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Auch niedrigere CO-Konzentrationen können über einen längeren Zeitraum zu erheblichen Gesundheitsschäden und chronischen Vergiftungen führen. »Kohlenmonoxid tritt bei Bränden häufig schon in einer sehr frühen Phase auf«, erklärt Sebastian Festag, Risikoforscher bei Hekatron. »Das Gas entsteht, noch bevor ein Feuer mit Flammen sichtbar ist.« Während in privaten Haushalten separate Geräte für die Rauch- und CO-Detektion verwendet werden, lassen sich im Bereich der Brandmeldesysteme beide Schutzfunktionen in einem Produkt kombinieren und das in unterschiedlichen Varianten (Bild 1).
CO-Warnmelder und CO-Brandmelder – die Unterschiede
Unterschieden wird nach CO-Warnmeldern entsprechend DIN EN 50291-1 sowie CO-Brandmeldern nach DIN EN 54-26. Der technische Aufbau beider Meldertypen ist dabei ähnlich, denn in beiden werden elektrochemische Zellen zur Detektion des Gases verbaut. Diese Zellen sind eine Variante der sogenannten galvanischen Zellen und Batterien. Wenn Gase in solch eine Zelle gelangen – in diesem Fall das CO –, dann wird an der integrierten Messelektrode eine katalytische Reaktion erzeugt. Es entsteht ein Stromfluss zwischen der Mess- und der Gegenelektrode. Steigt die Gaskonzentration über ein definiertes Referenzmaß an, wird Alarm ausgelöst.
Verschieden sind jedoch die Anwendungsbereiche und die entsprechenden normativen Grundlagen. So sind CO-Warnmelder primär für Räumlichkeiten konzipiert, in denen hohe Konzentrationen von Kohlenmonoxid vorkommen können, ohne dass dies mit einem Brand verbunden ist. Dies können beispielsweise Autowerkstätten oder auch Shisha-Bars sein. Aber auch defekte Kaminöfen oder mit Gas betriebene Heizstrahler können bei nicht ausreichender Lüftung in Wohnungen zu einer erhöhten Konzentration an CO führen.
Es müssen also nicht immer Brände oder eine starke Rauchentwicklung vorhanden sein, um eine hohe CO-Konzentration zu erzeugen. Die Empfindlichkeit bei CO-Warnmeldern ist so eingestellt, dass erst bei höheren Konzentrationen von 300 Parts per Million (ppm) Kohlenmonoxid innerhalb von drei Minuten Alarm ausgelöst wird. Bei geringeren Konzentrationen wird ein Alarm entsprechend später ausgelöst. So dauert es bei z. B. 50 ppm CO in der Luft etwa eine Stunde bis zum Alarm.
CO-Brandmelder hingegen kommen dort zum Einsatz, wo grundsätzlich keine hohen CO-Konzentrationen zu erwarten sind, außer es brennt. Bei jedem Brand entsteht neben der klassischen Rauchentwicklung Kohlenmonoxid. Bereits geringe Konzentrationen in der Luft von 40 ppm bis 60 ppm lösen bei einem CO-Brandmelder Alarm aus.
Multifunktionale Mehrfachsensor-Brandmelder
(Bild: Hekatron)
Doch es gibt für CO-Melder auch Grenzen: Bei offenen Flüssigkeitsbränden beispielsweise entsteht wenig CO, so dass die Melder im Zweifelsfall nicht reagieren. Für genau solch einen Fall sind Mehrfachsensor-Brandmelder die Lösung, denn sie kombinieren verschiedene Detektionsprinzipien miteinander. Entsprechend der Normen sind drei Varianten möglich:
- Bei der Kombination von Rauch- und Wärmemelder lassen sich gegenseitige Schwächen ausgleichen und ergänzen, denn bei manchen Flüssigkeitsbränden entsteht zwar wenig Rauch, dafür aber eine hohe Temperatur. Hier kommt die Wärmedetektion zum Einsatz. Bei Schwelbränden hingegen kommt es zu starker Rauchentwicklung, ohne dass die Temperatur sehr hoch sein muss. Diese Kombimelder entsprechen der DIN EN 54-29.
- Die DIN EN 54-30 gilt für die Kombination von Wärme- und CO-Melder. Hier werden wie schon bei Meldern der EN 54-29 unterschiedliche Sensoren miteinander verknüpft. Zusätzlich können mit dieser Kombination der Sensoren auch für Rauchmelder typische Störgrößen wie Staub umgangen werden.
- Nach der DIN EN 54-31 ist eine Verknüpfung der Kenngrößen Rauch, CO und optional Wärme in einem Melder möglich. Mit solch einem Mehrfachsensor-Brandmelder kann flexibel auf unterschiedlichste Brände reagiert und Störgrößen können dabei zugleich reduziert werden. Diese »Alleskönner«, wie zum Beispiel der »CMD 533X« von Hekatron (Bild 2), kommen unter anderem in geschlossenen Tiefgaragen, Hotelzimmern, Kliniken, Pflegeeinrichtungen oder Kantinen zum Einsatz. Sie detektieren neben Rauch und Wärme auch Kohlenmonoxid. Die Rauch-, Wärme-, und CO-Detektion ist dabei unabhängig voneinander oder in Kombination je nach Gegebenheit vor Ort programmierbar.
Thermik und Gasverteilung: Detektion an der Decke
Kohlenmonoxid verbreitet sich über Diffusion. Das heißt, Gasteilchen diffundieren vom Ort einer höheren Konzentration zum Ort einer niedrigeren Konzentration, so dass es zu einer Art gleichmäßigen Verteilung kommt. CO findet somit automatisch den Weg zum Sensor, sobald es in der Nähe eines CO-Warnmelders gelangt.
Im Falle eines Brandes entsteht allerdings immer eine gewisse Thermik im Raum, die die Verteilung von Brandgasen wie auch CO beeinflusst. Forschungsergebnisse zur Untersuchung der Ausbreitung von Brandkenngrößen in der frühesten Brandphase haben gezeigt, dass sich CO und Rauch in Bezug auf ihr Ausbreitungsverhalten bis zu einer gewissen Deckenhöhe im Brandfall ähnlich verhalten. Eine Detektion dieser Brandkenngrößen an der Decke ist somit sinnvoll.
Trotzdem gibt es auch Einschränkungen, denn ein Melder, der punktgenau nur auf exakt ein Gas reagiert, ließe sich wirtschaftlich nicht produzieren. Es gibt nämlich immer sogenannte Querempfindlichkeiten der Sensoren. Die Normen schreiben Tests auf Querempfindlichkeiten vor, decken dabei aber nur die gängigsten Gase oder Flüssigkeiten ab.
In jedem Fall bietet aber ein Mehrfachsensor-Brandmelder einen höheren Schutz, denn Brände und gesundheitsschädliche CO-Konzentrationen (Tabelle) werden gleichermaßen früh erkannt. Eine Einstellung des Brandmelders nach der DIN EN 54-31 kann ggf. sogar eine frühere Branddetektion als ein Brandmelder mit ausschließlicher Rauchdetektion ermöglichen, abhängig von der Brandlast.
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