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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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