Neue Löschverfahren im Hochbau. Innovationen und Alternativlösungen im Überblick -

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.