Rauchentwicklung: Brandfrüh- und Brandfrühesterkennungssysteme
Rauchentwicklung und Brand sind für Unternehmen seit jeher ein ernst zu nehmender wirtschaftlicher Faktor. Schadensreduktion heisst dabei, Brände möglichst frühzeitig zu entdecken – und zu löschen. Neben Standardbrandmeldern kommen in wichtigen Bereichen deshalb Brandfrüh- und Brandfrühesterkennungssysteme zum Einsatz.
Gemeinsam ist den marktgängigen Brand- und Raucherkennungslösungen, dass sie auf optischer Basis arbeiten – die früher häufig eingesetzten Ionisationsmelder haben vor allem wegen der enthaltenen radioaktiven Komponente aufgrund der Entsorgungsproblematik in Europa keine Zukunft. Ausser der Qualität beim Erkennen von Brandsituationen spielt das Ausfiltern von Störgrössen eine wichtige Rolle, denn Betriebsunterbrechungen durch Täuschungsalarme sind teuer. Bei neuen Brandschutzkonzepten wird deshalb je nach detektierter Gefahr mittlerweile abgestuft reagiert. Führte eine Zigarette im Rechenzentrum früher nicht selten zu einer Vollabschaltung und gegebenenfalls auch noch zum Auslösen einer Löschanlage, geht man heutzutage mit optimierter Technik gegen die Ursache vor und beseitigt sie gezielt, ohne in umfangreiche Prozesse einzugreifen oder maximale Brandbekämpfungsmassnahmen auszulösen.
Einsatzbedingungen entscheiden
Je nach den atmosphärischen Einsatzbedingungen und dem Vorhandensein von Störgrössen, wie Staub, Rauch oder Dampf, können unterschiedliche Detektionssysteme verwendet werden. So stehen für Deponien und Bereiche mit ähnlichen Bedingungen Wärmebildkameras zur Verfügung, die auch in Aussenbereichen zur Überwachung von entzündlichem Material einsetzbar sind. Die im Bereich von 8 bis 12 µm arbeitenden IR-Kameras können durch Dampf und Rauch hindurchsehen, ohne dass diese Störungen zu Fehlalarmen führen. Die optische Kalibrierung des Messbereiches erfolgt periodisch durch im Überwachungsbereich platzierte Referenzkörper.
Auch Videoüberwachungskameras, die nur sichtbares Licht aufnehmen, werden mittlerweile zur Branddetektion genutzt, beispielsweise in Tunneln. Vorteile sind die erhebliche Reichweite und dass sie oft ohnehin vorhanden sind. Wie zuverlässig die Technologie arbeitet, hängt neben der Standortwahl für die Kamera weitgehend von der genutzten Videoanalyse ab. Sichtbare Flammen zu detektieren ist hier das geringere Problem. Bosch Sicherheitssysteme stellte kürzlich ein Videoanalysemodul vor, das Flammen auch bei grossen Überwachungsdistanzen erkennt. Schwieriger dürfte sich eine hinreichend frühe, aber täuschungsalarmarme Detektion von Brandrauch gestalten.
Rauchansaugsysteme
In Innenbereichen mit hohen Werten, also etwa Rechenzentren, Museen oder Archiven, kommen mittlerweile regelmässig Rauchansaugsysteme zum Einsatz. Auch hier gilt mit Blick auf die Vermeidung von Täuschungsalarmen: Es muss nicht immer das hochwertigste Brandfrühesterkennungssystem in ein Objekt eingebaut werden, sondern das von der Empfindlichkeit her passende.
In Rauchansaugsystemen arbeitet die Sensorik in der Regel nach dem Streulichtprinzip, sowohl mit IR-Licht, Laserlicht oder auch mit Licht im sichtbaren Bereich. Anhand der Partikelgrössen und mit inzwischen ausgereiften Algorithmen wird zwischen Rauch, Staub und Dampf unterschieden, bei in der Regel tolerablen Täuschungsalarmraten.
Aktuell können etwa die TITANUS- Rauchansaugsysteme von Wagner Störgrössen bis zu 0,0015% light obsc/m Lichttrübung messen. Zum Vergleich: Das ist etwa 2000-mal empfindlicher als ein herkömmlicher Punktmelder. Als Lichtquelle wird eine besonders helle, rote LED, eine High Power Light Source (HPLS) genutzt. Da Umgebungsvariablen gerade bei der Branderkennung eine wichtige Rolle spielen, ist daran auch interessant, dass ein Einsatz in Temperaturbereiche bis –40°C realisierbar ist.
Wissen, was brennt
Für die effiziente Brandbekämpfung ist es wichtig, möglichst viel über den Brand zu wissen. Das System soll nicht nur sagen, ob und wo es brennt, sondern auch was brennt. Auch hier helfen die Algorithmen inzwischen weiter. Beispielsweise wird im Wagner TITANUS Top Sens die Brandart anhand des Verhaltens des Rauchs erkannt. Und im neuen TITANUS Multi Sens werden die einzelnen Rauchpartikel analysiert, um ein Brandmuster zu erkennen und so die Brandart zu bestimmen, also beispielsweise ob Holz, Pappe oder Papier brennt, oder eben nur eine Zigarette.
Aktuelle Forschungsprojekte
Die aktuellen Entwicklungen in der Gassensorik, bei der aus dem Vorhandensein von brandtypischen Partikeln in der Luft auf einen Brand geschlossen werden kann, sollen mittelfristig aber nicht nur in solchen High-End-Lösungen Verwendung finden, sondern auch im Bereich der Standardmeldetechnik. Dazu wird im Rahmen des deutschen Sicherheitsforschungsprogramms bis Mitte 2016 das Projekt «Brandi» gefördert. Zum einen wollen die beteiligten Unternehmen herausfinden, welche charakteristischen Gase in der Frühphase eines Brandes entstehen. Ein Messsystem soll dann diese «Brandgerüche» unterscheiden und früher als optisch arbeitende Melder den beginnenden Brand erkennen. Zusätzlich soll das System auch vor Gefahrstoffen in der Umgebungsluft warnen können. Ein ähnlich orientiertes, ebenfalls bis 2016 ausgelegtes Forschungsvorhaben wird derzeit auch von der EU gefördert. Unter Mitwirkung von Fraunhofer wird bei «Smokesense» an einem einfachen, kostengünstigen Multisensor gearbeitet, der eine Vielzahl von vorhandenen Gasen in niedriger Konzentration erkennen und unterscheiden kann. Auch hier wird die Frage gestellt, wie sicher das Vorhandensein einer bestimmten Kombination von Gaspartikeln auf einen entstehenden Brand hindeutet.
Brandfrüh- oder -frühesterkennung?
Exakt definiert sind diese Begriffe nicht. Letztlich ist es eine Entscheidung der Anbieter, welches Attribut sie welchem System zuordnen. Richtigerweise werden sie vor allem für Ansaugsysteme verwendet, die früher detektieren als solche ohne Ansaugung. Hier gibt es mit der seit 2009 gültigen EN 54 Teil 20 auch eine Klassifizierung, die sich an der Leistungsfähigkeit orientiert. Rauchansaugsysteme werden hier nach Empfindlichkeitsklassen (A = hoch, B = mittel, C = normal) eingestuft. Bei der Einstufung wird die Gesamtkonstruktion eines Systems bewertet, also die Melderempfindlichkeit einschliesslich der Peripherie, wie Zahl der Ansaugöffnungen, Rohrlänge, Rohrzubehör und Filter. Insbesondere die Zahl der Ansaugöffnungen beeinflusst hier die Einstufung. Einschliesslich der zur Beurteilung neu definierten Testfeuer soll so eine weitgehend genaue Aussage zur Qualität und Eignung eines Meldesystems möglich sein.
