Produkt-Neuheit

Die Erkennung brennbarer Gase wie Erdgas (NG), Flüssiggas (LPG) und zunehmend auch Wasserstoff (H₂) ist für die Sicherheit in Wohngebäuden von entscheidender Bedeutung, um Explosionen und Brandgefahren durch Gaslecks zu verhindern. In Europa sind Gaswarnsysteme in der Regel so ausgelegt, dass sie bereits weit unterhalb gefährlicher Konzentrationen, bei etwa 10–20 % der unteren Explosionsgrenze (UEG), Alarm auslösen. Dies erfordert Sensoren mit hoher Empfindlichkeit, schnellen Reaktionszeiten und starker Selektivität, um Fehlalarme zu minimieren. Die Anwendungsanforderungen variieren je nach Gasart: Die Erkennung von Erdgas (Methan) ist vor allem in Haushalten mit Gasanschluss relevant, insbesondere in der Nähe von Heizkesseln, Herden und Zählern; Die LPG-Erkennung (Propan/Butan) ist unerlässlich in Immobilien, die Flaschengas nutzen, sowie in Wohnmobilen und Wohnwagen, wo sich Gas aufgrund seiner höheren Dichte in geringen Konzentrationen ansammeln kann; und die Wasserstofferkennung gewinnt mit der zunehmenden Verbreitung von Wasserstoffbeimischungen und zukünftigen Energiesystemen für Wohngebäude zunehmend an Bedeutung, wo das niedrige Molekulargewicht und die hohe Diffusionsfähigkeit des Gases eine schnelle Sensorreaktion in Deckennähe oder in geschlossenen Räumen erfordern.
Weltweit sind die Sicherheitsanforderungen für Gas in Wohngebäuden fest etabliert, wobei sich Warnmelder für brennbare Gase in Märkten wie Japan und den USA weit verbreitet haben und dort die Zahl der gasbedingten Unfälle deutlich gesenkt haben. Diese nachgewiesene Erfolgsbilanz treibt nun eine zunehmende Verbreitung in ganz Europa voran, insbesondere da sich die Infrastruktur weiterentwickelt, um wasserstofffähige Systeme zu unterstützen. Während spezielle Detektoren für brennbare Gase nach wie vor unverzichtbar sind, steigt die Nachfrage nach kombinierten CO- und Gaswarngeräten, insbesondere in Umgebungen, in denen sowohl toxische als auch explosive Risiken bestehen – wie Küchen, Heizungsräume, Garagen und Wohnungen mit Gasgeräten. In diesen Anwendungsbereichen kann ein einziges Gerät neben Gaslecks auch Kohlenmonoxid aus unvollständiger Verbrennung überwachen und bietet im Vergleich zu separaten Detektoren eine einfachere Installation, geringere Systemkosten und einen umfassenderen Schutz, was sie zu einer zunehmend attraktiven Lösung für moderne Sicherheitskonzepte in Wohngebäuden macht. Siehe Sicherheit zu Hause – Anwendungen von CO- und Multigas-Sensoren in Wohngebäuden (1)
Dieser Artikel befasst sich mit der Produktpalette der Figaro-Sensoren für brennbare Gase, die in Sicherheitsanwendungen für Privathaushalte für Erdgas, Flüssiggas, Wasserstoffgemische und reinen Wasserstoff eingesetzt werden, und beleuchtet, wie diese Technologien zu mehr Sicherheit in den eigenen vier Wänden beitragen und die sich weltweit weiterentwickelnden Sicherheitsstandards unterstützen.

In Europa werden Gaswarngeräte für den privaten Gebrauch hauptsächlich durch die Norm EN 50194-1 geregelt, die Leistungsanforderungen für die Erkennung von Erdgas, Flüssiggas (LPG) und – in ihrer neuesten Fassung – Wasserstoff festlegt, einschließlich typischer Alarmschwellenwerte von etwa 10 bis 20 % der unteren Explosionsgrenze (UEG), Reaktionszeiten und zuverlässiger Funktion unter wechselnden Umgebungsbedingungen. Die Erweiterung dieser Norm, EN 50194-2, deckt mobile Umgebungen wie Wohnwagen und Boote ab, während EN 50244 Leitlinien für die korrekte Installation und Verwendung enthält. Obwohl diese Normen auf Detektorebene gelten, stellen sie klare Anforderungen an den zugrunde liegenden Sensor, der Gase weit unterhalb der Alarmschwellen (3–20 % UEG) mit einer Genauigkeit von etwa ±2,5 % bis ±5 % UEG, einer schnellen Ansprechzeit (innerhalb von Sekunden) und einer über mehrere Jahre stabilen Leistung zuverlässig erkennen muss. Sensoren müssen zudem unter verschiedenen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen sowie gegebenenfalls bei Vibrationen zuverlässig funktionieren und gleichzeitig Störungen durch VOCs, Alkoholdämpfe und andere Haushaltsverunreinigungen minimieren. Während die CE-Kennzeichnung für in Europa verkaufte Geräte vorgeschrieben ist, gibt es derzeit keine harmonisierte EU-weite Gesetzgebung, die eine Installation in allen Haushalten vorschreibt, wobei die Vorschriften von Land zu Land variieren. Da Wasserstoff jedoch in Energiesystemen für Privathaushalte zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist zu erwarten, dass sich sowohl die Normen als auch der regulatorische Druck im Einklang mit Initiativen zur Dekarbonisierung und zur Sicherheit weiterentwickeln werden.

MOS-Sensoren (Metalloxid-Halbleiter) für Erdgaswarnmelder
Der Figaro TGS 8410 ist ein MOS-Sensor der nächsten Generation, der gemäß den Anforderungen der Norm EN 50194 für die Gasdetektion in Wohngebäuden optimiert wurde. Er bietet eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Methan bei guter Selektivität, einschließlich einer Unempfindlichkeit gegenüber häufigen Störstoffen wie Alkoholdämpfen, was dazu beiträgt, Fehlalarme zu minimieren. Der Sensor liefert eine schnelle Ansprechzeit, die für die Lecksuche geeignet ist, und bietet gleichzeitig eine stabile Leistung über eine typische Lebensdauer von fünf Jahren. Sein MEMS-Design ermöglicht einen extrem niedrigen Stromverbrauch von ca. 0,087 mW, wodurch er sich ideal für batteriebetriebene und drahtlose Detektoren eignet, während seine geringe Grundfläche moderne, platzsparende Designs unterstützt. Insgesamt bietet der TGS 8410 eine hervorragende Balance aus Leistung, Stabilität und Energieeffizienz für Anwendungen im Wohnbereich.

Alternative MOS-Sensoren und vorkalibrierte Module
Der Figaro TGS 2611 ist ein seit langem etablierter MOS-Sensor, der häufig in Gaswarngeräten für den Hausgebrauch eingesetzt wird und die Anforderungen der Norm EN 50194 erfüllt. Er zeichnet sich durch eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Methan sowie zuverlässige Ansprechcharakteristiken aus, die für die Erkennung von Gaslecks in Wohnräumen geeignet sind. Der Sensor bietet eine gute Langzeitstabilität von typischerweise etwa fünf Jahren und verfügt über eine Filterung, um die Empfindlichkeit gegenüber Störgasen wie Alkoholdämpfen zu reduzieren. Obwohl sein Stromverbrauch mit etwa 280 mW höher ist als bei MEMS-basierten Alternativen, bleibt er eine kostengünstige und bewährte Lösung, was ihn zu einer beliebten Wahl für netzbetriebene Detektoren und Anwendungen macht, bei denen der Stromverbrauch weniger kritisch ist.

Figaro bietet mit dem NGM 2611 ein vorkalibriertes Modul an, das die Entwicklung von Gaswarnmeldern für den privaten Gebrauch vereinfacht und eine gleichbleibende Leistung gewährleistet. Da komplexe, zeitaufwändige Kalibrierungsprozesse entfallen, können Hersteller das Modul direkt einsetzen und sofort zuverlässig Alarmschwellenwerte (in der Regel bei etwa 10 % UEG) detektieren, was Produktionskosten, Zeitaufwand und das Risiko von Kalibrierungsfehlern reduziert. Das Modul integriert den bewährten Figaro TGS 2611 mit integrierter Signalaufbereitung, Temperaturkompensation und einem voreingestellten Lastwiderstand, um unter allen Umgebungsbedingungen eine stabile Ausgangsleistung zu gewährleisten. Es bietet einen einfachen Spannungsausgang, wird mit einer Standard-5-V-Versorgung betrieben und ist für typische Wohnumgebungen ausgelegt (0–40 °C, bis zu 95 % r. F.). Mit einem internen Filter zur Minimierung von Störungen durch Alkoholdämpfe und andere Verunreinigungen sowie einem kompakten Plug-and-Play-Design bietet das NGM 2611 eine zuverlässige und effiziente Lösung, die die Leistungsanforderungen der Normen EN 50194-1 und UL 1484 für die Erdgasdetektion in Wohngebäuden erfüllt.

MOS-Sensoren für LPG-Alarmanlagen
Der Figaro TGS 2610 ist ein bewährter Metalloxid-Halbleitersensor, der speziell für die LPG-Erkennung (Propan und Butan) in Hausalarmanlagen gemäß EN 50194 entwickelt wurde. Er bietet eine hohe Empfindlichkeit im kritischen niedrigen UEG-Bereich, der für die frühzeitige Leckerkennung erforderlich ist, kombiniert mit schnellen Ansprechcharakteristiken, die sowohl für einen raschen als auch für einen allmählichen Gasanstieg geeignet sind. Der Sensor verfügt über einen internen Filter (in der Variante -D00), um die Querempfindlichkeit gegenüber Alkohol und Haushaltsdämpfen zu reduzieren, und erfüllt damit die Anforderungen der Norm hinsichtlich niedriger Fehlalarmraten. Mit einer typischen Lebensdauer von etwa fünf Jahren, einem geringen Stromverbrauch (280 mW) und einem kompakten TO-5-Gehäuse bietet er eine robuste und kostengünstige Lösung für Haushaltsdetektoren. Seine bewährte Leistung im Einsatz, kombiniert mit der Konformität zur Norm EN 50194, macht ihn besonders geeignet für netzbetriebene LPG-Alarmanlagen in Wohngebäuden, bei denen Zuverlässigkeit und Erschwinglichkeit entscheidend sind.
Wie bereits beim oben genannten Methansensor TGS 2611 bietet Figaro auch für den LPG-Sensor eine werkseitig kalibrierte Lösung an, die die Leistungsanforderungen der Norm EN 50194 erfüllt und den Aufwand für Konstruktion und Kalibrierung erheblich reduziert. Dabei handelt es sich um das Modul LPM 2610.

Wo katalytische Sensoren die MOS-Technologie ergänzen
Obwohl MOS-Sensoren, die für die Erkennung niedriger UEG-Werte optimiert sind, nach wie vor die praktischste und am weitesten verbreitete Lösung für Hausalarmanlagen darstellen, gibt es Fälle, in denen ein katalytischer Sensor wie der Figaro TGS 6810 aufgrund seiner schnellen Ansprechzeit und seiner genauen, linearen Messung über einen weiten Bereich bis zu 100 % UEG besser geeignet ist. Beispiele hierfür sind Umgebungen mit erhöhtem Risiko wie Heizungs- oder Technikräume, größere Gebäude mit mehreren Gasgeräten oder geschlossene Räume wie Keller und Garagen, in denen sich Gas in höheren Konzentrationen ansammeln kann.

MOS-Sensoren sowohl für Wasserstoffgemische als auch für Wasserstoffalarme
In Europa wird erwartet, dass die Einführung von Wasserstoff im privaten Bereich zunächst mit Erdgas-Wasserstoff-Gemischen statt mit reinem Wasserstoff beginnen wird. Die bestehende Infrastruktur kann in der Regel bis zu 20 % H₂ aufnehmen, was dies zum wahrscheinlichsten Einstiegsszenario für Heizkessel und Kochstellen macht. Wasserstoff bringt neue Herausforderungen für die Detektion mit sich: Er diffundiert schneller als Methan, reichert sich in hohen Konzentrationen an und entzündet sich leichter. EN 50194-1 und EN 50194-2 beziehen nun neben Erdgas und Flüssiggas auch Wasserstoff ein und decken Anwendungen wie Gasgemische und Brennstoffzellen ab. Diese Aktualisierung führt wasserstoffspezifische Prüfungen (z. B. Zündverhalten und Kreuzempfindlichkeit) sowie verbesserte Anforderungen an Stabilität, Umweltresistenz und Lebensdaueranzeige ein, wobei eine strukturelle Angleichung an die CO-Alarmnormen erfolgt. Die Normen basieren jedoch weiterhin auf der %UEG-Erkennung, was den Bedarf an schnellen, genauen und zuverlässigen Sensoren für Gasgemische erhöht.
Mit der zunehmenden Nutzung von Wasserstoff sind weitere Überarbeitungen zu erwarten, darunter strengere Anforderungen an Reaktionszeit und Empfindlichkeit, klarere Vorgaben für die Kalibrierung und Prüfung von Gasgemischen sowie Aktualisierungen in Bezug auf Haltbarkeit, Vergiftungsbeständigkeit, Installationshinweise und die Standardisierung von Prüfgasen.
Für die Erkennung von Gasgemischen müssen Sensoren bei 10–20 % UEG zuverlässig Alarm auslösen, innerhalb von Sekunden sowohl auf plötzliche als auch auf allmähliche Leckagen reagieren, ihre Leistungsfähigkeit bei unterschiedlichen Methan-Wasserstoff-Verhältnissen beibehalten, Störungen durch Haushaltsverunreinigungen widerstehen und über lange Zeiträume sowie unter verschiedenen Umgebungsbedingungen robust bleiben. Metalloxid-Halbleitersensoren eignen sich aufgrund ihrer Empfindlichkeit, schnellen Ansprechzeit und Langlebigkeit besonders gut: Der Figaro TGS 2611 bietet bewährte Methanerkennung, während der Figaro TGS 2616-C00 zusätzlich eine gezielte Wasserstoffempfindlichkeit bietet, was eine effektive Erfassung von Gasgemischen ermöglicht.

Der TGS 2616-C00 bietet eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Wasserstoff im kritischen niedrigen UEG-Bereich, verbunden mit schnellen Ansprechzeiten und einer stabilen Leistung über seine gesamte Lebensdauer (≥ 5 Jahre). Seine Konstruktion gewährleistet eine gute Selektivität und Störfestigkeit, was zu einer geringen Fehlalarmrate in Wohnräumen beiträgt, während gleichzeitig ein zuverlässiger Betrieb über den gesamten Standard-Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich gewährleistet ist. Dieser Sensor bietet eine robuste und zukunftssichere Lösung für die Wasserstoffdetektion, während sich die Standards für Gas in Wohnräumen weiterentwickeln.

Katalytische Sensoren wie der Figaro TGS 6812 erfüllen ebenfalls die Norm EN 50194 und bieten eine schnelle, lineare Ansprechkurve bis zu 100 % UEG. Aufgrund ihres höheren Stromverbrauchs und ihrer geringeren Selektivität eignen sie sich jedoch weniger für kompakte oder batteriebetriebene Melder.
Insgesamt bieten MOS-Sensoren das beste Gleichgewicht zwischen Empfindlichkeit, Robustheit, Selektivität und Effizienz für Anwendungen im Wohnbereich mit Wasserstoffbeimischung.