Dreidimensionales Löschen

Sicherheit wird in Deutschland groß geschrieben. Deshalb gibt es zahlreiche Vorschriften, die Brände verhindern sollen. Kommt es doch zu einem Feuer, ist Eile geboten, um den Schaden an Gebäuden und Leben so gering wie möglich zu halten. Für besondere Objekte kommen Leichtschaumlöschanlagen zum Einsatz.

Anwendung und Regelwerke
Leichtschaumlöschanlagen finden heutzutage im Wesentlichen ihre Anwendung in folgenden Bereichen:

• Tanklager/Raffinerien,
• Chemische Industrie,
• Müllverwertungen,
• Flughafeneinrichtungen/Flugzeughangar,
• Reifenlager,
• Lagerung von Kunststoffen und brennbare Flüssigkeiten.

Häufig werden Sprinkleranlagen mit einer Schaumzumischung versehen oder es werden zusätzlich zu Sprinkleranlagen Schwerschaumlöschanlagen zur Bodenbeschäumung (insbesondere bei brennbaren Flüssigkeiten) verwendet. Dennoch stellt die Leichtschaumlöschanlage eine Alternative zur Sprinkleranlage dar.
Eine Leichtschaumlöschanlage kann zum Beispiel notwendig werden, wenn ein Lager nach den Regelwerken des VdS geschützt werden soll. Hier gibt es kein Schutzkonzept für die Lagerung brennbarer Flüssigkeiten in Behältern größer 208 l, in Kunststoffbehältern oder in IBCs. In dem Fall könnte der nächste Schritt sein, die Löschanlage nach den Regelwerken der FM Global auszulegen, die für den Schutz brennbarer Flüssigkeiten sehr ausführliche Regelwerke bieten und diese sogar kostenfrei im Internet zur Verfügung stellen (www.fmglobal.com). Leider sind auch diesen Regelwerken Grenzen gesetzt. So ist zum Beispiel für Gebäude bzw. Räume höher als 9,1 m (Innenmaß) kein Schutzkonzept verfügbar, für Behälter größer 25 l mit unpolaren brennbaren Flüssigkeiten oder für IBCs mit brennbaren Flüssigkeiten, die einen Flammpunkt kleiner 93 °C aufweisen.
Somit besteht die Möglichkeit, die Löschanlage als Leichtschaumlöschanlage auszulegen. Das relevante Regelwerk trägt die Nummer DIN 13565 (Schaumlöschanlagen). Es gliedert sich in zwei Teile:

• Teil 1 – Anforderungen und Prüfverfahren für Bauteile,
• Teil 2 – Planung und Einbau.

Stationäre Schaumlöschanlagen sind Feuerlöschanlagen, welche nach dem klassischen Zumischverfahren arbeiten. Die EN 13565-2 regelt die Planung, den Einbau, die Inbetriebnahme und den Betrieb von Schwer-, Mittel- oder Leichtschaumlöschanlagen.
Bei den ortsfesten Schaumlöschanlagen kann der Schaum beim Austritt aus dem Leitungssystem über spezielle Sprinklerdüsen, Schaumstrahlrohre, Schaumkrümmer oder Leichtschaumgeneratoren abgegeben werden. Bei Sprinkleranlagen mit Löschdüsen sind diese gleichmäßig in dem zu schützenden Raum verteilt. Schaumlöschanlagen werden bevorzugt dort eingesetzt, wo mit brennbaren Flüssigkeiten zu rechnen ist, z. B. in Tanklagern oder Umfüllstationen. In Industrieanlagen oder auf Flughäfen in Hangars werden auch häufig sogenannte Monitore zum punktuellen Löschen mit Schaum eingesetzt. Bei diesen Anlagen tritt der Schaum unter hohem Druck aus der Kanone des Monitors aus, um so große Wurfweiten zu erreichen.

Schaummittel
Löschschäume werden im Allgemeinen verwendet, um Brände der Klasse B zu kontrollieren und zu löschen oder um ein Entzünden/Wiederentzünden brennbarer Flüssigkeiten zu verhindern. Die DIN EN 1568 legt Anforderungen an chemische und physikalische Eigenschaften und Mindestanforderungen an die Leistungsfähigkeit von Schäumen fest, die für die Aufgabe auf nicht-polare (mit Wasser nicht mischbare) bzw. polare (mit Wasser mischbare) Flüssigkeiten geeignet sind. Teile 1 bis 3 behandeln Löschschäume (Mittel-, Leicht- und Schwerschaum) zur Bekämpfung von Bränden mit nicht-polaren, brennbaren Flüssigkeiten. Teil 4 befasst sich mit Schwerschäumen zur Bekämpfung von Bränden mit polaren brennbaren Flüssigkeiten.
Für Leichtschaumlöschanlagen erfolgt eine Strahlrohr- bzw. Generatorverschäumung. Als „Strahlrohrverschäumter Schaum“ wird jeder Schaum bezeichnet, dem die Luft erst im Schaumstrahlrohr (oder Leichtschaumgenerator) zugemischt wird. Im Schlauch wird also nur ein Gemisch aus Wasser und Schaummittel gefördert. Löschschaum hat abhängig von der Art (Leicht, Mittel, Schwer) unterschiedliche Löschwirkungen. Bei jeder Schaumart wird dabei zwischen den Haupt- und den Nebenlöschwirkungen unterschieden:

• als Trenneffekt bezeichnet man das Phänomen, welches mit einer geschlossenen Schaumdecke den Brand von der umgebenden Atmosphäre abtrennt und so den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff entfernt,
• während des Schaumeinsatzes wird auch Schaum zerstört. Dabei entstehen winzige Wassertropfen, die Wärme aufnehmen und verdampfen. Dieser Kühleffekt entzieht dem Brand Energie (Wärme),
• als Schaumteppich auf brennbare Flüssigkeiten aufgebracht wird verhindert, dass die Flüssigkeit ausdampft. Der Deckeffekt verhindert damit das Entstehen explosiver Dampf/Luft- bzw. Gas/Luft-Gemische,
• vor allem Leichtschaum wird dazu eingesetzt, Räume zu fluten. Mit diesem Verdrängungseffekt können sowohl brennbare Gase als auch Sauerstoff aus Räumen herausgedrückt werden,
• als Gas/Wasser-Gemisch leitet Schaum nur in sehr geringem Maße Wärme. Dies nutzt man im Dämmeffekt, bei dem der Schaum eine Ausbreitung des Brandes durch Wärmestrahlung unterbindet.

Bauteile
Schaumlöschanlagen sollten nicht isoliert, sondern als Teil eines Risikomanagements, einschließlich Objektsteuerungen und mobilem Brandschutz, betrachtet werden. Planung, Einbau, Änderung und Erweiterung von Schaumlöschanlagen müssen ausschließlich unter der Verantwortung und Aufsicht einer fachkundigen Person erfolgen, die hinsichtlich der verwendeten Schaumlöschtechnik kompetent ist.
Die Zumischung von Schaummittel zu Wasser kann in einer Löschzentrale (zentrale Zumischung) oder in der Nähe des zu schützenden Objekts (dezentrale Zumischung) erfolgen. Bei der zentralen Zumischung wird die Schaummittellösung durch Rohrleitungen zu den Schaumerzeugern geleitet. Bei der dezentralen Zumischung wird das Schaummittel direkt vor Ort in die Löschbereichsleitungen zugemischt.
Sind an den Schaumlöschanlagen Einspeisungen für die Feuerwehr vorgesehen, ist der Löschwasserbedarf der Schaumlöschanlage zu bestimmen und am Anschluss zu kennzeichnen. Bei halbstationären Anlagen muss sowohl die mobile Löschwasserversorgung als auch die Pumpen- und Zumischleistung dem höchsten Bedarf von Schaumlöschanlagen entsprechen.
Die Einspeisungen sind mit der Schaumart, der Schaummittelzumischung (in %) und dem Einspeisemindestdruck zu kennzeichnen. An der Auslassseite der Schaumlöschanlage ist ein Rückflussverhinderer einzubauen.
Bei fest installierten Pumpen und – sofern Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit fraglich sind – sollten doppelte Quellen für die Wasserversorgung in Betracht gezogen werden. Dies kann beispielsweise durch zwei oder mehr stationäre oder mobile Pumpen erreicht werden.
Zur Ansteuerung der Löschanlage (Auslösung) ist eine Branderkennung notwendig. Die Art der Branderkennung ist analog einer vorgesteuerten Sprinkleranlage zu definieren. Diese kann elektrisch (Rauch- oder Hitzemelder) oder mechanisch (Anregersystem, Sprinkler) erfolgen.
Weitere Bauteile sind:

• Wasservorratsbehälter (z. B. Sprinklerwasservorrat),
• Schaummittelbehälter,
• Schaummittelzumischer (z. B. inno­Vfoam-Pumpen oder FireDos),
• Sprinkler-/Löschwasserpumpe (nach FM, VdS oder DIN EN 12845),
• Rohrleitungssystem (nach FM, VdS oder DIN EN 12845),
• Sprühwasserventil,
• Schaumgeneratoren.

Auslegung
Die Auslegung erfolgt z. B. nach DIN EN 13565, Tabelle 6 (Lagerung von brennbaren Flüssigkeiten auf Regalen in Lagerhäusern), und die Installation nach Abschnitt 7 derselben Norm. Füllzeiten werden in Abhängigkeit der Feuerwiderstandszeit der Konstruktion ausgewählt. Diese Werte gelten jedoch nicht für polare Stoffe. Die DIN EN 13565 gibt die unter verschiedenen Bedingungen zulässigen „maximalen Füllzeiten“ für Raumschutzanlagen an. Die Füllzeit ist die für das Erreichen der Füllhöhe erforderliche Zeit. Ist der Raum nicht vollständig mit Leichtschaum gefüllt, muss die Füllhöhe die Gefahrenhöhe um mindestens 3 m übersteigen. Bei der Bestimmung der Aufbringraten nach DIN EN 13565 müssen mögliche Verluste berücksichtigt werden. Bei Auslösen einer Anlage sollen elektrische Geräte abgeschaltet werden.
Hinweis: Anlagen zur Teilflutung können für den Schutz von Objekten eingesetzt werden, in denen die Brandgefahr nicht den gesamten Raum umfasst, z.B. abgetrennte Bereiche innerhalb größerer Flächen mit Schaumrückhaltewänden. Für diese Anwendungen können höhere Faktoren für die Undichtheit gelten.
Schaumerzeuger müssen nach Tabelle 8 (Abschnitt 9) der DIN EN 13565 angeordnet sein. Hier ist zu berücksichtigen, dass eine Füllhöhe des Schaums von 1 m über der gesamten zu schützenden Fläche innerhalb der ersten 60 Sek. des Betriebs erreicht wird.
Es ist eine Evakuierungszeit von mind. 30 Sekunden zu berücksichtigen. Denn bei Personen, die Leichtschaum ausgesetzt sind, können Atembeschwerden und Orientierungsprobleme auftreten. Weiterhin kann es bei Leichtschaumlöschanlagen mit Raumluftnutzung zu erhöhter Belastung durch Rauchgase kommen. Daher sind Leichtschaumlöschanlagen ungeeignet, wenn die Evakuierungszeit die Auslösung der Anlage erheblich verzögert.

Autoren: Dipl.-Ing. Stefan Brosig,
Brosig-Ingenieure, Oberstaufen
Mario Piwonka, Stefan Elmers GmbH, Mogendorf

Wichtige Begriffe zu Schaumlöschanlagen

Zumischrate
Die Zumischrate (ZR) gibt an, wie groß der Anteil Schaummittel im Wasser/Schaummittel-Gemisch ist. Bei einer 3%-igen Zumischung sind in 100 l Wasser/Schaummittel-Gemisch also 3 l Schaummittelkonzentrat. Die Zumischrate wird am Zumischer eingestellt, i.d.R. sind Werte von 0,5 % bis 6 % möglich. Die einzustellende Zumischrate wird vom Hersteller des Schaummittels vorgegeben. Generell gilt aber, dass der Schaum umso stabiler wird, je höher die Zumischrate ist.

Verschäumungszahl
Die Verschäumungszahl (VZ) ist das Verhältnis zwischen dem Volumen des fertigen Schaums und dem Volumen des ursprünglichen Wasser/Schaummittel-Gemisches. Die Verschäumungszahl hängt im Wesentlichen auch vom verwendeten Schaumstrahlrohr/-generator und der angesaugten Luftmenge ab, die vom Einlassdruck abhängig ist.
Löschschäume werden auch nach ihrer Verschäumungszahl in drei Kategorien unterteilt:
Schwerschaum (VZ bis 20)
Schwerschaum ist ein relativ nasser Schaum, mit dem man gute Wurfweiten erzielen kann. Er wird bei Bränden von Feststoffen oder Flüssigkeiten (Brandklassen A und B) eingesetzt. Die wichtigsten Effekte, die zur Brandbekämpfung beitragen, sind hier die Kühlwirkung und der Trenneffekt. Schwerschaum kann zudem bedingt an senkrechten Flächen „kleben“ bleiben.

Mittelschaum (VZ 20 bis 200)
Durch die höhere Verschäumungszahl ist der Mittelschaum deutlich leichter als Schwerschaum und kann (sofern der Schaum nicht abfließen kann) bis zu 5 m hoch aufgeschichtet werden. Seine Haftfähigkeit an Oberflächen ist gering, wodurch er zum Fluten von Objekten eingesetzt werden kann. Neben dem Verdrängungseffekt gehören Trenn- und untergeordnet Kühleffekt zu seinen Löschwirkungen.

Leichtschaum (VZ 200 bis 1000)
Diese Schaumart kann nicht geworfen werden. Denn sie ist so leicht, dass sie bereits vom Wind weggeweht wird. Der Haupteinsatzort ist daher in geschlossenen Räumen. Zudem ist im Gegensatz zu den bisherigen Schaumarten für Leichtschaum ein besonderer Generator zur Herstellung notwendig. Als Hauptlöschwirkung gilt der Verdrängungseffekt. Daneben zerfällt der Schaum unter Wärmeeinwirkung auch sehr schnell zu feinsten Wassertröpfchen und wirkt damit kühlend. Leichtschaum ist trocken mit groben Blasen und hohem Luftanteil. Er hat eine geringe Fließfähigkeit.

Zerstörungsrate
Die Zerstörungsrate gibt an, wie hoch der Anteil des Löschschaums ist, der beim Auftreffen auf den Brand zerstört wird. Ursachen dafür können neben der Hitze des Brandes beispielsweise auch chemische Reaktionen mit dem Brennstoff sein. Bei der Berechnung von benötigten Schaummengen wird i.d.R. mit Zerstörungsraten von 50 % gerechnet, in Einzelfällen (wie bei sehr heißen Mineralölbränden) kann diese aber bis zu 70 % betragen.

Wasserhalbwertszeit
Die Wasserhalbwertszeit (WHZ) gibt an, in welcher Zeit die Hälfte der ursprünglich im Schaum enthaltenen Flüssigkeit (Schaummittel und Wasser) ausgetreten ist. Das Austreten der Flüssigkeit führt zu einem zunehmenden Trocknen des Schaums mit abnehmender Löschwirkung.

Leichtschaum bei polaren Flüssigkeiten
Auch polare Flüssigkeiten (mit Wasser mischbare Flüssigkeiten) können unter bestimmten Rahmenbedingungen, die mit dem Schaummittelhersteller abzustimmen sind, mit Leichtschaum gelöscht werden. Die Unternehmen Viking und InnoVfoam bieten hierfür Lösungen.