Technischer Brandschutz in Produktionsumgebungen

Technischer Brandschutz in Produktionsumgebungen

Detektions- und täuschungssicher auch hoch hinaus

Produktionsumgebungen stellen besonders komplexe Anforderungen an den technischen Brandschutz: Es handelt sich dabei meist um hohe, große Räume, in denen zudem mit vielfältigen Störgrößen zu rechnen ist. Gefragt sind deshalb leistungsfähige Brandmeldeanlagen mit anwendungsspezifisch eingesetzten Spezial-Meldern. Eine wichtige Rolle spielen in diesem Zusammenhang Ansaugrauchmelder.

 (Bild: Siemens AG)

(Bild: Siemens AG)


Die Vermeidung von Bränden in der verarbeitenden Industrie hat hohe Priorität: Zum einen geht es dabei um den Schutz von Kunden, Mitarbeitern und Infrastruktur. Zum anderen um die Vermeidung von Betriebsunterbrechungen. Gleichzeitig müssen Brandmeldeanlagen in Produktionsumgebungen mit charakteristischen Rahmenbedingungen zurechtkommen – wie etwa Störgrößen durch Schweißarbeiten, teils hohe Luftgeschwindigkeiten, Temperaturschwankungen etc. Bei Fabrikhallen und Werkstätten handelt es sich um große, hohe Räume. Deckenhöhen von 5 bis 7m sind dort die Regel. An Maschinen und in Prüfständen sind Rauchentwicklung, Staub, Dampf und Hitze an der Tagesordnung. In der industriellen Produktion sind Brandmelder also nicht nur mit großen räumlichen Dimensionen, sondern auch mit zahlreichen Störgrößen konfrontiert. Detektionsverfahren, die in Standardumgebungen wie Büros oder Hotels gute Ergebnisse bringen, sind damit überfordert. Wird z.B. in der metallverarbeitenden Industrie geschweißt, kann selbst ein moderner Multisensormelder dies unter Umständen als Brand interpretieren. Der hieraus resultierende Falschalarm hat dann beträchtliche Auswirkungen: Die Feuerwehr wird automatisch alarmiert. Das ebenfalls automatisch angesteuerte Sprachalarmsystem informiert alle Personen im Gebäude über die Evakuierung. Brandfallsteuerungen unterbrechen die Produktion, schalten Maschinen ab und lassen Aufzüge an definierten Haltepunkten stoppen. Rauchmelder müssen in diesem Zusammenhang also zuverlässig eine doppelte Funktion erfüllen: Erstens müssen sie überhaupt in der Lage sein, die frühen Anzeichen für ein mögliches Feuer zu detektieren. Und zweitens müssen sie die erfassten Werte auch korrekt interpretieren können.
Die neuen, VdS-zertifizierten Ansaugrauchmelder-Modelle FDA221 und FDA241 von Siemens sind für große Raumhöhen konzipiert verfügen über eine patentierte Messkammer. (Bild: Siemens AG)

Die neuen, VdS-zertifizierten Ansaugrauchmelder-Modelle FDA221 und FDA241 von Siemens sind für große Raumhöhen konzipiert verfügen über eine patentierte Messkammer. (Bild: Siemens AG)

Parametergestützte Detektion

Eine parametergestützte Branddetektion erfüllt diese doppelte Anforderung. Die Brandmelder der Sinteso S-Line von Siemens z.B. zerlegen die von den Sensoren erfassten Signale mithilfe von Algorithmen in mathematische Komponenten und vergleichen sie selbstständig mit programmierten Vorgaben. Als Resultat dieser Vergleiche liefert der Melder das entsprechende Gefahrensignal. Die Voraussetzung dafür bildet die von Siemens patentierte ASAtechnology (Advanced Signal Analysis). Damit ist eine detektions- und täuschungssichere Branderkennung selbst unter schwierigsten Bedingungen gewährleistet. Die ASAtechnology basiert auf tausenden reproduzierbaren Brandversuchen und Tests mit unterschiedlichsten Störgrößen wie Wasserdampf oder Staub. Die VdS-Richtlinie 2095 – 2010-05 (07) definiert in diesem Zusammenhang die ‚Brandkenngröße‘ in Abschnitt 3.1.5 als „physikalische und/oder chemische Kenngröße, z.B. Rauch, Temperaturerhöhung, Flammenstrahlung, die in der Umgebung eines Brandes auftritt und deren messbare Veränderungen ausgewertet werden können“. Im darauf folgenden Abschnitt 3.1.6 wird der ‚Vergleich von Brandkenngrößenmustern‘ so beschrieben: „Maßnahme zur Verifizierung des Alarmzustandes. Der Brandmeldezustand wird erst nach Übereinstimmen erkannter Muster mit vorgegebenen Mustern erreicht.“ Diese Definitionen führen bei Algorithmen-basierten Brandmeldern immer wieder zu Unsicherheiten. Für die Sinteso-Melder von Siemens gilt jedoch in jedem Fall: Die in DIN VDE 0833-2:2009-06 bzw. VdS 2095, Kapitel 6.4.2.3 ‚Betriebsart TM, Brandmeldeanlagen‘ geforderten „technischen Maßnahmen zur Vermeidung von Falschalarmen“ durch Vergleich von Brandkenngrößenmustern werden von allen Sinteso- Brandmeldern mit Detektionsalgorithmen oder ASAtechnology erfüllt. Die zugrunde liegenden Algorithmen lassen sich über verschiedene Europanorm-konforme ASA-Parametersätze – gemäß EN 54-5 (Wärmemelder) und 54-7 (Rauchmelder) – gezielt beeinflussen. Das bedeutet: Melder desselben Typs können – jeweils angepasst an die individuellen Risiken und Umgebungseinflüsse – für ganz unterschiedliche Applikationen eingesetzt werden. In einem Produktionsgebäude unterscheidet der Melder dann z.B. die typische intervallartige Rauchentwicklung während des Schweißens von der kontinuierlichen Rauchentwicklung eines Schwelbrandes. Über die zuverlässige Erkennung von Störgrößen hinaus zeichnet sich die ASAtechnology durch die Echtzeit-Interpretation der Situation aus. Der jeweils gewählte ASA-Parametersatz wird dynamisch beeinflusst. Das bedeutet: Der optimale Einsatzbereich des Melders verschiebt sich. So reagiert der Melder im Falle eines Feuers empfindlicher, im Falle einer Täuschung robuster. Das Resultat ist eine einzigartige Branddetektion bei gleichzeitig bisher unerreichter Täuschungssicherheit. Mit den Testfeuern nach EN 54 wird der Nachweis erbracht, dass die EN 54-zugelassenen Brandmelder ausreichend empfindlich gegenüber einem breiten Spektrum von möglichen Bränden sind. Die ASA-Parametersätze sind Teil des Melders. Sie entsprechen ebenfalls den Vorgaben gemäß EN 54-5 bzw. -7. Um für verschiedenste Einsatzgebiete ein optimales Detektionsverhalten zu erzielen, kommen in der Praxis unterschiedliche Parametersätze zur Anwendung. Eine generelle Einschränkung gibt es jedoch: Selbst leistungsfähigste Punktmelder sind darauf angewiesen, dass die zu untersuchenden Partikel überhaupt in ausreichender Menge zu den Sensoren gelangen. Dies ist bei größeren Raumhöhen nicht zuverlässig gegeben. Außerdem ist die regelmäßige Wartung der Melder dort nicht mehr sinnvoll möglich. Die entsprechende Richtline VdS 2095 für automatische Brandmeldeanlagen zieht die Grenze allgemein bei 12m. In Abstimmung mit einem zertifizierten Brandschutzsachverständigen sind aber auch für noch höhere Räume Brandschutzlösungen möglich. Eine wesentliche Rolle spielen in diesem Zusammenhang Ansaugrauchmelder (Aspirating Smoke Detector, ASD).

Brandmelder der Sinteso S-Line von Siemens zerlegen die von den Sensoren erfassten Signale mithilfe von Algorithmen in mathematische Komponenten und vergleichen sie selbstständig mit programmierten Vorgaben. (Bild: Siemens AG)

Brandmelder der Sinteso S-Line von Siemens zerlegen die von den Sensoren erfassten Signale mithilfe von Algorithmen in mathematische Komponenten und vergleichen sie selbstständig mit programmierten Vorgaben. (Bild: Siemens AG)

Siemens-Ansaugrauchmelder FDA221 und FDA241

Ansaugrauchmelder entnehmen kontinuierlich Luftproben aus den zu überwachenden Bereichen und überprüfen diese auf Partikel. Die Luftproben werden über ein Ansaugrohrnetz mit definierten Ansaugöffnungen angesaugt und der eigentlichen Messkammer zugeführt. Damit lassen sich auch geringste Mengen von Brandgasen detektieren, wie sie bei einem beginnenden Brand in Deckennähe zuerst ankommen. Die neuen, VdS-zertifizierten Modelle FDA221 und FDA241 von Siemens bieten in diesem Zusammenhang noch weitere Vorteile: Das aerodynamische Design innerhalb der patentierten Messkammer ermöglicht weitestgehend den Verzicht auf zusätzliche Filtermaßnahmen, da die in die Messkammer eingebrachten Partikel im Luftstrom verbleiben und somit wieder aus der Messkammer hinausgetragen werden. In der Messkammer erkennen die neuen Ansaugrauchmelder die Größe von Partikeln und deren Konzentrationen. Dabei kommt die optische Dual-Wellen-Detektion zum Einsatz. Das heißt, die Melder nutzen zur Erkennung zwei Lichtwellenlängen – blau und infrarot. Damit können sie – anders als herkömmliche Ansaug-rauchmelder – genau zwischen Rauch und Täuschungsgrößen unterscheiden. Damit werden Brände bereits in der frühen Entstehungsphase täuschungssicher erkannt. Die Melder FDA221 und FDA241 eignen sich damit nicht nur für besonders großvolumige Überwachungsbereiche, sondern auch für Anwendungen, in denen eine besonders frühe Branderkennung und unterbrechungsfreie Betriebsabläufe höchste Priorität haben. Beispiele dafür sind Rechenzentren oder Operationssäle. Das Modell FDA221 kann eine Fläche von bis zu 500m2 mit einer parametrierbaren Empfindlichkeit von 0,14 bis 20%/m (Lufttrübung) detektieren. Der FDA241 überwacht bis zu 800m2 mit einer Empfindlichkeit von 0,03 bis 20%/m. Beide Modelle lassen sich einfach installieren und über das Bussystem FDnet (Field Device Network) in bestehende Siemens-Brandmeldesysteme (Sinteso FS20) integrieren. Wie bei der ASAtechnology lassen sich auch die Siemens-Ansaugrauchmelder über Parametersätze an die jeweilige Umgebung anpassen. Daher kann Siemens auch für die Ansaugrauchmelder eine Vergütungsgarantie anbieten. Bei einem Falschalarm übernimmt Siemens die Kosten des Feuerwehreinsatzes.

Eine parametergestützte Branddetektion mit punktförmigen Meldern liefert in Produktionsbereichen gute Ergebnisse für geringe und mittlere Raumhöhen. (Bild: Siemens AG)

Eine parametergestützte Branddetektion mit punktförmigen Meldern liefert in Produktionsbereichen gute Ergebnisse für geringe und mittlere Raumhöhen. (Bild: Siemens AG)

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www.siemens.de/buildingtechnologies

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 (Bild: Siemens AG)

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Die Vermeidung von Bränden in der verarbeitenden Industrie hat hohe Priorität: Zum einen geht es dabei um den Schutz von Kunden, Mitarbeitern und Infrastruktur. Zum anderen um die Vermeidung von Betriebsunterbrechungen. Gleichzeitig müssen Brandmeldeanlagen in Produktionsumgebungen mit charakteristischen Rahmenbedingungen zurechtkommen – wie etwa Störgrößen durch Schweißarbeiten, teils hohe Luftgeschwindigkeiten, Temperaturschwankungen etc. Bei Fabrikhallen und Werkstätten handelt es sich um große, hohe Räume. Deckenhöhen von 5 bis 7m sind dort die Regel. An Maschinen und in Prüfständen sind Rauchentwicklung, Staub, Dampf und Hitze an der Tagesordnung. In der industriellen Produktion sind Brandmelder also nicht nur mit großen räumlichen Dimensionen, sondern auch mit zahlreichen Störgrößen konfrontiert. Detektionsverfahren, die in Standardumgebungen wie Büros oder Hotels gute Ergebnisse bringen, sind damit überfordert. Wird z.B. in der metallverarbeitenden Industrie geschweißt, kann selbst ein moderner Multisensormelder dies unter Umständen als Brand interpretieren. Der hieraus resultierende Falschalarm hat dann beträchtliche Auswirkungen: Die Feuerwehr wird automatisch alarmiert. Das ebenfalls automatisch angesteuerte Sprachalarmsystem informiert alle Personen im Gebäude über die Evakuierung. Brandfallsteuerungen unterbrechen die Produktion, schalten Maschinen ab und lassen Aufzüge an definierten Haltepunkten stoppen. Rauchmelder müssen in diesem Zusammenhang also zuverlässig eine doppelte Funktion erfüllen: Erstens müssen sie überhaupt in der Lage sein, die frühen Anzeichen für ein mögliches Feuer zu detektieren. Und zweitens müssen sie die erfassten Werte auch korrekt interpretieren können.
Die neuen, VdS-zertifizierten Ansaugrauchmelder-Modelle FDA221 und FDA241 von Siemens sind für große Raumhöhen konzipiert verfügen über eine patentierte Messkammer. (Bild: Siemens AG)

Die neuen, VdS-zertifizierten Ansaugrauchmelder-Modelle FDA221 und FDA241 von Siemens sind für große Raumhöhen konzipiert verfügen über eine patentierte Messkammer. (Bild: Siemens AG)

Parametergestützte Detektion

Eine parametergestützte Branddetektion erfüllt diese doppelte Anforderung. Die Brandmelder der Sinteso S-Line von Siemens z.B. zerlegen die von den Sensoren erfassten Signale mithilfe von Algorithmen in mathematische Komponenten und vergleichen sie selbstständig mit programmierten Vorgaben. Als Resultat dieser Vergleiche liefert der Melder das entsprechende Gefahrensignal. Die Voraussetzung dafür bildet die von Siemens patentierte ASAtechnology (Advanced Signal Analysis). Damit ist eine detektions- und täuschungssichere Branderkennung selbst unter schwierigsten Bedingungen gewährleistet. Die ASAtechnology basiert auf tausenden reproduzierbaren Brandversuchen und Tests mit unterschiedlichsten Störgrößen wie Wasserdampf oder Staub. Die VdS-Richtlinie 2095 – 2010-05 (07) definiert in diesem Zusammenhang die ‚Brandkenngröße‘ in Abschnitt 3.1.5 als „physikalische und/oder chemische Kenngröße, z.B. Rauch, Temperaturerhöhung, Flammenstrahlung, die in der Umgebung eines Brandes auftritt und deren messbare Veränderungen ausgewertet werden können“. Im darauf folgenden Abschnitt 3.1.6 wird der ‚Vergleich von Brandkenngrößenmustern‘ so beschrieben: „Maßnahme zur Verifizierung des Alarmzustandes. Der Brandmeldezustand wird erst nach Übereinstimmen erkannter Muster mit vorgegebenen Mustern erreicht.“ Diese Definitionen führen bei Algorithmen-basierten Brandmeldern immer wieder zu Unsicherheiten. Für die Sinteso-Melder von Siemens gilt jedoch in jedem Fall: Die in DIN VDE 0833-2:2009-06 bzw. VdS 2095, Kapitel 6.4.2.3 ‚Betriebsart TM, Brandmeldeanlagen‘ geforderten „technischen Maßnahmen zur Vermeidung von Falschalarmen“ durch Vergleich von Brandkenngrößenmustern werden von allen Sinteso- Brandmeldern mit Detektionsalgorithmen oder ASAtechnology erfüllt. Die zugrunde liegenden Algorithmen lassen sich über verschiedene Europanorm-konforme ASA-Parametersätze – gemäß EN 54-5 (Wärmemelder) und 54-7 (Rauchmelder) – gezielt beeinflussen. Das bedeutet: Melder desselben Typs können – jeweils angepasst an die individuellen Risiken und Umgebungseinflüsse – für ganz unterschiedliche Applikationen eingesetzt werden. In einem Produktionsgebäude unterscheidet der Melder dann z.B. die typische intervallartige Rauchentwicklung während des Schweißens von der kontinuierlichen Rauchentwicklung eines Schwelbrandes. Über die zuverlässige Erkennung von Störgrößen hinaus zeichnet sich die ASAtechnology durch die Echtzeit-Interpretation der Situation aus. Der jeweils gewählte ASA-Parametersatz wird dynamisch beeinflusst. Das bedeutet: Der optimale Einsatzbereich des Melders verschiebt sich. So reagiert der Melder im Falle eines Feuers empfindlicher, im Falle einer Täuschung robuster. Das Resultat ist eine einzigartige Branddetektion bei gleichzeitig bisher unerreichter Täuschungssicherheit. Mit den Testfeuern nach EN 54 wird der Nachweis erbracht, dass die EN 54-zugelassenen Brandmelder ausreichend empfindlich gegenüber einem breiten Spektrum von möglichen Bränden sind. Die ASA-Parametersätze sind Teil des Melders. Sie entsprechen ebenfalls den Vorgaben gemäß EN 54-5 bzw. -7. Um für verschiedenste Einsatzgebiete ein optimales Detektionsverhalten zu erzielen, kommen in der Praxis unterschiedliche Parametersätze zur Anwendung. Eine generelle Einschränkung gibt es jedoch: Selbst leistungsfähigste Punktmelder sind darauf angewiesen, dass die zu untersuchenden Partikel überhaupt in ausreichender Menge zu den Sensoren gelangen. Dies ist bei größeren Raumhöhen nicht zuverlässig gegeben. Außerdem ist die regelmäßige Wartung der Melder dort nicht mehr sinnvoll möglich. Die entsprechende Richtline VdS 2095 für automatische Brandmeldeanlagen zieht die Grenze allgemein bei 12m. In Abstimmung mit einem zertifizierten Brandschutzsachverständigen sind aber auch für noch höhere Räume Brandschutzlösungen möglich. Eine wesentliche Rolle spielen in diesem Zusammenhang Ansaugrauchmelder (Aspirating Smoke Detector, ASD).

Brandmelder der Sinteso S-Line von Siemens zerlegen die von den Sensoren erfassten Signale mithilfe von Algorithmen in mathematische Komponenten und vergleichen sie selbstständig mit programmierten Vorgaben. (Bild: Siemens AG)

Brandmelder der Sinteso S-Line von Siemens zerlegen die von den Sensoren erfassten Signale mithilfe von Algorithmen in mathematische Komponenten und vergleichen sie selbstständig mit programmierten Vorgaben. (Bild: Siemens AG)

Siemens-Ansaugrauchmelder FDA221 und FDA241

Ansaugrauchmelder entnehmen kontinuierlich Luftproben aus den zu überwachenden Bereichen und überprüfen diese auf Partikel. Die Luftproben werden über ein Ansaugrohrnetz mit definierten Ansaugöffnungen angesaugt und der eigentlichen Messkammer zugeführt. Damit lassen sich auch geringste Mengen von Brandgasen detektieren, wie sie bei einem beginnenden Brand in Deckennähe zuerst ankommen. Die neuen, VdS-zertifizierten Modelle FDA221 und FDA241 von Siemens bieten in diesem Zusammenhang noch weitere Vorteile: Das aerodynamische Design innerhalb der patentierten Messkammer ermöglicht weitestgehend den Verzicht auf zusätzliche Filtermaßnahmen, da die in die Messkammer eingebrachten Partikel im Luftstrom verbleiben und somit wieder aus der Messkammer hinausgetragen werden. In der Messkammer erkennen die neuen Ansaugrauchmelder die Größe von Partikeln und deren Konzentrationen. Dabei kommt die optische Dual-Wellen-Detektion zum Einsatz. Das heißt, die Melder nutzen zur Erkennung zwei Lichtwellenlängen – blau und infrarot. Damit können sie – anders als herkömmliche Ansaug-rauchmelder – genau zwischen Rauch und Täuschungsgrößen unterscheiden. Damit werden Brände bereits in der frühen Entstehungsphase täuschungssicher erkannt. Die Melder FDA221 und FDA241 eignen sich damit nicht nur für besonders großvolumige Überwachungsbereiche, sondern auch für Anwendungen, in denen eine besonders frühe Branderkennung und unterbrechungsfreie Betriebsabläufe höchste Priorität haben. Beispiele dafür sind Rechenzentren oder Operationssäle. Das Modell FDA221 kann eine Fläche von bis zu 500m2 mit einer parametrierbaren Empfindlichkeit von 0,14 bis 20%/m (Lufttrübung) detektieren. Der FDA241 überwacht bis zu 800m2 mit einer Empfindlichkeit von 0,03 bis 20%/m. Beide Modelle lassen sich einfach installieren und über das Bussystem FDnet (Field Device Network) in bestehende Siemens-Brandmeldesysteme (Sinteso FS20) integrieren. Wie bei der ASAtechnology lassen sich auch die Siemens-Ansaugrauchmelder über Parametersätze an die jeweilige Umgebung anpassen. Daher kann Siemens auch für die Ansaugrauchmelder eine Vergütungsgarantie anbieten. Bei einem Falschalarm übernimmt Siemens die Kosten des Feuerwehreinsatzes.

Eine parametergestützte Branddetektion mit punktförmigen Meldern liefert in Produktionsbereichen gute Ergebnisse für geringe und mittlere Raumhöhen. (Bild: Siemens AG)

Eine parametergestützte Branddetektion mit punktförmigen Meldern liefert in Produktionsbereichen gute Ergebnisse für geringe und mittlere Raumhöhen. (Bild: Siemens AG)

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