Um Kulturgüter vor Brandschäden zu schützen, bedarf es weitreichender und vor allem frühzeitiger Präventionsmaßnahmen. Bisherige Brandmelder agieren erst, wenn ein Schwelbrand bereits entstanden ist. Im Zuge des Projektvorhabens wurde das Ziel angestrebt, ein Brandfrüherkennungssystem zu entwickeln, das in der Lage ist, Schwelbrände bereits in der Frühphase ihrer Entstehung zu detektieren. Dadurch soll ein Zeitgewinn zur Einleitung entsprechender Brandbekämpfungsmaßnahmen realisiert und der Schadensfall minimiert werden.
Die Umsetzung des Projektziels erfolgt über innovative und effektive Sensorkombinationen, gepaart mit intelligenten Auswertungs- und Alarmierungsmodulen. Das System besteht aus mehreren chemischen Sensoren, die ein breites Spektrum verschiedener Schwelgase detektieren und Signale an eine Auswerteeinheit weitergeben. Dort werden die Signale analysiert und bei Vorliegen einer potentiellen Gefahrenlage wird ein lokaler Alarm ausgelöst. Dadurch können Gegenmaßnahmen rechtzeitig eingeleitet werden, bevor sich der Schwelvorgang zu einem Brand weiterentwickelt. Im ersten Projektjahr wurden umfassende chemisch-analytische Untersuchungen mit Fokus auf die in Kulturstätten häufig verbauten und eingesetzten Materialien durchgeführt. Daraus resultierende Erkenntnisse dienten als Grundlage für die Konzeptionierung der ersten Detektionseinheit. Parallel dazu wurden erste Kulturgüter in Begleitung des Projektpartners Freiwillige Feuerwehr Goslar inspiziert, um daraus Erkenntnisse über die Gefahrenstellen der jeweiligen Einrichtungen zu gewinnen. Im zweiten Projektjahr wurde der Fokus auf die Konstruktion und die Inbetriebnahme des Detektorprototyps gelegt. Hier wurde in einem iterativen Prozess eine Sensoreinheit entwickelt, die ein konstantes Screening der Raumluft erlaubt. Diese Einheit wurde im Anschluss in einer realitätsnahen Versuchszelle auf ihre Funktionalität hin mit zahlreichen Schwelversuchen und verschiedenen Ausgangsstoffen untersucht. Der Abschluss des Projektvorhabens beinhaltet eine Optimierung und Evaluierung der Branddetektionseinheit.
Zunächst wurden im Laufe des Projektgeschehens zahlreiche Kultureinrichtungen besichtigt und potentielle Gefahrenstellen dokumentiert. Anhand der Lage und Umgebung der Gefahrenstellen wurden die relevanten Materialien wie Holz, Papier, Farben, Stoffe und Kunststoffe zusammengestellt und in mehreren simulierten Schwelbrandszenarien unter Laborbedingungen untersucht. Die hierfür entwickelte Sensoreinheit, basierend auf chemischen Gassensoren erlaubt eine prozessbegleitende Analytik der entstehenden Schwelgase. Die aufgenommenen Werte wurden darüber hinaus mit herkömmlichen Instrumenten der Gasanalytik abgeglichen. Dadurch konnte die Zuverlässigkeit der innovativen Sensorkombinationen unter Laborbedingungen bewiesen werden.
Basierend auf diesen Ergebnissen wurde eine Detektionseinheit zum Einsatz in realitätsnahen Szenarien entwickelt. Hierfür wurden mehrere Prototypvarianten konstruiert und getestet. Dabei wurden zahlreiche anwendungsbezogene Verbesserungen sowohl an der Elektronik als auch am Gehäuse der Detektionseinheit vorgenommen. Zur Evaluation der unterschiedlichen Prototypen, wurden diese im Zuge weiterer Versuche in einer Demonstrationszelle angebracht und innerhalb dieser Zelle durch das Entfachen eines kontrollierten Schwelbrandes getestet. Die Untersuchungen zeigten, dass mittels der entwickelten Sensorkombinationen ein Aufheizvorgang bei einigen Materialien frühzeitig erkannt werden konnte. Besonders hervorzuheben ist dabei, dass das Detektionsfenster bei den Sensorkombinationen viel früher beginnt als bei herkömmlichen Rauchmeldern. Insofern kann durch den Einsatz dieser Technologie ein deutlicher Zeitgewinn für die frühzeitige Bekämpfung entstehender Brände realisiert werden. Zur weiteren Entwicklung des grundlegenden Ansatzes hin zu einem marktreifen Produkt müsste in weiterführenden Arbeiten geprüft werden, inwieweit durch den Einsatz hochwertigerer Sensoren und die Implementierung künstlicher Intelligenz eine noch exaktere Detektion speziell in Abgrenzung zu anderen Umwelteinflüssen wie z.B. Zigarettenrauch oder Abgasen aus dem Straßenverkehr möglich ist.
Die Projektidee sowie die bisherigen Ergebnisse wurden sowohl innerhalb des jährlich erscheinenden CUTEC-Newsletters als auch im Zuge der Mitgliederversammlung der Deutschen Gesellschaft für Kulturgutschutz e.V. präsentiert. In Zukunft ist darüber hinaus die weiterführende Verbreitung im Zuge von weiteren Veranstaltungen geplant. Die Projektergebnisse wurden und werden auch künftig auf der Internetseite der TU Clausthal dargestellt. Darüber hinaus fand das Projekt auch bereits in unterschiedlichen Posts in den sozialien Medien durch die Projektpartner Erwähnung. Zusätzlich wurde das Projekt im Magazin Restauro präsentiert.
Das Ziel der Erstellung eines digitalen Moduls zur Brandfrüherkennung wurde innerhalb der Projektlaufzeit erreicht. Das entwickelte Modul ist in der Lage, Aufheizvorgänge unterschiedlicher Materialien noch vor einem herkömmlichen Rauchmelder reproduzierbar zu detektieren. Die hier entwickelte Basis erlaubt eine Weiterführung der Forschungsarbeiten in unterschiedlichen Bereichen. So wäre es z.B. denkbar, das grundlegende Konzept im Bereich größerer Lagerhäuser fortzuführen, um so einen Brand, und die damit verbundenen negativen Einflüsse auf die Natur zu verhindern. Auch wäre es denkbar, das System z.B. für einen Einsatz im Bereich der Überwachung großer stationärer Lithium-Ionen-Akkumulatoren zu ertüchtigen, da auch diese im Brandfall ein großes Schadenspotenzial haben können.