühlen den Rauch, dieser sinkt daher vor den Wänden nach unten. Dieses in der Praxis bestätigte Modell ist die Grundlage für die Projektierungs-Richtlinien. Rauchmelder werden unterhalb des zu erwarteten Wärmepolsters montiert und nicht näher als 0,5 m an die Außenwände heran, weitere Details finden Sie in der DIN VDE 0833-2 bzw. in den VdS-Richtlinien. 

Ein Linearer Rauchmelder detektiert den Rauch in seinem Kernlichtstrahl. Jeden Punkt auf der Seelenachse kann man als punkförmigen Rauchmeldern betrachten, damit ist die Seelenachse eine Kette punktförmiger Rauchmelder. Die grundsätzlichen Projektierungsrichtlinien von punktförmigen und linearen Rauchmeldern sind gleich.

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Der Abstand zwischen Sender und Empfänger darf nach VDE 0833 maximal 100m betragen. Schlägt man um jeden Punkt der Melder-Achse einen Kreis mit dem Überwachungsradius von 7m, so erhält man die Überwachungsfläche von 100m x 14m, bei Raumhöhen von 12 bis 16 m.
Wenn man es genau nimmt, dann entstehen an den jeweiligen Enden des Überwachungs-Rechteckes noch zusätzliche eine halbkreisförmige überwachte Zone.


===Raumhöhe und Überwachungsflächen===

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Beim Vergleich der Richtlinien (VdS-Tabelle oben) für punktförmige und linienförmige Rauchmelder fällt auf:

·	Linienförmige Rauchmelder dürfen bis zu Höhen von 12 bis 16 m eingesetzt werden, Punktmelder nur bis 12 m Höhe.
·	Bei Zweigruppen-oder Zweimelderabhängigkeit muß für die Punktmelder die Überwachungsfläche um 30 % reduziert werden, bei den Lichtschranken-Rauchmeldern besteht diese Forderung nicht. 

Der Rauch muss in den Punktmelder hineinziehen. Je höher der Melder montiert ist, um so verdünnter erreicht der Rauch den punktförmigen Rauchmelder an diesem Montagepunkt.
Beim Lichtstrahl-Rauchmelder ist der gesamte Kernlichtstrahl Meßkammer, der Rauch ist daher in einer Dimension weniger verdünnt. Der Lichtschranken-Rauchmelder integriert den Rauch über seine gesamte Länge, er ist mit zunehmender Montagehöhe daher relativ empfindlicher als ein Punkt-Rauchmelder. 


In der DIN VDE Entwurf 0833-11 sind einige Parameter dieser Tabelle geändert worden, die möglichen Montagehöhen und Überwachungsbreiten können großzügiger gestaltet werden, die Wirksamkeit dieser Projektierungen ist im Einzelfall nachzuweisen.

==Messen und Protokollieren linearer Rauchmelder==

 

Neben den schon erwähnten Störquellen, die in der widrigen Umwelt begründet sind, treten in der Praxis weitere betriebsbedingte Störquellen auf, Schmutz, Staub und Dämpfe; in offenen Bereichen kann sogar Nebel in die Melderstrecke ziehen.

 

 

Diese Störquellen kann man in vielen Objekten erwarten. Eine exakte Information erhält man durch das Installieren eines Testmelders und das Protokollieren des Melderverhaltens in der Praxis. Es stehen entsprechende Testausgänge zur Verfügung, die man mit Standard-Tools protokollieren kann.

 

 

===Melder mit analogem Test-Spannungsausgang===

 

Die oben beschriebenen Lichtstrahl-Rauchmelder „end to end“ verfügen über einen analogen Test-Spannungs-Ausgang. Die dort anliegende Spannung ist dem empfangenen Infrarotlicht direkt proportional. Eine Dämpfung des Lichtstrahls führt zu einem Spannungsabfall am Testausgang.

 

====Ein Wochenprotokoll====

Diese Kurve zeigt den Verlauf der Testspannung eines end-to-end Lichtschranken-Rauchmelders über mehrere Tage hinweg.

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Die Alarmschwelle ist bei 35 % eingestellt. Das protokollierte Signal sank zu keiner Zeit bis zur Alarmschwelle. Zur Alarmgabe müßte das Signal ununterbrochen min. 10 Sekunden lang unter die rot eingezeichnete Alarmschwelle sinken.

 

Auffällig ist das Schwanken des Signals, es wiederholt sich rhythmisch von Tag zu Tag. Die Meßwerte wurden mit dem System „picolog“ aufgezeichnet und werden in einem PC zur Auswertung gespeichert. Das System „picolog“ besteht aus einem ein- oder mehr-kanaligen Meßadapter und einer Auswertungssoftware. Die Daten können im PC aufbereitet werden.

====Ein ALARM-Ereignis====

[[Datei:Alarmereignis.png|left|thumb|600px|]]
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Die 3. Kurve stammt aus einem Hochregal-Lager. Dort kam es oft zu Störungen und Alarmen. 

Im Tagesverlauf treten hier starke Signal-Schwankungen auf, die von der automatischen Nachregelung nicht kompensiert werden können. 

 

Hier war der Sender des Melders auf der Thermo-Blechwand des Lagers montiert, der Empfänger gegenüber auf dem Mauerwerk. Die Bewegungen der Blechwand führten zum weiten Auswandern des Lichtkegels und der Empfänger wurde von diesem nicht mehr getroffen. Je nach der Weite des Auswanderns und der Geschwindigkeit dieser Bewegung mußte es Störungen oder Alarme geben. 

Die Positionen von Sender und Empfänger wurden getauscht und damit war alles o.k..

===Lichtstrahl-Rauchmelder mit digitaler Schnittstelle===

 

Die kompakten Retro-Lichtschrankenmelder beinhalten Sender, Empfänger und die elekronischen Auswertungen in einem Gerät. Die Retromelder werden unter der Decke montiert und sind damit für die spätere Wartung und den Service nur schwer erreichbar. Sie verfügen über eine Schnittstelle (RS 485), über diese kann man die Melder fernauslesen.

 

Die Schnittstelle führt man über ein Kabel und einen Schnittstellen-Adapter an eine gut erreichbare Stelle. Dort ist es möglich, Daten des Melders auszulesen, abzuspeichern, aufzubereiten und zu drucken, ohne zur Decke klettern zu müssen.

 

 

====Bildschirmanzeige====

Auf dem Protokoll-Bildschirm werden neben der Parametrierung des Melders wesentliche aktuelle Informationen angezeigt.

[[Datei:Bildschirmanzeige.jpg|left|thumb|600px|]]
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Die weiterentwickelte Elektronik und Datentechnik ermöglicht es hier wesentliche mehr Informationen zu erfassen.
 

Rate, der Retro-Melder hat ein flexibles Nachregelungsverfahren.

Über ein Messintervall von 15 Minuten ermittelt der Melder in einem Messfenster die Änderungsrate des empfangenen Signals. Liegt der dabei gemessene Wert unter 7, führt die AGC (automatische Verstärkungsregelung) am Ende des 15-Min.-Fensters eine Nachregelung durch. Ist der Wert größer, wird eine Rauchdämpfung angenommen und es erfolgt keine Kompensation zum Ende dieses Mess-Intervalls.  (Δ < 7 = Verschmutzung,   Δ > 7 = Rauch)

 

 

Der VB-Wert entspricht der Testspannung des end-to-end Melders.

Es ist das Ausgangssignal des Empfängers im Melder, Anzeige kann Werte von 0% bis 140% annehmen, 100% ist der Sollwert.

Zum Protokollieren der Melderdaten speichert man diese Werte alle 5 Sekunden oder auch in längeren Intervallen in den „logdata“ Speicher. Wählt man lange Intervalle, so werden unter Umständen kurzzeitige Störimpulse oder Signalausschläge nicht bemerkt. Das ALARM-Kriterium muß ca. 10 Sekunden lang ununterbrochen anstehen, damit der Melder schaltet.

====Tagesprotokolle im Vergleich====

In einem überdachten Busbahnhof sind Lichtschranken-Rauchmelder unter dem Dach installiert. Es sind keine Wände oder Tore vorhanden, die Melder sind nur durch das Dach vor den Wettereinflüssen geschützt. Es wurde ein Protokoll über mehrere Tage geschrieben. Hier die Diagramme von 3 aufeinander folgenden Tagen.

Sonntag, 05.12.

[[Datei:Sonntag.gif|left|thumb|600px|]]
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Der Verlauf des Signals VB, Testsignal am Ausgang des Empfängers schwankt um die 100 % herum.

Zwischen 2 und 12 Uhr ist der Signalverlauf etwas bewegter, liegt jedoch noch weit von der Alarm-Schwelle entfernt. 

 

Montag, 06.12.

[[Datei:Montag.gif|left|thumb|600px|]]
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Zwischen 1 und 5 Uhr in der Nacht zeigt die Test-Spannung einige Sprünge, die nachfolgend näher untersucht werden.

Der weitere Verlauf während dieses Tages entspricht dem des Sonntags.

 

Dienstag, 07.12.

[[Datei:Dienstag.gif|left|thumb|600px|]]
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Der Tagesverlauf entspricht dem vom Sonntag.

Die Linie am unteren Ende stellt die Spalte H dar, 

0 = Ruhe;
1 = Alarm;
2 = Störung

Der Melder hat weder Alarm noch Störung gemeldet. 

 

Der Betrachtungs-Zeitraum von drei aufeinander folgenden Tagen ist zu kurz. Beobachtet man ein bis zwei Wochen, so erfaßt man in der Regel alle möglichen Betriebszustände wie Tag und Nacht, Werktag und Sonntag, gutes und schlechtes Wetter. Hier ist es offensichtlich, die Struktur der Bushalle ist massiv und die Melder-Achse wandert nicht aus. 

 

'''Detail-Ansicht eines Ereignisses'''

Die Kurve vom Montag zeigte zwischen 1 und 5 Uhr nachts einige Bewegungen, die hier interpretiert werden sollen. Die Uhrzeit und die Länge dieser Schwankungen schließen eine bewußte Störung (Schabernack) aus. 

Montag 06.12.;
1 bis 5 Uhr nachts

[[Datei:MontagDetail.gif|left|thumb|600px|]]
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Der Kurvenverlauf läßt auf eine Dämpfung durch Nebel-Schwaden schließen.

Die Verstärkungsregelung arbeitet, typisch der Sprung 03:33 Uhr.

Ein Beschlagen oder Bereifen der Melderoptik ist konstant, das Signal springt nicht mit so steilen Flanken.

Das Signal sinkt max. gegen circa 75%, es bleibt damit weit von den Schwellen Alarm und Störung entfernt. Bei der Einstellung 50% Dämpfung zur Alarmgabe muß das Signal auf 25% sinken. 

(Bei diesen Auswertungen muß zusätzlich die Dämpfung für den Hin- und Rückweg des Lichtstrahls beachtet werden, dies geschieht automatisch später in der Melder-Logik).

====Bewertung der Aufzeichnungen====

Während des Protokollierungs-Zeitraums konnte keine Störung und auch kein Alarm aufgezeichnet werden.

 

Prinzipiell können durch dichten Nebel Dämpfungen bis zur Alarmschwelle und weiter bis zur Störungsmeldung entstehen. Wenn so starker Nebel auftritt, dann sollte z.B. ein Voralarm erfolgen, der dann per Video verifiziert werden kann. 

 

Prinzipiell sollten derart exponierte Melder beheizt werden, um bei Feuchtigkeit und Frost das Beschlagen der Optik zu verhindern.

 

=Siehe auch=

*[[Linienförmige Rauchmelder]]
*[[Lichtschranken-Rauchmelder]]
*[[EN 54 Teil 12]]
*[[Retro-Lichtschranken-Rauchmelder]]
*[[Lichtstrahl-Rauchmelder]]
*[[thefirebeam]]

Kommentar: Uns von der Unternehmensberatung Wenzel ist aufgefallen, dass die Beiträge mutwillig durch einen Robot zerstört worden sind und haben die Beiträge auf zuletzt gültigen Stand wiederhergestellt.