MINT Magazin


08.05.2014
von Michael Messer | Klett MINT | #mintmagazin

NATURWISSENSCHAFT IM ALLTAG - Brandmeldesysteme

Zahlreiche Gebäudebrände erzeugen jährlich Millionenschäden und fordern dabei viele Verletzte und Tote. Fast alle Brandtoten (ca. 95%) fallen dabei nicht den Flammen zum Opfer, sondern ersticken in Folge einer Rauchvergiftung. Der Brandgeruch wird vor allem im Schlaf nicht wahrgenommen. Der Alarm eines Brandmelders kann dann Leben retten.

Alarm durch den Tyndalleffekt

Optische Rauchmelder besitzen im Inneren eine Streulichtkammer, in die eine Leuchtdiode und ein lichtempfindlicher Sensor (Fotodiode) eingebaut sind. Der Aufbau ist so konstruiert, dass der Lichtstrahl der Leuchtdiode nicht direkt auf den Sensor trifft, sondern von einem Labyrinth aus schwarzen Wänden absorbiert wird. Befinden sich nun Rauchpartikel im Lichtstrahl, so wird ein Teil des Lichts gestreut und gelangt damit auf die Fotodiode. Der Effekt der Lichtstreuung wird als Tyndalleffekt bezeichnet. Der lichtempfindliche Sensor im Rauchmelder detektiert also nur bei vorhandenen Streupartikeln ein Lichtsignal und löst Alarm aus, sobald ein gewisser Schwellenwert überschritten wird.

 

Geruchloser Killer

Eine andere Art des Brandmelders ist der Kohlenstoffmonoxid-Melder. Dieser detektiert die Konzentration von Kohlenstoffmonoxid (CO) in der Luft. Mit Hilfe einer Sensorzelle, die meist aus Zinndioxid besteht, wird vorbeiströmendes Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid (CO2) oxidiert. Zinndioxid wird dagegen reduziert und die Zusammensetzung in der Sensorzelle wird verändert. Durch diese Änderung der Leitfähigkeit des Sensors wird ab einem bestimmten Grenzwert ein Alarm ausgelöst. CO ist ein hochgiftiges Gas, das vom Menschen nicht wahrgenommen werden kann. Es bindet sich 200-mal stärker an das Hämoglobin der roten Blutkörperchen als Sauerstoff und ist deshalb sehr gefährlich. Die Blutkörperchen sind für den Sauerstoff-Transport im Körper zuständig und werden bei einem CO-Anteil von nur 0,1 % in der Atemluft ungefähr zur Hälfte blockiert. Innerhalb von ein bis zwei Minuten kann diese Konzentration zum Tod führen.

 

Nicht nur Glücksbringer – der Schornsteinfeger

Kohlenstoffmonoxid entsteht bei der unvollständigen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen. Steht beim Verbrennungsvorgang zu wenig Sauerstoff zur Verfügung, entsteht dieses giftige Gas. Damit es im Schornstein nicht zu einem Rückstau kommt, wird dieser regelmäßig vom Schornsteinfeger gereinigt und geprüft. Dadurch wird verhindert, dass Abgase in den Heizungsraum gelangen. In einem Großteil der Bundesländer gibt es eine Rauchmelderpflicht für private Wohnräume. Weil der Rauch und auch das CO nach oben steigen, ist dort die Konzentration am höchsten. Rauchmelder müssen deshalb an der Decke befestigt werden.

 

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