Wie funktionieren optische Rauchmelder?

Ein effektiver Rauchmelder gehört zu den wichtigsten Sicherheitsvorkehrungen im Haushalt. Angesichts der zahlreichen Auswahlmöglichkeiten, die der Markt hinsichtlich Modellen und Funktionsweisen zu bieten hat, fällt es aber womöglich schwer, das passende Gerät zu finden.

Verbreitet sind Rauchmelder, die mit optischen Signalen arbeiten. Aber wie genau funktionieren diese optischen Rauchmelder?

Wie funktionieren optische Rauchmelder?

Wie funktionieren optische Rauchmelder?

Welche Arten optischer Rauchmelder gibt es?

Will man sich genauer mit der Funktionsweise von optischen Rauchmeldern befassen, muss man zunächst feststellen, dass je nach der Art, auf die ein Melder einen Brand erkennt, drei Grundtypen optischer Rauchmelder unterschieden werden müssen:

  1. Optische Rauchmelder nach dem Durchlichtprinzip
  2. Optische Rauchmelder nach dem Streulichtprinzip
  3. Ionisationsrauchmelder

Alle diese Rauchmelder haben gemeinsam, dass sie als stationäre, automatische Rauchmelder in verschiedenen geschlossenen Räumen eingesetzt werden können. Achten sollte man nur darauf, dass in dem jeweiligen Raum keine betriebsbedingte Lufttrübung eintritt, wie es beispielsweise in Küchen durch Kochdämpfe geschehen kann. Spezielle Rauchmelder für die Küche haben wir in dem verlinkten Artikel vorgestellt und deren Besonderheiten dargestellt.

Ebenfalls gemeinsam ist den verschiedenen Typen optischer Rauchmelder der ideale Punkt zum Anbringen: an der Decke des Raumes, wo sich im Falle eines Brandes aufgrund des thermischen Auftriebs zuerst Rauch ansammelt.

Im Einzelnen weicht die Funktionsweise der drei Grundtypen jedoch voneinander ab – wie genau, soll im Folgenden erläutert werden. Dabei sollen der Übersicht halber einige Grundfragen geklärt werden:

  1. Funktionsweise des Rauchmelders
  2. Vorteile des Rauchmelder-Typs
  3. Nachteile des Rauchmelder-Typs

Optische Rauchmelder nach dem Durchlichtprinzip

Funktionsweise

Ein optischer Durchlichtrauchmelder besteht aus zwei kleinen Kanälen, durch die der geteilte Lichtstrahl einer LED-Lampe geschickt wird. Der obere, so genannte Referenzkanal ist hermetisch von der Außenluft abgeschnitten. Die Stärke des Lichtstrahls, der hier entlang geschickt wird, dient als Vergleichswert für den unteren Strahl, der in einem offenen Kanal verläuft. Im gewöhnlichen Zustand haben beide Lichtstrahlen die gleiche Stärke, was von der Empfangsoptik am Ende der beiden Kanäle registriert wird.

Im Falle eines Brandes treten die Rauchpartikel in den offenen Kanal ein und trüben den Lichtstrahl. Während der Lichtstrahl im geschlossenen Referenzkanal gleich bleibt, nimmt die Stärke im offenen Kanal mit steigender Rauchintensität immer mehr ab. Die Empfangsoptik registriert diese Differenz und schlägt Alarm, sobald ein bestimmter Wert überschritten wird. Je nach Modell stößt der Rauchmelder dann Alarmtöne von mindestens 85 Dezibel aus.

Vorteile

Der abgeschlossene Lichtstrahl im Referenzkanal dient nicht nur als Vergleichsgröße mit dem offenen Messkanal, sondern auch der Kompensation von Störgrößen, wie etwa Temperatur und Verschmutzung, und der Eigenüberwachung. So sind Durchlicht-Rauchmelder relativ unempfindlich gegen Fehlalarme.

Nachteile

Diese Rauchmelder-Art basiert auf einem klassischen Prinzip und wird heute in der Praxis nur noch selten verwendet.

Optische Rauchmelder nach dem Streulichtprinzip

Funktionsweise

Während das Durchlichtprinzip auf der Unterbrechung oder Trübung eines durchgehenden Lichtsignals beruht, arbeiten optische Rauchmelder nach dem Streulichtprinzip genau entgegen gesetzt.

Hier befindet sich im Rauchmelder wieder eine Lichtquelle, zumeist eine LED-Lampe, deren Lichtsignal allerdings nicht auf eine Empfangsoptik trifft, sondern auf eine neutrale Oberfläche, die nicht reflektierend ist. Die ebenfalls im Rauchmelder befindliche Fotolinse, die einen solchen Lichtstrahl empfangen könnte, bleibt im gewöhnlichen Zustand unberührt.

Wenn nun Rauchpartikel von einem Brand ins Gehäuse des Brandmelders eindringen, wird der Lichtstrahl durch die Partikel zerstreut und trifft auf die Fotolinse, die in diesem Fall sofort Alarm auslöst.

Vorteile

Durch die Streuung des Lichts kann der Rauchmelder nach dem Streulichtprinzip schon bei geringsten Rauchkonzentrationen reagieren. Deshalb sind die Streulicht-Rauchmelder auch die aktuell am weitesten verbreiteten Rauchmelder.

Nachteile

Streulicht-Rauchmelder sind im Vergleich zu anderen Rauchmeldern relativ anfällig für Fehlalarme. Um beispielsweise zu verhindern, dass ein Insekt in den Messraum kriecht und den Lichtstrahl versehentlich auf die Fotolinse reflektiert, sind bei den meisten Modellen spezielle Insektenschutznetze an den Öffnungen des Rauchmelders angebracht. Dieses Problem betrifft allerdings auch die Durchlicht-Rauchmelder.

Weiterhin sind optische Rauchmelder relativ empfindlich gegenüber Verschmutzungen. Wenn sich etwa genug Staub im Inneren des Messraums ablagert, können auch dessen Partikel dazu führen, dass der Lichtstrahl auf die Fotolinse reflektiert wird. Unter anderen auch aus diesem Grund wird empfohlen, dass Rauchmelder spätestens nach zehn Jahren ausgetauscht werden sollten, um eine bestmögliche Betriebsbereitschaft sicherzustellen.

Ionisationsrauchmelder

Funktionsweise

Der Ionisationsrauchmelder basiert auf einem weitaus komplizierteren Mechanismus als die beiden ersten Typen. Auch dieser Rauchmelder misst den Anteil an Rauch- oder Rußpartikeln in der Luft, allerdings durch ein anderes Prinzip.

Im Inneren des Rauchmelders befinden sich zwei elektrisch leitende Metallplatten, an denen eine schwache Gleichspannung anliegt. Zwischen den Platten befindet sich ein radioaktives Präparat, dessen statischer Teilchen-Ausfluss die Luft in der Messkammer ionisiert. Dadurch wird die Luft zwischen den Metallplatten elektrisch leitend – es fließt ein konstanter Ionen-Strom.

Im Falle eines Brandes dringen Rauchpartikel in die Kammer des Rauchmelders ein und haften sich aufgrund des physikalischen Anlagerungsprinzips nach Bricard an die Ionen an. Diese werden dadurch schwerer und verlieren an Geschwindigkeit. Die Folge: Der Stromfluss zwischen den Metallplatten sinkt. Unterschreitet der Stromfluss einen bestimmten Schwellenwert, schlägt der Rauchmelder Alarm.

Vorteile

Ionisationsrauchmelder sind aufgrund der Partikelfeststellung in der Lage, Brände bereits kurz vor dem offenen Entflammen zu ermitteln und – je nach Einstellung des Schwellenwerts – sehr schnell Alarm auszulösen. Sie können auch sehr kleine Partikel unabhängig von deren Farbe erkennen und darauf reagieren.

Nachteile

Zwar können Ionisationsrauchmelder offene Brände sehr schnell registrieren, auf Schwelbrände reagieren sie dafür nur sehr langsam oder sogar gar nicht. Das größte Problem besteht allerdings in den verwendeten Materialien: Aufgrund des radioaktiven Gehalts im Inneren des Melders gilt dieser als Sondermüll und muss fachgerecht entsorgt werden.

Techn. Aufbau eines optischen Rauchmelders

Techn. Aufbau eines optischen Rauchmelders

Im schlimmsten Fall kann das sogar umfangreiche Probleme bedeuten: Sollte ein Haus abbrennen, in dem Ionisationsrauchmelder installiert waren, und werden die Überreste dieser Melder von der Feuerwehr nicht zweifelsfrei in den Brandtrümmern gefunden, müssen die gesamten Brandüberreste als Sondermüll behandelt und entsorgt werden. Das kann mit sehr hohen Kosten verbunden sein.

Wer sich für einen optischen Rauchmelder interessiert, sollte sich umfassend über deren Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten informieren, um individuell entscheiden zu können, welcher Typ für die eigenen Bedürfnisse am geeignetsten scheint. Nähere Informationen dazu kann man in jedem Elektrofachgeschäft erhalten.

Für die Sicherheit in den eigenen vier Wände sollte das auf jeden Fall den Aufwand wert sein. In unserer Produktauswahl können sie von verschiedenen Herstellern passende Rauchmelder kaufen.

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