SIEMENS

Die Holzstückchen auf der heißen Metallplatte fangen an zu qualmen. Erst steigen Rauchfäden auf, die nach und nach dichter werden, und nach drei, vier Minuten hat sich direkt über den glimmenden Stückchen eine Säule von weißem Rauch gebildet. Ansonsten ist die Luft im Raum klar – der typische Verlauf eines gefährlichen Schwelbrandes. Deshalb schlägt jetzt die Stunde der Wahrheit für die acht verschiedenen Brandmelder an der Decke des Raumes. Wann werden sie Alarm auslösen? "Die meisten Großfeuer entstehen aus Schwelbränden. Diese verursachen zunächst wenig Rauch und die Temperatur steigt kaum“, erklärt Markus Späni, Leiter des Fire-Lab von Siemens Building Technologies (BT) im schweizerischen Zug. Hier wird gezeigt, wie die Brandmeldesysteme funktionieren, die Forscher und Entwickler in den Labors ausgetüftelt und getestet haben.
Während die Hölzchen auf der 500 °C heißen Platte bereits ziemlich kräftig qualmen, zeigen die Kurven auf dem Überwachungsmonitor, welcher der Melder den Rauch als Gefahr erkennt. Einige der optischen Brandmelder von Siemens haben längst Alarm ausgelöst. Der Ionisationsmelder, für viele Jahre Brandmelder der ersten Wahl, hat hingegen den Schwelbrand immer noch nicht bemerkt. In diesem Gerät ionisiert eine schwache radioaktive Strahlungsquelle die Luft und macht diese leitfähig. Treffen die Ionen auf Rauchpartikel, verringert sich die Leitfähigkeit. Bei Verringerung des Stromflusses schlägt der Melder Alarm. "Dies funktioniert bei offenem Feuer ausgezeichnet, bei Schwelbränden jedoch ist die Zahl der Rauchpartikel so gering, dass der Ionisationsmelder deutlich später als die optischen Melder Alarm auslöst“, sagt Späni.
Dagegen zeigen die von den Brandmeldern übermittelten Signale auf dem Überwachungsmonitor, dass optische Melder den schwachen Rauch sehr früh als Gefahr erkennen. Besonders zuverlässig und schnell reagieren die Melder des neuen Brandschutzsystems Sinteso-S-Linie, die mit zwei statt mit bisher einem optischen Sensor sowie zwei Temperaturfühlern ausgerüstet sind. "Solche Melder sind bisher einzigartig“, berichtet Späni. Sie basieren auf dem Prinzip eines optischen Vorwärts- und Rückwärtsstreuers. Im Gehäuse der Brandmelder befindet sich eine Art Labyrinth, das mit seinen vielen Kunststoffwänden das Licht der beiden Lichtquellen in genau definierte Bahnen lenkt.
Ohne Rauch trifft das Licht auf das Labyrinth und wird dort vollständig absorbiert. Befinden sich Rauchpartikel im Bereich der Lichtstrahlen, so wird das Licht gestreut und einige dieser Strahlen treffen auf die eingebaute Fotozelle. Schwelbrände erzeugen hellen Rauch mit größeren Partikeln, die durch den Vorwärtsstreuer besser detektiert werden können als durch den Rückwärtsstreuer. Bei einem offenen Brand, der dunkle, kleinere Partikel generiert, ist es genau umgekehrt. Hier liefert der Rückwärtsstreuer im Vergleich zum Vorwärtsstreuer ein größeres Signal. Der Prozessor in dem Brandmelder analysiert diese Daten, errechnet, um welche Art von Brand es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit handelt, und schlägt entsprechenden Alarm.

Kein Alarm beim Schweißen. Möglich macht dies die von Siemens entwickelte ASA-Technologie (Advanced Signal Analysis). Mit Hilfe dieser Software setzt der Prozessor im Brandmelder die Signale, die die Fotozelle oder die Temperatursensoren aufnehmen, in mathematische Werte um. Speziell entwickelte Algorithmen vergleichen die Signale dann mit vorprogrammierten Werten. Auf diese Weise unterscheiden die neuen Brandmelder von Siemens, ob es sich um einen echten Brand handelt und sie Alarm auslösen müssen, oder ob es sich um eine Täuschung handelt – etwa in Form von Dampf in der Küche oder harmlosen Rauchentwicklungen wie beim Schweißen.
"Jeder Melder mit ASA-Technologie kann genau auf die Umgebung eingestellt werden, in der er eingesetzt wird“, erklärt Späni. Ein gutes Beispiel ist die Rauchentwicklung in der Industrie, in der sich öfter Rauch oder Dampf bildet und in der konventionelle Brandmelder so gut wie immer einen Falschalarm auslösen. "Die mit ASA ausgerüsteten Multisensor-Brandmelder hingegen erkennen, dass es sich nicht um einen Brand handeln kann, weil die Rauchentwicklung durch die typische Intervallarbeit beim Schweißen nicht kontinuierlich ist“, fügt der Experte hinzu. Dafür müssen die Parametersätze im Melder exakt auf die in der Umgebung zu erwartenden Brandarten und Täuschungsgrößen eingestellt werden. Einzigartig ist dabei die stufenweise Alarmierung: Auch wenn die Signale der Sensoren im Melder noch keine eindeutige Analyse zulassen, teilt der Melder der Zentrale mit, dass sich eine gefährliche Situation entwickeln könnte. "Bei einem Alarm fordert das System automatisch die Feuerwehreinsätze an“, sagt Späni.

Sicherheit für Wolkenkratzer. So genannte Multisensor-Brandmelder können noch mehr: Mit einer elektrochemischen Zelle detektieren sie zusätzlich das unsichtbare, geruchlose und somit für den Menschen besonders gefährliche Kohlenmonoxid (CO). Bereits wenige Lungenfüllungen dieses Gases sind tödlich. Kohlenmonoxidvergiftungen gelten als die häufigste Todesursache bei Bränden. Mit dem Einsatz von CO-Multisensor-Brandmeldern und weiteren technischen Errungenschaften erreichen die Geräte eine neue Dimension beim Brandschutz – ob für Hotels, Wolkenkratzer oder Einkaufszentren. Ohne modernste Sicherheitstechnik könnten derartige Gebäude nicht mehr betrieben werden. Neue Brandmelder müssen daher in ein leistungsfähiges Sicherheitssystem eingebunden werden. Dafür hat Siemens die Sinteso-Brandmelderzentralen entwickelt, die modular aufgebaut sind und über standardisierte Schnittstellen verfügen. Sie können jederzeit erweitert werden, wenn neue Gebäudeteile hinzukommen, oder alte Anlagen modernisiert werden.
Das Zentralsystem liest alle angeschlossenen Meldegeräte selbstständig ein und wertet ihre Daten aus. Zahlreiche Brandmelderzentralen können so miteinander vernetzt und sowohl vor Ort als auch über die Leitstelle bedient werden. Darüber hinaus verfügt das System über einen bisher einzigartigen Notlauf: Selbst im Fall eines kompletten Ausfalls des Hauptprozessors erkennt und meldet es die Alarme aller Brandmelder, informiert die Feuerwehr und sorgt dafür, dass das Gebäude evakuiert wird. Damit kann Sinteso selbst in sehr großen Arealen wie Flughäfen oder Einkaufszentren eingesetzt werden. Die größte Shopping-Mall Europas, das Westfield London, wird beispielsweise von einem Sinteso-System überwacht.
Dank des modularen Aufbaus können die Zentralen ständig auf dem neuesten Stand der Technik gehalten werden. Etwa mit einer Kombination aus Video- und Brandmeldetechnik: Wenn es brennt, sind Videoaufnahmen vom Brandort sehr hilfreich. Bisher sind aber die Funktionen von Videoüberwachungs- und Brandmeldesystemen nicht aufeinander abgestimmt, was bedeutet, dass die Kameras nicht so gesteuert werden können, dass sie automatisch die Orte aufnehmen, an denen Feueralarm ausgelöst wurde. Siemens hat deshalb ein kombiniertes System entwickelt, das automatisch Livebilder vom Gefahrenbereich sendet und diese für die spätere Analyse aufzeichnet. Feuerwehr und Rettungsdienste erhalten zudem detaillierte Informationen, bevor sie zum Einsatzort geschickt werden.

Perfekte Mischung. Wird ein Brand registriert, wird dieser auch häufig mit Hilfe einer Sprinkleranlage gelöscht. Das Wasser, das sie verteilt, kühlt vor allem brennbare Gegenstände und verhindert so eine schnelle Ausbreitung. "Diese Methode ist aber für viele Räume ungeeignet, etwa für Archive, Museen und Bibliotheken, deren kostbaren Papiere, Bücher und Bilder durch Wasser vernichtet würden“, erklärt Dr. Thomas Mann, Leiter des Kompetenzzentrums für Löschanlagen von Siemens BT in Zug.
Eine andere Methode ist es, den Brand zu ersticken, indem man den Raum mit einem nicht-brennbaren Gas füllt und so den Sauerstoff verdrängt. Sinkt der Sauerstoffgehalt in einem Raum unter einen bestimmten Prozentsatz, erlöschen die Flammen. Nach diesem Prinzip funktionieren Löschanlagen mit Naturgasen, wie etwa Stickstofflöschanlagen. Siemens hat beide Methoden kombiniert und eine Gas-Wasser-Löschanlage, Sinorix H2O Gas genannt, entwickelt, die Wasserschäden äußerst gering hält und dank der natürlichen und ungefährlichen Löschmittel zuverlässigen Personen- und Umweltschutz bietet.
Bei dieser Löschanlage reduziert der Stickstoff die Sauerstoffkonzentration im Raum, während der Wassernebel ein Absinken der Umgebungstemperatur unter den Flammpunkt des Brandgutes bewirkt. Beide Löschmittel gelangen über dasselbe Rohrleitungsnetz und dieselben Düsen in den Löschbereich. Der Stickstoff dient dabei als Treibmittel für das Wasser und sorgt für ein moderates, gleichmäßiges Ausströmungsverhalten. Bereits mit geringen Wassermengen kühlt die Wassernebel-Mischung aufgeheizte Geräte oder die Oberflächen von Gegenständen deutlich ab und erzeugt einen zusätzlichen Schutzeffekt. Der Wassernebel verringert zudem die Gefahr von Rückzündungen.
Um eine möglichst hohe Löschwirkung zu erreichen, muss die Stickstoff-Wasser-Mischung exakt auf die spezifischen Anforderungen und die zu erwartenden Brandrisiken abgestimmt sein. Dazu hat Siemens ein Berechnungsprogramm entwickelt, das die Dimensionierung der Rohrleitungen, Düsen, Reichweite, Flut- und Haltezeiten für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete exakt berechnet.
Sowohl die Löschanlage als auch das dafür entwickelte Berechnungsprogramm sind vom Verband der Sachversicherer (VdS) geprüft und als bisher einziges Gas/Wasser-kombiniertes Löschsystem für den Raumschutz zugelassen worden. Darüber hinaus wurde das Sinorix H2O Gas auf der Fachmesse Security Essen 2008 mit dem Security Innovation Award ausgezeichnet.
Das hat auch die Sicherheitsverantwortlichen der Dänischen Königlichen Bibliothek überzeugt, die auf der Suche nach einem Löschsystem für ihre Gebäude und wertvollen Bücher und Dokumente in Kopenhagen waren. "Sie brachten kostbare historische Bücher mit und ließen sich demonstrieren, wie diese Folianten einen Sinorix-Löscheinsatz ohne bleibende Schäden überstehen“, berichtet Thomas Mann. Das Ergebnis: Die Feuchtigkeit auf den Büchern war so gering, dass sie noch nicht einmal abgetrocknet werden mussten.