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Neue Löschverfahren im Hochbau

Innovationen und Alternativlösungen im Überblick
Neue Löschverfahren im Hochbau

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Abb. 1: Vollständige Rauchbindung im Schaum beim Heißschaum-Feuerlöschverfahren Foto: © Johnson Controls
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Kon­ven­tionelle Feuer­löschan­la­gen, ins­beson­dere der typ­is­che Sprin­kler, haben sich bestens bewährt. Mit der fortschre­i­t­en­den tech­nol­o­gis­chen Weit­er­en­twick­lung erhöhen sich die Brand­las­ten jedoch wesentlich, die in den Schutzbere­ichen befind­lichen Stoffe bilden mit ihrer Brand­last ein erhe­blich­es Gefahren­po­ten­tial. Daher wer­den spez­i­fis­chere Löschver­fahren zukün­ftig immer uner­lässlich­er.

Nach der Bes­tim­mung der Art, der Menge und der Kon­fig­u­ra­tion der im Schutzbere­ich befind­lichen Stoffe geht es darum, diejeni­gen Anwen­dungsmit­tel- und ‑meth­o­d­en auszuwählen, die in Bezug auf das Aus­maß der zu schützen­den Brandge­fahren am wirkungsvoll­sten sind.

Für die Gefahrenein­schätzung sind fol­gende Punk­te rel­e­vant:

  • zu schützen­des Leben
  • Kosten für den Kap­i­taler­satz
  • Kosten der Betrieb­sun­ter­brechung.

Um diese Schutzbere­iche dauer­haft zu sich­ern, muss das Ziel sein, opti­male Bran­dlöschsys­teme zur Anwen­dung zu brin­gen.

Im Extrem­fall kön­nen sich Brand­si­t­u­a­tio­nen ergeben, die durch eine sehr schnelle Bran­daus­bre­itung ein Vor­drin­gen der Feuer­wehr zum Brand­herd schw­er oder gar nicht möglich macht. Das Brand­melde- und Feuer­löschsys­tem muss also in der Lage sein, bere­its den Entste­hungs­brand zu erken­nen und durch schnelle Löschung ein­er Bran­daus­bre­itung ent­ge­gen­zuwirken. Daher ste­hen im Fol­gen­den Brand­bekämp­fungsmeth­o­d­en im Fokus, die die Gebäude- und Ein­rich­tung­steile abschir­men und kühlen und die Brand­stoffe im Schutzbere­ich erstick­en und so umge­hend löschen.

Neue Löschverfahren

In den ver­gan­genen Jahren wur­den zahlre­iche Löschver­fahren entwick­elt, die durch die ver­schiedenar­tig­sten Löschwirkun­gen das Feuer bekämpfen oder dieses erst gar nicht entste­hen lassen. Kühl- und Stick­ef­fek­te kon­ven­tioneller Löschmit­tel beruhen auf den Ein­satz von Wass­er, Schaum, Gas oder Pul­ver. Die sich immer stärk­er durch­set­zen­den neuen Ver­fahren kühlen und erstick­en Feuer wirk­samer, lösen eine moleku­lare Ket­ten­ab­bruchreak­tion aus und gehen sparsamer mit Löschmit­teln um. So hat das Hoch- und Nieder­druck-Wassernebel­löschver­fahren nur cir­ca zehn Prozent Wasser­vorhal­tung gegenüber ein­er kon­ven­tionellen Sprin­kler­an­lage, bei zusät­zlichem Stick­ef­fekt. Tabelle 1 führt die neuen Löschver­fahren mit den entsprechen­den Löschef­fek­ten auf.

Aus der Fülle der neuen Löschver­fahren sollen im Fol­gen­den das Heißschaum-Löschver­fahren, welch­es bere­its mehrfach bau­rechtlich abgenom­men wurde, und das Hybrid-Löschver­fahren beschrieben wer­den.

Das Heißschaum-Feuerlöschverfahren

In Lagern mit Reifen, Kun­st­stof­fen, Sprayflaschen oder brennbaren Flüs­sigkeit­en empfehlen sich Löschver­fahren, die hohe Bran­drisiken mit möglichst geringem Aufwand sich­er beherrschen. Herkömm­liche Löschver­fahren sind hier ungeeignet, da sie zum Teil sehr aufwendig im Auf­bau und in der Löschmit­telvorhal­tung sind. Das Heißschaum-Feuer­löschver­fahren (siehe Abbil­dung 1) beherrscht dieses Bran­drisiko unter Ein­satz geringer Löschwasser­men­gen. Nach Aus­bruch eines Feuers wird hier­bei die rauch­haltige Luft ohne Druck­auf­bau in rauch­halti­gen grauen Schaum umge­wan­delt. Wichtig ist, dass der Raum voll­ständig geschlossen ist. Die übliche Zer­störung des Schaums durch Rauch­par­tikel wird durch einen speziellen Schaum­bild­ner ver­hin­dert, der beim Ein­schluss des Rauchs sta­bil bleibt. Zusät­zlich bindet er den Rauch auch bei beson­ders hohen Tem­per­a­turen (max­i­mal 1.200 °C) – daher auch die Beze­ich­nung „Heißschaumver­fahren“.

Auch die aktuelle DIN EN 13565–2:2009–09 stellt erhöhte Anforderun­gen an diesen speziellen Schaum­bild­ner und den Schaumerzeuger, da die erforder­liche (rauch­haltige) Luft aus dem zu schützen­den Raum genom­men wird.

Abschnitt 9.12 Leichtschaum­löschan­la­gen besagt:

  • „Leichtschaum­löschan­la­gen dür­fen nur von außen ein­geleit­ete Frischluft ver­wen­den, es sei denn, die Schaumerzeuger und das Schaum­mit­tel sind speziell für andere Anwen­dun­gen unab­hängig geprüft wor­den.“

Unter Punkt 7.2 Schaum­mit­tel ste­ht:

  • „Ver­wen­den Leichtschaumerzeuger Luft aus dem Inneren des zu schützen­den Raumes, sind spezielle Schaum­mit­tel erforder­lich, die für diese Anwen­dung ein­er Leis­tung­sprü­fung mit den entsprechen­den Brennstof­fen und den speziell einzuset­zen­den Schaumerzeugern unter­zo­gen wor­den sind“.

Die den Heißschaum pro­duzieren­den Gen­er­a­toren beste­hen aus einem Edel­stahlblechrah­men mit Wasser­schaum­mit­tel-Sprühdüsen und einem gegenüber­liegen­den Keilsieb. Die kas­ten­för­mi­gen Gebilde hän­gen über den Regalen, ver­ar­beit­en die rauch­haltige Luft und erzeu­gen ohne Frem­den­ergie einen cir­ca 600-fachen (1 Liter Wass­er mit 2 Prozent Schaumkonzen­trat ergibt 600 Liter Schaum) Leichtschaum (Heißschaum, siehe Abbil­dung 1) mit hohem Stick­ef­fekt. Dieser fällt senkrecht aus den Kästen und füllt in weni­gen Minuten die Hohlräume des Lagerguts zwis­chen den Regalen oder Block­lagern. Der Leichtschaum zer­fällt über mehrere Stun­den und kann anschließend abge­saugt wer­den.

Vorteile dieses sicheren und sehr wirtschaftlich Ver­fahrens sind:

  • sehr geringer Rohrin­stal­la­tion­saufwand und Löschmit­telein­satz
  • kein Ein­griff in die Bauhülle nötig

Um Fehlaus­lö­sun­gen sich­er zu ver­mei­den, wer­den sehr hohe Anforderun­gen an das Brand­meldesys­tem gestellt. Eine Vor­war­nung und eine Zweilin­ien-Abhängigkeit soll­ten unbe­d­ingt berück­sichtigt wer­den. Kon­ven­tionelle Leichtschau­man­la­gen benöti­gen mehrere Leichtschaum­gen­er­a­toren mit Schaum- und Luftk­lap­pen und an den Deck­en zahlre­iche Druck­ent­las­tungsöff­nun­gen. Die umfan­gre­iche Steuerung ist dabei auch nicht zu ver­nach­läs­si­gen.

Nicht nur Räume mit erhöht­en Brand­las­ten (Reifen, Kun­st­stoffe, brennbare Flüs­sigkeit­en, Chemikalien, all­ge­meine Gefahrstof­flager) kön­nen mit diesem Ver­fahren sich­er, schnell und wirtschaftlich gelöscht wer­den. Auch Appa­rate- oder Kessel­häuser mit ihren umfan­gre­ichen Rohren, Pumpen und Behäl­tern wer­den durch die voll­ständi­ge Fül­lung der Zwis­chen­räume beherrscht.

Auf­grund des Rauch­binde­ef­fek­ts (keine Entrauchung nötig) und der Tat­sache, dass kein Druck aufge­baut wird, bietet sich das Heißschaumver­fahren auch bei in Untergeschossen liegen­den Räu­men wie Hydraulikkellern, Tief­gara­gen, Archiv­en, Tre­sor­räu­men, Laboren, Bunkern oder Ver­sorgungskellern an.

Hybrid-Feuerlöschsystem

Zu den weltweit neuesten Feuer­löschver­fahren zählt das Hybrid-Löschsys­tem, das aus fol­gen­den Kom­po­nen­ten beste­ht:

  • Brand­meldean­lage (bau­seit­ig)
  • Löschan­la­gen­s­teuerung
  • Wasserver­sorgung mit Druck­er­höhung
  • Stick­stoff-Flaschen
  • Sek­tionsven­tile mit Hauptzuleitun­gen
  • Zweistoffdüsen­rohr­netz

Es han­delt sich hier­bei um ein Zweistoff-Löschver­fahren, wobei in ein­er Düse gle­ichzeit­ig Stick­stoff und in dessen Strom Feinst-Wassernebel zugemis­cht wird (siehe Abbil­dung 2). Dieses N2/H2O-Gemisch wird gle­ich­mäßig im Raum verteilt (Waschhaus­ef­fekt), so dass umge­hend alle Flam­men gelöscht wer­den. Vorteile des hier ver­wen­de­ten Wassers (in Nebelform) sind:

  • sehr gute Ver­füg­barkeit
  • ungiftig
  • umwelt­fre­undlich
  • sehr gute Brand­bekämp­fung­seigen­schaften

Der Wassernebel ver­fügt über drei wichtige Bekämp­fungsmech­a­nis­men:

  • Küh­lung: Beim Ver­dampfen absorbiert Wass­er mehr Wärme als jedes andere Brand­bekämp­fungsmit­tel.
  • Iner­tisierung: Beim Ver­dampfen vervielfacht sich das Vol­u­men von Wass­er um das 1.700-fache, wobei der Sauer­stoff in der Luftschicht zwis­chen dem Brand­herd und der Umge­bungsluft ver­drängt wird.
  • Abschir­mung der Strahlungswärme (durch den Wassernebel)

Die Ver­damp­fungsrate von Wass­er hängt von der Größe der Ober­fläche ab. So ver­dampft Wass­er in einem Eimer langsamer als die gle­iche Wasser­menge dünn verteilt auf dem Boden. Die Ober­fläche des Wassers lässt sich deut­lich steigern, wenn Wass­er in Tropfen­form vor­liegt. Daher hat die Größe des Wassertropfens einen deut­lichen Effekt auf das Löschver­hal­ten: Je klein­er der Tropfen, desto höher die Ver­damp­fungsrate und desto effizien­ter die Küh­lung und lokale Iner­tisierung; eine dichte Schicht aus kleinen Wassertropfen absorbiert und block­iert die Strahlungswärme des Feuers sehr effek­tiv.

Wird also die Tropfen­größe um den Fak­tor zehn ver­ringert, steigt die Ober­fläche (und somit die Ver­damp­fungsrate) um den Fak­tor zehn und die Anzahl der Tröpfchen um den Fak­tor 1000. Daher benötigt ein Wassernebel­sys­tem für dieselbe Küh­lungs- und Iner­tisierungsef­fizienz eines herkömm­lichen Wasser­sprin­kler­sys­tems deut­lich weniger Wass­er (cir­ca zehn Prozent). Das Sys­tem schützt außer­dem die Umge­bung vor Wärmes­trahlung.

Abhängig vom Anwen­dungs­bere­ich löscht das Wassernebel-Brand­schutzsys­tem Flüs­sigkeits- und Gas­brände (Brand­klasse B, C und F) oder unter­drückt und kon­trol­liert Fest­stoff­brände (Brand­klasse A – zum Beispiel Kun­st­stoffe). Maßge­blich unter­stützt und in der Löschwirkung wesentlich erhöht wird der Wassernebel durch die Zumis­chung von Stick­stoff, bei Beibehal­tung des atmo­sphärischen Drucks. Somit sind, wie son­st bei Stick­stof­flöschan­la­gen üblich, wed­er sehr dichte Wände noch Druck­ent­las­tung­sein­rich­tun­gen erforder­lich. Anwen­dungs­bere­iche sind

  • Bib­lio­theken,
  • Depots,
  • Gale­rien,
  • Messen und
  • Kun­st­stoff-Pro­duk­tion­shallen.

Fazit

Kein Feuer­löschver­fahren ist für alle Brand­fälle geeignet. Und weit­ere Löschver­fahren sind in der Ideen­find­ung – man darf also weit­er­hin ges­pan­nt sein.

Abb. 2: Auf­bau ein­er Hybrid-Feuer­löschan­lage
Grafik: © Ing. Büro Knopf

Foto: pri­vat

Autor: Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Gün­ter Knopf

Inge­nieur­büro für anla­gen­tech­nis­chen Brand­schutz, Berlin

info@brandschutz-knopf.de

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