Löschlehre

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Inhaltsverzeichnis

Löschen

Einleitung

Die Löschlehre ist ein Teilgebiet der Feuerlöschtaktik. Sie befasst sich vorwiegend mit den Arten, Eigenschaften und Anwendungsbereichen der verschiedenen Löschmittel. Als Löschmittel bezeichnet man alle diejenigen Stoffe und Gegenstände, die die Verbrennung durch bestimmte Löschwirkungen unterbinden. In der DIN 14011 wird der Begriff des „Brennens" folgendermaßen definiert:

Brennen ist eine mit Flamme und/oder Glut selbständig ablaufende exotherme Reaktion zwischen einem brennbaren Stoff und Sauerstoff oder Luft.

Neben der Bildung neuer chemischer Verbindungen wird bei dieser Reaktion auch chemisch gebundene Energie in freie Wärmeenergie umgewandelt und freigesetzt (exotherme Reaktion). Dadurch tritt elektromagnetische Wellenstrahlung auf, die an gasförmigen Reaktionsprodukten der Verbrennungsreaktion zur Flammenerscheinung führt. An festen und glutförmigen Stoffen bewirkt die elektromagnetische Wellenstrahlung hingegen die Gluterscheinung. Feuer (Flamme und Glut) ist folglich die sichtbare energetische Begleiterscheinung bestimmter chemischer Reaktionen, also ein physikalisches Phänomen.

Für Verbrennungsreaktionen sind folgende Bedingungen erforderlich:

  1. Die stofflichen (chemischen) Voraussetzungen: Brennbarer Stoff, Sauerstoff und das richtige Mengenverhältnis.
  2. Die energetischen (physikalischen) Voraussetzungen: Zündtemperatur bzw. Mindestverbrennungstemperatur, Anwesenheit eines Katalysators

Löschen ist das Stoppen bzw. Stören eines Verbrennungsvorganges durch Nichterfüllen bzw. den Entzug von mindestens einer der Oxidationsvorraussetzungen.

Die Löschwirkung der einzelnen Löschmittel lässt sich folgendermaßen gliedern:

  • Löschen durch Stören des Mengenverhältnisses des brennbaren Stoffes / Sauerstoff (Ersticken)
  • Löschen durch Stören der energetischen Voraussetzungen (Abkühlen)
  • Löschen durch Anwendung des antikatalytischen Effekts (Inhibition)

Diese Löscheffekte werden in den nachfolgenden Kapiteln (Kap. 1.4 bis 1.6) eingehender beschrieben. An dieser Stelle sei abschließend noch auf folgende Löschregel hingewiesen:

Brände, die unter Glutbildung verlaufen, werden abgekühlt!

Brände mit Flammenerscheinung werden erstickt!

Brandklasseneinteilung nach EN 2

Einteilung und Bezeichnung der Brandklassen

Stoffe, die ein ähnliches Brandverhalten aufweisen, werden in Brandklassen nach DIN EN 2 zusammengefasst. Diese Einteilung dient der Zuordnung der Löschmittel zu den brennbaren Stoffen, die z. B. für die Klassifizierung von Feuerlöschern benötigt werden. Die nachfolgende Abbildung zeigt die Symbole zur Darstellung der Brandklassen und gibt Stoffbeispiele sowie geeignete Löschmittel an:

Brandklassen, Stoffe und Löschmittel
Brandklasse Stoffbeispiele Löschmittel
Klasse A
Brände fester Stoffe hauptsächlich organischer Natur, die normalerweise unter Glutbildung verbrennen
Holz, Kohle, Papier, Stroh, Faserstoffe Wasser (W), Schaum (S), Pulver (PG)
Klasse B
Brände von flüssigen oder flüssig werdenden Stoffen
Benzin, Benzol, Alkohol, Öle, Fette, Lacke, Teer, Parafin Schaum (S), Pulver (P, PG), Kohlendioxid (K)
Klasse C
Brände von Gasen
Methan, Propan, Wasserstoff, Acetylen Pulver (P, PG), Kohlendioxid (K)
Klasse D
Brände von Metallen
Aluminium, Magnesium, Lithium, Kalium Pulver (PM), trockener Sand, Zement
Klasse F
Brände von Speiseölen und -fetten
Pflanzliche Öle oder Fette in Kücheneinrichtungen Fettlöscher, Behälterdeckel

Brandklasse A:

Die Brandklasse A umfasst alle brennbaren festen Stoffe. Das Erscheinungsbild des Brandes ist stoffabhängig. Holz verbrennt z. B. in der Anfangsphase mit Flammenbildung. Dies liegt an der thermischen Aufbereitung des Holzes, wodurch gasförmige Zersetzungsprodukte (Methanol etc.) entweichen. Nach der Entgasung verläuft die Verbrennung als Glutbrand der noch verbliebenen Holzkohle.

Brandklasse B:

In der Brandklasse B sind die brennbaren flüssigen und flüssig werdenden Stoffe enthalten. Der Begriff brennbare Flüssigkeit ist eigentlich unkorrekt, denn brennbar sind nur die entweichenden Dämpfe der brennbaren Flüssigkeit.

Brandklasse C:

Die Brandklasse C fasst die brennbaren Gase zusammen. Gase sind Stoffe, deren Siedepunkt bei normalem Druck unterhalb 20 °C liegt.

Brandklasse D:

Die Brandklasse D enthält die brennbaren Metalle. Brennbar sind unter bestimmten Bedingungen alle unedlen Metalle. Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Größe der Oberfläche. Feine Metallspäne oder -pulver können häufig leicht entzündet werden.

Brandklasse F:

Die Brandklasse F beinhaltet Fettbrände in Frittier-und Fettbackgeräten und anderen Kücheneinrichtungen und -geräten. Grundsätzlich gehören diese Brände in die Brandklasse B, werden jedoch aufgrund ihrer besonderer Gefahren und Eigenarten, die häufig zu Unfällen oder Problemen führten, nun in einer gesonderten Brandklasse erfasst.

Gesetzliche Bestimmungen für gewerbsmäßig hergestellte Löschmittel

Löschmittel, sofern sie gewerbsmäßig hergestellt werden, sind typprüfungs- und zulassungspflichtig durch die §§ 1 und 2 der „Ordnungsbehördlichen Verordnung" über Feuerlöschmittel und -geräte vom 28.12.84. Die Prüfung wird von der Materialprüfungsanstalt für das Bauwesen Freistaat Sachsen in Freiberg/Sachsen nach den Prüfungsgrundsätzen für Feuerlöschgeräte durchgeführt. Durch eine Verwaltungsvereinbarung der Regierungen der Länder der Bundesrepublik gilt diese Zulassung für das gesamte Bundesgebiet. Die ordnungsbehördliche Verordnung über Feuerlöschgeräte und Feuerlöschmittel fordert:

  • Löschmittel dürfen bei ordnungsgemäßer Verwendung und vorschriftsmäßiger Handhabung des Löschgerätes nicht gesundheitsschädlich sein.
  • Löschmittel müssen so beschaffen sein, dass das Löschgerät bei fachgerechter Wartung nicht infolge von Korrosion oder aus anderen Gründen betriebsuntüchtig wird.
  • Die Löschleistung darf durch chemische oder physikalische Veränderung des Löschmittels nicht vermindert werden.

Löschen durch Ersticken

Chemische Reaktionen verlaufen stets in bestimmten (stöchiometrischen) Mengenverhältnissen. Stört man die mengenmäßigen Vorbedingungen einer Verbrennungsreaktion, kann die höchstmögliche Verbrennungsgeschwindigkeit nicht erreicht werden, was bedeutet, dass es zu einer Verlangsamung oder sogar zum Stillstand der Oxidation kommt. Dieser Löschvorgang wird als „Ersticken" bezeichnet.

Löschen durch Ersticken kann durch folgende Vorgänge erreicht werden:

  1. Verdünnen des Sauerstoffes
  2. Abmagern des brennbaren Stoffes
  3. Trennen von brennbarem Stoff und Sauerstoff

Erstickende Wirkung durch Verdünnen des Sauerstoffes

Luft enthält ca. 21 Vol.-% Sauerstoff. Eine Verringerung dieser Sauerstoff Konzentration auf 17 Vol.-% bis 15 Vol.-% führt bei den meisten brennbaren Stoffen zum Abbruch der Verbrennung. Nur wenige Stoffe können auch noch bei einer Sauerstoff-Konzentration unter 10 Vol.-% weiter brennen, z.B. Wasserstoff, Acetylen, Propan, weißer Phosphor. Um die Luftsauerstoff Konzentration von 21 Vol.-% auf 15 Vol.-% zu senken, was einer Verdünnung um rund ein Drittel entspricht, muss das gesamte Luftvolumen im engeren Bereich der Verbrennungszone, um ein Drittel mit einem geeigneten Löschgas verdünnt werden.

Erstickende Wirkung durch Abmagern des brennbaren Stoffes

Im Gegensatz zum Luftsauerstoff, der als solcher bereits erheblich verdünnt ist (21 Vol.-%), gelangen die meisten brennbaren Stoffe in der Regel in recht hoher Konzentration zur Verbrennung. Der Versuch, brennende Gase oder Dämpfe durch Zufuhr eines Löschgases zu verdünnen, würde auch zu einer weiteren Verdünnung des Luftsauerstoffes führen. Deshalb würde die Löschwirkung infolge der niedrigen Sauerstoff Konzentration eintreten, bevor die Verdünnung des brennbaren Stoffes eine Löschwirkung verursacht.

Grundsätzlich führt die Verringerung der Konzentration desjenigen Reaktionspartners zum Ersticken, dessen Mengenanteil zuerst am weitesten vom richtigen (stöchiometrischen) Mengenverhältnis abweicht. Um den Mengenanteil des brennbaren Stoffes zu vermindern, ohne gleichzeitig die Sauerstoffkonzentration entscheidend zu senken, besteht nur die Möglichkeit, die weitere Zufuhr des brennbaren Stoffes in der Reaktionszone zu drosseln (Abmagern) oder völlig zu unterbinden (Trennen). Eine erstickende Wirkung tritt auch ein, wenn brennende Flüssigkeiten, deren Flammpunkt wesentlich über der normalen Umgebungstemperatur liegen, mittels Sprühstrahl unter ihren Flammpunkt abgekühlt werden. Unterhalb des Flammpunktes ist weder ein Weiterbrennen noch ein Wiederentzünden möglich, da die Konzentration der Brennstoffdämpfe unter die untere Zündgrenze abgesunken ist. Durch Vermindern der Flüssigkeitstemperatur unter den Flammpunkt werden Brennstoffdämpfe so stark abgemagert, dass das Löschen durch Ersticken eintreten muss. Dies gelingt umso leichter, je höher der Flammpunkt einer Flüssigkeit liegt. Eine weitere Möglichkeit besteht bei Flüssigkeiten, die mit Wasser mischbar sind. Hier wird die Flüssigkeit soweit verdünnt, dass nicht mehr genügend Brennstoffdämpfe entstehen. Zu beachten ist dabei jedoch das Aufnahmevolumen des Behälters, in dem die brennbare Flüssigkeit sich befindet. Es darf nicht zu einem Überlaufen kommen. Das Löschen tritt in diesen Fällen durch Störung des richtigen Mengenverhältnisses ein und ist daher nicht als abkühlende Löschwirkung zu bezeichnen.

Erstickende Wirkung durch Trennen von brennbarem Stoff und Sauerstoff

Durch das völlige Trennen des brennbaren Stoffes vom Sauerstoff wird die mengenmäßige Vorbedingung der Verbrennungsreaktion gestört. Durch den Einsatz eines Löschmittels wie Schaum, D-Pulver oder ABC-Pulver (in der Brandklasse A) wird der brennbare Stoff vom Sauerstoff der Umgebungsluft getrennt.

So wird z. B. beim Löschen einer brennenden Flüssigkeit mittels Schaum durch die trennende Schaumschicht verhindert, dass weitere brennbare Dämpfe aus der Flüssigkeit in die Verbrennungszone nachgeliefert werden, so dass die Flammen ersticken müssen.

Die erstickende Wirkung der Schaumschicht wird noch dadurch unterstützt, dass gleichzeitig auch der Dampfdruck der brennenden Flüssigkeit, infolge der Abkühlung durch das aus dem Schaum ausgeschiedene Wasser, vermindert wird.

Eine erstickende Wirkung durch Trennen kann erreicht werden, wenn brennende Gase oder Flüssigkeiten aus Leitungen oder Behältern ausströmen und die Möglichkeit besteht, das weitere Nachströmen durch Schließen von Absperrhähnen zu unterbinden. Dieses Verfahren, das alltäglich zum Löschen von häuslichen und industriellen Brenngasflammen angewandt wird, ist aber leider in Brandfällen nur selten realisierbar.

Löschen durch Abkühlen

(Stören der thermischen Reaktionsbedingungen)

Die Verbrennung als schnell verlaufende Reaktion kann nur dann zustande kommen und fortbestehen, wenn in der Reaktionszone eine bestimmte „Mindestverbrennungstemperatur" besteht, die von der Natur und dem jeweiligen Aggregatszustand des brennbaren Stoffes abhängt.

Durch Erhöhen der Temperatur wird die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen beschleunigt, durch Senken dagegen vermindert. Nach der van´t Hoffschen Regel wird die Verbrennungsgeschwindigkeit (Reaktionsgeschwindigkeit) bei einer Temperaturerhöhung von je 10 °C auf das Doppelte bis Dreifache gesteigert. Die Erhöhung der Temperatur um 100 °C führt folglich zu einer Reaktionsgeschwindigkeitssteigerung auf das 1.000 -fache, eine Erhöhung um 200 °C auf das 1.000.000-fache der anfänglichen Reaktionsgeschwindigkeit.

Die starke Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur bildet die Grundlage für ein besonders wirksames Löschverfahren, für das Löschen durch „Abkühlen". Beim Löschen durch Abkühlen kommt es darauf an, die Verbrennungstemperatur unter die „Mindestverbrennungstemperatur" zu senken, da dies die Unterbrechung der Verbrennungsreaktion zur Folge hat. Bei den meisten Verbrennungsreaktionen geht der größte Teil der freigesetzten Reaktionswärme (ca. 90 %) in Form von Strahlung und Konvektion verloren. Die Löschwirkung „Abkühlen" lässt sich deshalb schon durch den Entzug relativ geringer Wärmemengen erzielen. Die Unterbrechung der Verbrennungsreaktion erreicht man durch das Abkühlen der Verbrennungszone unter die Mindest-Verbrennungstemperatur. Zur Unterbindung der Gefahr der Rückzündung müssen jedoch die erhitzten Oberflächen der Umgebung bis unter die Zündtemperatur abgekühlt werden.

Abkühlende Wirkung durch Erwärmen des Löschmittels

Gelangt ein Löschmittel in die Nähe der Verbrennungszone, so nimmt es aufgrund der höheren Umgebungstemperatur Energie auf und erwärmt sich. Die Wärmemenge, die eine bestimmte Menge eines Stoffes bei der Erwärmung aufnimmt, ist stoffspezifisch (hängt vom jeweiligen Stoff ab). Um z.B. 1 kg Wasser um 1 °C zu erwärmen, benötigt man ca. 4.2 kJ (1 kcal).

Unter der spezifischen Wärmekapazität eines Stoffes versteht man die Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 kg eines Stoffes um 1 °C zu erwärmen. Je größer die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes, ist umso mehr Wärme kann er aus der Verbrennungszone aufnehmen.

Abkühlende Wirkung durch Verdampfen des Löschmittels

Die Werte der spezifischen Wärme beziehen sich immer nur auf Temperaturerhöhungen innerhalb eines Aggregatzustandes. Bei flüssigen Löschmitteln beschränkt sich beim Löscheinsatz die Kühlwirkung aufgrund ihrer arteigenen Wärmekapazität auf den Bereich zwischen der Temperatur, mit welcher sie in die Verbrennungszone gelangen und dem Siedepunkt. Bei Wasser entspricht dies etwa dem Bereich zwischen 10 °C und 100 °C.

Beim Erreichen des Siedepunktes geht die Flüssigkeit in den gasförmigen Aggregatzustand (Dampf) über. Dabei erhöht sich die Temperatur der Flüssigkeit nicht mehr, sondern die gesamte jetzt noch aufgenommene Wärme wird zum Verdampfen verbraucht und verbleibt im Dampf als „latente“ Wärme. Der Dampf entweicht aus der Verbrennungszone und führt die aufgenommene Wärme (Verdampfungswärme) mit sich fort. Die Wärmemenge, die notwendig ist um 1 kg eines Stoffes, der den Siedepunkt erreicht hat, vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand zu bringen, heißt Verdampfungswärme Von allen als Löschmittel in Frage kommenden Stoffen hat Wasser mit 2257 kJ/kg (539 kcal/kg) die höchste spezifische Verdampfungswärme.

Die erzielbare Kühlleistung von Wasser durch Erwärmen bis zum Siedepunkt, übertrifft mit großem Abstand alle anderen-Löschmittel. Sie beträgt gegenüber der durch Verdampfen erzielbaren Kühlleistung jedoch nur rund 1/6. Die Kühlwirkung anderer Löschmittel und den damit verbundenen physikalischen. Vorgängen (Schmelzen, Sublimieren), ist geringer und hat in der Praxis keine Bedeutung.

Löschen durch antikatalytische Wirkung

Neben den nun bereits bekannten Voraussetzungen einer Verbrennungsreaktion, nehmen die Anwesenheit von Katalysatoren oder Inhibitoren einen entscheidenden Einfluss auf den Reaktionsverlauf. Als Kontaktsubstanz oder Katalysator bezeichnet man einen Stoff, der eine chemische Reaktion erheblich zu beschleunigen vermag, ohne durch die Reaktion selbst verändert oder verbraucht zu werden. Während bei Raumtemperatur, z.B. eine Mischung von Luft und Wasserstoff keinerlei merkliche Umsetzung zeigt, erfolgt durch die Zugabe von Platin als Katalysator eine explosionsartige Verbrennung. Wasserstoff hat ohne die Zugabe von Platin als Katalysator eine Zündtemperatur von ca. 560 °C. Die Zugabe des Katalysators senkt die Aktivierungsenergie so weit ab, dass schon bei Raumtemperatur eine Zündung des Gemisches erfolgt.

Ein weiteres Beispiel für eine Katalyse ist die Luftfeuchtigkeit, die bei jeder Verbrennung mit atmosphärischer Luft vorhanden ist. Durch Energieübertragung werden Wassermoleküle (H2O) in Wasserstoffradikale (H+) und Hydroxylradikale (OH-) gespalten. Diese „Radikale" (Teilchen mit ungepaarten Elektronen) sind unter atmosphärischen Bedingungen immer vorhanden und katalysieren die Verbrennungsreaktion.

Neben den reaktionsfördernden Katalysatoren gibt es Stoffe, die entgegengesetzt wirken und chemische Reaktionen durch ihre Anwesenheit hemmen oder unterbinden. Ihre Wirkung wird als„ antikatalytisch" oder „inhibitorisch" bezeichnet. Diese „negativen Katalysatoren" werden Inhibitoren genannt. Derartige Stoffe können auch Verbrennungsreaktionen entscheidend hemmen und sind daher als Löschmittel verwendbar. Man unterscheidet bei der Inhibition zwischen homogener und heterogener Inhibition. Diese Begriffe werden in den beiden nachfolgenden Kapiteln erläutert.

Homogene lnhibition

Verbrennungsreaktionen in Flammen verlaufen stets als Radikalreaktionen mit mehr oder weniger komplizierten Zwischenreaktionen. Bei der homogenen Inhibition liegen der reaktionshemmende Stoff (Inhibitor) und der Reaktionspartner im gleichen Aggregatzustand vor. Bei der Verbrennungsreaktion muss der Inhibitor folglich gasförmig vorliegen. Ein Beispiel für eine homogene Inhibition einer Verbrennungsreaktion ist der Einsatz von Halonen als Löschmittel. Die Löschwirkung basiert auf dem Entzug der für die Fortsetzung der Verbrennungsreaktion wesentlichen „freien Radikalen“ (Radikalfänger), wodurch ein Kettenabbruch und damit ein erlöschen der Flammen eintritt.

Heterogene lnhibition

Liegen Inhibitor und Reaktionspartner in unterschiedlichen Aggregatszuständen vor, so spricht man von einer heterogenen Inhibition. Unter heterogener Inhibition ist bei Verbrennungsreaktionen die kettenabbrechende Wirkung von Oberflächen (Wandwirkung) zu verstehen. Es handelt sich um einen energetischen Effekt. Dabei wird den radikalischen Zwischenprodukten der Verbrennungsreaktion ein Teil ihrer Energie entzogen. Dies führt vermehrt zum Abbruch der Kettenreaktionen durch Rekombination.

Das Löschen von Flammen durch Löschpulver beruht hauptsächlich auf der Wandwirkung. Je feiner ein Stoff verteilt ist, desto größer ist die Oberfläche der Gesamtheit der Teilchen im Verhältnis zu ihrer Masse. Ein kg Löschpulver besitzt bei einer mittleren Korngröße von 0,02 bis 0,03 mm bereits eine wirksame Oberfläche von einigen hundert Quadratmetern. Erst diese große Oberfläche macht die schlagartige Wirkung des Löschpulvers möglich.

Während bei der homogenen Inhibition die für die Fortsetzung der Reaktionsketten wesentlichen Zwischenglieder, durch chemische Bindung entfernt werden, werden sie bei der heterogenen Inhibition durch Energieentzug ausgeschaltet.

Löschmittel

In den nachfolgenden Kapiteln werden die Löschmittel und ihre Löschwirkung behandelt.

Wasser

Physikalische Eigenschaften

Dichte: 1 g/cm³ (kg/l) bei 4 °C

Spezifische Wärmekapazität: 4,2 kJ/kg (1 kcal/kg) (4,2 J = 1 cal)

Siedepunkt: 100 °C bei 1013 mbar

Gefrierpunkt: 0 °C bei 1.013 bar (Volumenvergr. 10 %)

Verdampfungswärme: 2257 kJ/kg (539 kcal/kg)

Erklärung: Für die Erwärmung von 1 kg Wasser um 1 K ist eine Energie von 4,2 kJ notwendig. Das entstehende Wasserdampfvolumen ist abhängig von der Temperaturerhöhung. Bei einer Erwärmung des Wassers auf 100 °C entstehen 1722 l Wasserdampf. Das Dampfvolumen erhöht sich mit zunehmender Temperatur linear, so dass bei 400 °C rechnerisch 3107 l und bei 600 °C 4030 l Wasserdampf entstehen.

Chemische und physiologische Eigenschaften

Wasser (H2O) ist die chemische Verbindung von zwei Atomen Wasserstoff mit einem Atom Sauerstoff. Es ist eine geruchs-und geschmacklose Flüssigkeit, die in dicken Schichten eine bläuliche Färbung aufweist. Natürlich vorkommendes Wasser wird durch Beimengungen von Mineralsalzen und Metallverbindungen elektrisch leitend und erhält einen gewissen Geschmack. Für den menschlichen Genuss muss es in den meisten Fällen aufbereitet werden.

Die Bindungen zwischen dem Sauerstoffatom und den Wasserstoffatomen sind sehr fest. Erst bei hohen Temperaturen beginnt die thermische Dissoziation (Zerfall, Trennung) des Wassers, bei welcher es zur Aufspaltung in Sauerstoff und Wasserstoff kommt. Die nachfolgende Tabelle verdeutlicht die Abhängigkeit des Dissoziationsgrades von der Temperatur:

bei 1500 °C ca. 0,2 % dissoziiert. bei 2000 °C ca. 2,0 % dissoziiert. bei 2500 °C ca. 9,0 % dissoziiert. bei 3000 °C ca. 20 % dissoziiert. bei 3500 °C ca. 60 % dissoziiert.

Löschwirkung

Die Hauptlöschwirkung des Wassers beruht auf dem Abkühlen der Verbrennungszone. Es hat das größte Wärmebindungsvermögen aller praxisrelevanten Löschmittel. Dies gilt sowohl für die spezifische Wärmekapazität (Erwärmen des Wassers), alsauch für die Verdampfungswärme (Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand). Ein Liter Wasser nimmt bei der Erwärmung von 10 °C auf 100 °C ca. 378 kJ auf. Die Verdampfung bei 100 °C verbraucht ca. 2260 kJ. In der Summe ergibt sich somit der Wert von 2638 kJ/kg.

Diese Hauptlöschwirkung des Wassers wird mechanisch unterstützt durch:

  • die Auftreffwucht bei Vollstrahl: durch Auseinanderreißen von lockerem Brandgut.
  • die Tiefenwirkung bei Vollstrahl: durch Druck, tiefes Eindringen in das Brandgut
  • die Netzfähigkeit bei Sprühstrahl: Durch Zugabe von Netzmitteln (0,5 -1 % Zumischung von Schaummittel) kann das Eindringen erhöht werden.

Die Nebenlöschwirkung des „Erstickens" durch den Wasserdampf spielt in der Praxis eine untergeordnete Rolle. Bei vollständiger Verdampfung entstehen bei einer Temperatur von 100 °C aus einem Liter Wasser ca. 1700 l Wasserdampf. Diese Menge müsste eine gute erstickende Löschwirkung erzielen. Wasserdampf ist jedoch viel leichter als Luft und entweicht deshalb schnell aus der Verbrennungszone. Bei Flammenbränden, bei denen eine erstickende Wirkung relevant wäre, entstehen jedoch nur relativ geringe Mengen Wasserdampf, weil das Löschmittel nur kurzzeitig mit den Flammen in Berührung kommt. Beim Vollstrahl wird das Wasser praktisch punktförmig aufgebracht. Ein großer Teil fließt ab, so dass der Wirkungsgrad nur bei etwa 10 % liegt.

Beim Sprühstrahl beträgt der Wirkungsgrad ca. 25 % (ca. 572 kJ/1(160 kcahl)). Der Löscherfolg sollte stets mit dem geringst möglichen Wassereinsatz erzielt werden.

Mit Hilfe der Hohlstrahlrohe wird eine besonders feine Verteilung des Wassers erreicht, wodurch die Größe der Wassertropfen nochmals verringert wird. Die große Oberfläche der kleinen Wassertropfen ermöglicht eine große Wärmeaufnahme durch Verdampfen und somit einen großen Löscheffekt durch Abkühlen bei geringem Wassereinsatz.

Einsatzverbot von Wasser als Löschmittel

Bei einigen Bränden oder Einsätzen ist Wasser absolut auszuschließen, nicht nur, weil es keinerlei Löschwirkung aufweist, sondern weil es darüber hinaus auch erhebliche Gefahren hervorrufen kann. Nicht anzuwenden ist Wasser bei:

  1. Metallbränden
  2. Schornsteinbränden
  3. Chemikalien, die mit Wasser heftig reagieren

Metallbrände

Außer den Edelmetallen Platin, Gold, Silber, Quecksilber sind alle Metalle unter bestimmten Voraussetzungen brennbar. So können z.B. Eisen und Blei, wenn sie in fein verteilter Form vorliegen, sogar selbstentzündlich sein. Die wichtigsten brennbaren Metalle sind die Leichtmetalle. Leichtmetalle teilt man verbrennungstechnisch in zwei Gruppen ein:

  • Leichtmetalle, die im kalten Zustand mit Wasser merklich reagieren. Das sind:
    • Alkalimetalle: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium
    • Erdalkalimetalle: Calcium, Strontium und Barium.
  • Leichtmetalle, die nur im brennenden Zustand nicht mit Wasser in Berührung kommen dürfen, z.B.:
    • Aluminium, Magnesium und deren Legierungen.

Die Leichtmetallbrände erzeugen Verbrennungstemperaturen von ca. 2000° bis 3000 °C. Bei diesen hohen Temperaturen kommt es zur Dissoziation (Aufspaltung) des Wassers unter Bildung von Knallgas:

2H2O → 2H2 + O2

Bei Leichmetallbränden kommt es zusätzlich zur direkten Umsetzung des Wassers mit dem Metall. Aluminium reagiert mit Wasser z.B. nach folgender Gleichung:

Al + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2

Bei Leichtmetallbränden können erhebliche Mengen Wasserstoff freigesetzt werden, die dann mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft explosive Gemische bilden können.

Wasser, wasserhaltige Löschmittel, CO2, Halone und Normallöschpulver scheiden zur Bekämpfung von Metallbränden aus. Geeignet sind Sonderlöschpulver der Brandklasse D, trockener Sand, Zement oder Kochsalz (NaCl).

Schornsteinbrände

Bei Schornsteinbränden treten innerhalb des Schornsteins Temperaturen von 1000 °C und mehr auf. Wenn nun Wasser in den Schornstein gegeben wird, treten zwei Gefahren auf.

  • Infolge der Wasserdampfbildung (1l Wasser ergibt ca. 1700 l Dampf) und der Erwärmung des Wasserdampfs tritt ein Überdruck auf, der den Schornstein auseinandersprengen kann.
  • Die plötzliche Abkühlung der heißen Schornsteinwangen führt zu Temperaturspannungen, die ein Aufreißen des Schornsteins zur Folge haben können.

Außerdem kann durch den Einsatz von Wasser als Löschmittel die Verbrennung des Rußes zu Rußkoks eintreten, der zur Verstopfung des Schornsteines führt.

In der Regel führt schon die Reinigung des Schornsteines zum Löschen des Brandes. Wenn in Ausnahmefällen ein Löschmittel erforderlich ist, so eignet sich besonders ABC-Löschpulver.

Chemikalien, die mit Wasser heftig reagieren

Neben den schon beschriebenen Leichtmetallen gibt es noch viele Stoffe, die bei Kontakt mit Wasser gezündet werden, umherspritzen oder explodieren. Beispielhaft seien hier die Gruppen der Metallhydroxide, der Peroxide und der Säuren und Basen erwähnt. Bei Einsätzen mit gefährlichen Stoffen ist eine sorgfältige Erkundung zur Auswahl eines geeigneten Löschmittels unerlässlich.

Bedingte Anwendbarkeit des Wassers als Löschmittel

Wasser ist bei folgenden Beispielen als Löschmittel zwar einsetzbar, es müssen jedoch bestimmte Bedingungen beachtet werden.

  1. Bränden der Brandklasse B
  2. Bränden der Brandklasse C
  3. Bränden an elektrischen Anlagen
  4. Staubbränden
  5. Größere Glutbrände in geschlossenen Räumen
  6. Phosphorbränden
  7. Quellfähigen oder wasseraufsaugenden Stoffen
  8. Künstlichen Düngemitteln
  9. Säuren und Laugen


Wasser als Löschmittel in der Brandklasse B

Das Löschen brennbarer Flüssigkeiten mit Wasser ist möglich, wenn:

  • die brennbare Flüssigkeit einen Flammpunkt hat, der über 55 °C liegt, und eine Abkühlung der Flüssigkeit unter den Flammpunkt erreicht werden kann.
  • sich die brennbare Flüssigkeit mit Wasser mischen lässt und damit durch Verdünnung der Flammpunkt heraufgesetzt werden kann (z.B. Alkohol).
  • die brennbare Flüssigkeit schwerer ist als Wasser (z.B. Schwefelkohlenstoff (CS2) und mit Wasser abgedeckt werden kann.

Brandversuche zum Löschen brennbarer Flüssigkeiten mit Wassernebel zeigten einen guten Löscherfolg durch die große Kühlwirkung (große Oberfläche durch die sehr feine Verteilung). Durch die derartige Ausbreitung des Wassernebels tritt ein Löscherfolg auch in verdeckten Bereichen ein. Beim Löschen von brennbaren Flüssigkeiten mit Wasser können zwei besondereGefahren auftreten, nämlich die sogenannte Fettexplosion und das Überlaufen von Behältern.

Fettexplosion

Als Fettexplosion bezeichnet man den Vorgang, der durch das schlagartige Verdampfen des Wassers verursacht wird, wenn dieses in hoch erwärmte Fette oderÖle gegossen oder gespritzt wird.

Dringt das spezifisch schwerere Wasser in die tieferen Schichten der stark erwärmten Öle oder Fette ein, wird es überhitzt. Die Temperatur des Wassers steigt über 100 °C an, und nach kurzer Zeit des Siedeverzugs erfolgt das plötzliche Verdampfen(Volumen = 1700-fach). Wenn die Öle oder Fette bereits brennen, folgt der Eruptionunmittelbar eine explosionsartige Verbrennung der fein verteilten Fett-oder Öltröpfchen. Neben der Brandausbreitung treten häufig Zerstörungen durch die Druckerhöhung der explosionsartigen Verbrennung auf.

Überlaufen von Behältern

Fast alle brennbaren Flüssigkeiten sind leichter als Wasser Eine Ausnahme stellt jedoch z. B. Schwefelkohlenstoff dar. Beim Aufbringen von Wasser sinkt dieses in der Regel nach unten, die brennbare Flüssigkeit schwimmt auf dem Wasser und kann sich brennend ausbreiten. Auch brennbare Flüssigkeiten, die mit Wasser mischbar sind (z.B. Alkohol), können überlaufen und damit ebenfalls zur Brandausbreitung führen. Diese Gefahr besteht besonders, wenn man versucht, derartige Flüssigkeiten in mehr als halbvollen Behältern durch Verdünnen zu löschen. Der dann noch vorhandene Leerraum dürfte kaum ausreichen, um den beabsichtigten Löscherfolg zu erzielen.

Wasser als Löschmittel in der Brandklasse C

Die Anwendung des Wassers zum Löschen von Gasbränden ist meistens zwecklos. Es gelingt manchmal, einen Gasbrand mit Vollstrahl zu löschen, indem die Flamme vom Gasstrom abgetrennt wird. Auch gelingt es manchmal, mit dem Sprühstrahl des Hohlstrahlrohres die gesamte Flamme einzufangen und damit abzukühlen. Beide Verfahren haben jedoch nur Erfolg, wenn das Gas mit geringem Druck austritt. Bei Gasbränden sollte deshalb von vornherein Löschpulver eingesetzt werden. Zum Kühlen der Behälter oder Leitungen oder der Umgebung wird Wasser als Sprühstrahl eingesetzt.

Anmerkung:

Wenn keine unmittelbare Gefahr besteht (z.B. bei Menschenrettung), lässt man die Gasflamme in jedem Falle brennen (um eine Rückzündung an bereits erwärmten Teilen zu verhindern), kühlt die Umgebung mit Sprühstrahl und sperrt dann die Gaszufuhr ab.

Brände in elektrischen Anlagen

Im Bereich von elektrischen Anlagen ist der Sprühstrahl dem Vollstrahl grundsätzlich vorzuziehen. Nach VDE-Richtlinien werden folgende Mindestabstände für CM -Mehrzweckstrahlrohre nach Norm, bis 12 mm Mundstücks-bzw. Düsendurchmesser bei einem Strahlrohrdruck von 5 bar vorgeschrieben.

Faustwerte

TODO: Tabelle Abstände bei Sprüh- und Vollstrahl mit Nieder- und Hochspannung Sprühstrahl Vollstrahl

Sicherheitsabstände zu elektrischen Anlagen mit dem Löschmittel Wasser
Sprühstrahl Vollstrahl
Niederspannung
bis 1000 Volt
1 m 5 m
Hochspannung
über 1000 Volt
5 m 10 m

Wird der Strahlrohrdruck von 5 bar überschritten, sind die angegebenen Mindestabstände bei Einsätzen in Hochspannungsanlagen pauschal um 2 m zu vergrößern. Bei einem ausnahmsweise vorzunehmenden B-Rohr erhöhen sich die Abstände mit Mundstück um 5 m bzw. ohne Mundstück um 10 m. Das B-Rohr wird nur in Absprache zwischen Feuerwehr und Betreiber vorgenommen.

Bei der Annäherung an unter Spannung stehenden Hochspannungsanlagen sind folgende Mindestabstände einzuhalten:

Mindestabstände zu elektrischen Anlagen
Mindestabstand Spannung
3 m über 1 kV bis 110 kV
4 m von 110 kV bis 220 kV
5 m über 380 kV

Staubbrände

Die Brennbarkeit von Stäuben hängt vor allem von der Korngröße ab. Feine Stäube sind leichter entzündlich als gröbere. Neben der Korngröße spielen auch die Kornform, die Dichte und die Zusammenballung eine Rolle für die Brennbarkeit von Staub-Luft-Gemischen. Der Zündbereich der meisten technischen Stäube liegt zwischen 40 g/m³ und 6000 g/m³. Bei der Bekämpfung von Staubbränden oder Bränden, bei denen im großen Maße Stäube auftreten können, ist das Verhindern von Aufwirbelungen des Staubes am wichtigsten. Deshalb muss der Vollstrahl (beachte Mehrzweckstrahlrohre mit Vollstrahlverriegelung) absolut ausgeschlossen werden. Auch ein kurzzeitig, versehentlich gegebener Vollstrahl kann zu einer Staubexplosion (Verpuffung) führen. Mit dem Sprühstrahl kann einerseits brennender bzw. glimmender Staub gelöscht werden, anderseits wird der übrige Stoff feucht gehalten und damit die Aufwirbelung vermieden. Es empfiehlt sich, ggf. mit einem geringeren Strahlrohrdruck zu arbeiten außerdem durch Zumischung von Netz-oder Schaummitteln (0,5 -1 % Schaummittel), die Oberflächenspannung des Wassers zu vermindern.

Größere Glutbränden geschlossenen Räumen

Bei allen größeren Glutbränden in Räumen, insbesondere in Kellern, ist mit dem Aufkommen von großen Mengen heißen Wasserdampfes zu rechnen, wenn zum Löschen Wasser eingesetzt wird (1 l Wasser = ca. 1700 l Wasserdampf). Der Wasserdampf kann die vorgehenden Trupps verbrühen, außerdem kann die Wärmeentwicklung so groß sein, dass die Einsatzkräfte Hitzesynkope bis hin zu einem Hitzschlag erleiden.

Wenn es sich bei den Glutmassen um Koks oder Braunkohle handelt, besteht beim Löschen mit Wasser die Gefahr der Wassergasbildung, Wassergas enthält 40 % CO und ist ein gefährliches Atemgift.

Falls keine Menschenleben gefährdet sind, sollte man auf einen Innenangriff verzichten und die Räume von außen mit Schaum oder Wasser fluten.

Phosphorbrände

Phosphor kommt in verschiedenen Modifikationen (Zustandsformen) vor. Weißer Phosphor ist äußerst giftig und selbstentzündlich. Phosphorbrände des weißen Phosphors können endgültig nicht gelöscht werden. Der Phosphor lässt sich zwar vorübergehend mit Wasser löschen, jedoch entzündet er sich wieder, sobald das Wasser abgelaufen oder verdunstet ist. Beim Löschen mit Wasser bestehen grundsätzlich zwei Gefahren:

  • Dass Phosphor mit Wasser an unübersichtliche Stellen gespült wird (hinter Fußleisten, Fußböden usw.) und nach Abtrocknen des Wassers versteckte Brände verursacht.
  • Dass Stücke von Phosphor, die mit dem Wasserstrahl bewegt werden, auseinanderspritzen und dadurch Löschmannschaften verletzen oder den Brand ausbreiten. Zur Brandbekämpfung empfiehlt sich der Einsatz von Sand. Der Phosphor wird mit dem Sand ins Freie getragen, dort kann er dann unter Aufsicht ausbrennen.

Roter Phosphor entsteht aus weißem Phosphor durch Erhitzen unter Luftabschluss auf ca. 200 °C. Er ist nicht selbstentzündlich, brennbar und ungiftig.

Schwarzer Phosphor ist schwer brennbar und ungiftig. Er wird unter Druck oder katalytisch aus weißem Phosphor gewonnen.

Quellfähige und wasseraufsaugende Stoffe in Gebäuden

Quellfähige Stoffe sind z. B. Getreide, Hülsenfrüchte u. a., die mit der Aufnahme von Wasser ihr Volumen erheblich vergrößern. In geschlossenen Räumen bekommen diese Stoffe durch ihre Volumenvergrößerung eine derartige Sprengkraft, dass Gebäude zerstört werden können. Wasser ist in diesem Fall als Löschmittel auszuschließen. Wasseraufsaugende Stoffe sind schwammartige Stoffe wie Papier, Textilien und auch Brandschutt, die Wasser aufnehmen, ohne ihr Volumen wesentlich zu vergrößern. Sie werden dadurch erheblich schwerer und können Einstürze hervorrufen.

Wasser bei künstlichen Düngemitteln

Künstliche Düngemittel sind, abgesehen von den Verpackungen (meist Papier oder Plastiksäcke), selbst nicht brennbar, doch können bei Bränden von einigen der zahlreichen Düngemittelarten besondere Gefahren ausgehen, die bei der Brandbekämpfung, insbesondere beim Löschen mit Wasser, beachtet werden müssen. Wirksame Bestandteile künstlicher Düngemittel sind hauptsächlich Kalium-, Phosphat-, Stickstoff- und Calcium-Verbindungen. Ungefährlich sind Kali-und Phosphatdünger. Dagegen stellen Stickstoffdünger im Brandfalle eine große Gefahr dar. Bei Temperaturen ab ca. 130 °C beginnen sie sich zu zersetzen, wobei große Mengen der hochgiftigen Stickstoffoxide (nitrose Gase) freigesetzt werden. Diese Zersetzungsreaktion kann nur durch Abkühlen mit dosiertem Einsatz von Wasser unterbunden werden. Ansonsten sollte bei Bränden in Düngemittellagern mit Wasser möglichst sparsam und vorsichtig umgegangen werden, denn alle Düngemittel sind weitgehend wasserlöslich. In durchnässtem Zustand verbacken sie zu Klumpen.

Branntkalk (auch gebrannter Kalk, Ätzkali, Calciumcarbid, CaO, ungelöschter Kalk), sollte mit Wasser überhaupt nicht in Berührung kommen, er reagiert mit Wasser stark exotherm. Es können Temperaturen von 400 °C bis 700 °C entstehen. In Brandkalk hineingespritztes Wasser verdampft schlagartig und lässt die erhitzte Masse heftig umherspritzen, was zu schweren Verätzungen führen kann.

Voll-oder Mischdünger, die Anteile an Stickstoffverbindungen oder Brandkalk (Calciumoxid = CaO) enthalten können, sollten deshalb mit entsprechender Vorsicht behandelt werden.

Wassereinsatz bei Unfällen mit Säuren und Laugen

Säuren und Laugen wirken stark ätzend und zerstörend auf die Körperoberfläche. Bei freigesetzten Säuren und Laugen ist daher der Kontakt (vor allem der Schleimhäute) auszuschließen. Theoretisch besteht die Möglichkeit, Säuren oder Laugen zu neutralisieren. Praktisch ist diese Möglichkeit jedoch für öffentliche Feuerwehren zumeist ausgeschlossen, weil die entsprechenden Neutralisationsmittel fehlen, bzw. nicht schnell genug herangeschafft werden können. Ausgelaufene Säuren oder Laugen werden zumeist mit viel Wasser verdünnt. Im Laborbetrieb werden Säuren und Laugen zur Verdünnung stets in das vorgelegte Wasser gegeben, um die Gefahr des Siedeverzuges und dass damit verbundene Umherspritzen zu vermeiden. Die Regel lautet:

Erst das Wasser, dann die Säure, sonst geschieht das Ungeheure!

Im Einsatzgeschehen muss jedoch entgegen dieser Regel Wasser auf die Säure oder Lauge gegeben werden (Sprühstrahl verwenden!). Das Unherspritzen der Flüssigkeit ist daher vor allem bei konzentrierter Schwefelsäure (H2SO4) nicht ganz zu vermeiden. Die Auswahl der geeigneten Schutzausrüstung hat deshalb oberste Priorität. Falls möglich, sollte die ausgelaufene Flüssigkeit nur eingedämmt werden und die Entsorgung durch eine geeignete Firma veranlasst werden.

Vorteile des Wassers als Löschmittel

  • Ungiftig und chemisch neutral
  • preiswert
  • leicht zu beschaffen
  • wirksamstes Löschmittel für fast alle Brände
  • große Wurfweiten und -höhen
  • Einfache Förderung durch Pumpen und Schläuche

Nachteile des Wassers als Löschmittel

  • gefriert ab 0 °C
  • Volumenvergrößerung beim Gefrieren um ca. 10 % (FP entwässern)
  • Bei Feuerlöschern (W) Zusatz von Kaliumcarbonat (K2CO3) oder Calciumchlorid (CaCl2) als Frostschutz
  • Gebäudeschäden wegen dem Gewicht
  • Quellen von beaufschlagten Stoffen
  • ggf. Löschwasserrückhaltung wg. Gefahrstoffausbreitung durch kontaminiertes Löschwasser


Schaum

Allgemeines

Wasser ist als Löschmittel für brennbare Flüssigkeiten ungeeignet, da es aufgrund der hohen Dichte in der Regel wirkungslos in brennbaren Flüssigkeiten absinkt. Durch den Zusatz geringer Mengen geeigneter Substanzen (Seifen, Eiweißstoffe) ist es jedoch möglich, die Oberflächenspannung des Wassers herabzusetzen und eine stabilisierte Verschäumung mit Luft zu erreichen. Der Schaum ist im Gegensatz zu Wasser leichter als alle brennbaren Flüssigkeiten und daher geeignet, die Oberfläche von Flüssigkeiten schwimmend zu bedecken und abzuschließen. Der Brand erlischt daher aus Mangel an Sauerstoff. Aufgrund seines Wassergehaltes ist der Schaum aber auch in der Lage, im gewissen Umfange abkühlend zu wirken, also auch Brände fester, glutbildender Stoffe zu löschen. Schaum ist das einzige Löschmittel, das nicht in fertiger Form auf Löschfahrzeugen mitgeführt wird, sondern erst an der Einsatzstelle erzeugt werden muss.

Begriffe

Zumischung

Unter Zumischung versteht man den prozentualen Anteil von Schaummittel an der Wasser/Schaummittel-Lösung. Eine 3 %ige Zumischung bedeutet also, dass die Wasser/Schaummittel-Lösung aus 97 % Wasser und 3 % Schaummittel besteht. Die Höhe der Zumischung kann einen wesentlichen Einfluss auf die Schaumstabilität haben. Die Verschäumungszahl wird hingegen durch die Zumischung nur geringfügig beeinflusst.

Verschäumungszahl (VZ)

Die Verschäumungszahl (VZ) ist das Verhältnis zwischen Flüssigkeitsmenge (Wasser/Schaummittel-Lösung) und Schaumvolumen. Sie gibt an, wievielfach sich die Flüssigkeitsmenge bei der Verschäumung vergrößert. Ergibt z. B. 1 l Wasser / Schaummittel-Lösung unter Zusatz von 7 l Luft 8 l Schaum, so ist das Verhältnis 1:8 und die VZ hat den Wert 8.

Es gilt:

<math>Verschäumungszahl = \frac{Schaumvolumen}{Flüssigkeitsvolumen}</math>

<math>Verschäumungszahl = \frac{1}{Dichte des Schaumes}</math>

Wird ein Schaumrohr z.B. mit der Bezeichnung M4 / 75 verwendet, so ergibt sich folgende Schaummenge: M4 = Mittelschaumrohr 400 l Durchfluss der Wasser / Schaummittellösung pro Minute x Verschäumungszahl 75. Das bedeutet also, dass 400 l Wasser / Schaummittellösung 75 x vervielfacht werden.

400 l x 75 = 30000 l (Schaum) = 30 m³ (pro Minute)

Nach der VZ teilt man die Schäume in:

Schaumarten und Verschäumungszahlen (VZ)
Schaumart Verschäumungszahl
Schwerschaum von 4 bis 20
Mittelschaum von 20 bis 200
Leichtschaum von 200 bis 1000

Schäume mit einer VZ über 1000 sind technisch zwar möglich, haben sich aber als unzweckmäßig erwiesen.

Fließfähigkeit

Unter der Fließfähigkeit des Schaumes versteht man das Ausbreitungsvermögen, d. h. wie schnell sich der Schaumteppich über das Brandgut ausbreitet. Die Fließgeschwindigkeit von Schwerschäumen liegt etwa im Bereich von 5 bis 10 cm/s. Je größer die Verschäumungszahl ist, desto geringer ist die Fließgeschwindigkeit des Schaumes.

Wasserhalbwertzeit (WHZ)

Die Wasserhalbwertzeit ist ein Maß für die Beständigkeit des Schaumes. Als Wasserhalbwertzeit bezeichnet man die Zeit, in der die Hälfte der im Schaum enthaltenen Flüssigkeit ausgetreten ist. Die Wasserhalbwertzeit beträgt bei Schwer-und Mittelschaum etwa 15 -25 Minuten (AFFF mind. 8 min), beim Leichtschaum etwa 20 Minuten. Auch ist die Kühlwirkung des aus dem Schaum austretenden Wassers erwünscht.

Abbrandwiderstand

Der Abbrandwiderstand ist ein Maß für die Beständigkeit des Schaums gegen Wärme, die direkt oder indirekt auf den Schaum einwirkt. Der Abbrandwiderstand wird durch die Verbrennungstemperatur, die Art des Brandgutes, durch heiße Wandungen von Behältern, durch Strahlungswärme und andere Faktoren beeinflusst. Als Faustwert für Schwer-und Mittelschäume kann den Wert 50% annehmen.

Einteilung der Schaummittel

Nach DIN EN 1568 werden in der Bundesrepublik die für Schaummittel zu fordenden Eigenschaften festgelegt. Nach Aufbau und Verwendbarkeit lassen sich die Schaummittel folgendermaßen einteilen:

  • Schwerschaummittel (PS, AFFF, FPS)
  • Mehrbereichsschaummittel
  • Spezialschaummittel

Da sich Schaummittel in ihrer Zusammensetzung erheblich unterscheiden, ist zu beachten, dass diese nicht gemischt werden dürfen, da Qualitätsminderung und Verklumpung die Folge sein kann. Unbedingt zu vermeiden ist die Vermischung von Proteinschaummitteln mit synthetischen Mehrbereichsschaummittel. Schon geringe Mengen synthetischer Mehrbereichsschaummittel verringert die Verschäumungszahl und Schaumstabilität des Proteinschaummittels erheblich.

Schwerschaummittel

Unter Schwerschaummittel versteht man grundsätzlich einweißhaltige Schaummittel, welche speziell für den Bereich des Schwerschaumes (VZ bis 29) geeignet sind.

Protein-Schaummittel (PS)

Grundstoffe für die Protein-Schaummittel sind vor allem Hornmehl, Hornspäne und andere eiweißhaltige Stoffe (Federn, Hufe, Haare). Das Eiweiß wird durch die Zugabe von Lauge abgebaut (alkalische Hydrolyse) und somit wasserlöslich. Der Eiweißgehalt der handelsüblichen Protein-Schaummittel liegt bei ca. 20 %. Ihnen werden im Allgemeinen Stabilisatoren und Konservierungsmittel zugesetzt um die Haltbarkeit zu verbessern.

Wasserfilmbildende Schaummittel (AFFF)

Wasserfilmbildende Schaummittel eignen sich vor allem für das Ablöschen brennbarer Flüssigkeiten. Sie werden als AFFF -Schaummittel (AFFF = Aquarous Film Forming Foam) oder gleichwertige Produkte vertrieben. Auch die Bezeichnung Light Water ist häufig anzutreffen. Hauptbestandteil der Schwerschaummittel mit AFFF -Effekt sind Fluorkohlenwasserstoffe. Schäume, die mit wasserfilmbildenden Schaummitteln hergestellt wurden, wirken zunächst wie herkömmliche Schäume. Sie bilden jedoch zusätzlich an der Grenzschicht zwischen der Schaumschicht und einer brennbaren Flüssigkeit einen wasserhaltigen Film, der auch nach Zerstörung des Schaumes bestehen bleibt. Dadurch kann das Aufsteigen der Dämpfe verhindert oder zumindest eingeschränkt werden. AFFF -Schaummittel sind als Schwerschaummittel zu bezeichnen. Einige Typen sind zwar auch zur Herstellung von Mittelschaum geeignet, die Verschäumungszahl liegt jedoch etwa 50 % unter der von Mehrbereichsschaummittel.

Fluor-Protein-Schaummittel (FPS)

Durch den Zusatz wasserlöslicher Fluortenside erhalten Schäume, die mit FPS erzeugt wurden eine abweisende Wirkung gegenüber Kohlenwasserstoffe. Da der Schaum beim Aufbringen nur wenig mit dem Brandgut angereichert wird, ergeben sich kürzere Löschzeiten und höhere Ausbreitungsgeschwindigkeiten. Fluor-Protein-Schaummittel eignen sich deshalb vor allem für die Verwendung in stationären Anlagen.

Mehrbereichsschaummittel

Die Mehrbereichsschaummittel, die auch als „synthetische Schaummittel" bezeichnet werden, sind mit den Basisstoffen moderner Waschmittel (Tenside, Detergentien) eng verwandt. Sie unterscheiden sich von diesen in Art und Menge der verwendeten höherwertigen Alkohole und in der Art der zugesetzten Stabilisatoren und Konservierungsstoffe. Der Name verweist schon darauf, dass man mit einem Mehrbereichsschaummittel in der Lage ist, Schwerschaum, Mittelschaum und Leichtschaum zu erzeugen. Man kann je nach Art des Brandes jeden der drei Schaumbereiche mit nur einem Schaummittel abdecken. Bei der Erzeugung von Schwerschaum ist zu beachten, dass die Verschäumungszahl 50 bis 100 % höher liegt als beim Einsatz von Schwerschaummittel.

Spezialschaummittel

Spezialschaummittel finden in erster Linie für besondere Brandrisiken Verwendung. Für öffentliche Feuerwehren ist ihre Mitführung oder Lagerhaltung kaum möglich. Bei Werkfeuerwehren mit entsprechenden Brandrisiken können sie jedoch durchaus in Frage kommen. Eine Gruppe der Spezialschaummittel ist die Gruppe der alkoholbeständigen Schaummittel, deren Schäume gegen polare organische Flüssigkeiten (Alkohole,Aldehyde, Ethex) genügend beständig sind. Weiterhin gibt es Schaummittel, die besonders frostbeständig sind und solche, deren Schäume nichtleitend sind, wenn sie mit entmineralisiertem Wasser erzeugt wurden.

Einteilung der Schaumarten

Schwerschaum

Als Schwerschaum bezeichnet man Schäume mit einer Verschäumungszahl von 4 – 20. Die Löschwirkung des Schwerschaums beruht auf dem Ersticken und dem Abkühlen. Das Einsatzgebiet des Schwerschaums kann grundsätzlich in drei Bereiche eingeteilt werden:

  • Löschen von brennbaren Flüssigkeiten
  • Löschen von festen glutbildenden Stoffen
  • Schutz von brandgefährdeten Objekten.

Beim Abdecken brennender Flüssigkeiten mit Schaum wird eine Trennschicht zwischen Flüssigkeit und Verbrennungszone gelegt, die die weitere Zufuhr von brennbaren Dämpfen verhindert. Gleichzeitig wird durch die Kühlwirkung der Dampfdruck der Flüssigkeit herabgesetzt. Hauptlöscheffekt ist jedoch das Ersticken. Im Gegensatz zu den anderen Löschmitteln der Brandklasse B, hat Schwerschaum den Vorteil der nachhaltigen Kühlwirkung. Bei größeren Bränden stellt die große mögliche Wurfweite einen weiteren Vorteil dar. Bei kombinierten Löschpulver-Schaum-Einsätzen hat der Schaum die Aufgabe, die Rückzündung durch Isolierung der Wärmestrahlung und durch Kühlung (Tankwandungen etc.) zu verhindern. Vor dem Abdecken von Flüssigkeitsbränden muss stets genügend Schaummittel zur Verfügung stehen, da die Schaumdecke schnell und ohne Unterbrechung aufgetragen werden muss. Überschlägig benötigt man ca. 2 l Schaummittel (50 cm Schaumschicht) je Quadratmeter abzudeckender Fläche. Bei großen oder langanhaltenden Bränden kann sich der Schaummittelbedarf jedoch bis auf die vierfache Menge erhöhen.

Beim Ablöschen fester Brandstoffe ist die Kühlwirkung ausschlaggebend. Diese ist abhängig vom Flüssigkeitsgehalt des Schaums. Schwerer Schaum ist daher in diesem Fall löschfähiger In der Brandklasse A wirkt der Schaum isolierend gegen die Strahlungsenergie der Glut und ermöglicht eine langsame Abkühlung des Brandgutes. Vorteilhaft gegenüber dem Einsatz von Wasser als Löschmittel ist der geringere Wasserbedarf, der z.B. bei Schiffsbränden von hoher Bedeutung sein kann. Der Schutz vor Sekundärbränden durch Einschäumen von Tankfahrzeugen, Lagerräumen oder ausgelaufenen brennbaren Flüssigkeiten, ist ein weiterer wichtiger Einsatzbereich des Schwerschaums. Das Übergreifen von Bränden oder die Entzündung durch Flugfeuer kann so verhindert werden.

Mittelschaum

Als Mittelschaum bezeichnet man Schäume mit einer Verschäumungszahl von 20 bis 200. Die Löschwirkung des Mittelschaums entspricht im wesentlichen der des Schwerschaums. Die Kühlwirkung tritt jedoch aufgrund des geringen Wasseranteiles in den Hintergrund. Da die Zerfallsrate von Mittelschaum jedoch größer ist, als die von Schwerschaum, kann doch mit einer gewissen Kühlwirkung gerechnet werden. Auch der Einsatzbereich des Mittelschaums entspricht im Wesentlichen dem des Schwerschaums. Da die VZ bis 20 mal größer ist, eignet sich Mittelschaum gut zum Einschäumen von brandgefährdeten Objekten sowie zum Fluten von Räumen. Da der Wassergehalt des Mittelschaums geringer ist, fallen die Schäden, die das Löschmittel verursacht, ebenfalls geringer aus. Mittelschaum mit einer Verschäumungszahl bis 75 ist auch im Freien einsetzbar, während bei Schäumen mit Verschäumungszahlen über 75 im Freien damit gerechnet werden muss, dass der Schaum fortgeweht wird.

Leichtschaum

Als Leichtschaum bezeichnet man Schäume mit einer Verschäumungszahl über 200. Die Löschwirkung des Leichtschaums beruht auf dem Ersticken. Ebenso wie beim Schwer-und Mittelschaum wird durch die Schaumdecke ein Trennen des Luftsauerstoffes vom Brandstoff bewirkt. Die Zerfallsrate des Leichtschaums ist sehr hoch (60 bis 80 %). Für die Löschwirkung ist dies jedoch kein Nachteil, denn die verhältnismäßig geringe Wassermenge, die bei diesem Vorgang freigesetzt wird, verdampft sehr rasch. Der entstehende Wasserdampf verdünnt den in der Luft enthaltenen Sauerstoff und erzeugt eine kräftige erstickende Wirkung. Ein Kubikmeter Leichtschaum enthält ca. ein bis zwei Liter Wasser. Bei der Zerstörung des Schaums entstehen daraus 1700 bis 3400 l Wasserdampf, der die Sauerstoff Konzentration der 1000 l Luft auf 8 bis 5 % verringert. Normalerweise entweicht der entstehende Wasserdampf rasch aus der Verbrennungszone und ist deshalb wenig löschwirksam. Beim Zerfall des Leichtschaums wird er jedoch unter, der Schaumdecke gestaut und nach unten in die Zwischenräume des Brandgutes gedrückt. Aufgrund des geringen Wassergehaltes ist keine abkühlende Löschwirkung zu erwarten. Deshalb kann ein Einsatz in der Brandklasse A nur erfolgen, wenn keine stärkere Glutschicht oder tiefer sitzenden Brandnester vorhanden sind. Leichtschaum eignet sich besonders zum Einschäumen von großen Räumen, Hallen, Schiffsräumen usw. Der wesentliche Vorteil liegt darin, dass große Mengen in kürzester Zeit erzeugt werden können, wobei der Wasser-und Schaumittelbedarf verhältnismäßig gering ist. Beim Fluten von Räumen ist darauf zu achten, dass an dengegenüber liegenden Seiten Öffnungen zum Entweichen der Luft geschaffen werden.

Nachteilig bei dem Einsatz von Leichtschaum ist der hohe apparative Aufwand und die ausschließliche Anwendbarkeit in Innenräumen. Eine Förderung des Schaums bei Höhen von mehr als 10 m ist problematisch. Der Schaden, den Leichtschaum als Löschmittel erzeugt, ist aufgrund des geringen Wassergehaltes niedrig. Der verbliebene Leichtschaum kann nach dem Löscheinsatz notfalls auch wieder aus den Räumen abgesaugt werden. Ein weiterer Einsatzbereich des Leichtschaums ist das Binden von radioaktiven Luftverunreinigungen oder das Zurückhalten von starker Rauch-und Flockenbildung.

Schaummittel als Netzmittel (Class A Foam)

Es kann erforderlich sein, bei Bränden von z. B. Holz-Spähnebunkern o. ä. Materialien die Eindringtiefe des Wassers zu erhöhen. Aufgrund seiner natürliche Oberflächenspannung kann Wasser allein nicht tief in solches Brandgut eindringen. Durch die Zugabe von Schaummittel in einer Zumischung von 0,1 – 1% wird dem Wasser die Oberflächenspannung genommen, so dass es tiefer in das Brandgut eindringen kann (vgl. Löschwirkung des Wassers), das Material durchfeuchtet und tiefere Glutnester erreicht. Diese Art der Verwendung von Schaummittel wird auch als „Class A Foam“ bezeichnet. Class A Foam kann mit dem normalen Hohl-oder CM-Strahlrohr ausgebracht werden; dabei ergibt sich eine geringe Schaumbildung, die neben einer erstickenden Wirkung außerdem eine gute Anhaftung am Brandgut erzeugt.

Druckluftschaum „CAFS – Compressed Air Foam System“

Das CAFS-System ist eine Weiterentwicklung der Verwendung von Schaummittel als Netzmittel. Hier wird dem Wasser ebenfalls eine geringe Konzentration Schaummittel zugefügt. Zusätzlich fügt ein hinter der Pumpe eingebauter Kompressor dem Wasser-Schaummittel-Gemisch Druckluft hinzu, so dass bereits in der Schlauchleitung der Schaum entsteht. Hierbei entstehen nicht die bei der herkömmlichen Art der Schaumerzeugung auftretenden Druckverluste, sondern zusätzlich eine Druckerhöhung. Dadurch können am Strahlrohr größere Wurfweiten und -höhen erzielt werden.

CAFS vereinigt die beschriebenen Vorteile des Netzmittels mit einer zusätzlichen Schaumblasenbildung. Durch die größere Oberfläche wird ein höheres Wärmebindungsvermögen erreicht. Die Eindringtiefe in das Brandgut ist wegen der genannten größeren Wurfweite höher. Zudem haftet der erzeugte Schaum gut an Gegenständen und durch seine weiße Farbe schütz er abgedeckte Gegenstände durch Reflektion der Wärmestrahlung. Die Verschäumungszahl beträgt in der Regel ca. 7, so dass als Nebeneffekt zudem ein relativ trockener Schaum erzeugt wird. Nachteilig an diesem System ist, dass Knicke im Schlauch den Durchfluss behindern können und die Angriffsleitung durch Wärmeeinwirkung leichter beschädigt werden kann, da eine geringere eigene Kühlwirkung des Löschmittels vorliegt.

Störung bei der Schaumerzeugung

Bei Übungen und Einsätzen kann die Schaumerzeugung aufgrund verschiedener Faktoren gestört werden.

Starke Verschmutzung des zur Schaumerzeugung verwendeten Wassers oder ein hoher Salzgehalt kann die Schaumerzeugung beeinträchtigen. Zu lange gelagertes Schaummittel ist eingeschränkt verwendbar, solange die Emulsion noch besteht. Unbrauchbar ist das Schaummittel, wenn Verklumpungen, Sedimentablagerungen, Wasserabscheidung oder Schimmelbildung erkennbar sind. Rauch-, flocken-, oder staubhaltige Luft kann die Verschäumung unmöglich machen. Auch Säuredämpfe (z. B. Kunststoffbrände) sollten als Fehlerquelle in Betracht gezogen werden. Das Mischungsverbot von Schaummitteln, (Vor allem Mehrbereichs-SM / Protein-SM) ist einzuhalten.

Weitere Störfaktoren liegen im Bereich der Gerätschaften. Die Schnellangriffseinrichtung reicht z. B. zur Speisung eines Zumischers Z 2 im allgemeinen nicht aus. Neben dem Druckverlust, der durch die Schläuche und das Schaumrohr verursacht wird, muss auch der Druckverlust des Zumischers, der etwa 25-30 % des Pumpenausgangsdruckes beträgt, beachtet werden.

Während bei der gestörten Schwerschaumerzeugung die Anhebung des Pumpenausgangsdruckes bis 10 bar als erste Maßnahme ratsam ist, sollte bei der Mittelschaumerzeugung der Druck eher etwas reduziert werden, denn die meisten Mittelschaumrohre erreichen die größte Verschäumungszahl bei einem Druck von 3-4 bar am Schaumrohr.

Störungen am Zumischer sind die häufigste Fehlerquelle bei der Schaumerzeugung. Wichtig ist zu allererst die korrekte Einbaurichtung des Zumischers. Des weiteren sind Zumischer nach jedem Einsatz gründlich zu reinigen, um z.B. ein Verkleben des Rückschlagventils zu verhindern.

Der Druckverlust zwischen Zumischer und Schaumrohr sollte maximal 2,2 bar betragen. Bei der Verwendung von Schwerschaummittel sollte die Zumischung mindestens 3,5 % betragen. Mehrbereichsschaummittel benötigen 3-5 % als Zumischrate. Die Skala des Einstellrades der Zumischrate kann sich verschieben. Dadurch stimmt der eingestellte Wert nicht mehr mit der tatsächlichen Zumischung überein.

Schaumberechnung

Je nach der Menge des herzustellenden Schaums lässt sich die benötigte Wassermenge und Schaummittelmenge berechnen.

Beispiel 1:

Eine brennende Flüssigkeit von 120 m2 Ausdehnung soll mit Schwerschaum 1 m hoch abgedeckt werden. Als Geräte stehen zur Verfügung: 1 Schaumrohr S 4/15, Zumischer Z 4. Die Zumischung beträgt 3 %.

  1. Wie lange dauert das Einschäumen ?
  2. Wieviel Schaummittel ist erforderlich?

zu 1.:

Es sind 120 m³ Schwerschaum herzustellen.

400 l Wasser-Schaummittel-Lösung / min x 15 VZ = 6000 l Schaum / min.

6000 l/min = 6 m³/ min

120 m³ / 6 m³/min = 20 min.

zu 2.:

Bei einer Zumischung von 3 % werden pro Minute 12 l Schaummittel benötigt.

Bei 20 min, werden 20 x 12 l Schaummittel, also 240 l Schaummittel benötigt.


Beispiel 2:

Wieviel Wasser ist erforderlich, um 250 m³ Mittelschaum, VZ 75, Zumischung 2 % herzustellen?

250 m³ = 250000 l

250000 l : 75 VZ = 3333 l Wasser-Schaummittel-Lösung.

Die Zumischung beträgt 2 %. Bei 3333 l Wasser Schaumittel-Lösung entspricht dies 67 l Schaummittel.

3333 l Wasser / Schaumittellösung – 67 l Schaummittel = 3266 l Wasser

Faustformel für eine durchschnittliche Schaumhöhe von ca. 0,5m:

Schwerschaum: 2l SM pro m²

Mittelschaum: 0,5l SM pro m²

Pulver

Allgemeines

Schon in den 20er und 30er Jahren wurden Pulverlöscher mit Erfolg eingesetzt. Die verwendeten Löscher waren jedoch sehr kostspielig und für die Brandklasse A ungeeignet. Aus diesen Gründen erreichten Pulverlöscher bis in die 50er Jahre hinein nicht die Bedeutung der Schaum-und Wasserlöscher. Um 1955 wurde das erste Glutbrandpulver entwickelt. Ende der 50er Jahre verdrängten die Pulverlöscher die Schaumlöscher vollständig, und auch die Wasser-und Halonlöscher verloren Marktanteile. Nach der anfänglichen Euphorie erkannte man, dass Löschpulver zwar den breitesten Wirkungskreis aufweist, die Vorteile der anderen Löschmittel in deren typischen Anwendungen jedoch nicht zu ersetzen vermag.

Nach dem augenblicklichen Stand der Entwicklung kann man 3 Arten von Löschpulvern unterscheiden:

  • BC-Löschpulver: Flammenbrände, (Kennung P)
  • ABC-Löschpulver: Flammen-u. Glutbrände, (Kennung PG)
  • Sonderlöschpulver für Metallbrände: Metallbrände, (Kennung PM)

Allgemeine Anforderungen

Für die Zulassung als Löschmittel. müssen Löschpulver folgende Anforderungen erfüllen:

  • Ungiftigkeit: Löschpulver dürfen bei ordnungsgemäßer Anwendung nicht gesundheitsschädlich wirken. Dies gilt für BC-Löschpulver uneingeschränkt. ABC-Löschpulver kann geringe Mengen Ammoniak freisetzen, welches zur Reizungen der Schleimhäute führt. Die freigesetzten Mengen liegen jedoch unterhalb der toxischen Schwelle. Metallbrandpulver sollten nicht in größeren Mengen eingeatmet werden oder in großflächige Wunden gelangen, da sonst der Natrium-/Kaliumhaushalt im Körper gestört werden kann.
  • Unschädlichkeit: Unter Unschädlichkeit versteht man den Ausschluss einer schädigenden Wirkung des Löschpulvers auf den Löschmittelbehälter und das Brandgut. Diese Forderung beinhaltet auch den Ausschluss einer Schmirgelwirkung bei Maschinenteilen.
  • Haltbarkeit: Die zur Herstellung von Löschpulvern verwendeten Basisstoffe sind hygroskopisch (wasseranziehend). Deshalb müssen Löschpulver hydrophobiert (wasserabweisend gemacht) werden. Für die Haltbarkeit ist weiterhin die Rüttelbeständigkeit und das Verhalten bei Druck-und Temperaturschwankungen relevant.
  • Förderfähigkeit: Löschpulver müssen stets ihre Gleit-und Rieselfähigkeit behalten, um im Gasstrom „schwimmend" förderfähig zu bleiben. Es darf deshalb keine Klumpen enthalten, die nicht aus einer Fallhöhe von 20 cm zerfallen. An der Oberfläche des Löschmittelbehälters muss Löschpulver sich wie eine Flüssigkeit verhalten. Das bedeutet, dass bei Schräghalten des Löschmittelbehälters eine waagerechte Oberfläche entsteht.
  • Isolationsfähigkeit: Die Löschpulverwolke kann praktisch als nichtleitend angesehen werden. Eine Gefahr geht hingegen von Löschpulverablagerungen aus, da Löschpulver leitfähige Beläge bilden kann. BC-Löschpulver bildet mit Feuchtigkeit leitfähige Beläge. Es darf daher nur bei trockenen Hochspannungsanlagen (>1000 V) eingesetzt werden. ABC-Löschpulver ist in Hochspannungsanlagen grundsätzlich nicht anwendbar, da schon bei 70 °C leitfähige Schmelzen entstehen.
  • Löschfähigkeit: Die Löschfähigkeit eines Löschpulvers hängt neben der Art und Menge der verwendeten Substanzen vor allem von der Korngröße der Pulverkörnchen ab. In Laborversuchen oder Löschversuchen an Brandobjekten kann die Löschfähigkeit überprüft werden.
  • Umweltverträglichkeit: Löschpulver dürfen keine Stoffe enthalten, die Boden, Grundwasser oder Oberflächengewässer nachteilig beeinflussen oder Kläranlagen beeinträchtigen. Insbesondere Schwermetalle sollten in Löschpulver nicht oder nur in absolut notwendiger Konzentration enthalten sein.

BC-Löschpulver (Normalöschpulver, P)

Allgemeines

Der hauptsächlich verwendete Basisstoff für BC-Löschpulver ist Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3), ein weißes, geruchloses und wasserlösliches Pulver. Löschfähiger, aber auch teurer sind Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3) und Kaliumsulfat (K2SO4). Handelsübliche BC-Löschpulver weisen in der Regel folgende Zusammensetzungen auf.

95 -98 % NaHCO3 + 2 -5 % Zusatzstoffe

80 -92 % KHCO3 + 8 -20 % Zusatzstoffe

95 -98 % K2SO4 + 2 -5 % Zusatzstoffe

72 % NaHCO3 + 18 % K2SO4 +10 % Zusatzstoffe

Die Zusatzstoffe verbessern die Lager-und Förderfähigkeit und bewirken die erforderliche Hydrophobierung (wasserabweisendes Verhalten). Neben Stearaten werden zur Hydrophobierung von BC-Löschpulvern hauptsächlich Silikone verwendet.

Mit abnehmender Teilchengröße eines Löschpulvers nimmt die Löschwirkung zu (spez. Oberfläche wird größer) und die Wurfweite wird geringer.

Löschwirkung

Die Löschwirkung des BC-Pulvers besteht in der heterogenen Inhibition (antikatalytischen Wirkung) infolge der großen, kühlen aktiven Oberfläche der Pulverkörnchen, an der die zur Verbrennung erforderlichen Reaktionsglieder (Radikale) infolge des Energieverlustes zum Abbruch kommen. Daneben ist die mechanische Wirkung des Pulverstrahles von Bedeutung.

Seit einiger Zeit existiert zudem ein spezielles schaumverträgliches Pulver (BC-SV), welches eine geringe schaumzerstörende Wirkung haben soll, als herkömmliches BC-Pulver.

Einsatzbereich und –grenzen

BC-Löschpulver ist nur gegen Flammenbrände geeignet. Es zeichnet sich durch seine schlagartige Löschwirkung aus, die von keinem anderen Löschmittel erreicht wird. Dabei bietet das Löschpulver gleichzeitig einen wirksamen Schutz gegen die Strahlungswärme des Brandes. Normallöschpulver eignet sich besonders in Brandfällen, bei denen es darauf ankommt, in kürzester Zeit die Flammen zu beseitigen; um z. B. Menschen zu retten, Hebel, Ventile oder Schalter im Brandbereich zu bedienen, oder sonstige Sofortmaßnahmen durchzuführen.

Da Normallöschpulver keine Kühlwirkung besitzt, ist es häufig erforderlich, nach dem Ausschlagen der Flammen ein kühlendes Löschmittel zusätzlich einzusetzen, um die Gefahr vor Rückzündungen auszuschalten.

Im elektrischen Bereich darf es nur in trocken bleibenden Anlagen verwendet werden. Wichtige Einsatzbereich für Normallöschpulver sind Flugplätze (hier auch schaumverträgliches Pulver), Raffinerien, Tankanlagen, Tankschiffe, Tankfahrzeuge, Industrie-und Versorgungsbetriebe usw., in denen Brände der Brandklassen B und C auftreten können.

Ein wesentlicher Nachteil der Normallöschpulver liegt in der Verschmutzung von Anlagen, Wohnung usw. Hier sollte Pulver nur zum Einsatz kommen, wenn Menschen zu retten sind oder die Brandausbreitungsgefahr zu hoch wäre. Auch die Sichtbehinderung, die aufgrund der niedrigen Absetzgeschwindigkeit der Pulverteilchen bis 15 Minuten andauern kann, muss beim Einsatz von Löschpulvern in geschlossenen Räumen berücksichtigt werden.

ABC-Löschpulver (Glutbrandlöschpulver, PG)

Allgemeines

ABC-Löschpulver bestehen im wesentlichen aus Ammoniumphosphaten (NH4H2PO4, (NH4)2HPO4), Ammoniumsulfat ( (NH4)2SO4 ) und Bariumsulfat . (BaSO4). Die Zusammensetzung der Grundstoffe und die Zusätze variieren je nach Hersteller erheblich. Bei etwa 70 °C beginnt die thermische Zersetzung, bei der geringe Mengen an Ammoniak entstehen. ABC-Löschpulver ist im trockenen Zustand völlig ungefährlich, bei Feuchtigkeit (Schweiß, Augenflüssigkeit) ergibt sich ein geringfügiges Brennen durch Ammoniakbildung.

Löschwirkung

Die Löschwirkung des ABC-Löschpulvers in den Brandklassen B und C entspricht der BC-Löschpulver. Durch die hohe Temperatur des Brandes (Glut) zersetzen sich bei ca. 70 °C die in dem Spezialpulver enthaltenden Ammoniumverbindungen und bilden eine Sinterschicht (Glasurschicht). Diese Sinterschicht verhindert einerseits die Sauerstoffzufuhr zur Glutzone, anderseits das Entweichen der brennbaren Gase aus dem brennenden Stoff. Daneben treten zwei weitere Löschwirkungen auf. Bei der thermischen Zersetzung des ABC-Löschpulvers wird Ammoniak freigesetzt, welches ebenfalls eine inhibierende Wirkung auf die Flammen hat. Die Ammoniumphosphate des ABC-Löschpulvers erhöhen die Verkohlung fester Stoffe. Die Verkohlungsschicht verringert die Wärmeleitfähigkeit und isoliert gegen die Strahlungswärme.

Einsatzbereiche und –grenzen

Die große Bedeutung des ABC-Löschpulvers liegt in seiner vielfachen Verwendbarkeit. Dies gilt weniger für die Brandbekämpfung durch die Feuerwehren (Diese verwenden z. B. bei Bränden der Brandklasse A weiterhin Wasser), sondern vor allem für den Löscheinsatz durch Laien. Mit dem ABC-Löschpulver wurde erstmals ein „Universallöschmittel" entwickelt, dass für die im Allgemeinen auftretenden Brände (mit denen Laien konfrontiert werden) geeignet ist. Den Vorteil der vielseitigen Verwendbarkeit erkennt man, wenn man bedenkt, dass vor der Entwicklung des ABC-Löschpulvers z. B. in einem Tischlereibetrieb bis zu vier verschiedene Löschertypen anzutreffen waren. Der Wasserlöscher für Holzbrände, der Schaumlöscher für Lack-und Farbenbrände, der CO2Löscher für elektrische Anlagen und der Tetralöscher (Tetrachlorkohlenstoff, bis 1964 als Löschmittel zugelassen) für Fahrzeuge und Garagen. Der Laie benutzte im Brandfall leider häufig den falschen Löschertyp. Wichtige Einsatzbereiche für ABC-Löschpulver sind Kraftfahrzeuge, Öl -, Gas und Feststoffheizungen, Kfz-Werkstätten, Garagen; Lagerräume u.ä., Objekte, wo Brandstoffe der Brandklasse A, B, C zusammen vorhanden sind. Ein Nachteil des ABC-Löschpulvers ist die elektrische Leitfähigkeit der ggf. sich bildenden Sinterschicht.

Sonderlöschpulver für Metallbrände (Metallbrandpulver, PM)

Allgemeines

Metallbrandpulver sind Stäube, die meistens aus Natriumchlorid (Kochsalz, NaCl), seltener aus Kaliumchlorid (KCl) oder anderen Stoffen bestehen. Metalllöschpulver wird durch PM-Löscher mit einer Pulverbrause drucklos auf das brennende Metall aufgetragen.

Löschwirkung

Sonderlöschpulver hat in erster Linie eine trennende (abdeckende) Wirkung. Bei Erwärmung des auf den Brandherd aufgetragenen Pulvers kommt dieses zum Schmelzen oder Sintern und bildet eine harte Kruste. Der Zutritt des Luftsauerstoffes wird unterbunden, gleichzeitig tritt eine gewisse Kühlung der Oberfläche des Brandgutes ein. Im Gegensatz zu anderen Bränden verlöschen Metallbrände erst nach längerer Zeit. Je nach Art und Menge dauert es oft mehr als 5 Minuten, bis der Brand unter der Pulverkruste verlöscht.

Einsatzbereich

Metallbrandpulver wird ausschließlich bei Metallbränden, insbesondere Leichtmetallbränden eingesetzt. Es ist zu beachten, dass bei Metallbränden giftige Stäube, Dämpfe oder Gase aus dem Metall oder Löschmittel (Pyrolyseprodukte) freigesetzt werden können, d.h. in geschlossenen Räumen ist auf jeden Fall umluftunabhängiger Atemschutz zu tragen.

Kohlendioxid (CO2)

Physikalische Eigenschaften

Dichte: 1,98 g/m³ bei 0 °C und 1013 hPa

Schmelzpunkt: -56,57 °C

Siedepunkt: -78,5 °C

CO2 ist ein farbloses, geruchloses Gas, welches sich bei Normaltemperatur (20 °C) und Normaldruck (1013 mbar) bei einem Druck von etwa 87 bar verflüssigen lässt. Ab etwa 1500 °C beginnt die thermische Zersetzung des Kohlendioxids nach folgender Gleichung:

2 CO2 → 2 CO + O2

Bei 3000 °C dissoziieren (zerfallen) schon 75 % des Kohlendioxids. Da bei Metallbränden hohe Temperaturen erreicht werden, brennt z.B. Magnesium auch in einer reinen CO2 -Atmosphäre weiter. Kohlendioxid ist deshalb als Löschmittel für Metallbrände ungeeignet.

Kohlendioxid entsteht bei verschiedenen Oxidationsvorgängen im menschlichen Körper. Das Ausatmen des CO2 wird jedoch behindert, wenn der normale CO2 Gehalt der Luft (0,03 %) überschritten wird. CO2 ist ein Atemgitft der Gruppe 3, welches ab einer Konzentration von 8 Vol.-% tödlich wirken kann; dies muss beim Einsatz von CO2 berücksichtigt werden.

Löschwirkung

Kohlendioxid hat praktisch nur eine Stickwirkung. Da Kohlendioxid 1,5mal schwerer ist als Luft, breitet es sich vom Boden her über einen Flammenbrand aus und verhindert den Zutritt von Sauerstoff. Um eine ausreichende Stickwirkung zu erreichen, muss der Sauerstoffgehalt der Luft auf mindestens 15 % herabgesetzt werden. Hierzu ist eine CO2-Konzentration von etwa 30 % erforderlich. Bei 20 °C ergibt ein kg Kohlendioxid etwa 550 l Gas. Die Löschwirkung des Kohlendioxids ist im Vergleich zu anderen Löschmitteln relativ gering. Zur Sicherheit mussein hinreichender Überschuss an Löschgas vorhanden sein. Für einen wirksamen Raumschutz durch eine stationäre Löschanlage muss man etwa ein kg CO2 pro m³ Raum bereitstellen. Dies entspricht etwa einer Löschgas-Konzentration von 50 %.

Doch Kohlendioxid besitzt auch beachtliche Vorteile. Es ist ein sauberes Löschmittel und verfliegt ohne Rückstände und ist besonders gut geeignet für Güter, die nicht verunreinigt werden dürfen. Wirksam ist CO2 nur bei Bränden der Klassen B und C.

Die Stickwirkung kommt praktisch nur in geschlossenen Räumen zur Geltung, da im Freien wirksame Konzentrationen nur schwer zu erreichen sind. Kohlendioxid kommt in drei Formen als Löschmittel zum Einsatz:

  • CO2-Schnee
  • CO2-Nebel (Aerosol)
  • CO2-Gas

Kohlendioxid-Schnee

Kohlendioxid-Schnee wird in der sogenannten Schneedüse erzeugt. Etwa 30 % der Füllmenge einer CO2-Flasche können in Schneeform überführt werden. Die Wirkung ist jedoch nicht davon abhängig, dass möglichst viel Schnee erzeugt wird, sondern vielmehr davon, dass der Schnee möglichst in kleinen Kristallen auftritt.

Einsatzbereiche

Kohlendioxid-Schnee eignet sich besonders zum Löschen kleinerer Brände von Stoffen der Brandklasse B. Der Einsatz von CO2 im Freien ist in der Regel unwirksam, weil eine Konzentration von 30 % nicht erreicht werden kann.

Kohlendioxid-Nebel (CO2-Aerosol)

Kohlendioxid-Nebel ist als Weiterentwicklung des Kohlendioxid-Schnees anzusehen. Aus der Erkenntnis, dass die Feinheit des Schnees ein wesentlicher Faktor für die Löschwirkung ist, wurde eine Nebeldüse geschaffen. Das Sieb in der Nebeldüse verhindert die Bildung von größeren CO2-Stücken und trägt damit zu einer schnelleren Verflüchtigung des CO2-Schnees bei (Verhältnis von Oberfläche zur Masse).

Einsatzbereiche

Kohlendioxid-Nebel hat den gleichen Anwendungsbereich wie CO2 -Schnee. Bedingt durch die Nebeldüse tritt das Löschmittel weich aus und eignet sich zur Verwendung in Labors, Apotheken usw.

Kohlendioxid-Gas

Kohlendioxid-Gas entsteht beim freien Ausströmen des Gases aus einer Gasdüse. Das Gas tritt etwa bei 20 °C mit einem Druck von 57 bar aus. Aufgrund der hohen Austrittsgeschwindigkeit eignet sich das CO2 -Gas besonders zum Löschen von Gasbränden. Bei Flüssigkeitsbränden ist die Löschwirkung geringer als beim Schnee oder Nebel.

Einsatzbereiche:

Kohlendioxid-Gas ist die Form des Löschmittels CO2, die in stationären Löschanlagen Verwendung findet. Meist gespeist durch eine sogenannte Flaschenbatterie, strömt das Gas nach vorherigem Warnton in den entsprechenden Raum. Dieser Raum wird mit CO2 geflutet.

Darüber hinaus eignet es sich für die Brandbekämpfung in der Brandklasse C. Beim Einsatz bei Flüssigkeitsbränden besteht die Gefahr, dass die brennende Flüssigkeit durch den scharfen Gasstrahl aus dem Behälter herausgeschleudert wird.

Einsatzgrenzen von Kohlendioxid

Die Einsatzgrenzen des Kohlendioxids sind zunächst einmal bedingt durch die mangelnde Kühlwirkung dieses Löschmittels. Bei Glutbränden ist CO2 unwirksam. Ebenso ist es wenig wirksam bei Bränden im Freien, weil hier die notwendige CO2Konzentration von etwa 30 % kaum erreicht werden kann. Allenfalls bei Gasbränden kann mit entsprechend großen Düsen u. U. auch im Freien ein Erfolg erzielt werden. Erhebliche Schwierigkeiten bestehen auch, wenn bei Bränden von Flüssigkeiten die Behälterwände oder sonstige Teile schon erheblich erhitzt sind. Es kommt dann dauernd zu gefährlichen Rückzündungen, weil eine Abkühlung dieser Teile durch CO2 nicht erfolgt. Die mangelnde Kühlwirkung kann sich auch bei brennenden Flüssigkeiten negativ auswirken, wenn keine Abkühlung der Flüssigkeit unter ihren Flammpunkt eintritt.

Beim Einsatz von CO2 in Räumen muss umluftunabhängiger Atemschutz getragen werden, wenn eine Konzentration von mehr als 6 % zu erwarten ist. Da die löschwirksame Konzentration erheblich höher liegt, ist in kleinen Räumen, Schächten, Kanälen usw. der Einsatz von Atemschutz grundsätzlich erforderlich. Wird CO2 in noch nicht brennenden Räumen als Schutzgas eingesetzt, so ist besonders zu berücksichtigen, dass es bei der Expansion zur elektrostatischen Aufladung neigt. Die Entladung der statischen Aufladung kann zündfähige Funkenüberschläge erzeugen. Gegen Brände der Brandklasse D ist Kohlendioxid nicht geeignet. In der hohen Temperatur des Leichtmetallbrandes zersetzt sich CO2 und fördert die Verbrennung durch Abspaltung von Sauerstoff.

Halone

Allgemeines

Halon ist ein Kunstwort, dem die englische Bezeichnung „halogenated hydrocarbon" zugrunde liegt. Aus dem „hal" (halogenated) und dem „on" (Hydrocarbon) hat man das Wort Halon zusammengesetzt. Halogenated hydrocarbon heißt auf Deutsch halogenierter Kohlenwasserstoff. Zur schnellen Benennung halogenierter Kohlenwasserstoffe verwendet man eine Abfolge von zwei bis fünf Ziffern (Halon-Nummer). Die Zusammensetzung des halogenierten Kohlenwasserstoffes ergibt sich aus folgendem Schema:

erste Ziffer: Anzahl der C-Atome (Kohlenstoff) zweite Ziffer: Anzahl der F-Atome (Fluor) dritte Ziffer: Anzahl der Cl -Atome (Chlor) vierte Ziffer: Anzahl der Br -Atome (Brom) fünfte Ziffer: Anzahl der I-Atome (Iod, auch

Zur Verdeutlichung sind nachfolgend zwei Beispiele angegeben, die als Löschmittel zugelassen waren:

Halon 1211: CF2 ClBr (Bromchlordifluormethan) Halon 1301: CF3Br (Bromtrifluormethan)

Die zunehmende Zerstörung der Ozonschicht führte Anfang 1992 zum Verbot der Herstellung der Halone. Eine Wiederbefüllung von Löschgeräten und -anlagen war noch bis zum 31.12.1993 erlaubt, wenn die verwendeten Halone vor dem 01.01.1992 hergestellt waren. Befristete Ausnahmen von dem Verbot sind nur zulässig, wenn die Halone bei der Brandbekämpfung zum Schutz von Leben und Gesundheit von Menschen zwingend erforderlich sind.

Löschwirkung

Die Löschwirkung der Halone liegt in der homogenen Inhibition. Durch die thermische Zersetzung entstehen Halogenradikale, die zum Abbruch der Verbrennungsreaktion führen. Die Kühlwirkung der Halone ist zu gering, weil die Verdampfungswärme nur etwa 1/10 bis 1/20 der des Wassers beträgt. Auch die Stickwirkung ist nicht von Bedeutung, denn es konnte nachgewiesen werden, dass eine Flamme bei einer löschwirksamen Halon-Konzentration auch dann verlöscht, wenn der O2 -Gehalt in der Verbrennungszone 20 % beträgt.

Die wichtigsten Vorteile der Halone gegenüber anderen Löschmitteln

  • Gute Löschwirkung bei geringerer Toxizität vergleichbarer anderer Löschmittel (CO2).
  • Halone verdampfen bzw. verdunsten, ohne Rückstände zu hinterlassen. Daher treten keine Verschmutzungen auf.
  • Halone sind praktisch unbegrenzt frostbeständig.

Die Einsatzgrenzen wurden durch den relativ hohen Preis bestimmt, der einer weiteren Verbreitung in vielen Fällen entgegenstand. Gegen Brände von Metallen durften Halone nicht eingesetzt werden (explosionsartige Reaktion).

Inergen

Seit dem Verbot der Halone wird nach Ersatzstoffen gesucht. Zugelassen ist das Löschmittel CO2, welches jedoch auch Nachteile aufweist. Als möglicher Ersatzstoff wird Inergen vor allem für stationäre Anlagen angeboten, die EDV-Anlagen und elektrische Schaltwarten schützen. Inergen ist eine Mischung aus 40 Vol.% Argon (Ar), 52 Vol.% Stickstoff (N2) und, 8 Vol.% Kohlendioxid (CO2). Diese Komponenten kommen natürlicherweise in Luft vor und schädigen die Ozonschicht nicht. Inergen wirkt durch die Verdrängung des Sauerstoffs. Da keine inhibierende Löschwirkung auftritt, sind Raumkonzentrationen bis 50 % erforderlich. Gegenüber CO2 hat Inergen folgende Vorteile:

  • Inergen hat etwa die gleiche Dichte wie Luft. Es fließt folglich nicht nach unten ab oder steigt nach oben auf. Dadurch verringert sich die Gefahr der Rückzündung, obgleich keine relevante Kühlwirkung auftritt.
  • Eine Sichtbehinderung durch das Entspannen des komprimierten Gases bleibt aus.
  • Bei richtiger Dimensionierung einer stationären Anlage bleiben die gefluteten Räume begehbar. Stickstoff und Argon haben keine toxische Wirkung und das CO2 ist in dem auftretenden Konzentrationsbereich noch nicht giftig. Der CO2 Zusatz bewirkt bei Aufenthalt in gefluteten Räumen eine Erhöhung der Atemfrequenz, welche die verminderte Sauerstoff Konzentration ausgleicht.