DE102012214357A1

DE102012214357A1 - Brandmeldevorrichtung

Info

Publication number: DE102012214357A1
Application number: DE201210214357
Authority: DE
Inventors: Richard Fix; Ralph Bergmann; Petra Neff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-02-13

Abstract

Brandmeldeanlagen dienen zur automatischen Brandfrüherkennung und sind meist in Wohn- oder Büroräumen oder öffentlichen Gebäuden installiert, um in der Umgebung befindliche Personen auf eine Gefahrensituation aufmerksam machen zu können. Es wird eine Brandmeldevorrichtung 1 vorgeschlagen, mit mindestens einem Brandgasdetektor 5 zur Detektion von Brandgasen, wobei der mindestens eine Brandgasdetektor 5 einen Lichtemitter 5a und einen die Lichtstrahlung des Lichtemitters 5a empfangenden Lichtempfänger 5b umfasst, wobei der Lichtemitter 5a und der Lichtempfänger 5b sich so angeordnet sind, dass eine Absorptionsmessstrecke A zwischen dem Lichtemitter 5a und dem Lichtempfänger 5b vorliegt, wobei der Lichtemitter 5a als eine UV-Lichtquelle ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Brandmeldevorrichtung mit mindestens einem Brandgasdetektor zur Detektion von Brandgasen, wobei der mindestens eine Brandgasdetektor einen Lichtemitter und einen die Lichtstrahlung des Lichtemitters empfangenden Lichtempfänger umfasst, wobei der Lichtemitter und der Lichtempfänger so angeordnet sind, dass eine Absorptionsmessstrecke zwischen dem Lichtemitter und dem Lichtempfänger vorliegt.
Brandmeldeanlagen dienen zur automatischen Brandfrüherkennung und sind meist in Wohn- oder Büroräumen oder öffentlichen Gebäuden installiert, um in der Umgebung befindliche Personen auf eine Gefahrensituation aufmerksam machen zu können. Bekannt sind z. B. Brandmeldeanlagen, welche mittels des Streulichtprinzips einen Brand detektieren.
Die Druckschrift EP 1 391 860 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, beschreibt einen linearen Rauchmelder mit einem Sender und Empfänger, wobei der Sender Infrarotstrahlen zum Empfänger aussendet. Der Rauchmelder ermittelt einen Brand auf Grundlage einer ausgewerteten Abschwächung des Lichtstrahls zwischen dem Sender und Empfänger.
Offenbarung der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wird eine Brandmeldevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 offenbart. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Die Erfindung betrifft somit eine Brandmeldevorrichtung, welche z. B. an eine Wand oder eine Decke anbringbar ist, um einen Brand in Gebäuden, z. B. in Gängen oder Räumen des Gebäudes, ermitteln zu können. Die Brandmeldevorrichtung ist bevorzugt als ein Deckenmelder, insbesondere Überputzmelder, oder als ein Wandmelder ausgebildet. Besonders bevorzugt ist ein maximaler Durchmesser der Brandmeldevorrichtung kleiner als 20 cm, insbesondere kleiner als 10 cm. Insbesondere ist die Brandmeldevorrichtung ein Bestandteil eines Alarmmeldesystems und mit einem oder mehreren Brandmeldevorrichtungen, die in Räumen angebracht sind, und/oder mit einer Brandmeldezentrale signaltechnisch verbindbar. Optional umfasst die Brandmeldevorrichtung eine Sirene zur Ausgabe einer akustischen Brandwarnung.
Die Brandmeldevorrichtung umfasst mindestens einen Brandgasdetektor zur Detektion von Brandgasen. Brandgase entstehen in Folge von Bränden, so dass durch die Detektion von Brandgasen ein Rückschluss auf einen Brand möglich ist. Der Brandgasdetektor ist vorzugsweise in einem Gehäuse der Brandmeldevorrichtung angeordnet.
Der Brandgasdetektor weist zur Detektion von Brandgasen einen Lichtemitter und einen die Lichtstrahlung des Lichtemitters empfangenden Lichtempfänger auf. Der Lichtempfänger ist als ein Sensor, insbesondere als eine Fotodiode zur Messung der Lichtstrahlung ausgebildet. Der Lichtemitter und der Lichtempfänger sind vorzugsweise gegenüberliegend derart angeordnet, so dass eine Absorptionsmessstrecke zwischen dem Lichtemitter und dem Lichtempfänger vorliegt. Insbesondere ist die Absorptionsmessstrecke linear oder geradlinig ausgebildet. Für die Absorptionsmessstrecke kann alternativ vorgesehen sein, den Lichtemitter und den Lichtempfänger versetzt anzuordnen und mindestens einen Umlenkspiegel anzubringen, so dass die Lichtstrahlung über den mindestens einen Umlenkspiegel zu dem Lichtempfänger gelenkt ist. Die von dem Lichtemitter emittierte Lichtstrahlung verläuft somit geradlinig und ggf. gefaltet entlang der Absorptionsmessstrecke zum Lichtempfänger.
Die Detektion von Brandgasen steht in Abhängigkeit der vom Lichtempfänger empfangenen Lichtintensität der Lichtstrahlung. Eine Abnahme der Lichtintensität erfolgt bei einer Absorption oder Streuung der Lichtstrahlung durch Brandgase. Sollte der Lichtempfänger eine Lichtintensität empfangen, die kleiner als eine Referenzlichtintensität ist, weist dies auf ein Brandgas und folglich auf einen Brand hin.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Lichtemitter als eine UV-Lichtquelle ausgebildet ist. Der Lichtemitter emittiert somit Strahlung in einem Wellenlängenbereich im Spektrum der ultravioletten Strahlung von 100 bis 500 nm.
Ein Vorteil der Verwendung von UV-Strahlung ist, dass keine störenden Querempfindlichkeiten wie z. B. Wasserbanden oder weitere störende Moleküle, wie sie regelmäßig bei der Verwendung von Messstrahlung im Infrarotbereich vorkommen, auftreten. Eine stabile und zuverlässige Messung von Brandgasen ist auf diese Weise erreicht.
Besonders bevorzugt ist, die UV-Lichtquelle als eine UV-LED auszubilden. Angesichts der kompakten und leichten Bauweise der UV-LED ist auch eine nachträgliche Integration in Brandmeldevorrichtungen auf einfache Weise möglich. Des Weiteren lässt sich die Brandmeldevorrichtung aufgrund der raumsparenden Konstruktion der UV-LED kompakt ausführen, so dass die Brandmeldevorrichtung unauffällig an der Decke oder der Wand anordbar ist. UV-LEDs zeichnen sich zudem durch die kostengünstige Herstellung, den geringen Energieverbrauch, ihre Langzeitstabilität und Wartungsfreiheit aus.
Brandgase weisen jeweils eine charakteristische Absorptionsbande auf, so dass jedes Brandgas einen spezifischen Wellenlängenbereich absorbiert.
Vor diesem Hintergrund ist bevorzugt, den Brandgasdetektor derart auszubilden, dass in der Absorptionsmessstrecke wellenlängenselektiv oder wellenlängenbereichsselektiv gemessen wird. Insbesondere ist der Brandgasdetektor ausgebildet, in Absorptionswellenlängenbereichen mit einer höheren Empfindlichkeit als in Nebenwellenbereichen zu messen, wobei die Absorptionswellenlängenbereiche um Absorptionsbanden der zu erfassenden Brandgase angeordnet sind und wobei die Nebenwellenlängenbereiche die anderen Bereiche im Spektrum abdecken. Bevorzugt umfassen die Absorptionswellenlängenbereiche einen Wellenlängenbereich von weniger als +/–50 nm, insbesondere weniger als +/–30 nm und im Speziellen weniger als +/–15 nm um eine der Absorptionsbanden der Brandgase. Ein Vorteil der spezifischen Erfassung der Absorptionswellenlängenbereiche ist die Verringerung, insbesondere Ausblendung von Störstrahlung.
Um in der Absorptionsmessstrecke die Absorptionswellenlängenbereiche der zu erfassenden Brandgase zu erhalten, ist bevorzugt, die UV-Lichtquelle, insbesondere die UV-LED derart auszubilden, dass deren emittierter Wellenlängenbereich auf die Absorptionsbanden der zu detektierenden Brandgase abgestimmt ist. Auf diese Weise ist der Brandgasdetektor auf spezifische Brandgase sensibilisiert.
Alternativ oder optional ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Lichtempfänger auf die Absorptionsbande des jeweilig zu erfassenden Brandgases bzw. der jeweilig zu erfassenden Brandgase abgestimmt ist.
Als weitere Alternative oder optionale Ergänzung ist es möglich, dass die Brandmeldevorrichtung mindestens ein optisches Element umfasst, welches der UV-Lichtquelle, insbesondere der UV-LED, und/oder dem Lichtempfänger zur Verringerung von Störstrahlung vorgeschaltet ist. D. h., das optische Element ist derart ausgebildet, dass es lediglich den bzw. die gewünschten Wellenlängenbereiche durchlässt und weitere, unerwünschte Wellenlängenbereiche filtert. Auf diese Weise ist die Sensibilität des Brandgasdetektors auf spezifische Brandgase erhöht und Störstrahlung, welche die Absorptionsmessung verschlechtern oder deren Signifikanz verschlechtern, ausgeschlossen. Z. B. ist das optische Element als ein Transmissionsfilter, insbesondere als ein Interferenzfilter, Volumenfilter, oder als ein chromatischer Spiegel ausgebildet.
Als weitere alternative oder optionale Ergänzung ist es möglich, dass die Absorptionsmessstrecke und/oder der Lichtempfänger und/oder der Lichtemitter lichtgeschützt, insbesondere gegenüber Umgebungslicht oder gegenüber Störlicht geschützt angeordnet ist bzw. sind.
Besonders bevorzugt erfasst der Lichtempfänger zumindest einen, einige oder alle Wellenlängenbereiche der Absorptionsbanden der Brandgase NO, NO₂, SO₂, O₃, NH₃, H₂S, Cl₂, CS₂, COS, H₂, HCN und CO als Absorptionswellenlängenbereiche.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Brandgasdetektor, insbesondere durch mindestens eine der vorher beschriebenen Maßnahmen, so ausgebildet, dass der Absorptionswellenlängenbereich durch den Wellenlängenbereich von weniger als +/–50 nm, insbesondere weniger als +/–30 nm und im Speziellen weniger als +/–15 nm um die Absorptionsbande 226 nm gebildet ist, wobei der Lichtempfänger Lichtstrahlung von dem Lichtemitter in einem Wellenlängenbereich z. B. zwischen 150 und 250 nm, insbesondere zwischen 200 und 240 nm, im Speziellen zwischen 220 und 230 nm selektiv empfängt, wobei mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 80% der auf den Lichtempfänger fallenden Lichtintensität auf den genannten Absorptionswellenlängenbereich entfällt. In diesem Wellenlängenbereich der UV-Strahlung liegt die Absorptionsbande von NO. Die Erfassung einer Absorption von Lichtstrahlung im Bereich der Absorptionsbande von NO liefert somit den Hinweis auf einen Brand.
Für die Erfassung von NO liegt das Emissionsmaximum der UV-LED vorzugsweise bei 227 nm. Solche UV-LEDs sind z. B. in dem wissenschaftlichen Artikel von Hideki Hirayama, Norimichi Noguchi, Tohru Yatabe und Norihiko Kamata „227 nm AlGaN Light-Emitting Diode with 0.15 mW Output Power Realized using a Thin Quantum Well an AIN Buffer with Reduced Threading Dislocation Density“ der Fachzeitschrift Applied Physics Express (2008) beschrieben.
Alternativ oder optional ergänzend ist der Brandgasdetektor, insbesondere durch mindestens eine der vorher beschriebenen Maßnahmen, so ausgebildet, dass der Absorptionswellenlängenbereich durch den Wellenlängenbereich von weniger als +/–50 nm, insbesondere weniger als +/–30 nm und im Speziellen weniger als +/–15 nm um die Absorptionsbande 405 nm gebildet ist, wobei der Lichtempfänger Lichtstrahlung von dem Lichtemitter in einem Wellenlängenbereich z. B. zwischen 250 und 500 nm, insbesondere zwischen 300 und 450 nm, im Speziellen zwischen 400 und 410 nm selektiv empfängt, wobei mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 80% der auf den Lichtempfänger fallenden Lichtintensität auf den genannten Absorptionswellenlängenbereich entfällt. Bei diesem Wellenlängenbereich der UV-Strahlung handelt es sich um die Absorptionsbande von NO₂. NO₂ist wie NO ein Brandgas, welches bei einem Brand entsteht, so dass die Erfassung von NO₂einen Rückschluss auf einen Brand ermöglicht.
Für die Erfassung von NO₂liegt der Wellenlängenbereich der UV-LED vorzugsweise bei 405 nm. Der schmale Absorptionsquerschnitt verringert den Einfall von Störstrahlung zum Lichtempfänger, so dass die Sicherheit eines Fehlalarms erhöht ist.
Alternativ oder optional ergänzend ist der Brandgasdetektor, insbesondere durch mindestens eine der vorher beschriebenen Maßnahmen, so ausgebildet, dass der Absorptionswellenlängenbereich durch den Wellenlängenbereich von weniger als +/–50 nm, insbesondere weniger als +/–30 nm und im Speziellen weniger als +/–15 nm um die Absorptionsbande 300 nm gebildet ist, wobei der Lichtempfänger Lichtstrahlung von dem Lichtemitter in einem Wellenlängenbereich z. B. zwischen 280 und 320 nm, insbesondere zwischen 290 und 310 nm, im Speziellen zwischen 295 und 305 nm selektiv empfängt, wobei mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 80% der auf den Lichtempfänger fallenden Lichtintensität auf den genannten Absorptionswellenlängenbereich entfällt. Bei diesem Wellenlängenbereich der UV-Strahlung handelt es sich um die Absorptionsbande von O₃. O₃ist ein Brandgas, welches bei einem Brand entsteht, so dass die Erfassung von O₃ einen Rückschluss auf einen Brand ermöglicht.
Alternativ oder optional ergänzend ist der Brandgasdetektor, insbesondere durch mindestens eine der vorher beschriebenen Maßnahmen, so ausgebildet, dass der Absorptionswellenlängenbereich durch den Wellenlängenbereich von weniger als +/–50 nm, insbesondere weniger als +/–30 nm und im Speziellen weniger als +/–15 nm um die Absorptionsbande 260 nm gebildet ist, wobei der Lichtempfänger Lichtstrahlung von dem Lichtemitter in einem Wellenlängenbereich z. B. zwischen 240 und 280 nm, insbesondere zwischen 250 und 270 nm, im Speziellen zwischen 255 und 265 nm selektiv empfängt, wobei mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 80% der auf den Lichtempfänger fallenden Lichtintensität auf den genannten Absorptionswellenlängenbereich entfällt. Bei diesem Wellenlängenbereich der UV-Strahlung handelt es sich um die Absorptionsbande von SO₂. SO₂ist ein Brandgas, welches bei einem Brand entsteht, so dass die Erfassung von SO₂einen Rückschluss auf einen Brand ermöglicht.
Alternativ oder optional ergänzend ist der Brandgasdetektor, insbesondere durch mindestens eine der vorher beschriebenen Maßnahmen, so ausgebildet, dass der Absorptionswellenlängenbereich durch den Wellenlängenbereich von weniger als +/–50 nm, insbesondere weniger als +/–30 nm und im Speziellen weniger als +/–15 nm um die Absorptionsbande 215 nm gebildet ist, wobei der Lichtempfänger Lichtstrahlung von dem Lichtemitter in einem Wellenlängenbereich z. B. zwischen 200 und 240 nm, insbesondere zwischen 210 und 230 nm, im Speziellen zwischen 215 und 220 nm selektiv empfängt, wobei mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 80% der auf den Lichtempfänger fallenden Lichtintensität auf den genannten Absorptionswellenlängenbereich entfällt. Bei diesem Wellenlängenbereich der UV-Strahlung handelt es sich um die Absorptionsbande von NH₃. NH₃ist ein Brandgas, welches bei einem Brand entsteht, so dass die Erfassung von NH₃einen Rückschluss auf einen Brand ermöglicht.
Alternativ oder optional ergänzend ist der Brandgasdetektor, insbesondere durch mindestens eine der vorher beschriebenen Maßnahmen, so ausgebildet, dass die Absorptionswellenlängenbereiche durch die Wellenlängenbereiche von weniger als +/–50 nm, insbesondere weniger als +/–30 nm und im Speziellen weniger als +/–15 nm um die Absorptionsbanden 226 nm, 405 nm und weiteren Absorptionsbanden gebildet sind, wobei der Lichtempfänger Lichtstrahlung von dem Lichtemitter in den Wellenlängenbereichen zwischen 220 nm und 230 nm, 400 und 410 nm und weitere Absorptionsbanden von Brandgasen selektiv empfängt, wobei mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 80% der auf den Lichtempfänger fallenden Lichtintensität auf die genannten Absorptionswellenlängenbereiche entfällt.
Die Brandmeldevorrichtung umfasst vorzugsweise eine Auswerteeinrichtung, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, die durch den Lichtempfänger erfasste Lichtintensität auszuwerten und darauf aufbauend einen Brand zu erkennen.
Für die Auswertung eines Brandgases ist bevorzugt, die durch den Lichtempfänger erfasste Lichtintensität mit einem vorgebbaren Soll-Brandkennwert in Relation zu setzen, wobei bei Unterschreitung des vorgebbaren Soll-Brandkennwerts ein Brandgas als detektiert gilt und folglich den Hinweis auf einen Brand liefert. Optional ergänzend kann vorgesehen sein, die erfasste Lichtintensität mit einem vorgebbaren Soll-Zeitintervall ins Verhältnis zu setzen. Z. B. bei einem Abfall der Lichtintensität innerhalb des Soll-Zeitintervalls und der Unterschreitung des Soll-Brandkennwerts kann auf ein Brandgas und folglich auf einen Brand geschlossen werden.
Bevorzugt ist, dass parallel mindestens zwei Wellenlängenbereiche, z. B. durch den einen Lichtempfänger, erfasst werden. Bei dem einen Wellenlängenbereich handelt es sich um die Absorptionsbande des jeweilig zu erfassenden Brandgases. Bei dem mindestens weiteren Wellenlängenbereich handelt es sich um keine Absorptionsbande eines Brandgases, so dass Licht des Wellenlängenbereichs durch das Brandgas nicht absorbiert wird. Dieser zweite Wellenlängenbereich wird somit vom Lichtempfänger lediglich bei vorliegenden Störquellen nicht erfasst. Durch die Erfassung der mindestens zwei Wellenlängenbereiche können Störquellen wie z. B. Verschmutzung der optischen Bauteile herausgerechnet und damit die Selektivität und Störempfindlichkeit der Messung optimiert werden.
Es ist bevorzugt, dass für die Erfassung der oder weiterer Brandgase, wie z. B. CO, CO₂, O₃, SO₂ und/oder NH₃, mindestens ein weiterer Lichtemitter vorliegt. Vorzugsweise ist die Lichtstrahlung des weiteren Lichtemitters auf die Absorptionsbanden der weiteren Brandgase abgestimmt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Aussendung der Lichtstrahlung des Lichtemitters und der UV-Lichtquelle auf denselben oder alternativ auf unterschiedliche Lichtempfänger erfolgt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Lichtemitter gepulst und im Wechsel zueinander Lichtstrahlung zu dem mindestens einen Lichtempfänger ausgeben. Der bzw. die Lichtempfänger und/oder das vorgeschaltete optische Element sind derart ausgebildet, dass lediglich die Absorptionsbanden der zu erfassenden Brandgase erfasst werden.
Vorzugsweise werden die erfassten Lichtintensitäten des Lichtempfängers bzw. der Lichtempfänger in Korrelation gesetzt. Ein Alarm wird z. B. bei einer erfassten Zunahme der Gaskonzentration von mindestens einem ersten und einem zweiten Brandgas ausgegeben. Die Erfassung von verschiedenen Brandgasen liefert wichtige Informationen über die Charakteristik eines Brandes, so dass ein Fehlalarm der Brandmeldevorrichtung nahezu ausgeschlossen ist.
Bei Bränden entstehen neben Brandgasen ebenfalls Rauchpartikel. Vor diesem Hintergrund ist bevorzugt vorgesehen, dass die Brandmeldevorrichtung einen Partikeldetektor zur Detektion von Rauchpartikeln umfasst, wobei der Partikeldetektor einen Lichtsender und einen die Streulichtstrahlung des Lichtsenders empfangenden Streulichtempfänger umfasst, wobei optische Achsen des Lichtsenders und des Streulichtempfängers gewinkelt zueinander angeordnet sind, so dass eine gewinkelte Streulichtmessstrecke vorliegt. Der Partikeldetektor arbeitet demnach nach dem Streulichtprinzip. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Streulichtempfänger des Partikeldetektors dem Lichtempfänger des Brandgasdetektors entspricht, so dass lediglich ein Lichtempfänger vorliegt. Insbesondere ist der Lichtsender als eine IR-LED ausgebildet, welche Infrarotstrahlung emittiert. Die Absorptionsmesswerte des Brandgasdetektors und die erfassten Streulichtmesswerte des Partikeldetektors werden vorzugsweise zueinander in eine Korrelation gesetzt, um eine gegenseitige Referenzierung durchzuführen. Z. B. wird ein Alarm bei einer durch den Lichtempfänger erfassten Zunahme der Partikel- und Gaskonzentration ausgegeben. Die kombinierte Auswertung der erfassten Rauch- und Gaskonzentration hilft Täuschungsgrößen von tatsächlichen Brandsituationen zu trennen und führt somit zu einer zuverlässigen Erkennung eines Brandhinweises.
Vom konstruktiven Aufbau ist bevorzugt, dass die Absorptionsmessstrecke und die gewinkelte Streulichtmessstrecke in einer gemeinsamen Messkammer der Brandmeldevorrichtung überlappend angeordnet sind. Unter der überlappenden Anordnung ist eine Überschneidung der Absorptionsmessstrecke und der gewinkelten Streulichtmessstrecke zu verstehen. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängenbereiche der Infrarot- und ultravioletten Strahlung ist ein gegenseitiges erzeugtes Störlicht des mindestens einen Brandgas- und Partikeldetektors ausgeschlossen. Insbesondere vorteilhaft an der Ausgestaltung ist die raumsparende Konstruktion der Brandmeldevorrichtung. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, die Absorptionsmessstrecke und die gewinkelte Streulichtmessstrecke in unterschiedlichen Messkammern getrennt auszuführen.
Alternativ oder optional ergänzend zum Partikeldetektor umfasst die Brandmeldevorrichtung vorzugsweise einen Temperatursensor. Aufgrund der bei einem Brand entstehenden Wärme liefert die Erfassung der Temperatur einen Indiz auf einen Brand. Vorzugsweise sind zur Erkennung eines Brandes die Absorptionsmesswerte des Brandgasdetektors und die Temperaturmesswerte des Temperatursensors zueinander in eine Korrelation gesetzt. Insbesondere die Zunahme der Absorptionsmesswerte und der Temperaturmesswerte lässt auf einen Brand schließen.
Da Brände zu einer Feuchtigkeitsminderung in der Raumluft führen, ist als weitere Alternative oder optionale Ergänzung vorzugsweise vorgesehen, dass die Brandmeldevorrichtung einen Feuchtigkeitssensor umfasst. Zur Erkennung des Brandes sind die Absorptionsmesswerte des Brandgasdetektors und die Feuchtigkeitsmesswerte des Feuchtigkeitssensors zueinander in Korrelation gesetzt. Insbesondere die Zunahme der Absorptionsmesswerte und die Abnahme der Feuchtigkeitsmesswerte lässt auf einen Brand schließen. Die Messung von brandkorrelierter Größen liefert eine rasche und störsichere Branddetektion.
Die Brandmeldevorrichtung umfasst vorzugsweise Referenz-LEDs, welche in der Messkammer angeordnet und dazu ausgebildet sind, Störquellen wie z. B. Schmutzpartikel zu erfassen. Auf diese Weise ist die Funktionsfähigkeit der Brandmeldevorrichtung sichergestellt.
Es ist bevorzugt, dass die Brandmeldevorrichtung in geregelten Abständen eine Selbstkalibration durchführt. Hierzu weist die Brandmeldevorrichtung eine Messeinrichtung mit einem Strahlungsemitter und einem Strahlungsempfänger sowie einer dazwischen angeordneten Messstrecke mit einer konstanten Gasfüllung auf. Um eine präzise Referenzierung mit dem Brandgasdetektor durchzuführen, entspricht vorzugsweise der Aufbau der Messeinrichtung dem des Brandgasdetektors.
Insbesondere umfasst der optische Brandmelder eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet, den Alarm auszulösen, wenn die Auswerteeinrichtung den Brand erkannt hat.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
1 eine Brandmeldevorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Brandmeldevorrichtung aus 1 mit einem Partikeldetektor;
3 einen Brandgasdetektor der Brandmeldevorrichtung aus 1.
1 zeigt eine Brandmeldevorrichtung 1, welche an einer Decke 2 befestigt ist. Die Brandmeldevorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 3 mit einer Messkammer 4. In der Messkammer 4 ist ein Brandgasdetektor 5 angeordnet. Der Brandgasdetektor 5 dient zur Detektion von Brandgasen und weist einen Lichtemitter 5a und einen Lichtempfänger 5b auf, welche sich gegenüberliegend angeordnet sind. Der Lichtemitter 5a ist als eine UV-LED und der Lichtempfänger 5b als eine Fotodiode ausgebildet, wobei die von der UV-LED emittierte UV-Strahlung S entlang einer Absorptionsmessstrecke A auf dem Lichtempfänger 5b auftrifft.
Jedes Brandgas weist eine spezifische Absorptionsbande auf, wobei Stickoxide wie NO und NO₂als das Brandgas eine Absorptionsbande im Wellenlängenbereich der UV-Strahlung aufweisen. Die Lichtintensität der auf den Lichtempfänger 5b auftreffenden UV-Strahlung S steht somit in Abhängigkeit der entlang der Absorptionsmessstrecke A vorliegenden Stickoxide, da diese zumindest einen Teilbereich des Wellenlängenbereichs der UV-Strahlung S absorbieren. Die Erfassung einer abnehmenden Lichtintensität liefert einen frühzeitigen Hinweis auf Stickoxide, welche wiederum auf einen Brand zurückschließen lassen.
Es ist vorgesehen, dass der emittierte Wellenlängenbereich der UV-LED auf die Absorptionsbanden der Stickstoffe abgestimmt ist. Zudem ist dem Lichtempfänger 5b ein optisches Element 6 vorgeschaltet, welches lediglich einen bestimmten Wellenlängenbereich der UV-Strahlung durchlässt und weitere, unerwünschte Wellenlängenbereiche filtert.
In einer konkreten Ausführungsform ist der Brandgasdetektor 5 so ausgebildet, dass die Absorptionswellenlängenbereiche durch den Wellenlängenbereich von weniger als +/–50 nm, insbesondere weniger als +/–30 nm und im Speziellen weniger als +/–15 nm um die Absorptionsbanden 226 nm, 405 nm und ggf. weiterer Absorptionsbanden gebildet sind, wobei der Lichtempfänger Lichtstrahlung von dem Lichtemitter in Wellenlängenbereichen zwischen 220 nm und 230 nm sowie 400 und 410 nm und ggf. weitere Absorptionsbanden von Brandgasen empfängt, wobei mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 80% der auf den Lichtempfänger fallenden Lichtintensität auf die genannten Absorptionswellenlängenbereiche entfällt.
2 zeigt die Brandmeldevorrichtung 1 gemäß 1 mit dem Brandgasdetektor 5 und einem Partikeldetektor 7. Der Partikeldetektor 7 dient zur Detektion von Rauchpartikeln und arbeitet nach dem Streulichtprinzip. Der Partikeldetektor 7 umfasst einen Lichtsender 7a zur Ausgabe einer Lichtstrahlung und einen Streulichtempfänger 7b zur Erfassung einer Streulichtstrahlung, welche gebildet wird, wenn die Lichtstrahlung auf Rauchpartikel eines Brandes trifft. Der Lichtsender 7a ist als eine IR-LED und der Lichtempfänger 7b als eine Fotodiode ausgebildet.
Z. B. werden zur Erkennung des Brandes die erfassten Absorptionsmesswerte des Brandgasdetektors 5 und die erfassten Streulichtmesswerte des Partikeldetektors 7 in eine Korrelation gesetzt. Z. B. wird ein Alarm bei der Zunahme der Absorptionsmesswerte und der Streulichtmesswerte ausgegeben. Durch die Kombination des Brandgasdetektors 5 und des Partikeldetektors 7 kann die Brandmeldevorrichtung 1 eine erhöhte Sicherheit gewährleisten, einen Brand rechtzeitig zu erkennen.
Des Weiteren kann die Brandmeldevorrichtung 1 für den Ausschluss eines Fehlalarms weitere Brandkenngrößen berücksichtigten. So weist die Brandmeldevorrichtung 1 z. B. einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor auf. Die erfassten Temperaturmessdaten des Temperatursensors und/oder die erfassten Feuchtigkeitsmessdaten des Feuchtigkeitssensors können mit den erfassten Absorptionsmesswerten des Brandgasdetektors 5 und ggf. mit den erfassten Streulichtmesswerten des Partikeldetektors 7 in eine Korrelation gesetzt werden. Z. B. wird ein Alarm bei der Abnahme der Feuchtigkeit und der Zunahme der Temperatur, der Absorptionsmesswerte sowie ggf. der Streulichtmesswerte ausgegeben.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Brandgasdetektors 5 der Brandmeldevorrichtung 1. Der Brandgasdetektor 5 weist zwei Lichtemitter 5a, einen Lichtempfänger 5b und zwei optische Elemente 6 auf, wobei die zwei optischen Elemente 6 den Lichtemittern 5a vorgeschaltet sind. Die optischen Elemente 6 selektieren die von den Lichtemittern 5a emittierte UV-Strahlung, so dass in der Absorptionsmessstrecke A wellenlängenbereichsselektiv gemessen wird. Der erste Lichtemitter 5a sendet durch das optische Element 6 einen ersten und der zweite Lichtemitter 5a durch das optische Element 6 einen zweiten Wellenlängenbereich zu dem Lichtempfänger 5b, wobei die Wellenlängenbereiche jeweils auf ein zu erfassendes Brandgas abgestimmt sind. Z. B. liegt der erste Wellenbereich zur Erfassung von NO zwischen 220 und 230 nm und der zweite Wellenbereich zur Erfassung von NO₂ zwischen 400 und 410 nm. Die Lichtemitter 5a senden die Wellenlängenbereiche gepulst und im Wechsel zueinander, wobei der Wechsel z. B. in einem Zeitabstand von 1 Sekunde erfolgt.
Die Auswertung der Brandgase erfolgt beispielsweise durch die Erfassung der Gaskonzentration der zwei Brandgase als Absolutwerte. Alternativ werden die Brandgase durch eine Relativmessung ausgewertet, indem die Veränderung der Gaskonzentration erfasst wird. Als weitere Alternative erfolgt die Auswertung der Brandgase z. B. durch eine Verhältnisbildung der von dem Lichtempfänger 5b erfassten Absorptionsmesswerte der zwei Brandgase.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1391860 A1 [0003]

Claims

Brandmeldevorrichtung (1) mit mindestens einem Brandgasdetektor (5) zur Detektion von Brandgasen, wobei der mindestens eine Brandgasdetektor (5) einen Lichtemitter (5a) und einen die Lichtstrahlung des Lichtemitters (5a) empfangenden Lichtempfänger (5b) umfasst, wobei der Lichtemitter (5a) und der Lichtempfänger (5b) so angeordnet sind, dass eine Absorptionsmessstrecke (A) zwischen dem Lichtemitter (5a) und dem Lichtempfänger (5b) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtemitter (5a) als eine UV-Lichtquelle ausgebildet ist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lichtquelle als eine UV-LED ausgebildet ist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmeldevorrichtung (1) mindestens ein optisches Element (6) umfasst, welches zur Verringerung von Störstrahlung der UV-LED und/oder dem Lichtempfänger (5b) vorgeschaltet ist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger (5b) zur Verringerung von Störstrahlung Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 220 und 230 nm selektiv empfängt.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger (5b) zur Verringerung von Störstrahlung Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 250 und 500 nm selektiv empfängt.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmessstrecke (A) gefaltet ist, indem der Lichtemitter (5a) und der Lichtempfänger (5b) versetzt angeordnet sind und die Lichtstrahlung über mindestens einen Umlenkspiegel zu dem Lichtempfänger (5b) gelenkt ist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmeldevorrichtung (1) einen Partikeldetektor (7) zur Detektion von Rauchpartikeln umfasst, wobei der Partikeldetektor (7) einen Lichtsender (7a) und einen eine Streulichtstrahlung des Lichtsenders (7a) empfangenden Streulichtempfänger (7b) umfasst, wobei optische Achsen des Lichtsenders (7a) und des Streulichtempfängers (7b) gewinkelt zueinander angeordnet sind, so dass eine gewinkelte Streulichtmessstrecke vorliegt, wobei der Lichtsender (7a) als eine IR-LED ausgebildet ist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung des Brandes die erfassten Absorptionsmesswerte des Brandgasdetektors (5) und die erfassten Streulichtmesswerte des Partikeldetektors (7) zueinander in eine Korrelation gesetzt sind.
Brandmeldevorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmessstrecke (A) und die gewinkelte Streulichtmessstrecke in einer gemeinsamen Messkammer (4) der Brandmeldevorrichtung (1) überlappend angeordnet sind.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmeldevorrichtung (1) einen Temperatursensor aufweist, wobei zur Erkennung des Brandes die Absorptionsmesswerte des Brandgasdetektors (5) und die Temperaturmesswerte des Temperatursensors zueinander in eine Korrelation gesetzt sind.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmeldevorrichtung (1) einen Feuchtigkeitssensor aufweist, wobei zur Erkennung des Brandes die Absorptionsmesswerte des Brandgasdetektors (5) und die Feuchtigkeitsmesswerte des Feuchtigkeitssensors zueinander in Korrelation gesetzt sind.