DE102005051123B4

DE102005051123B4 - Gaswarnanlage mit einer Funktion zur Erkennung von Manipulationsversuchen und Verfahren zur Überwachung einer Gaswarnanlage

Info

Publication number: DE102005051123B4
Application number: DE200510051123
Authority: DE
Inventors: Volker Huelsekopf; Ulrich Ewerlin
Original assignee: SMARTGAS MIKROSENSORIK GmbH
Current assignee: Smartgas Mikrosensorik 74076 Heilbronn De GmbH
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: DE102005051123A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung einer Gaswarnanlage (1) auf Manipulationsversuche, wobei die Gaswarnanlage (1) mindestens einen Gassensor (2) aufweist, dessen Gaseintrittsöffnung (14) sich an der Außenseite des Gehäuses der Gaswarnanlage (1) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) Veränderungen einer konvektionsbeeinflussten Temperatur in der Umgebung einer Heizeinrichtung (6), die mit dem Gassensor (2) in der Strömung (9) konvektiv in die Gaswarnanlage (1) eintretender Umgebungsluft angeordnet ist, relativ zu einer konvektionsunabhängigen Temperatur laufend überwacht und bei Überschreiten eines Schwellwertes der Veränderung eine Störung der konvektiven Strömung (9) über den Gassensor (2) annimmt und als vermutliche Manipulation der Gaswarnanlage (1) wertet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Gaswarnanlage auf Manipulationsversuche gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Gaswarnanlage, insbesondere zur Erfassung von explosiven und toxischen Gasen, mit einer Funktion zur Erkennung von Manipulationsversuchen gemäß Oberbegriff des Anspruches 6.
Gaswarnanlagen sind insbesondere zur Überwachung der Umgebungsluft in Gebäuden, Booten, Schiffen, Mobilwohnheimen und sonstigen geschlossenen Räumlichkeiten vorgesehenen, wie sie z.B. in der DIN EN 50 194-1 und die DIN EN 50 194-2 beschrieben werden. Gaswarnanlagen erfassen die spezifische Konzentration bestimmter Gase in der Umgebungsluft, die unter normalen Bedingungen nicht vorhanden sind. Erst in einem Schadensfall treten diese gasförmigen Stoffe aus und reichern sich in der Umgebungsluft an. Überschreiten diese gasförmigen Bestandteile eine bestimmte Konzentration, so kann es zu Schädigungen von Personen und Gebäuden kommen. Typische Grenzwerte werden durch die maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK) oder auch durch die untere Explosionsgrenze (UEG) vorgegeben.
Im Falle von giftigen Gasen (z.B. Kohlenmonoxid CO oder Kohlendioxid CO₂) können Menschen durch diese Gase gesundheitlichen Schaden nehmen. Explosive Gasgemische, wie z.B. Erdgas, Flüssiggas oder auch Biogas sind sowohl für den Personen- als auch für den Gebäudeschutz wichtige zu erfassende Kenngrößen. Die Gefährlichkeit dieser Stoffe hängt dabei in erster Linie von der Konzentration ab. Wird ein bestimmter, vorgegebener Grenzwert (z.B. 20% des MAK-Wertes oder 15% der UEG) überschritten, so ist Gefahr in Verzug, auf die reagiert werden muss. Diese Gefahrenquelle kann z.B. durch Abschaltung eines Prozesses, Unterbrechung der Gaszufuhr oder Zuführung von Frischluft gemindert werden. Typische Gaswarnanlagen haben zu diesem Zweck elektronische Kontakte integriert, die im Gefahrenfall geschaltet werden und gleichzeitig auch akustische und optische Signale generieren.
Nach einer Studie des DVGW (Deutscher Dachverband des Gas- und Wasserfaches e.V.) sind, bezogen auf 18 Millionen Gasanschlüsse in Deutschland, die meisten Unfälle in der Gasanwendung im häuslichen Bereich auf Manipulation durch die Hausbewohner, den Hausbesitzer oder auch Fremde zurückzuführen. Durch den Einsatz von Gaswarnanlagen kann man diese Manipulationen an Gasinstallationen zwar überwachen, aber die Überwachungseinrichtung muss dann folgerichtig auch gegen Manipulationsversuche durch Personen geschützt werden bzw. diese möglichst selbstständig erkennen und dann entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten.
Aus der DE 196 24 976 A1 ist ein Gassensor bekannt, der zur Überwachung eines Raumes genutzt werden kann und gleichzeitig einen Manipulationsschutz aufweist. Hierzu wird neben dem eigentlichen Sensor für die Erkennung des unerwünschte Gases ein Sauerstoffsensor nahe dem Gassensor angeordnet und bei Veränderung der Sauerstoffkonzentration auf eine Manipulation des Gassensors bzw. der Gaswarnanlage geschlossen. Ein derartiger Sauerstoffsensor ist sehr teuer und messtechnisch aufwändig und im Langzeitbetrieb typischer Gaswarnanlagen problematisch.
Aus der DE 103 19 688 A1 und der DE 33 31 203 A1 sind ebenfalls Einrichtungen zur Kontrolle von strömenden gasförmigen Medien bekannt, die teilweise auch einen Manipulationsschutz aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Überwachung einer Gaswarnanlage auf Manipulationsversuche und eine gattungsgemäße Gaswarnanlage derart weiter zu entwickeln, dass die Gaswarnanlage eine Funktion zur Erkennung von Manipulationsversuchen aufweist, die eine einfache und sichere Überwachung der Funktion der Gaswarnanlage ermöglicht und selbst wenig oder gar nicht manipulierbar ist.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Gaswarnanlage aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 6 jeweils in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 geht aus von einem Verfahren zur Überwachung einer Gaswarnanlage auf Manipulationsversuche, wobei die Gaswarnanlage mindestens einen Gassensor aufweist, dessen Gaseintrittsöffnung sich an der Außenseite des Gehäuses der Gaswarnanlage befindet. Ein derartiges Verfahren wird dadurch weiter entwickelt, dass die Gaswarnanlage Veränderungen einer konvektionsbeeinflussten Temperatur in der Umgebung einer Heizeinrichtung, die mit dem Gassensor in der Strömung konvektiv in die Gaswarnanlage eintretender Umgebungsluft angeordnet ist, relativ zu einer konvektionsunabhängigen Temperatur laufend überwacht und bei Überschreiten eines Schwellwertes der Veränderung eine Störung der konvektiven Strömung über den Gassensor annimmt und als vermutliche Manipulation der Gaswarnanlage wertet. Durch die gleichzeitige Anordnung von Heizeinrichtung und Gassensor in einem von der Umgebungsluft konvektiv durchströmten Kanal oder dgl. werden sowohl Heizeinrichtung als auch Gassensor von der gleichen Umgebungsluft umspült. Wird nun bei einer Manipulation etwa durch das Verkleben dieses Strömungskanals der konvektive Umgebungsluftstrom unterbunden, würde der Gassensor dies selbst gar nicht erkennen können. Durch die von der Heizeinrichtung abgegebene Heizwärme wird nun jedoch das nun nicht mehr konvektiv durchspülte Volumen etwa des Kanals wärmer, als dies bei normaler Konvektion der Umgebungsluft der Fall wäre. Wird daher die Temperatur der Umgebungsluft in diesem Volumen wie etwa dem Kanal auf Veränderungen laufend überwacht, kann eine Erwärmung über einen entsprechenden Schwellwert hinaus als Kriterium dafür ange sehen werden, dass das Volumen nicht mehr ausreichend oder gar nicht mehr von der auf unzulässige Gaskonzentrationen zu überwachenden Umgebungsluft durchströmt wird und damit die Sicherheitsfunktion des Gassensors nicht mehr gewährleistet ist. Dies kann in der Regel aber nur durch eine absichtliche oder auch eine unabsichtliche Manipulation wie ein Überstreichen entsprechender Lüftungsöffnungen oder dgl. ausgelöst werden, die zum Erhalt der Sicherheitsfunktion des Gaswarngerätes unbedingt vermieden und daher ein entsprechender Alarmzustand signalisiert werden muss bzw. andere geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden müssen.
Im einfachsten Fall wird die Gaswarnanlage die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der konvektionsbeeinflussten Temperatur T_K und der konvektionsunabhängigen Temperatur T_U messen und als Kriterium für die Überwachung auf mögliche Manipulationen auswerten. Eine Verbesserung bzw. Absicherung gegen nur kurzfristige Temperaturerhöhungen oder Langzeiteffekte wie Verschmutzung etc. lässt sich dann erreichen, wenn die Gaswarnanlage den Schwellwert zur Erkennung eines Manipulationsversuches der Gaswarnanlage aus der Differenz zwischen dem aktuellen Temperaturwert der konvektionsbeeinflussten Temperatur und dem zeitdiskreten, arithmetischem Mittelwert der letzten n-Differenzmessungen zwischen der konvektionsbeeinflussten Temperatur und der konvektionsunabhängigen Temperatur ermittelt. Hierdurch werden nur kurzfristige oder geringe langfristige Veränderungen der Erwärmung durch die Heizeinrichtung kompensiert und können nicht zu Fehlalarmen führen. Hierbei kann der Alarm der Gaswarnanlage bei erkannter Manipulation etwa zweistufig durch einen Voralarm und einen Hauptalarm ausgestaltet werden, die bei unterschiedlichen Veränderungen der Temperaturdifferenz ausgelöst werden. Beispielsweise kann ein Voralarm bei einer Veränderung der Temperaturdifferenz von ca. 20% und ein Hauptalarm bei ca. 50% der maximal zulässigen Temperaturdifterenzänderung ausgelöst werden.
Die Erfindung gemäß Anspruch 6 beschreibt eine Gaswarnanlage mit einer Funktion zur Erkennung von Manipulationsversuchen, bei der die Gaswarnanlage mit mindestens einem Gassensor ausgestattet ist, dessen Gaseintrittsöffnung sich an der Außenseite des Gehäuses der Gaswarnanlage befindet. Eine derartige gattungsgemäße Gaswarnanlage ist insbesondere auch zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 geeignet und wird dadurch weiter gebildet, dass der Gassensor und eine Heizeinrichtung in der Strömung konvektiv in die Gaswarnanlage eintretender Umgebungsluft angeordnet sind, wobei die Gaswarnanlage eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung von Veränderungen einer konvektionsbeeinflussten Temperatur in der Umgebung der Heizeinrichtung relativ zu einer konvektionsunabhängigen Temperatur aufweist. Durch die Heizeinrichtung, die gerätetechnisch beispielsweise über eine ohnehin anfallende Verlustleistung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils der Gaswarnanlage mittels Weiterleitung über einen Kühlkörper mit daran angeordneten Kühllamellen realisiert werden kann, wird in die normale Strömung der Umgebungsluft Wärme und damit eine Temperaturerhöhung gegenüber der normalen Umgebung der Gaswarnanlage eingebracht.
Die über die Heizeinrichtung eingekoppelte Wärme etwa in Form einer Verlustleistung führt zum einen zu einer Verbesserung der natürlichen Konvektion, die zu einer Kühlkörpertemperatur führt, die deutlich über der Umgebungstemperatur liegt. Die Differenz zwischen der Temperatur T_K etwa eines Kühlkörpers, der diese Verlustleistung des elektrischen oder elektronischen Bauteils abführt, und der Umgebungstemperatur T_U ist im ungestörten Gleichgewichtszustand nahezu unabhängig von den natürlichen Temperaturänderungen am Einbauort der Gaswarnanlage. Ein weiterer Vorteil dieser konstruktiven Anordnung der Heizeinrichtung ist, dass die Gaszufuhr zu der Gassensoröffnung durch diese gegenüber der natürlichen Konvektion erhöhte Konvektion im störungsfreien Betrieb forciert wird. Die Ansprechgeschwindigkeit des Gassensors wird also positiv beeinflusst. Durch Manipulationsversuche, wie z.B. das Abdichten des Zutritts zu dem Gassensor, ändert sich der thermische Zustand im Umfeld von Gassensor und Heizeinrichtung vollständig. In diesem Fall wird die Konvektion in dem Zwischenraum zwischen der Rückseite der Gaswarnanlage und der Montagewand erheblich beeinträchtigt oder kommt sogar ganz zum Stillstand. Diese Konvektionsänderung lässt sich z.B. durch eine einfache Temperaturdifferenzmessung ΔT ermitteln. ΔT = TK – TU [1]
Um schnelle Temperaturänderungen, z.B. durch Zugluft als mögliche Fehlerquelle auszuschalten, bietet sich eine Mittelwertbildung der letzten n ΔT-Werte an. Ver gleicht man diesen gleitenden Mittelwert über n-Messungen mit der aktuellen ΔT-Messung, so erhält man ein wesentlich stabileres Ausgangssignal: Ausgangssignal = (ΔT1 + ΔT2+ ... + ΔTn)/n – ΔT [2]
Durch diese Art der Signalauswertung kann man auch langfristige Veränderungen, hervorgerufen durch Ablagerungen auf den Kühlkörperlamellen wie Staub, Insektennester, Spinnengewebe usw. berücksichtigen bzw. kompensieren.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung kann die Gaswarnanlage den p–n-Übergang des Leistungstransistors zur Temperaturbestimmung der konvektionsbeeinflussten Temperatur in der Umgebung der Heizeinrichtung nutzen. Denkbar ist es aber auch, dass die Gaswarnanlage Temperatursensoren eines Strömungsmessers nach dem Differentialanemometer-Prinzip aufweist, wobei die Temperatursensoren des Strömungsmessers die Messung der konvektionsbeeinflussten Temperatur und der konvektionsunabhängigen Temperatur durchführen, da bei einer direkten Strömungsmessung mit einem Differentialanemometer auch zwei Temperaturmesswerte verarbeitet werden müssen, die dann gleichzeitig für die Temperaturüberwachung genutzt werden können.
In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung der Gaswarnanlage ist die Gaseintrittsöffnung nur verdeckt, vorzugsweise über die Rückseite der Gaswarnanlage zugänglich. Ein direktes Abkleben, Verstopfen oder Abdichten dieser verdeckten Gaseintrittsöffnung ist daher nicht möglich. Eine Person, die das Sicherheitssystem manipulieren will wird zunächst durch einen Hinweis auf der Frontseite in die Irre geführt. Durch den Hinweis „Öffnung nicht abdecken" wird der Eindruck erweckt, dass Öffnungen in der Frontseite der Gaswarnanlage für den Gaseintritt zum Sensor erforderlich sind. Werden diese Öffnungen nun durch Überkleben abgedichtet, so wird lediglich im Alarmfall eine Lautsprecherausgabe nur geringfügig gedämpft. Eine etwa über einen analogen oder digitalen Ausgang realisierte Signalausgabe zur Abschaltung der Gaszufuhr im Umgebungsbereich der Gaswarnanlage bleibt davon allerdings vollkommen unberührt.
Wenn der Person, die den Manipulationsvorgang vornimmt, die Anordnung der eigentlichen Gaseintrittsöffnungen auf der Rückseite bekannt sind, so wird sie versuchen, durch Verstopfen oder Verkleben eines dort vorsehbaren Abstandes zwischen einer Montagewand und der Rückseite der Gaswarnanlage den Gaszutritt zu unterbinden. In diesem Zwischenraum befinden sich dann jedoch erfindungsgemäß auch die Kühllamellen des Kühlkörpers der Heizeinrichtung und damit wird die vorstehend beschriebene Temperaturänderung hervorgerufen.
Zur Umgrenzung des Volumens im Umfeld des Gassensors sowie zur Herstellung definierter Strömungsverhältnisse im Umfeld des Gassensors, des Heizelementes und des Temperatursensors können zwischen der Montagefläche und der im Montagezustand verdeckten Rückseite der Gaswarnanlage in Strömungsrichtung der konvektionsbedingten Strömung der Umgebungsluft, vorzugsweise vertikal ausgerichtete, Blenden oder Luftleitelemente vorgesehen werden. Auch ist es denkbar, dass die Luftleitelemente zur Lenkung der konvektionsbedingten Strömung der Umgebungsluft zwischen der Montagefläche und der Rückseite der Gaswarnanlage derart geformt sind, dass die Strömung der Umgebungsluft bei ihrem Durchtritt zwischen den Luftleitelementen beschleunigt wird.
Um die natürliche Konvektionsströmung in vertikaler Richtung durch äußere aufgezwungene Strömungen (z.B. durch Lüften) nicht zu stören sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vor, seitliche Blenden anzubringen, die diese Strömung unterbinden. Diese seitlichen Blenden können auch in Form einer Abstandsblende ausgeführt werden, die zwischen der Montagewand und der Rückseite der Gaswarnanlage angeordnet ist. In dieser umlaufenden Blende müssen allerdings in vertikaler Richtung ausreichende Lüftungsöffnungen vorhanden sein, um eine natürliche Konvektion zu gewährleisten und somit auch den erforderlichen Gaszutritt zu garantieren.
Da die natürliche Konvektion von der Temperaturdifferenz ΔT abhängt, sollte die Wärmeübertragung am Kühlkörper durch Wärmestrahlung minimiert werden. Dies geschieht durch eine metallisch glänzende Oberfläche des Kühlkörpers. Da Kühlkörper in der Regel aus Aluminium bestehen, wäre eine Glanzeloxaloberfläche die beste Voraussetzung für eine verminderte Wärmestrahlung.
In einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Gaseintrittsöffnung hinter Lüftungsöffnungen verdeckt auf der im Montagezustand vorderen Seite der Gaswarnanlage angeordnet werden, etwa indem in der Vorderseite der Gaswarnanlage ein verdeckt liegender Strömungskanal mit der Heizeinrichtung und dem Gas sensor angeordnet sind. Auch hierbei würde die Funktion der Überwachung der Temperaturdifferenz bei einem Manipulieren der Lüftungsöffnungen mithilfe des Heizelementes und eines Temperatursensors eine Absicherung der Gaswarnanlage gegenüber Manipulation erlauben.
Sollte der Manipulationsversuch durch mechanische Eingriffe erfolgen, wie z.B. durch Demontage von der Wand oder Zerstörung mit einem Hammer, so reagiert ein Lagesensor (Tilt-Sensor) im Gaswarngerät auf diese Einwirkungen und kann dann ebenfalls über die Auswerteelektronik einen erforderlichen Alarm generieren.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gaswarnanlage zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:
1a – seitliche Darstellung einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gaswarnanlage, die an der Montagewand angebracht ist,
1b – Rückseite der Gaswarnanlage gemäß 1a,
2 – Rückseite der Gaswarnanlage gemäß 1a mit seitlichen (vertikalen) Blenden,
3a – seitliche Darstellung einer anderen Ausgestaltung der Gaswarnanlage gemäß 1a mit integriertem Strömungssensor,
3b – Rückseite der Gaswarnanlage gemäß 3a mit integriertem Strömungssensor,
4 – seitliche Darstellung der Gaswarnanlage gemäß 1a mit einer möglichen Manipulation durch Verstopfen der Eintritts- und Austrittsöffnung,
5 – Frontansicht der Gaswarnanlage gemäß 1a mit Hinweisen zur Vermeidung der Abdeckung von Zutrittsöffnungen,
6 – typischer Signalverlauf der Temperaturdifferenzanalyse,
7a – Draufsicht der Abstandsblende gemäß 7b,
7b – Rückseite einer weiteren Ausgestaltung der Gaswarnanlage gemäß 1a mit integrierter Abstandsblende,
8a – Ausgestaltung der Gaswarnanlage gemäß 1a zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch Formung der Luftleitbleche,
9a, 9b – eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gaswarnanlage mit einer frontseitigen Anordnung eines Strömungskanals mit frontseitiger Gaseintrittsöffnung.
Die 1a und 1b zeigen die seitliche, geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gaswarnanlage 1 an einer Montagewand 4 mit den dazugehörigen internen und externen Komponenten. Die Heizeinrichtung aufweisend ein Heizelement 6 und einen Kühlkörper 8, sorgt für eine natürliche Konvektion 9 der Umgebungsluft im Zwischenraum 29 zwischen der Rückseite 13 der Gaswarnanlage 1 und der Montagewand 4. Diese Konvektion führt ebenfalls forciert Umgebungsluft an die Gaseintrittsöffnung 14 des Gassensors 2, die sich oberhalb der Kühlkörperlamellen 15 befindet. Die Messung der konvektionsabhängigen Temperatur T_K erfolgt dabei mittels eines Temperatursensors 7 direkt an dem Kühlkörper 8. Die Messung der Referenztemperatur T_U der Umgebungsluft wird mit dem Temperatursensor 3 direkt an der Frontseite der Gaswarnanlage 1 durchgeführt.
In der Gaswarnanlage 1 sind ansonsten noch im wesentlichen für Gaswarnanlagen 1 bekannte Bauelemente wie ein Lautsprecher 5 zur Alarmtonabgabe, Leuchtdiodenanzeigen 10 zur Signalisierung von Betriebszuständen, ein Reset-Taster 11 zum Zurücksetzen der Gaswarnanlage 1 nach Alarmen sowie eine Auswerteelektronik 28 vorgesehen, die die Messwerte des Gassensors 2 und hier auch die Überwachung der beschriebenen Temperaturdifferenz durchführt. Nicht dargestellt sind in den 1a und 1b Signalein- und -ausgänge 24 sowie eine Spannungsversorgung 23 der Gaswarnanlage 1, die netzgebunden oder über Batterien erfolgen kann.
Weiterhin zu erkennen ist ein Lagesensor 12, der etwa Demontageversuche der Gaswarnanlage 1 durch die dadurch einhergehenden Erschütterungen erkennt und ebenfalls einen entsprechenden Alarm auslösen kann. Auch ist es denkbar, einen Schalter 27 derart an der Gaswarnanlage 1 anzuordnen, dass bei einer unbefugten Demontage der Gaswarnanlage 1 dieser Schalter zwangsweise und ohne Einfluss möglichkeit des Manipulierenden betätigt wird und damit ebenfalls einen Alarm auslöst.
In 2 ist die Rückseite 13 der Gaswarnanlage 1 dargestellt, die zur Unterdrückung von Querströmungen 17 mit entsprechenden Blenden 18 ausgestattet ist.
Die 3a und 3b zeigt einen Strömungssensor 16, der sich im Zwischenraum 29 oberhalb des Kühlkörpers 8 befindet, mit dem zusätzlich zur Überwachung der Temperaturdifferenz auch die natürliche Konvektion 9 erfasst werden kann, wodurch ein weiteres Kriterium für das Vorliegen einer Manipulation überwacht werden kann. Zur Messung dieser Konvektion werden üblicherweise Differentialanemometer eingesetzt, die zwei verschiedene Temperatur bestimmen müssen, die im Rahmen dieser Erfindung auch zur Bestimmung der vorstehend beschriebenen Temperaturdifferenz nutzbar sind. In dieser Anordnung sind die Blenden 18 zur Vermeidung von Querströmungen 17 von besonderer Bedeutung, um Fehlmessungen zu vermeiden.
Der Manipulationsfall einer Gaswarnanlage gemäß 1 ist in 4 dargestellt. Durch eine Manipulation der Gaswarnanlage 1, beispielsweise durch Dichtmaterial 19 bildet sich im Zwischenraum 29 eine veränderte Konvektionsströmung 20 aus, die zwangsläufig zu einem Temperaturanstieg ΔT in dem Zwischenraum 29 und damit zu einer Veränderung der Temperaturdifferenz zwischen den Messwerten der beiden Temperatursensoren 3 und 7 führt.
Die für den Betreiber zugängliche Ansicht der Gaswarnanlage 1 ist in 5 zu sehen. Die Frontseite 21 der Gaswarnanlage 1 sieht lediglich die irreführende Bezeichnung „Öffnung nicht abdecken" auf der Lautsprecheröffnung 22 des Lautsprechers 5 vor. Die Leuchtdioden 10 zeigen den jeweiligen Gerätestatus an, der sich aus der DIN EN 50 194 ergibt. Die Resettaste 11 ist zum Zurücksetzen des Voralarms und zur kurzzeitigen Unterbrechung des Hauptalarms (z.B. 20 Minuten) erforderlich. Der Hauptalarm, bezogen auf den Signalausgang 24 für die Absperrung der Gaszufuhr, kann nur durch entsprechendes Fachpersonal quittiert werden und bleibt bis zu deren Eintreffen verriegelt.
In 6 ist ein typischer Signalverlauf, hervorgerufen durch einen Manipulationsversuch der Gaswarnanlage dargestellt. Der 100%-ige Temperaturanstieg beträgt in diesem Fall über 5°C. Eine sinnvolle Alarmierung sollte bei einem 20%-igen Tempe raturanstieg von > 1°C für den Voralarm erfolgen. Für den Hauptalarm sollten mindestens eine 50%-ige Temperaturänderung (> 2–3°C) vorausgesetzt werden.
In den 7a und 7b ist eine Ausgestaltung der Gaswarnanlage 1 dargestellt, bei der zwischen der Montagefläche 4 und der Rückseite 13 der Gaswarnanlage 1 eine Abstandsblende 25 vorgesehen ist, die mit Lüftungsöffnungen 26 versehen ist. Die Abstandsblende 25 umgrenzt das von der Umgebungsluft durchströmte Volumen, in dem der Gassensor 2 und das Heizelement 6 angeordnet sind, wobei die Grundfläche der Abstandsblende 25 deutlich kleiner ist als die Grundfläche der Rückseite 13 der Gaswarnanlage 1. In der Abstandsblende 26 sind die Lüftungsöffnungen 26 nur in Strömungsrichtung der konvektionsbedingten Strömung 9 der Umgebungsluft, vorzugsweise in vertikaler Ausrichtung angeordnet.
In der 8 ist eine Modifikation der Seitenblenden 18 der 2 schematisch angedeutet, mit denen die Querströmung 17 abgehalten werden soll. Die Seitenblenden 18 sind hierbei derart geformt, dass die konvektionsbedingte Strömung 9 nach dem Venturiprinzip zwischen den benachbarten Seitenblenden 18 beschleunigt wird und daher die Konvektion weiter verbessert wird.
In den 9a und 9b ist eine andere Ausgestaltung der Gaswarnanlage 1 zu erkennen, bei der Lüftungsöffnungen 26 in der Vorderseite 30 der Gaswarnanlage 1 angeordnet und mit einem Strömungskanal 31 miteinander verbunden sind. Innerhalb des Strömungskanals ist dann wieder in schon vorstehend beschriebener Weise der Gassensor 2 und das Heizelement 6 mit den Kühlkörperlamellen 15 angeordnet.

1: Gaswarnanlage
2: Gassensor
3: Temperatursensor (konvektionsunabhängige Temperatur)
4: Montagewand
5: Lautsprecher
6: Heizelement
7: Temperatursensor (konvektionsabhängige Temperatur)
8: Kühlkörper
9: Konvektion/Strömung der Umgebungsluft
10: Leuchtdiodenanzeige
11: Reset-Taster
12: Lagesensor (Tilt-Sensor)
13: Rückseite der Gaswarnanlage
14: Gaseintrittsöffnung des Gassensors/der Gassensoren
15: Kühlkörperlamellen
16: Differentialanemometer
17: Seitliche Querströmungen
18: Vertikale Blenden
19: Abdichtung durch Manipulation
20: Veränderte (verringerte) Konvektion durch Manipulation
21: Frontseite der Gaswarnanlage
22: Lautsprecheröffnung
23: Spannungsversorgung
24: Signalausgänge
25: Abstandsblende
26: Lüftungsöffnungen
27: Schalter
28: Auswerteelektronik
29: Zwischenraum
30: Vorderseite
31: Strömungskanal

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Gaswarnanlage (1) auf Manipulationsversuche, wobei die Gaswarnanlage (1) mindestens einen Gassensor (2) aufweist, dessen Gaseintrittsöffnung (14) sich an der Außenseite des Gehäuses der Gaswarnanlage (1) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) Veränderungen einer konvektionsbeeinflussten Temperatur in der Umgebung einer Heizeinrichtung (6), die mit dem Gassensor (2) in der Strömung (9) konvektiv in die Gaswarnanlage (1) eintretender Umgebungsluft angeordnet ist, relativ zu einer konvektionsunabhängigen Temperatur laufend überwacht und bei Überschreiten eines Schwellwertes der Veränderung eine Störung der konvektiven Strömung (9) über den Gassensor (2) annimmt und als vermutliche Manipulation der Gaswarnanlage (1) wertet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) die Temperaturdifferenz ΔT zwischen der konvektionsbeeinflussten Temperatur T_K und der konvektionsunabhängigen Temperatur T_U misst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) den Schwellwert zur Erkennung und Differenzierung eines Manipulationsversuches der Gaswarnanlage (1) aus der Differenz zwischen dem aktuel len Temperaturwert der konvektionsbeeinflussten Temperatur und dem zeitdiskreten, arithmetischem Mittelwert der letzten n-Differenzmessungen zwischen der konvektionsbeeinflussten Temperatur und der konvektionsunabhängigen Temperatur ermittelt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) dann einen Voralarm auslöst, wenn ca. 20% der maximal zulässigen Temperaturdifferenzänderung erreicht werden.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) dann einen Hauptalarm auslöst, wenn ca. 50% der maximal zulässigen Temperaturdifferenzänderung erreicht werden.
Gaswarnanlage (1) mit einer Funktion zur Erkennung von Manipulationsversuchen mit mindestens einem Gassensor (2), dessen Gaseintrittsöffnung (14) sich an der Außenseite des Gehäuses der Gaswarnanlage (1) befindet, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor (2) und eine Heizeinrichtung (6) in der Strömung (9) konvektiv in die Gaswarnanlage (1) eintretender Umgebungsluft angeordnet sind, wobei die Gaswarnanlage (1) eine Überwachungseinrichtung (3, 7, 8, 28) zur Überwachung von Veränderungen einer konvektionsbeeinflussten Temperatur in der Umgebung der Heizeinrichtung (6) relativ zu einer konvektionsunabhängigen Temperatur aufweist.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (3, 7, 8, 28) bei Überschreiten vorgebbarer Veränderungen eine Störung der konvektiven Strömung (9) über den Gassensor (2) und damit eine vermutliche Manipulation der Gaswarnanlage (1) etwa durch Abdichten, Abdecken, Ausschäumen oder Abkleben signalisiert.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (6) ein Heizelement (6) aufweist, das auf einem Kühlkörper (8) mit in Strömungsrichtung der Umgebungsluft (9) angeordneten, vorzugsweise vertikal ausgerichteten Lamellen (15) angeordnet ist.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (8) eine metallisch glänzende Oberfläche besitzt.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (6) einen Leistungstransistor aufweist.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche Heizleistung der Heizeinrichtung (6) zumindest teilweise durch die Verlustleistung eines Spannungsreglers der Gaswarnanlage (1) entsteht.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) die elektrische Leistung der Heizeinrichtung (6) elektronisch regelt.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) den p–n-Übergang des Leistungstransistors zur Temperaturbestimmung der konvektionsbeeinflussten Temperatur in der Umgebung der Heizeinrichtung (6) nutzt.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) Temperatursensoren (3, 7) eines Strömungsmessers (16) nach dem Differentialanemometer-Prinzip aufweist, wobei die Temperatursensoren (3, 7) des Strömungsmessers (16) die Messung der konvektionsbeeinflussten Temperatur und der konvektionsunabhängigen Temperatur durchführen.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseintrittsöffnung (14) für den Gassensor (2) der Gaswarnanlage (1) verdeckt an der Außenseite des Gehäuses der Gaswarnanlage (1) angeordnet ist.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseintrittsöffnung (14) verdeckt, vorzugsweise auf der im Montagezustand verdeckten Rückseite (13) der Gaswarnanlage (1), in Richtung einer Montagefläche (4) angeordnet ist.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der im Montagezustand verdeckten Rückseite (13) der Gaswarnanlage (1) und der Montagefläche (4) zwischen 4 mm bis 40 mm beträgt.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Montagefläche (4) und der im Montagezustand verdeckten Rückseite (13) der Gaswarnanlage (1) in Strömungsrichtung der konvektionsbedingten Strömung (9) der Umgebungsluft, vorzugsweise vertikal ausgerichtete, Blenden oder Luftleitelemente (18) vorgesehen sind.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitelemente (18) zur Lenkung der konvektionsbedingten Strömung (9) der Umgebungsluft zwischen der Montagefläche (4) und der Rückseite (13) der Gaswarnanlage (1) derart geformt sind, dass die Strömung (9) der Umgebungsluft bei ihrem Durchtritt zwischen den Luftleitelementen (18) beschleunigt wird.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Montagefläche (4) und der Rückseite (14) der Gaswarnanlage (1) eine Abstandsblende (25) vorgesehen ist, die mit Lüftungsöffnungen (26) versehen ist.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche der Abstandsblende (25) deutlich kleiner ist als die Grundfläche der Rückseite (13) der Gaswarnanlage (1).
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsöffnungen (26) in der Abstandsblende (25) nur in Strömungsrichtung der konvektionsbedingten Strömung (9) der Umgebungsluft, vorzugsweise in vertikaler Ausrichtung angeordnet sind.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseintrittsöffnung (14) hinter Lüftungsöffnungen (16) ver deckt auf der im Montagezustand vorderen Seite der Gaswarnanlage (1) angeordnet ist.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass hinter den Lüftungsöffnungen (26) der Gaseintrittsöffnung (14) in der Vorderseite der Gaswarnanlage (1) ein verdeckt liegender Strömungskanal (31) mit der Heizeinrichtung (6) und dem Gassensor (2) angeordnet sind.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) die konvektionsunabhängige Temperatur an der Innenseite der Frontplatte der Gaswarnanlage (1) misst.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (3) für die konvektionsunabhängige Temperatur mit einer thermischen Masse verbunden ist, die der Anbindung an eine thermische Masse des konvektionsbeeinflussten Temperatursensors (7) gleichwirkend entspricht.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (3, 7, 8, 28) dann einen Voralarm signalisiert, wenn ca. 20% der maximalen Temperaturdifferenzänderung erreicht werden.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (3, 7, 8, 28) dann einen Hauptalarm signalisiert, wenn ca. 50% der maximalen Temperaturdifferenzänderung erreicht werden.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (3, 7, 8, 28) bei Erreichen des Hauptalarms eine Abschaltung der Gaszufuhr vornimmt.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (3, 7, 8, 28) bei Erreichen des Hauptalarms automatisch eine Lüftungseinrichtung im Bereich des Einbauortes der Gaswarnanlage (1) einschaltet.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der sichtbaren Frontseite der Gaswarnanlage (1) eine Öffnung (22) befindet, die dem Betrachter den Eindruck einer Gassensoröffnung (14) vermittelt und die einen Hinweis auf die Vermeidung des Abdeckens dieser scheinbaren Gassensoröffnung (22) aufweist.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gaswarnanlage (1) ein Lagesensor (12) vorgesehen ist, der Lageänderungen der Gaswarnanlage (1) durch Demontage oder Hammerschläge erkennt und an eine Auswertelektronik (28) der Gaswarnanlage (1) meldet.
Gaswarnanlage (1) gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gaswarnanlage (1) ein Schalter (27) vorgesehen ist, der Veränderungen der Gaswarnanlage (1) durch Demontage erkennt und an die Auswertelektronik (28) der Gaswarnanlage (1) meldet.
Gaswarnanlage (1) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswarnanlage (1) ansteuerbare Eingänge und/oder Ausgänge (24) aufweist, mit denen aus der Umgebung der Gaswarnanlage (1) Signal in die Gaswarnanlage (1) eingekoppelt werden und/oder Signale der Gaswarnanlage (1) an externe Geräte ausgegeben werden.