Rauchmelder - interessanter, als du denkst

News des Tages: 23-01-2024

Einige einleitende Worte

Die Feuerwehr hat im Jahr 2021 fast 39.000 Brände in Gebäuden registriert, von denen über 85 % Wohnobjekte waren. Diese Statistik stimmt nicht optimistisch, weshalb es so wichtig ist, das Bewusstsein dafür zu schärfen, dass wir diese Zahlen minimieren und vor allem die Verluste reduzieren können, die die Folge von Bränden sind. Was uns sofort in den Sinn kommt - und das zu Recht - sind Rauchmelder. Sie ermöglichen es der Feuerwehr, schnell zu reagieren und die Gefahr zu kontrollieren, bevor es zu einer Eskalation kommt.Das Thema wird besonders in der Heizsaison wieder aktuell. In dieser Zeit steigt das Risiko von Bränden erheblich, was unsere Häuser und uns selbst einer enormen Gefahr aussetzt.

Defekte elektrische Installationen, Geräte oder Blitzeinschläge sind ebenfalls Brandgefahren, die das ganze Jahr über auftreten, weshalb die Aussage, dass der beste Zeitpunkt für den Kauf eines Rauchmelders jetzt ist, zu 100 % wahr ist.

Dieses nützliche Gerät in jedem Haushalt funktioniert offensichtlich - es signalisiert uns das Auftreten von Rauch im Raum. Die Elektronik hat jedoch keinen natürlichen Geruchssinn, also muss sie irgendwie diesen Rauch erkennen. Wie geschieht das? Wie geschah es früher, und wie ist es jetzt? Gibt es verschiedene Methoden zur Rauchdetektion? Wir nehmen die Herausforderung an, all diese Fragen zu beantworten.

Melder oder Sensor?

Laut branchenspezifischen Normen bezeichnet ein Melder ein fertiges Gerät, das eigenständig arbeiten kann oder in ein ganzes System, z.B. ein Alarmsystem, integriert werden kann. Ein Sensor hingegen ist ein spezifisches Element innerhalb dieses Geräts, das auf einen bestimmten Reiz reagiert, wie zum Beispiel ein Pyroelement - der Bewegungssensor in einem Bewegungsmelder. So sieht es aus der Sicht der professionellen Terminologie aus, aber im Alltag werden oft beide Begriffe synonym verwendet, um dasselbe zu beschreiben - ein fertiges Produkt. Dennoch kann dies eine interessante Information für Unkundige sein und in einigen Fällen Missverständnisse vermeiden. Jetzt wissen wir, dass wenn in einem Melder zwei Sensoren sind, wir möglicherweise mit einem spezifischen Gerät und nicht mit einem Redaktionsfehler zu tun haben.

Kurze Geschichte der Sensoren (und Melder!)

Die Geschichte der Rauchmelder reicht bis ins frühe 20. Jahrhundert zurück und ist ein Weg voller Innovationen und Verbesserungen. Die ersten Konzepte entstanden vor über 100 Jahren, darunter der "Elektrische Wärme-Detektor" von George Darby aus dem Jahr 1902. In den 1940er Jahren wurden ionisierende Detektoren eingeführt (darüber gleich mehr), und in den 1960er Jahren die fotoelektrischen Detektoren. Die 1970er Jahre brachten kombinierte Detektoren, die beide Technologien vereinen. Ende des 20. Jahrhunderts wurden die Detektoren zuverlässiger und zugänglicher, und die Entwicklung von gesetzlichen Vorschriften und Sicherheitsstandards trug zu ihrer weit verbreiteten Verwendung bei. Im 21. Jahrhundert erschienen intelligente Rauchmelder, die sich mit Smart-Home-Systemen integrieren.

Wie funktioniert das?

Wie man sieht, hat die Geschichte viele verschiedene Technologien für uns entdeckt, die bei der Gestaltung von Geräten verwendet werden. Viele von ihnen sind bis heute auf dem Markt. Die am häufigsten verwendeten Lösungen sind fotoelektrische Melder, die die Streuung von Licht an Rauchpartikeln nutzen, und ionisierende Melder, die auf die Ionisierung der Luft durch Strahlung basieren. Fotoelektrische Melder funktionieren durch die Detektion von reflektierter Strahlung von Rauchpartikeln, während ionisierende Melder auf die Änderung der Stromstärke reagieren, die durch die Anwesenheit von Rauch verursacht wird. Es gibt auch Modelle, die beide Technologien kombinieren.

Rauchmelder mit optischer Detektion

Es stellt sich heraus, dass der Mechanismus der optischen Detektoren wirklich einfach ist - und vielleicht ist das der Grund, warum er so effektiv ist, da er häufig in den beliebtesten Geräten verwendet wird. In dem runden Gehäuse des Melders befindet sich eine Kammer mit einer Lichtquelle (meist eine LED). Ein weiteres wichtiges Element ist der Fotowiderstand. Dies ist ein lichtempfindliches Element - es ändert seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Lichtintensität, die auf ihn fällt. Es könnte scheinen, dass der Widerstand das Signal von der Diode empfängt, und wenn sich Rauch im Weg befindet, verringert sich die Intensität des empfangenen Signals. Die Tatsache ist, dass es… buchstäblich umgekehrt ist! Die Diode und der Fotowiderstand sind nicht direkt miteinander verbunden - sie sind in der Kammer so angeordnet, dass unter normalen Bedingungen das Licht der Diode den Empfänger nicht erreicht (Abb. 1).

Wenn sich jedoch Rauch in der Kammer befindet, wirken die Rauchpartikel streuend - das Licht streut an ihnen und kann so die eine wichtige Kurve überwinden, die notwendig ist, damit das Licht den Fotowiderstand erreicht (Abb. 2). Genau dasselbe Phänomen tritt auf, wenn man bei Dunkelheit im Nebel fährt. Man kann dann beobachten, dass das Licht in alle Richtungen streut, und wenn es sehr stark ist, kann es uns sogar leicht blenden. Und jetzt haben wir es mit einer Alarm-Situation zu tun. Der Melder kann selbst ein Alarmsignal ausgeben oder ein Signal an das gesamte Brandschutzsystem senden, wo die Zentrale dann die entsprechende Aktion ausführt - die Feuerwehr und den Eigentümer des Objekts benachrichtigt. Es ist wichtig zu betonen, dass der Rauchmelder genauso auf dichten Wasserdampf reagieren kann, wie er von E-Zigaretten erzeugt wird.

Abb.1

Abb.2

Ionisationsmelder mit Isotopen

Ionisationsmelder verwenden radioaktive schwere Elemente, was ihnen eine hohe Empfindlichkeit bei der Erkennung von Brandrauch verleiht. Sie zeichnen sich durch eine höhere Effektivität und eine geringere Anzahl von Fehlalarmen im Vergleich zu anderen Meldertypen aus. Dennoch erfordern sie, wie auch andere Rauchmelder, regelmäßige Überprüfungen gemäß den gesetzlichen Vorschriften. Wir müssen uns auch keine Sorgen über die Anwesenheit von Strahlung machen - ihre Intensität ist so gering, dass die Geräte zu 100 % sicher für die Gesundheit sind.

Die Konstruktion der ionisierenden Sensoren macht sie widerstandsfähig gegen wechselnde äußere Bedingungen. Hier kommt es zur Ionisierung der Luft durch Alpha-Partikel, die von einer radioaktiven Quelle emittiert werden. Das Gerät besteht aus zwei Kammern - einer offenen nach außen und einer geschlossenen. Kollisionen von Sauerstoff- und Stickstoffpartikeln führen zur Bildung von Ionen, was zu einem Ladungsfluss und zur Erzeugung von Strom führt. Im Falle eines Brandes stört der Rauch, der in die offene Kammer eindringt, das Gleichgewicht des Stroms, was vom Messsystem erkannt wird und letztendlich den Alarm auslöst. Eine wichtige Rolle spielt hier die zweite, geschlossene Kammer, die als Referenz dient, mit der wir den Zustand der offenen Kammer auf Rauch vergleichen. Dies sorgt für eine höhere Präzision der Detektion und Widerstandsfähigkeit gegenüber Witterungsbedingungen.

Welchen Rauchmelder wählen?

Mit einem optischen oder ionisierenden Sensor? Lösungen, die auf Strahlungsphänomenen basieren, sind in der Regel effektiver, wenn es darum geht, das Unsichtbare zu erkennen, also z.B. Verbrennungsprodukte, die nicht dichten Rauch darstellen. Der optische Melder reagiert jedoch am schnellsten auf das Auftreten von dichtem Rauch - genau dem, den das menschliche Auge sieht. Beide Technologien werden kontinuierlich weiterentwickelt, sodass man vielleicht früher sagen konnte, dass ionisierende Melder die einzigen wirklich professionellen Lösungen sind, aber jetzt wäre das eine Übertreibung. Einige Hersteller kombinieren in ihren Top-Produkten beide Technologien und bereichern das Gerät zusätzlich mit der Detektion eines dritten Faktors - der Temperatur, die bekanntlich während eines Brandes höher ist als gewöhnlich. Solche 3-in-1-Lösungen sind die besten, wenn uns die höchste Effektivität wichtig ist.

Das ist noch nicht alles. Auf dem Markt gibt es viele Modelle von Rauchmeldern, die auf den ersten Blick gleich aussehen. Daher sollte man bei der Auswahl eines Rauchmelders besonders auf die Parameter achten - sowohl des Raumes als auch des Geräts, da diese entscheiden, ob der jeweilige Rauchmelder in Ihrem Raum funktioniert:

Umgebungstemperatur - ist wichtig, wenn wir beabsichtigen, den Detektor an Orten mit erhöhter Temperatur zu installieren, z.B. in der Küche.
Luftfeuchtigkeit - wie bei der Temperatur muss man auf die in dem Zielraum herrschende Feuchtigkeit achten. Auf dem Markt gibt es Modelle, die für erhöhte Feuchtigkeitsniveaus geeignet sind.
Art der Stromversorgung - die meisten Melder haben einen Batteriefach, aber es gibt auch Exemplare, die zentral gespeist werden.
Lautstärke des akustischen Signals - Produktionshallen mit schweren Maschinen, Kinos usw. sind Orte, an denen es ratsam ist, Melder mit lauteren Alarmen als den Standard 80 dB zu wählen.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Auswahl der richtigen Ausrüstung und deren Konfiguration das eine ist. Ebenso wichtig ist die richtige Platzierung der Melder - es ist immer ratsam, sich mit den Empfehlungen des Herstellers vertraut zu machen oder die entsprechende Planung Profis zu überlassen. Laut einer Studie der britischen Regierung (Das Innenministerium sammelt detaillierte Informationen über Vorfälle, die von Feuerwehr- und Rettungsdiensten bearbeitet werden), war die Ursache für etwa die Hälfte der Fälle, in denen das Alarmsystem nicht reagierte, dass der Rauch den Melder nicht erreichte. Der Anblick von Meldern in der Mitte der Decke eines Raumes ist kein Zufall, obwohl man das Thema immer individuell angehen sollte.

Denken wir ganzheitlich

Wir behaupten immer, dass man Sicherheit unter Berücksichtigung aller möglichen Gefahren angehen sollte. Rauchmelder sind nur ein Element des Ganzen, und wenn man plant, eine Wohnung, ein Haus oder ein Büro mit geeigneten Geräten auszustatten, sollte man gleich das gesamte System planen. Schließlich können viele Brandschutzlösungen in unser Alarmsystem integriert werden, an das verschiedene Detektoren angeschlossen sind. Wir wären nicht wir selbst, wenn wir nicht hinzufügen würden, dass das i-Tüpfelchen eines gut vorbereiteten Alarmsystems die entsprechend ausgewählte Videoüberwachung ist. Wir gehen davon aus, dass die wichtigsten Dinge in einem Safe aufbewahrt werden, der sowohl Feuer als auch Einbrechern standhält.

Ganzheitlichkeit siegt! Und wenn wir auch noch wissen, wie das alles wirklich funktioniert, können wir uns noch sicherer fühlen. Über Rauchmelder wissen Sie jetzt schon eine ganze Menge.