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Rauchmelder

Als Rauchmelder werden technische Geräte oder Anlagen zum Auslösen eines Alarms im Falle einer Rauchentwicklung in Wohnungen, öffentlichen Einrichtungen, Verkehrsmitteln oder Industrieanlagen bezeichnet. Dabei wird unterschieden zwischen automatischen Rauchmeldern, welche den Brand anhand seiner physikalischen Eigenschaften erkennen, und nicht-automatischen Rauchmeldern, welche von Hand betätigt werden müssen. Sinn des Rauchmelder ist das Initiieren von Maßnahmen zur Brandbekämpfung, der Warnung von Personen innerhalb eines Gebäudes und zum Sach- und Personenschutz, meist die Alarmierung von zuständigen Sicherheitspersonal und / oder der Feuerwehr.

Im 19. Jahrhundert wurde der Begriff Feuertelegraph für verschiedene elektrische, mechanische und akustische Rauchmeldeanlagen verwendet.

Automatische Rauchmelder

Automatische Rauchmelder können Brände oder deren Entstehung weit früher erkennen, als dies mit den menschlichen Sinnesorganen möglich ist und daher die Gefahr einer Ausbreitung wesentlich minimieren.

Ein frühzeitiger, effektiver Alarm durch einen automatischen Rauchmelder ist insbesondere in schwer zu evakuierenden Gebäuden - wie zum Beispiel in Gebäuden mit hohen Gefahrenpotenzialen wie Hotels, Einfamilienhäusern mit vielen Kindern, Seniorenheimen etc. - von großer Bedeutung.

In den folgenden Abschnitten werden die Sensorprinzipien und die Wirkungsweise der verschiedenen Typen eines automatischen Rauchmelders beschrieben.

Brandgas- oder Rauchgasmelder

Ein Brandgas- oder Rauchgasmelder schlägt Alarm, wenn die Konzentration von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid oder anderen Verbrennungsgasen in einem Raum einen bestimmten Wert überschreitet und somit die Gefahr eines Brandes bzw. einer Rauchgasvergiftung besteht. Sie sind auch in warmen, staubigen und rauchigen Räumen einsetzbar, in denen Wärmemelder und Rauchwarnmelder versagen.

Gerade in Privathaushalten entstehen bei Wohnungsbränden durch die heutige Verwendung vieler Kunststoffe für den Körper des Menschen sehr gefährliche Brand- und Rauchgase, vor denen Brand- und Rauchgasmelder frühzeitig warnen können. Gassensoren, die allen Anforderungen an Zuverlässigkeit, Preis und Lebensdauer entsprechen, sind jedoch kommerziell noch nicht verfügbar.

Wärmemelder

Wärmemelder, auch Hitzemelder genannt, schlagen Alarm, wenn die Raumtemperatur einen bestimmten maximalen Wert (in der Regel etwa 60 °C) überschreitet oder innerhalb einer bestimmten Zeit die Umgebungstemperatur überdurchschnittlich schnell ansteigt (Thermodifferenzialauswertung). In der aktuellen Norm wird jedoch nicht mehr zwischen Thermomaximalmeldern und Thermodifferenzialmeldern unterschieden, da jeder Differenzialmelder auch einen Maximalwert besitzt.

Wärmemelder werden besonders häufig in rauchigen oder staubigen (aber normal temperierten) Räumen eingesetzt, in denen Rauchwarnmelder versagen, also beispielsweise in Werkstätten oder Küchen. Sie sind preiswerter, reagieren aber träger als Rauchwarnmelder oder Brandgasmelder.

Wärmemelder werden vorwiegend zum Sachschutz (Warenhäuser, Fabrikhallen, Büros usw.) eingesetzt. Beispielsweise werden auch Sprinkleranlagen durch eine Temperaturerhöhung aktiviert. Für den Personenschutz sind sie weniger geeignet, da eine wache Person den Brand deutlich früher erkennen könnte. Eine schlafende Person hingegen würde durch Brandgase ersticken, bevor der Wärmemelder eine Temperaturerhöhung detektieren könnte.

Rauchmelder

Rauchmelder verwenden verschiedene physikalische Effekte zur Erkennung von Brandrauch.

Optische bzw. Photoelektrische Rauchmelder

Optischer Rauchmelder1: Optische Kammer mit Labyrinth 2: Halter für Labyrinth3: Gehäuse 4: Fotodiode (Empfänger)5: Infrarot-LED 
Optischer Rauchmelder
1: Optische Kammer mit Labyrinth
2: Halter für Labyrinth
3: Gehäuse
4:
Fotodiode (Empfänger)
5:
Infrarot-LED
Foto zu Bild oben:1: IR-LED 2: schwarze Streulichtkammer (geöffnet)3: Fotodiodepinkfarben: Strahlwege 
Foto zu Bild oben:
1: IR-LED
2: schwarze Streulichtkammer (geöffnet)
3:
Fotodiode
pinkfarben: Strahlwege

Die zur Zeit (2007) gängigsten Brandmelder sind die optischen bzw. photoelektrischen Rauchmelder. Diese arbeiten nach dem Streulichtverfahren (Tyndall-Effekt): Klare Luft reflektiert praktisch kein Licht. Befinden sich aber Rauchpartikel in der Luft und somit in der optischen Kammer (1) des Rauchmelders, so wird ein von einer Infrarot- Leuchtdiode (LED, 5) ausgesandter Prüf-Lichtstrahl an den Rauchpartikeln gestreut. Ein Teil dieses Streulichtes fällt dann auf einen lichtempfindlichen Sensor (Fotodiode, 4), der nicht direkt vom Lichtstrahl beleuchtet wird, und der Rauchmelder spricht an. Ohne (Rauch-) Partikel in der Luft kann der Prüf-Lichtstrahl die Fotodiode nicht erreichen, die Beleuchtung des Sensors durch von den Gehäusewänden reflektiertes Licht der Leuchtdiode oder von außen eindringendes Fremdlicht wird durch das Labyrinth aus schwarzem, nicht reflektierendem Material verhindert. Optische Rauchmelder werden bevorzugt angewendet, wenn mit vorwiegend kaltem Rauch bei Brandausbruch (Schwelbrand) zu rechnen ist.

Bei einem Lasermelder wird statt einer einfachen Leuchtdiode (LED) mit einer sehr hellen Laserdiode gearbeitet. Dieses System erkennt schon geringste Partikel-Einstreuungen.

Ionisationsrauchmelder

Alternativ werden auch so genannte Ionisationsrauchmelder eingesetzt. Diese arbeiten mit einem radioaktiven Strahler, meist 241Am, und können unsichtbare, das heißt kaum reflektierende, Rauchpartikel erkennen. Im Normalzustand erzeugen die Alphastrahlen der radioaktiven Quelle zwischen zwei geladenen Metallplatten in der Luft Ionen, so dass Strom zwischen den Platten fließen kann. Wenn Rauchpartikel zwischen die Platten gelangen, fangen diese einen Teil der Ionen durch elektrostatische Anziehung ein, wodurch die Leitfähigkeit der Luft verringert und somit der Strom kleiner wird. Bei Verringerung des Stromflusses schlägt der Ionisationsmelder Alarm.

Aufgrund der Radioaktivität werden Ionisationsrauchmelder allerdings nur noch in Sonderfällen eingesetzt, da die Auflagen sehr streng sind. Das Gefährdungspotenzial eines einzelnen Melders ist bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und Entsorgung jedoch gering. Ungeöffnet sind Ionisationsmelder mit Alpha- oder Betastrahlern vollkommen ungefährlich, da keine Strahlung nach außen gelangt. Im Brandfall muss aber der Brandschutt nach verschollenen Brandmeldern abgesucht werden. Wenn nicht alle Melder gefunden werden, muss der gesamte Brandschutt nach den Strahlenschutzverordnungen (zumindest im EU-Raum) als Sondermüll entsorgt werden, was auch zu erheblichen Mehrkosten nach einem Einsatz der Feuerwehr führt. Das Suchen der Melder ist aber nicht immer sehr einfach. Mit Geigerzählern hat man kaum eine Chance, sie unter einer Schicht mit einer Dicke von einigen Zentimetern zu finden. Daher ist es meist besser, man sucht das Gelände entsprechend dem Brandschutzplan visuell nach dem vermissten Melder ab.

Am weitesten verbreitet sind Ionisationsrauchmelder in Angloamerika, dort dürfen sie über den Hausmüll entsorgt werden.

Brandmelder mit Anbindung an eine Brandmeldeanlage 
Brandmelder mit Anbindung an eine Brandmeldeanlage

Vergleich der Rauchmelder

Ionisationsmelder reagieren besonders empfindlich auf kleine Rauch-Partikel, wie sie vorzugsweise bei flammenden Bränden, aber auch in Dieselruß, auftreten. Im Gegensatz dazu sind optische Rauchmelder besser zum frühzeitigen Erkennen von Schwelbränden mit relativ großen und hellen Rauchpartikeln geeignet. Das Detektionsverhalten beider Meldertypen ist daher eher als einander ergänzend zu betrachten. Ein eindeutiger Vorteil bezüglich Sicherheit vor Fehlalarmen (durch Wasserdampf, Küchendämpfe, Zigarettenrauch, etc.) kann für keinen dieser Meldertypen ausgemacht werden.

Für den Einsatz als Rauchwarnmelder in Schlaf- und Kinderzimmern, in denen man eher mit sich langsam ausbreitenden Schwelbränden rechnet, ist jedoch ein optischer Rauchmelder vorzuziehen. Eine häufige Brandursache ist hier zum Beispiel der im Bett einschlafende Raucher.

Flammenmelder

Ein Flammenmelder nutzt die charakteristischen modulierten Emissionen einer Flamme im Spektrum Infrarot bis Ultraviolett zur Detektion einer Flamme. Häufig werden mehrere Sensoren in einem Gehäuse vereint und gemeinsam ausgewertet, um einen Fehlalarm (beispielsweise Fotoblitz) zu verhindern.

Sie werden angewendet, wenn bei Brandausbruch mit einer raschen Entwicklung von offenen Flammen zu rechnen ist. Besonders geeignet sind sie auch an Arbeitsplätzen mit einer betriebsbedingten Rauchentwicklung, weil sie nicht bei Rauchentwicklung alamieren.

Multikriterien-Melder

So genannte Multikriterien-Melder sind Brandmelder, die mit mehreren Sensoren arbeiten. Zur Erkennung kann ein Melder beispielsweise das Erkennungssystem eines optischen Rauchmelders und das Erkennungssystem eines thermischen Melders in einem Gerät vereinen. Mit Hilfe einer Elektronik (z. B. Fuzzy-Logik) werden die Ereignisse dann ausgewertet. Durch diese Kombination ist ein solcher Melder weniger empfindlich gegenüber Falsch- und Täuschungsalarmen.

Sondermelder

Lineare Rauchmelder

Ein linearer Rauchmelder besteht aus einer Sendeeinheit und einer Empfangseinheit für infrarotes Licht, welche unter der Decke an der Wand montiert werden. Der Melder reagiert hierbei auf eine durch Rauch erzeugte Abschwächung des Lichtstrahles zwischen Sender und Empfänger, ähnlich einer Lichtschranke.

Lineare Wärmemelder

Lineare Wärmemelder, die vor allem zur Überwachung von Tunneln eingesetzt werden, sind Sensorkabelmelder. Hierbei wird mit Hilfe eines Sensorkabels eine Temperaturerhöhung detektiert, abhängig von der erhitzten Kabellänge. Eine Temperaturänderung hat eine Widerstandsänderung zwischen den verbundenen Schleifen innerhalb der Sensorleitungen zur Folge. Wenn die Temperatur steigt, fällt der Widerstand. Dieser Unterschied macht sich an der Auswerteinheit bemerkbar, die bei der voreingestellten Alarmschwelle eine Alarmmeldung ausgibt. Das Sensorkabel ist hierbei stabil gegen mechanische und chemische Einflüsse, Korrosion, Feuchtigkeit und Staub.

Moderne lineare Brandmelder arbeiten mit Hilfe von Glasfaserkabeln und nutzen den sogenannten Raman-Effekt zur Temperaturmessung (Faseroptische Temperaturmessung). Vorteile dieser Systeme sind die große Reichweite (mehrere Kilometer mit einer Auswerteeinheit), die hohe Flexibilität, Fehlalarmsicherheit und Immunität gegenüber elektrischen Störfeldern.

Eine andere Art der Wärmemessung geschieht über luftgefüllte Rohre, die in dem zu überwachenden Bereich an der Decke verlegt sind. Werden diese Rohre durch Brand oder die vom Brand erhitzte Luft erwärmt, dehnt sich die Luft im Rohrinneren aus, und an einer Messeinrichtung wird der Druckanstieg registriert.

Rauchansaugsysteme

Fehlalarme, Täuschungsalarme und Wartung

Wenn auch die Vorteile von Brandmeldern unbestritten sind, haben Feuerwehr und Anwohner jedoch immer wieder Probleme mit Fehlalarmen. Diese sind einerseits oft auf Wartungsmängel und schlechte Einstellungen zurückzuführen. Täuschungsalarme immer auf unübliche Tätigkeiten im Umfeld eines Melders. Beispiele sind der Betrieb von Staplern mit Verbrennungsmotoren, aber auch das Rauchen unter einem Melder. Weitere Fehlerquellen sind Wasserdampf (Kochen, Baden) und Kolophoniumdämpfe (Löten).

Eine Möglichkeit, Fehlalarme zu reduzieren, besteht in der Anwendung eines Brandkenngrößen-Mustervergleiches.

Zur Wartung von Rauchmeldern werden Melderpflücker und Prüfsprays eingesetzt. Die Melderpflücker sind Teleskopstangen mit Griffansätzen, welche ein Öffnen und evtl. Reinigen von Meldern in hochgelegenen Decken ermöglicht. Prüfsprays werden von den jeweiligen Herstellern der Melder empfohlen. Übrigens: Wer Melder in Betrieb genommen hat, hat auch dafür zu sorgen und nachzuweisen, dass alle Melder mindestens jährlich geprüft worden sind. Zusätzlich sind 1/4 jährliche Inspektionen der Brandmelderzentrale, Meldergruppen und Alarmierungen durch eine Fachkraft vorgeschrieben. Diese müssen dann nach Norm DIN 14 675 und 14 676 sowie DIN/VDE 0800 erfolgen. Die Zertifizierung nach ISO 9001 oder ISO 9002 ist zu beachten.

Nicht-automatische Brandmelder

Ein Handfeuermelder (früher auch Druckknopfmelder, in Deutschland durch DIN 14675 in Handfeuermelder umbenannt) ist ein roter nicht-automatischer Brandmelder. Er ist durch eine Glasscheibe geschützt, die bei Gebrauch eingeschlagen werden muss. Durch anschließendes Drücken des Knopfes wird an der Brandmelderzentrale ein Alarm ausgelöst. Ein betätigter Handfeuermelder kann nur durch einen zugelassenen Techniker oder durch die Feuerwehr entsichert werden. Es soll so auch der Missbrauch verhindert werden. Ein Missbrauch einer solchen Einrichtung kann strafbar sein. Feuermelder sind in einem Brandschutzplan durch ein spezielles Piktogramm gekennzeichnet

Rote Handfeuermelder lösen stets einen Feueralarm an der Brandmeldeanlage bzw. in der ständig besetzten Brandmelderzentrale aus, wobei dieser automatisch an den Einsatzleitstand, die Polizei oder die Feuerwehr geleitet wird. Blaue Handmelder oder Handmelder ohne die Aufschrift Feuerwehr lösen nur Alarm in einem Objekt aus (Hausalarm), der nicht zu einem Alarm bei der Feuerwehr oder Polizei führt. Gelbe, graue, blaue und weiße Handmelder lösen eine Rauchabzugsanlage (für diese ist neuerdings nur die Farbe Orange zugelassen) oder auch eine manuelle Brandbekämpfungseinrichtung (beispielsweise CO2-Löschanlage) aus. Des Weiteren können sie für die manuelle Abschaltung von Klimaanlagen, Lüftungen, die Auslösung eines Rauchabzuges oder für die Auslösung von Türschließungen Anwendung finden. Die Länder haben hier unterschiedliche Bestimmungen.

Vor Ende des 20. Jahrhunderts gab es außerdem auch so genannte öffentliche Feuermelder. Diese waren Handfeuermelder, die an Feuerwehrhäusern und auf öffentlichen Plätzen in massiven Gehäusen ähnlich einer Notrufsäule angebracht waren. Eine Sonderform sind Melder, die direkt eine Sirene auslösen. Im Zeitalter von Mobiltelefonen sind sie nicht mehr notwendig, jedoch gerade im ländlichen Bereich durchaus noch oft vorzufinden.

Rauchwarnmelder

Optischer Rauchwarnmelder, an der Decke montiert 
Optischer Rauchwarnmelder, an der Decke montiert

Rauchwarnmelder (auch als Heimrauchmelder bezeichnet), sind nach DIN EN 14604 Rauchmelder, bei denen die Alarmierung im Falle eine Brandes akustisch erfolgt. Der Schallgeber muss dabei im Rauchwarnmelder integriert sein und die Schallemission muss mindestens 85 dB (Dezibel) betragen.

Hinweise zur Installation

In Privathaushalten ist ein Rauchwarnmelder in einem zentral gelegenen Raum, wie beispielsweise im Flur anzubringen. Weiterhin sollte sich ein Melder in Schlafbereichen befinden, um auch Schlafende auf eine drohende Gefahr hinzuweisen. In mehrgeschossigen Gebäuden sollte in jedem Geschoss mindestens ein Rauchwarnmelder installiert sein. Vor allem Kinderzimmer sollten durch ein zusätzliches Gerät überwacht werden. Küche und Bad können ausgenommen werden, da Wasserdämpfe zu Fehlalarmen führen. Hier können aber Wärmemelder eine optimale Absicherung schaffen.

Melder, die mit der Erkennung von Rauch arbeiten, sollten grundsätzlich an der höchsten Stelle des Raumes installiert werden, da Rauch nach oben steigt.

Bei der Montage in einem spitz zulaufenden Dachraum (Dachspitz) darf der Melder niemals am obersten Punkt (im Spitz) angebracht werden, da sich durch die aufsteigende warme Raumluft ein sogenanntes Wärmepolster bildet, das dafür sorgt, dass Rauch nie bis an den obersten Punkt gelangt. Gemäß DIN VDE 0833-2 sind Melder deshalb ab einer gewissen Raumhöhe nicht direkt an Decken, sondern mit Abstand "abzupendeln".

Wenn man im Privatbereich in einem spitz zulaufenden Dachraum Melder an einem niederen Dachbalken befestigt, so sollte dieser zwischen 30 und 50 cm niedriger als der höchste Raumpunkt liegen, damit sich für ein zuverlässiges Auslösen Rauch in ausreichender Konzentration sammeln kann. Wird der Melder an einer geneigten Dachschräge angebracht, ist neben der Montagehöhe zu beachten, dass der Melder waagerecht montiert sein muss. Ansonsten besteht die Gefahr, dass der Rauch durch den Melder hindurchzieht, ohne ein Ansprechen zu bewirken.

Das Anstreichen des Rauchmelders mit Farbe muss unterbleiben, da die Gefahr besteht, dass Farbe die Lufteingangsschlitze verstopft und dann kein Rauch mehr eindringen kann. Hersteller bieten aber verschiedene Formen und Farben von Melder an, so dass jeder Geschmack befriedigt werden kann. Oft ist dabei aber kein gesamter Melder neu zu kaufen, sondern meistens braucht nur das Gehäuse ausgetauscht zu werden.

Batteriebetriebene Rauchwarnmelder verwenden Alkali-Batterien aufgrund der hohen Kapazität und langen Lagerfähigkeit. Liefern die Batterien keinen Strom mehr, ist auch der Rauchwarnmelder außer Funktion. Normalerweise erinnern solche Melder an einen Batteriewechsel durch ein Tonsignal. Verfügen die Melder über diese Funktion nicht, sind sie nicht nach DIN 14604 gebaut und geprüft. Discounter bieten oft diese Billig-Versionen an. Ein Melder, der nach o.g. Norm gebaut und zugelassen ist, ist in der Regel nicht unter 5 Euro zu bekommen. Alternativ können auch Lithium-Batterien eingesetzt werden, mit denen sich sowohl der Preis der Batterie als auch ihre Betriebsdauer etwa verfünffacht. Somit bleibt dem Benutzer ein Batteriewechsel bis zu zehn Jahre lang erspart.

Probleme mit Rauchwarnmeldern

In Deutschland wurde im Dezember 2004 bekannt, dass es sich bei einer großen Anzahl billiger Rauchmelder, die im Herbst 2004 bei Aldi, Praktiker und weiteren Märkten zum Preis von 3 bzw. 4 Euro, teilweise noch billiger, verkauft worden waren, um wirkungslose, in China hergestellte Produktimitate mit gefälschten Prüfsiegeln der Stiftung Warentest oder des VdS gehandelt hatte. Allein bei Aldi Süd wurden über 370.000 solcher Geräte verkauft. Es wurde vermutet, dass insgesamt mehrere Millionen auf den Markt kamen. Bei allen bis Anfang 2005 aufgetauchten fehlerhaften Meldern ist als Produktionsdatum der 10. Mai 2004 ins Gehäuse eingeprägt (Quelle: ARD-Ratgeber "Technik" vom 16.01.2005).

Laut Aussage eines Vertreters der Versicherungswirtschaft verlieren Käufer der Plagiate aber nicht ihren Brandversicherungsschutz, da sie im guten Glauben gehandelt haben.

Dennoch sollte man darauf achten, einen optischen Rauchmelder mit VdS-Prüfzeichen zu erwerben. Diese Geräte sind auf Funktions- und Störsicherheit geprüft und lösen bereits ab einer Rauchdichte von etwa 1,1 % aus. Darüber hinaus sind VdS-geprüfte Rauchmelder ausreichend gegen Fehlalarme durch Insekten und Lichteinfall geschützt. Ebenfalls sollte beim Kauf auf die Herstellung und die Prüfung des Melders nach DIN 14604 geachtet werden.

Übrigens: Eine Funktionsprüfung der Melder mit Zigarettenqualm ist keine Prüfung. Dabei können im Rauch enthaltene Schwebeteilchen wie Teer und Asche die Sensoren des Melders verschmutzen und dabei die Funktion des Melders bis zur Unbrauchbarkeit stören.

Rauchwarnmelderpflicht

In Großbritannien wurde 1992 eine gesetzliche Rauchwarnmelderpflicht eingeführt, die für alle neuen Gebäude mindestens einen Rauchwarnmelder pro Etage fordert. 1987 waren etwa 9%, 1998 etwa 75% der britischen Haushalte mit Meldern ausgestattet. Die Zahl der Brandtoten sank seit 1987 um rund 40%.

In den Vereinigten Staaten von Amerika sind etwa 93% aller Haushalte mit insgesamt etwa 120 Mio. Rauchwarnmeldern ausgestattet. Die seit den 1970er Jahren bestehenden Regelungen in zahlreichen Bundesstaaten führten zu einer Reduzierung der Brandtotenanzahlen um ebenfalls rund 40%. In Schweden, wo etwa 70% aller Haushalte mit Meldern ausgestattet sind, gelang sogar eine Verringerung der Zahl der Brandopfer um 50%. In Kanada, den Niederlanden und Teilen Australiens besteht ebenfalls eine gesetzliche Rauchwarnmelderpflicht.