BHE-Papier: „Hinweise zur Umsetzung von brandschutztechnischen Anforderungen an Leitungsanlagen bei der Alarmierung durch Brandmeldeanlagen (BMA), Hausalarmanlagen (HAA) und Sprachalarmanlagen (SAA)
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Text und Bild: BHE
Optische bzw. photolelektische Rauchmelder
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 des Rauchmelders, so wird ein von einer Infrarot- Leuchtdiode (LED) ausgesandter Prüf-Lichtstrahl an den Rauchpartikeln gestreut. Ein Teil dieses Streulichtes fällt dann auf einen lichtempfindlichen Sensor (Fotodiode), 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 oder Rauchwarnmelder 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.
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. Im Normalfall sind die Ionisationsmelder aufgrund ihrer geringen Aktivität vollkommen ungefährlich. 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.
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 verwenden verschiedene physikalische Effekte zur Erkennung von Rauch oder Brandrauch und werden überwiegend im gewerblichen Bereich eingesetzt.
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.
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.
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.
Wenn auch die Vorteile von Rauchmelder / Rauchwarnmelder unbestritten sind, haben Feuerwehr und Anwohner jedoch immer wieder Probleme mit Fehlalarmen. Diese sind einerseits oft auf Wartungsmängel und schlechte Einstellungen zurückzuführen, aber auch 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).
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Die Wärmeleitfähigkeit l (Lambda) [W/mK] ist eine Stoffeigenschaft. Sie ist bestimmt durch den Wärmestrom in Watt, der durch eine 1m² große und 1m dicke ebene Schicht eines Stoffes hindurchgeht, wenn die Temperaturdifferenz der Oberfläche in Richtung des Wärmestromes 1 Kelvin beträgt. Sie ist damit ein wichtiges Kriterien für die Qualität von Dämmstoffen. Je kleiner der Wert, desto besser die Dämmwirkung.
Da sich die Wärmeleitfähigkeit l bei vielen Dämmstoffen teilweise nur wenig unterscheidet, wurden die Rechenwerte der Wärmedämmstoffe zur Vereinfachung in Wärmeleitfähigkeitsgruppen zusammengefasst. Die Bezeichnungen hierfür wurden an die Wärmeleitfähigkeit angelehnt und geben immer die Nachkommastellen wieder. Somit ergeben sich für herkömmliche Dämmstoffe Wärmeleitfähigkeitsgruppen von 020, 025, 030 … bis 060. Die Abstufung hierbei erfolgt immer in Fünferschritten.
Je nach Gruppe ergeben sich so unterschiedlich gute Werte bei gleicher Schichtdicke, bzw. der Dämmstoff kann bei gleicher Wirkung unterschiedlich dick gewählt werden.
Dieser Wert wird auf einzelne Baustoffe bezogen. In der Praxis werden die U-Werte benutzt, die für eine gesamte Bauteilkonstruktion angegeben werden. Hierin sind dann die einzelnen Baustoffe sowie die Übergangswiderstände berücksichtigt.
Die Verglasungen gen sind in die Feuerwiderstandsklassen F 30, F 60, F 90, F 120 , und G 30, G 60, G 90, G 120 eingeteilt. Die Zahlen geben die Feuerwiderstandsdauer in Minuten an. T-Verglasungen stehen für Türen und haben dieselben Anforderungen wie F-Verglasungen.
F-Gläser unterscheiden sich von G-Gläsern im Wesentlichen dadurch, dass sie neben der Standfestigkeit gegenüber Feuer auch die Wärmeübertragung durch Leitung, Konvektion und Strahlung einschränken. Das F-Glas besteht aus zwei vorgespannten Gläsern (ESG) à 6 mm, die als eine Art Isolierglas vorgefertigt werden. Im Austausch wird die dazwischenliegende Luft durch eine organische, wasserhaltige Substanz ( Gel ) ersetzt. Im Brandfalle springt die dem Brand zugekehrte Einzelscheibe, und das Gel kann nun durch Wasserabgabe Brandwärme kompensieren. Durch den Verbrennungsvorgang an der Oberfläche der Brandschutzschicht verfärbt sich das Glas und ist so strahlungsundurchlässig.
F-Gläser werden hauptsächlich in Fassaden von hohen Gebäuden eingesetzt, um einen Flammenüberschlag zu verhindern. G-Gläser finden vorwiegend im Innenbereich Anwendung.
Den verschiedenen klimatischen Gegebenheiten entsprechend, begegnen wir heute in Europa unterschiedlichsten Fensterausbildungen. Die Tageslichtöffnungen in der Fassade entwickelten sich am Baukörper zu einem wesentlichen funktionalen wie stilbildenden Element an der Schnittstelle zwischen innen und außen. Der Formenvielfalt sind dabei keine Grenzen gesetzt – vom romanischen Rundbogenfenster über das verzierte Barockfenster zum modernen, horizontalen Bandfenster.
Die Fensterform und die Fenstergröße stehen dabei in einem direkten Verhältnis zur Größe des zu belichtenden Innenraumes und den entsprechenden klimatischen Anforderungen der Umgebung. Während es nördlich der Alpen vermutlich eher ein Problem darstellt, die Innenräume möglichst gut bei geringen Wärmeverlusten zu belichten, steht die Vermeidung solarer Gewinne im Mittelpunkt des Interesses einer Fensterausbildung im Süden Europas.
„Licht, Luft und Sonne“ lauteten die zentralen Forderungen der Moderne. Seither steht die Gewährleistung einer guten Besonnung, Belichtung und Belüftung zu Recht im Mittelpunkt des allgemeinen Interesses.
Verschiedene Regelwerke ordnen heute die Größe und Anordnung von Fensteröffnungen.
Die entsprechenden Regelungen in den Landesbauordnungen sind oft detaillierter und können geringfügig von diesen Erfahrungswerten abweichen.
Die Höhe der Fensterbrüstung und die Höhe des Fenstersturzes sind stark abhängig von der gegebenen Raumhöhe und der Lage des Raumes über dem Außenterrain. Zu beachten sind dabei die günstige Aussicht, auch im Sitzen, und die entsprechenden Regelungen der jeweils gültigen Bauordnungen.
Eindeutig genormte Fensterformate gibt es heute selten. In den meisten Fällen werden Fenster individuell auf eine bestimmte Situation maßgeschneidert. Trotzdem gibt die DIN 18050 so genannte Rohbaurichtmaße (RR) für Fensteröffnungen an. Diese Richtmaße beziehen sich wie die Standardtürmaße auf das Ziegelmodul (12,5 cm). In einer Tabelle zwischen 37,5 cm und 225,0 cm sind einige dieser Richtmaße für Fensteröffnungen dargestellt.
Die vorgesehene Lebensdauer eines Fensters hat ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf die möglichen und sinnvollen Fensterproportionen. Die Lebensdauer steht dabei in direktem Zusammenhang mit den auftretenden Hebelkräften beim Öffnen und Schließen des Fensters. Die Belastung der Gesamtkonstruktion nimmt in diesem Fall proportional zur Breite des Fensters zu. Das geometrische Optimum bleibt daher in einem Spielraum erhalten, bei dem die Fensterbreite das Eineinhalbfache der Höhe nicht übersteigt.
Einfachglas
ohne besondere Anforderungen ist als Glas für Bilderrahmen, für Möbel oder als einfaches Trennglas in den Stärken von 2 mm bis 19 mm bekannt. Beim Bruch zerspringt es in scharfkantige Scherben. Es ist in verschiedenen Farben erhältlich.
Gussglas
verbindet die Eigenschaften des Sichtschutzes mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit. Dabei ist die so genannte Durchsichtsminderung in vier Klassen eingeteilt. Bei der Durchsichtsklasse I ist ein Gegenstand hinter der Glasscheibe noch gut zu erkennen, bei der Durchsichtsklasse IV zeichnet sich der Gegenstand nur noch verschwommen ab. Neben verschiedenen Oberflächengestaltungen gibt es das Gussglas auch mit einer netzförmigen Einlage aus Stahldraht. Dieses Drahtglas besitzt günstigere Brucheigenschaften und ist generell widerstandsfähiger als vergleichbares Gussglas.
Einscheibensicherheitsglas (ESG)
erreicht man durch ein spezielles Herstellungsverfahren. Es ist schlagsicher und kann Ballwürfen und Hammerschlägen standhalten. Beim Bruch zerfällt es in stumpfkantige Glaskrümel. Bohrungen und Ausschnitte im Glas müssen bereits vor dem endgültigen Aushärten ausgeführt werden.
Verbundsicherheitsglas (VSG)
besteht aus zwei oder mehreren Glasscheiben, die mit transparenten oder farbigen Kunststofffolien kraftschlüssig zusammengefügt sind. Beim Bruch der Scheibe bleibt das gebrochene Glas an den Folien haften.
Isolierglas
ist eine Verbundkonstruktion von zwei oder mehr Glasscheiben und einem oder mehreren Zwischenräumen, sogenannten SZR Scheibenzwischenräumen. Isolierverglasungen erfüllen generell höhere Anforderungen an Wärme- und Schallschutz als Einscheibenverglasungen. Heute gibt es mehrere Möglichkeiten, zwei oder mehr Glasscheiben zu einem Isolierglaselement zu verbinden:
Neben einfachen Konstruktionen für die herkömmlichen bauphysikalischen Ansprüche gibt es eine Reihe hochwertigerer Verbundkonstruktionen für höhere und höchste Anforderungen an Wärme, Schall und Sonnenschutz. Je nach Anforderung können einzelnen Scheiben dabei spiegelnd beschichtet, farbig oder klar sein. Der Scheibenzwischenraum ist üblicherweise zwischen 8 mm bis ca. 20 mm breit, wird hermetisch abgedichtet, entfeuchtet und oft mit Gas gefüllt. Die Entfeuchtung der eingeschlossenen Luft beziehungsweise die Gasfüllung sollen ein Beschlagen der Scheiben im Zwischenraum verhindern.
Antik- und Tiffanyglas
ist ein dekoratives Glas mit einer sehr unregelmäßigen Oberfläche. Diese Glasart wird heute noch in Walzenform mundgeblasen und anschließend zu Platten auseinandergeschnitten. Seine durchgehende Farbe erhält es über verschiedene eingemengte Zusätze wie Eisenoxid oder Gold. Dabei sind Farbgebungen von durchscheinend bis fast deckend erhältlich. Grüne und tiefrote Farbtöne sind wegen ihres hohen Goldanteils besonders teuer. Besonders attraktiv erscheinen in der Struktur des Glases die kleinen Lufteinschlüsse, die diesem Glas seine spezielle Eigenart verleihen.
Lamellenfenster stammen aus dem Industriebau und wurden entwickelt, um unabhängig vom Wetter zu be- und entlüften. Sie verfügen nicht über die übliche Kombination von Blend- und Flügelrahmen, sondern innerhalb eines feststehenden Flügels ist die Verglasung in Lamellen unterteilt. Diese können in Längsrichtung gedreht werden, so dass selbst bei einer größtmöglichen geöffneten Fensterfläche (bis zu 80 %) kein störender Fensterflügel in den Raum schlägt.
Die Glaslamellen können herstellerbedingt aus verschiedensten Glasarten mit differierenden Abmessungen bestehen. Ebenso groß ist der Spielraum der Lamellen mit Rahmen, Dichtungen, Überlappungen, Glasstößen sowie den Halterungen der Lamellen am Blendrahmen in Abstimmung mit dem jeweils gewählten Antrieb, und zwar manuell bis computergesteuert.
Besonders elegant wirken Lamellenfenster in einer rahmenlosen Ausführung. Hierbei wird die gläserne Lamelle lediglich an den Stirnseiten durch eine minimiert schmale Stahlschiene an den Drehlagern gehalten, die Überlappung erfolgt Glas auf Glas.
Für die Lamellen können an Stelle des Glases auch Holz, Aluminium oder Kunststoff verwendet werden.
Aufgaben und Formen
Fenster als Öffnungen in einer Wand verbinden Außen- und Innenraum, Öffentlichkeit und Privatsphäre, erlauben Ein- und Ausblicke. Als eines der wesentlichen Elemente einer Fassade sind die Aufgaben eines Fensters ebenso wie die gestalterischen Ausformungen nahezu unbegrenzt, und zwar in baugeschichtlicher, architekturtheoretischer genauso wie in konstruktiv-entwurflicher Hinsicht. Auch die soziokulturellen und politischen Aspekte und wechselnden Bedeutungen des Begriffs Transparenz spielen in diesem Zusammenhang eine große Rolle.
Innerhalb dieser Vielfalt sind bei Planung und Realisierung von Fenstern Entscheidungen u.a. in folgenden Kriterien zu treffen:
Folgende Fensterformen lassen sich in einem groben Überblick unterscheiden:
