Signalverarbeitung bei der Branderkennung: Melder mit Gas-Multisensoren

Zusammenfassung

Für die automatische Erkennung von Bränden mit Meldern lassen sich verschiedene Brandkenngrößen nutzen. Dazu gehören die Wärmeentwicklung, die Entstehung von Rauch-Aerosolen, die Emission von IR- oder UV-Strahlung (Flamme) und die Freisetzung von Gasen. In Abhängigkeit von der Art des Brands treten einzelne dieser Parameter in den Vordergrund, z. B. eine ausgeprägte Wärmeentwicklung bei offenen Feuern von brennbaren Flüssigkeiten oder eine deutliche Rauchentwicklung bei Bränden von Holz oder Kunststoffen. Als Brandmelder stehen deshalb eine Vielzahl verschiedener Rauchmelder (nach dem Prinzip der optischen Lichtstreuung oder der Messung eines Ionisationsstroms), Wärmemelder und Flammenmelder zur Verfügung, die viele Bereiche für die automatische Branderkennung abdecken. Bei einer Reihe besonderer Fälle treten jedoch Schwierigkeiten auf: Rauch- oder Flammenmelder sind in stark staubbelasteten Einsatzbereichen wegen rascher Verschmutzung der Funktionselemente nicht einsetzbar. Weiterhin gibt es Materialien, bei deren Brand oder Schwelbrand nur wenig Wärme oder Rauch freigesetzt wird oder sich keine offene Flamme bildet. So sollen in Bekohlungsanlagen von Braunkohlenkraftwerken trotz erheblicher Staubbelastung Schwelbrände erkannt werden. Beträchtliche Schäden durch Brände in der Vergangenheit zeigen die Notwendigkeit einer automatischen Überwachung und frühzeitigen Brandmeldung. Kohlenstaub, der sich trotz regelmäßiger Reinigung der Anlagen auf allen Flächen absetzt, kann z. B. durch Funkenflug oder Kontakt mit heißgelaufenen Förderbandrollen zu schwelen beginnen. Ein Schwelnest kann sich im Verlauf mehrerer Stunden oder Tage langsam vergrößern. Befinden sich aber leicht brennbare Materialien, z. B. Kabel oder Gummiförderbänder in unmittelbarer Umgebung, entsteht ein oft schwer eindämmbares Feuer. Ein starker Luftzug kann die schwelende Schicht verwirbeln und eine Kohlenstaubexplosion herbeiführen. Dies begründet das Interesse an einer Detektion des Schwelbrands in seiner Entstehungsphase, in der noch keine offenen Flammen auftreten, die Rauchentwicklung gering ist und die Wärmeentwicklung für eine Detektion mit Thermodifferentialmeldern nicht ausreicht.