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Branddetektion in der Industrie

Glutnester erkennen

Während konventionelle Rauchmelder im Büro- und Verwaltungstrakt ihre Aufgabe hervorragend erfüllen, müssen bei der Lagerung, dem Transport und bei der Bearbeitung brennbarer Stoffe wie Kohle oder Holzpellets andere Detektionstechnologien eingesetzt werden.

Der dort in der Regel anfallende Staub führt bei Rauchmeldern zu Verschmutzung und potentiell zu kostenintensiven Fehlalarmen, deren Zahl sich nur zum Preis einer unzuverlässigeren Erkennung reduzieren lässt. Zudem setzt eine Reihe von Bränden in der Entstehungsphase kaum Rauch frei, was eine frühzeitige Detektion durch Rauchmelder unmöglich macht.

Als technologische Alternative für den Einsatz in Industrieanlagen bieten sich vor allem Brandgasmelder sowie Infrarot-Wärmemelder an. Zusätzlich zur Wahl der geeigneten Detektionstechnologie muss eine dem Schutzziel angepasste Projektierung erfolgen. Diese muss zusätzlich die Besonderheiten des Gebäudes und der zu überwachenden Anlagen berücksichtigen: Welches Volumen hat der Überwachungsbereich, woher kommt die Zuluft, wohin und mit welcher Luftwechselrate strömt die Abluft? Mit welchen Störgrößen ist zu rechnen? Die Einbindung eines erfahrenen Planers ist zu empfehlen.

Brandgasmelder

Multisensor-Brandgasmelder detektieren charakteristische Brandgase wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid sowie Wasserstoff und haben im Vergleich zu konventionellen Rauchmeldern eine Reihe von Vorteilen: Gerade während der Entstehungsphase eines Brandes, in der wenig Rauch freigesetzt wird, ermöglichen sie eine zuverlässige Früherkennung und damit die schnelle Einleitung von Bekämpfungsmaßnahmen. So breiten sich Kohlenstaubbrände, die schon durch einen Funken oder eine Schweißperle entstehen können, über Stunden langsam aus, ohne dabei eine nennenswerte Rauchbildung zu zeigen. Brandgasmelder können solche Brände über die erhöhten Konzentrationen von H2 und CO frühzeitig erkennen.

Weiterhin lassen sich Brandgasmelder sehr gut gegen Umgebungseinflüsse wie Stäube, Nebel oder mechanische Beeinträchtigungen schützen. Anders als Rauchmelder sind sie nicht anfällig für Verschmutzung, da die Brandgase per Diffusion zu den Sensoren gelangen, können verschiedenartige Filter eingesetzt werden, um Schmutz oder Staub abzuhalten. Selbst wenn sich auf der Melderoberfläche trockener Staub abgesetzt hat, wird die Detektion nicht beeinträchtigt.

In vielen Fällen ist es erforderlich, zwischen Brandgasen und Gasen anderer Quellen zu unterscheiden. Je nach Applikation spielen dabei Ausgasungen des gelagerten oder zu überwachenden Materials (Kohle, Holz, Biomasse) oder Abgase von Kraftfahrzeugen eine Rolle. Der Einsatz mehrerer unterschiedlicher Gassensoren liefert die gewünschte Selektivität bei hoher Empfindlichkeit. Brandgasmelder ermöglichen mit verschiedenen Konfigurationen die Adaption auf Umgebungen mit unterschiedlichen Konzentrationen von Hintergrundgasen, etwa Kohleausgasung oder Abgase von Verbrennungsmotoren. Brandgasmelder stehen mit Schutzart IP64 oder auch zum Einsatz in Staub-explosionsfähigen Atmosphären zertifiziert nach Atex-Produktrichtlinie zur Verfügung.

Einsatzbereiche sind zum Beispiel die Überwachung von Lagern, Bearbeitungsmaschinen oder Förderbändern auf Schwel- oder Glimmbrände. Soll gelagertes Gut überwacht werden, etwa Kohle oder Ersatzbrennstoffe, so sind zur Installation ähnliche Regeln zu beachten, wie sie auch für Rauchmelder gelten. Insbesondere müssen Melder so installiert werden, dass die Brandkenngröße – in diesem Fall Gas – sie ungehindert erreichen kann. Sollen Schwelbrände in einem frühen Stadium detektiert werden, ist daher zu berücksichtigen, dass diese mit nur geringer Wärmeentwicklung ablaufen und somit praktisch keine Thermik erzeugen. Die Brandgase (und auch der Rauch) breiten sich dann nur zusammen mit der vorherrschenden Luftströmung aus. Besondere Aufmerksamkeit bei der Planung erfordern daher Gebäudeöffnungen wie offene Tore, Fenster oder ankommende beziehungsweise weiterführende Fördereinrichtungen sowie Zwangsbelüftung.

Infrarot-Wärmemelder

Infrarot-Wärmemelder eigenen sich für die Brandfrüherkennung in Bereichen der Lagerhaltung, beim Transport und bei der Aufbereitung brennbarer Stoffe. Insbesondere können sie sehr effizient eingesetzt werden, um überhitzte Maschinenteile oder Glutnester auf Förderanlagen zu entdecken. Sie detektieren beginnende oder drohende Brände unmittelbar anhand der Strahlungswärme, die von Glimmbränden, Flammenbränden oder überhitzten Anlagenteilen ausgeht. Dabei wird die Wärmestrahlung ortsaufgelöst erfasst. Dieses ansatzweise bildgebende Verfahren ermöglicht eine empfindliche Auswertung zum Beispiel von Temperaturinhomogenitäten oder Temperaturdifferenzen.

Da Infrarot-Wärmemelder unabhängig von Luftströmungen sowohl in geschlossenen Gebäuden als auch im Freiland funktionieren, wird insbesondere bei Räumlichkeiten mit schwierigen oder undefinierten Stömungsverhältnissen eine eindeutig zu beschreibende Detektionsleistung erreicht. Weiterhin ist dieses Verfahren schnell; die Reaktionszeit eines Infrarotsystems beträgt nur wenige Millisekunden. Damit eignet sich diese Technik auch zur Überwachung von bewegten Objekten und zur Förderstromüberwachung.

Während Wärmebildkameras bislang größtenteils eine separate, typischerweise PC-basierte Auswerteeinheit benötigten, sind inzwischen auch kompakte Kamerasysteme wie der Adicos Hotspot verfügbar, die eine Alarmauswertung des Überwachungsbereichs direkt im Gerät vornehmen und somit den Installations- und Verkabelungsaufwand des Infrarotsystems deutlich reduzieren.

Projektierung

Eine besondere Rolle spielt die Fachplanung. Ein aussagekräftiges Brandmeldeanlagenkonzept muss neben der Beschreibung der Detektortypen und geeigneter Montageorte insbesondere die Aufgabenstellung der Brandmeldeanlage beschreiben. Daraus gehen der zu realisierende Überwachungsbereich sowie die gewünschte oder erforderliche Detektionsempfindlichkeit hervor. Ohne die Beschreibung dieser Eigenschaften ist die Festlegung der Detektoranzahlen und optimalen Montageorte nicht sinnvoll durchführbar. Weiterhin bietet diese Beschreibung eine Basis für die Abnahmeprozedur durch einen Sachverständigen.

Weiterhin ist die Einbettung der Detektionstechnik in eine Brandfallsteuerung festzulegen. Erfolgt lediglich eine Warnung, wird die Feuerwehr alarmiert, wird ein Teil der Anlage abgeschaltet oder gar eine Löschanlage ausgelöst.

Die zum Teil extremen Bedingungen in industriellen Anlagen, Stahlwerken oder Kohlekraftwerken stellen enorme Herausforderungen an die Brandmeldetechnik. Große Hitze, eine erhebliche Staubentwicklung und explosionsgefährdete Atmosphären erfordern den Einsatz spezifischer Technologien – optimal parametriert und mit Sachverstand projektiert -, um eine zuverlässige Früherkennung in allen Bereichen zu erreichen und gleichzeitig Fehlalarme zu verhindern.

Dr. Jörg Kelleter, Leiter Entwicklung Sonderbrandmelder, GTE Industrieelektronik GmbH

Enorme Wertkonzentration: Bei der Lagerung von Lebensmitteln im Hochregal steht eine frühestmögliche Branddetektion im Fokus.
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