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MCS - Blog

In diesem Blog beantworten wir Fragen, die uns immer wieder gestellt werden. Wir hoffen, Ihnen damit schnelle Antworten liefern zu können. Natürlich stehen wir Ihnen jederzeit gerne direkt zur Verfügung. Sollten Sie weitere Fragen, Anmerkungen oder weiterführende Informationen haben, würden wir uns über Ihre Kontaktaufnahme sehr freuen. 


 

Querempfindlichkeit von Halbleitersensoren

Metalloxid-Halbleitersensoren (MOS-Sensoren), oft als Halbleiter-Gassensoren bezeichnet, haben generell eine hohe Querempfindlichkeit. Das bedeutet, dass der Sensor nicht nur auf das Zielgas reagiert, sondern auch auf andere Gase oder Dämpfe.
 
Die grundlegende Funktionsweise beruht auf einer Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des Halbleitermaterials, die durch sehr kleine Änderungen des Sauerstoffgehalts auf der Oberfläche des Halbleitersensors hervorgerufen wird. Dies passiert bereits im ppm-Bereich. Sobald also kleine Mengen Sauerstoff aus der Umgebungsluft durch ein anders Gas verdrängt werden, ändert sich die Leitfähigkeit des Halbleitersensors messbar. Da das Grundprinzip auf Sauerstoffverdrängung beruht, reagieren Halbleitersensoren auf eine Vielzahl von Gasen und haben daher eine Art universelle Querempfindlichkeit.
   
Warum gibt es spezielle Halbleitersensoren für brennbare Gase und für Kältemittel, wenn Hableitersensoren auf nahezu alle Gase reagieren?
Die Oberflächenbeschaffenheit dieser Sensoren wurden so eingestellt, dass diese optimal auf das Zielgas z.B. Kältemittel (Frigene) oder auf brennbare Gase (Alkane) reagieren. Sie reagieren aber dennoch weiterhin auf andere Gase. Dies wird durch die Optimierung nicht unterbunden und lässt sich aufgrund des Messprinzips auch nicht vermeiden.
 
Welche Alternative gibt es, wenn die Querempfindlichkeit stört?
In diesem Fall ist auf ein alternatives Messprinzip umzusteigen. im Falle von Kältemitteln und brennbaren Gasen wird dann i.d.R. auf Infrarot-Technik umgestellt. Z.B. auf einen Messfühler der Reihe MCS GMS IR.
 
 Eine etwas genauere Erklärung der Vorgänge im Halbleitersensor
Die grundlegende Funktionsweise beruht auf einem Elektronentransfer aus dem Leitungsband des Halbleiters zu chemisorbierten Sauerstroffatomen auf der Oberfläche des Halbleitersensors. Das heißt, Leitungselektronen werden durch den in der Umgebungsluft enthaltenen Sauerstoff durch einen Elektronentransfer gebunden. Wird nun der Sauerstoff durch ein anderes Gas verdrängt, werden die durch den Sauerstoff gebundenen Elektronen wieder frei. Dadurch erhöht sich die Leitfähigkeit des Halbleitersensors. Die Änderung der Leitfähigkeit lässt sich einer Gaskonzentration zuordnen.
 

Ammoniak als Kältemittel

Ammoniak (NH₃) als Kältemittel ist unter der Bezeichnung R717 bekannt. Es wird oft als natürliches Kältemittel bezeichnet, da Ammoniak auch in natürlichen Stoffkreisläufen vorkommt und zudem kein Ozonabbaupotential hat. Ammoniak wird jedoch synthetisch hersgestellt und wird immer mehr als Alternative zu klimaschädlichen Kältemitteln eingesetzt.

Bei Füllmengen über 10kg ist eine Gaswarnanlage vorzusehen. Laut DIN EN 387-3 Kap.7.5 ist bei 500ppm NH3 Alarm auszulösen und die Lüftungsanlage in Gang zu setzen. Bei 30.000ppm (3 Vol.%) ist die Kälteanlage automatisch abzuschalten.

Die für diese Anwendung benötigten Messfühler müssen einen großen Messereich abdecken, von mindestens 500ppm bis über 3Vol.%. Sensoren, die für den ppm-Bereich ausgelegt sind, vertragen keine Gaskonzentrationen im Prozentbereich. Im Falle von elektrochemischen Sensoren steht eine begrenzte Menge an Elektrolyt und Kathoden-/Anodenmaterial über die Lebensdauer zur Verfügung. Sensoren, die für den ppm-Bereich entwickelt wurden, werden durch Gaskonzentrationen im Volumenbereich folglich rasch verbraucht und zerstört. Dies kann schon innerhalb weniger Minuten passieren.

MCS bietet daher Gasmessfühler in verschiedenen Messbereichen an. 

+ GMS NH3 EC 100ppm

+ GMS NH3 EC 300ppm

+ GMS NH3 EC 1000ppm

+ GMS NH3 PL 4 Vol%

Andere Messbereiche sind auf Anfrage möglich 

 Autor: Dipl.-Ing. Gregor Büche

 

Kalibrieren oder Justieren ?

In der Gaswarntechnik wird gerne über das Kalibrieren von Gasmessfühlern gesprochen. Doch leider wird dieser Begriff meist falsch eingesetzt. Denn es wird nicht nur kalibriert, sondern auch justiert.

Was bedeuten nun die beiden Begriffe?

Unter Kalibrieren versteht man das Feststellen und Dokumentieren der Abweichung der Anzeige eines Messgerätes oder einer Steuereinheit vom richtigen Wert der Messgröße. D.h. es wird lediglich die Abweichung vom Sollwert notiert. In der Gaswarntechnik ist dies ist dann der Fall, wenn die Abweichung des Signals des Gasmessfühlers so gering ist, dass kein Nachstellen notwendig ist.

Justieren ist der Vorgang, bei dem ein Messgerät so eingestellt bzw. abgeglichen wird, dass die Messabweichung vom Sollwert innerhalb einer vorgegebenen Spezifikation liegt. D.h., es wird nachgestellt. In der Gaswarntechnik ist dies dann der Fall, wenn z.B. aufgrund von Alterung des Sensors die Messwerte eines Gasmessfühlers zu stark von den Sollwerten abweichen und der Messfühler nachgestellt werden muss. 

Autor: Dipl.-Ing. Gregor Büche

MCS 4000-S Ausgabetest

Die folgende Beschreibung gilt für die Parametriersoftware der MCS 4000-S in der Version v.19.08.2019.

Die Parametriersoftware der MCS 4000-S bietet die Möglichkeit, Ausgabentests durchzuführen. Dies ist ein hilfreiches Tool, um die Funktion von Relais, aber auch die Richtigkeit der Programmierung zu testen. Dabei können einzelne Relais, ganze Relaisgruppen oder auch Alarmzonen angesprochen werden.

 

  1. Innerhalt der Gruppe "Relais" lassen sich die Relais einzeln ansprechen.
  2. Mit der Gruppe "Funktion testen" können alle Relais angesprochen werden, die entweder optische oder akustische Signalgeber bedienen.
  3. Unter "Alarme testen" ist eine Simulation von Alarmen bzw. von einer Gerätestörmeldung (GSM) möglich.
  4. Die Zonen sind als Alarmzonen zu verstehen. Hiermit lassen sich diejenigen Relais schalten, die zu einer entsprechenden Alarmzone gehören.

Alarmsperre während des Ausgabetests

Wird ein Ausgabetest gestartet, schaltet die Anlage automatisch die Alarmsperre aktiv. D.h. es werden während des Tests keine Alarme geschaltet. Dies ist notwendig, um den Test nicht durch falsche Ausgaben zu stören. Die Aktivierung der Alarmsperre ist durch ein rotes Feld am unteren Bildschirmrand sichtbar.

Die Alarmsperre ist auf 8 Stunden begrenzt. D.h., wenn vergessen wird die Alarmsperre auszuschalten, wird diese automatisch nach 8 Stunden vom System deaktiviert.

Dennoch sollte die vor Verlassen des Programm händisch deaktiviert werden, um die Gaswarnanlage wieder in einen alarmfähigen Modus zu bringen.

Aufheben der Alarmsperre (zu beachten!!!)

Um die Alarmsperre aufzuheben, ist der Reiter "Vorgaben" zu wählen und die Seite durch den Button "Vorgaben auslesen" zu aktualisieren. Danach wird auch auf dieser Seite die aktive Alarmsperre angezeigt (Haken "Alarmsperre für 8 Stunden"). 

Folgende Schritte sind notwendig, um die Alarmsperre nun zu deaktivieren:

  1. Haken "Alarmsperre für 8 Stunden" entfernen
  2. Button "Setzen Alarmsperre" deaktivieren
  3. Button "Vorgaben senden" drücken
  4. Button "Parameter im Gerät speichern" drücken

Jetzt ist die Alarmsperre deaktiviert und die Anlage wieder in Alarmbereitschaft.

Autor: Daniel Gehlert

VDI 2053 - Raumlufttechnik Garagen

Die VDI-Richtline 2053 Blatt 1 vom Dezember 2014 ist die zum Zeitpunkt des Schreibens aktuelle Richtline für Raumlufttechnik in Garagen. Garagen müssen ausreichend gelüftet werden, um einen gesundheitlich unbedenklichen Betrieb zu ermöglichen. Dabei geht VDI 2053 Blatt 1 von einem kurzzeitigem Aufenthalt von Personen in der Garage aus. Eine Anwendung der darin beschriebenen Sicherheitsfunktionen auf Garagen und Räume, die für den längeren Aufenthalt von Personen vorgesehen sind, bedarf daher einer gesonderten Prüfung.

Überwachungsabschnitte:

Eine Garage wird in Überwachungsabschnitte unterteilt. Darunter wird ein räumlicher Teil verstanden, innerhalb dem eine weitgehend freie Durchmischung der Raumluft aufgrund der baulichen Gegebenheiten sichergestellt ist. Ein Überwachungsabschnitt soll nicht mehr als 400 m2 groß sein.  In jedem Überwachungsabschnitt muss mindestens eine Messstelle vorhanden sein. Die Gasmessfühler sind auf einer Höhe von 1,50 m zu installieren und etwa in der Mitte des jeweiligen Überwachungsabschnitts anzubringen. Sie dürfen jedoch nicht in der Nähe von Zuluftauslässen angebracht werden. 

Grenzwerte:

Die Richtlinie gibt Grenzwerte für Kohlenmonoxid (CO) vor. Für NO2- und Benzol- aber auch Feinstaubimmissionen (PM10) werden keine Vorgaben gestellt. Das Kohlenmonoxid wird hier als Pilotgas für die restlichen Schadstoffe in der Garagenluft betrachtet, was sich in einem relativ niedrigen CO-Grenzwert widerspiegelt. So wird eine zulässige CO-Konzentration von 60 ppm als Viertelstundenmittelwert angesetzt. In Garagenräumen mit ständigen Arbeitsplätzen sind die gesetzlichen Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) nach TRGS 900 einzuhalten. Dieser liegt in der TRGS 900 in der Fassung 02.07.2021 bei 30 ppm.

Überschreitet der Messwert eines Überwachungsabschnitts den zulässigen Grenzwert von 60 ppm (als Viertelstundenmittelwert) oder den Spitzenwert von 120 ppm, so sind die Warneinrichtungen in Funktion zu setzen. Spitzenwerte von 120 ppm unterhalb von zwei Minuten Dauer können unberücksichtigt bleiben. Es können auch 250 ppm Augenblickswerte ohne Verzögerungszeit stattdessen genutzt werden.

Bei den Grenzwerten sind die Garagenverordnungen der einzelnen Bundesländer zu beachten, die sich teilweise voneinander unterscheiden.

Warneinrichtungen:

Ein Leuchtpiktogramm ist je 500m2 Garagenfläche vorzusehen. Es muss allgemein sichtbar am Hauptfahrweg angebracht werden. Ob auch akustische Warnanzeigen notwendig sind, um die optischen Signale zu unterstützen, muss im Einzelfall geklärt werden. Akustische Signale müssen quittierbar sein bzw. nach zwei Minuten automatisch abschalten.

Notstromversorgung (NSV):

Der Betrieb der Gaswarnanlage bei Stromausfall ist mit einer Ersatzstromquelle sicherzustellen. Dabei muss gewährleistet sein, dass optische Warnanzeigen (Warnblinkleuchten, Leuchtpiktogramme) für mindestens eine Stunde ständig in Betrieb bleiben.

 Autor: Dipl.-Ing.(FH) Gregor Büche - VDI