Brandschutz für Geräte: Ein Feuerlöscher auf der Leiterplatte

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Eine kleine Glasampulle wird direkt auf die Leiterplatte integriert und ist mit einer speziellen Flüssigkeit gefüllt. Sie zerspringt bei einer definierten Temperatur und löscht den entstehenden Brand.

Im Juli des Jahres 2017 hatte ein Großbrand in einem Hochhaus in London für Schlagzeilen gesorgt: 79 Tote, mehr als 70 Verletzte und 129 Wohnungen wurden zerstört. Ausgelöst wurde der Brand durch ein defektes Haushaltsgerät [1].

Hinzu kam, dass das Gebäude über keine Sprinkleranlage verfügte. Auch die Dämmung am Gebäude beschleunigte die Ausbreitung des Feuers. Solche tragischen Ausmaße eines Brandes, die auf einen Fehler in elektrischen Geräten zurückzuführen sind, sind glücklicherweise selten.

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Statistiken des unabhängigen IFS-Instituts (Institut für Schadensforschung in Kiel) sowie verschiedener internationaler Verbände wie der amerikanische NFPA (National Fire Protection Association) zeigen jedoch, dass mehr als ein Drittel aller gemeldeten Feuer durch elektrische Geräte ausgelöst werden. Brände in elektrischen Geräten entstehen beispielsweise durch fehlerhafte Komponenten, kalte Lötstellen, unsachgemäße Nutzung oder schlicht Alterung wie ausgetrockneten Kondensatoren.

Betroffen sind davon alle Hersteller von elektrischen und elektronischen Geräten. Und die Dunkelziffer in der Industrie dürfte sogar noch um einiges höher ausfallen. So wird ein Brand in einem Schaltschrank im industriellen Umfeld nicht gleich eine Tragödie auslösen. Hier helfen Sprinkleranlagen oder die Werksfeuerwehr, um größere Ausfälle zu vermeiden.

Der Feuerschutz ist direkt im Gerät integriert

Anzumerken ist außerdem auch, dass bestehende Brandschutzkonzepte in Industrie und privaten Haushalten oft auf rein passiv sind oder sie berücksichtigen nur, dass die Auswirkungen so gering wie möglich bleiben. Einen direkteren, spannenden Ansatz verfolgt Job Thermo Bulbs aus Ahrensburg bei Hamburg. Die Entwickler haben erkannt, dass der beste und effektivste Brandschutz innerhalb eines Elektrogerätes oder Schaltschrankes liegt. Entstanden ist die sogenannte E-Bulb. Hierbei handelt es sich um einen Feuerschutz, der direkt im Gerät integriert ist. Die Löschsicherung erkennt Gerätebrände frühzeitig innerhalb eines elektrischen Gerätes und bekämpft sie direkt am Entstehungsort.

Von außen unscheinbar, ist die E-Bulb eine robuste Glasampulle, wie sie ähnlich milliardenfach auch in Sprinklern zum Einsatz kommt. Die Ampulle hat dabei die Größe einer handelsüblichen Gerätesicherung und misst in der kleineren Ausführung 5 mm x 20 mm sowie 5 mm x 40 mm in der größeren. Gefüllt ist die Ampulle mit einer nicht giftigen und nicht leitenden Flüssigkeit. Es handelt es sich um eine sogenannte High-Tech-Flüssigkeit mit der Bezeichnung „NOVEC“ von der Firma 3M.

Glasampulle platzt von innen heraus

Die Glasoberfläche ist zudem elektrisch leitend beschichtet, was eine dauerhafte Stromtragfähigkeit üblicher Netzspannungen ermöglicht. Dabei ist die Glasampulle so kalibriert, dass sie beim Überschreiten einer definierten Auslösetemperatur am Installationsort von innen heraus zerplatzt. Dabei wird das Löschmittel im Inneren des elektrischen/elektronischen Geräts freigesetzt. Ein entstehendes Feuer wird unmittelbar gelöscht. Da die Löschflüssigkeit über einen geringen Verdampfungspunkt verfügt, wird sie im Moment des Freisetzens übergangslos zu einem Gas.

Rückstände des Löschmittels oder Kurschlüsse treten nicht auf. Gleichzeitig wird durch das Auslösen auch die elektrisch leitende Oberfläche der Glasampulle zerstört. Der über die Löschsicherung fließende elektrische Strom wird somit dauerhaft unterbrochen. Ein Feuer kann sich so nicht durch weiterhin zugeführte Energie wieder entzünden. Lässt sich die E-Bulb nicht in eine bestehende elektrische Stromlaufpläne eindesignen oder wäre der Aufwand zu groß ist, gibt es die Ampulle auch in einer unbeschichteten Variante, also ohne die elektrische Stromtragfähigkeit. So kann die E-Bulb nach dem gleichen Prinzip lokal auch einen Gerätebrand erkennen und löschen. Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der E-Bulb wurde neben der UL auch vom VDE und MPA unabhängig geprüft und bestätigt. Mit der kleinen Löschsicherung lassen sich Geräte mit einem freien Volumen bis zu 2,2 Liter wirtschaftlich absichern. Das sind die üblichen Größen von Netzteilen, Vorschaltgeräten oder Kleingeräten.

Für Schaltschränke an schwer zugänglichen Orten

Im industriellen Umfeld werden jedoch auch größere Geräte wie Schaltschränke immer wieder erweitert und neue Komponenten installiert oder Module nachgerüstet. Sind die Schränke zudem noch in Lüftungsschächten, in der Nähe von Notausgängen oder an schwer zugänglichen Orten eines Produktionsbetriebes installiert, kann ein kleiner Fehler schnell dramatische Konsequenzen für Menschen, Maschinen und Gebäuden nach sich ziehen. Hierfür bietet sich die Produktreihe AMFE = Automatische-Miniatur-Feuerlösch-Einheit an. Sie besteht aus zwei Teilen: einem Auslösekopf mit einer thermosensitiven Ampulle, wie sie auch in Sprinkleranlagen verwendet wird, und einem angeschlossenen Löschmittelzylinder.

Durch die Hitze des Feuers steigt der Innendruck in der präzise kalibrierten Auslöseampulle. Zerplatzt die Ampulle, löst sie einen Federmechanismus aus. Unabhängig von einem externen Fremdsystem wird der angeschlossene Zylinder mit dem Löschmedium geöffnet und das Feuer gelöscht. Der Zylinder ist ebenfalls mit „NOVEC“ gefüllt und löscht in verschiedenen Größen Brände in Schaltschränken bis 1,5 m³. Die Variante S-AMFE nutzt anstelle der Standardampulle eine elektrisch leitende Variante, um einen Signalstrom zu führen. Der Betreiber einer Anlage kann damit auch bei unzugänglichem Einbau die Information „hat ausgelöst“ erfassen und weiter verarbeiten.

Eine dritte Version ermöglicht über einen definierten Stromimpuls eine aktive, bewusst ausgelöste Initiierung der Löschanlage. Das kann über einen externen Sensor erfolgen. Dank der AMFE-Reihe hat der Anwender eine flexible, nachrüstbare und ortsunabhängige Möglichkeit, den Brandschutz von Anlagen, Schaltschränken und Geräten im Industriellen, Infrastrukturellen aber auch in Privathaushalten sicher zu gewährleisten.

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