Löschmittel Löschmittel Löschlehre • Löschwirkungen – Wasser – Schaum – Pulver – Kohlenstoffdioxid – (Halon) 1 IdF-NRW/Schd 2 IdF-NRW/Schd Voraussetzungen Voraussetzungen der der Verbrennung Verbrennung Stoffliche Voraussetzungen (chemische Grundlagen) • Brennbarer Stoff • Sauerstoff • Richtiges Mengenverhältnis Löschwirkungen Löschwirkungen Energetische Voraussetzungen (physikalische Grundlagen) • Zündtemperatur bzw. Mindestverbrennungstemperatur • Katalysator 3 IdF-NRW/Schd Ersticken Stoffliche Voraussetzungen Abkühlen Energetische Voraussetzung Inhibition Energetische Voraussetzung Löschen Löschen durch durch Ersticken Ersticken Erniedrigen der Sauerstoffkonzentration: 4 IdF-NRW/Schd Löschen Löschen durch durch Abkühlen Abkühlen Durch Wärmeentzug aus der Verbrennungszone wird die Verbrennungstemperatur gesenkt. Verdünnen Abkühlen läßt sich erreichen durch: Drosseln der Zufuhr von brennbarem Stoff: Abmagern - Erwärmen - Verdampfen (Änderung des Aggregatzustandes) Trennen des brennbaren Stoffes vom Sauerstoff: Trennen - Schmelzen - Sublimieren IdF-NRW/Schd 5 IdF-NRW/Schd 6 Löschen Löschen durch durch Inhibition Inhibition Ersticken Unterbrechen der Verbrennungsreaktion durch Inhibitoren. Die Radikale (Katalysatoren der Verbrennung) werden durch den Inhibitor entfernt. Homogene Inhibition (Gleicher Aggregatzustand) Die Katalysatoren der Verbrennung werden durch Radikale des Löschmittels chemisch gebunden. Abkühlen Heterogene Inhibition (Unterschiedlicher Aggregatzustand) Die Radikale der Verbrennung verlieren durch "Wandwirkung" einen Teil ihrer Energie. Es kommt zur Kettenabbruchreaktion durch Rekombination der Radikale. Inhibition Abmagern von brenn. Stoff Kühlen von Flüssigk. unter den Flammp. Trennen des brenn. Stoff vom Sauerstoff Schaum, ABC-Pulver, Luftabschluß Erwärmen des Löschmittels Wasser, Schwer- und Mittelschaum Homogene Inhibition Halone Heterogene Inhibition ABC-/BC-Pulver 8 IdF-NRW/Schd Löschmittel Löschmittel Wasser Wasser Löschmittel Löschmittel Wasser Wasser Anwendung Physikalische Eigenschaften Dichte : 1000 kg/m3 (4° C, 1013 hPa) Gefrierpunkt : 0° C bei 1013 hPa Siedepunkt : 100° C bei 1013 hPa spez. Wärmekapazität : 4,2 kJ/kgK (flüssiges Wasser) : 2,1 kJ/kgK (gasförmiges Wasser) Verdampfungswärme : 2257 kJ/kg Vollstrahl - große Wurfweite und Wurfhöhe - große mechanische Wirkung - große Eindringtiefe - großer Wasserschaden möglich Sprühstrahl - große Flächenleistung - gutes Verhältnis Oberfläche/Masse - geringer Sicherheitsabstand in elektrischen Anlagen - großes Aufnahmevermögen von Gasen und Dämpfen Nebelstrahl - geringer Wasserverbrauch - optimales Verhältnis Oberfläche/Masse - größtes Aufnahmevermögen von Gasen und Dämpfen - kein Wasserschaden - Verbrühungsgefahr 1 Liter Wasser ergibt ca. 1700 Liter Wasserdampf 9 IdF-NRW/Schd Kohlenstoffdioxid Verdampfen des Löschmittels 7 IdF-NRW/Schd Verdünnen des Sauerstoffs IdF-NRW/Schd Löschmittel Löschmittel Wasser Wasser 10 Löschmittel Löschmittel Wasser Wasser Einschränkungen in verschiedenen Bereichen Kein Wasser • Brandklasse B • Brandklasse C • in elektrischen Anlagen • bei Staubbränden • in Gegenwart von Säuren und Laugen • bei ungelöschtem Kalk • bei Phosphorbränden • bei der Zersetzung von Kunstdüngern • bei Koksbränden in geschlossenen Räumen • bei quellfähigen und wasseraufsaugenden Stoffen IdF-NRW/Schd • Metallbrände • Schornsteinbrände • Chemische Stoffe, die mit Wasser reagieren 11 IdF-NRW/Schd 12 Schornsteinbrände Schornsteinbrände Metallbrände Metallbrände Brandtemperatur: ca. 1000 °C Mit Ausnahme der Edelmetalle sind alle Metalle brennbar. Brandtemperatur: Bei der Verwendung von Wasser als Löschmittel können folgende Gefahren auftreten: 2000 - 3000 °C 1. Rißbildung und Einsturz durch Überdruck (Wasserdampf) 2. Spannungsrisse (Plötzliches Abkühlen) 3. Verstopfung (Rußkoks entsteht) 2 Reaktionen sind möglich: 1. Direkte Reaktion zwischen dem Wasser und dem brennenden Metall Einsatzerfolg: • Entfernen des Rußes • Kontrolliertes Ausbrennen • ABC-Pulverlöscher in Ausnahmefällen 2. Aufspaltung des Wassers in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff 13 IdF-NRW/Schd Schaummittel Schaummittel Chemische Chemische Stoffe Stoffe Schwerschaummittel (eiweißhaltig) Chemische Stoffe, die mit Wasser gefährlich reagieren. • Calziumcarbid Acetylen • Lithium, Natrium, Kalium Wasserstoff • Chlorsulfonsäure 14 IdF-NRW/Schd • Proteinschaummittel (PS) • Fluorproteinschaummittel (FPS) Mehrbereichsschaummittel (synthetisch) • Mehrbereichsschaummittel (MBS) • AFFF (Aqueous Film Forming Foam) Spezialschaummittel • SM zur Landebahnbeschäumung • Salzwasserbeständig • Frostbeständig unter -15 °C Salzsäure Durch Zusatzstoffe (z.B. Polysaccharide) können alle Schaummittel gegen Alkohol resistent werden. 15 IdF-NRW/Schd 16 IdF-NRW/Schd Schaummittel Schaummittel Schaummittel Schaummittel Zumischung (ZM) Verschäumungszahl (VZ) Unter der Zumischung versteht man den prozentualen Anteil vom Schaummittel am Wasser/Schaummittelgemisch (WSM) in Vol.-%. Die VZ ist der Faktor, um den sich das Flüssigkeitsvolumen bei der Verschäumung vergrößert. Bei 3%iger Zumischung: Schaum = WSM x VZ 100 l WSM 97 l Wasser IdF-NRW/Schd Einteilung der Schäume Schwerschaum: VZ 4 bis 20 Mittelschaum: VZ 21 bis 200 Leichtschaum: VZ über 200 3 l Schaummittel 17 IdF-NRW/Schd 18 Schaummittel Schaummittel Schaummittel Schaummittel Zerstörungsrate (ZR) Wasserhalbzeit (WHZ) ist die Zeit, in der die Hälfte der im Schaum enthaltenen Flüssigkeit ausgetreten ist. Wird hervorgerufen durch: - Strahlungswärme - Flammenberührung - heiße Behälterwandungen - heiße brennende Flüssigkeiten Mehrbereichsschaummittel: 15 - 20 min Faustwert für Schwer- und Mittelschaum: ZR = 50% AFFF: mind. 8 min Schwer-/Mittelschaum 19 IdF-NRW/Schd 20 IdF-NRW/Schd Schwerschaum Schwerschaum Mittelschaum Mittelschaum Löschwirkung: Trennen und Abkühlen Löschwirkung: Trennen und geringes Abkühlen Anwendungsbereiche: Anwendungsbereiche: • Flüssigkeitsbrände der Brandklasse B • Auslaufende brennbare Flüssigkeiten • Feststoffbrände der Brandklasse A - Koksbrände in geschlossenen Räumen - Reifenbrände • Abdecken brennbarer Flüssigkeiten in Tanks und Umgebung • Fluten von Räumen • Einschäumen sperriger Güter 21 IdF-NRW/Schd 22 IdF-NRW/Schd Leichtschaum Leichtschaum Löschmittel Löschmittel Schaum Schaum Einsatzgrundsätze Löschwirkung: Trennen - nur anfangen, wenn genügend Schaummittel vorhanden ist - Faustwert für Schwerschaum: 2 l SM/m2 - erst warten bis Schaum aus dem Rohr tritt, dann auftragen - Schaum nicht in die brennende Flüssigkeit richten, sondern an der Tankwandung hineinfließen lassen - möglichst viele Rohre gleichzeitig einsetzen - keinen Gegendruck am Zumischer über 2 bar erzeugen - Schaum nicht in spannungsführenden Anlagen einsetzen - Schaumverträglichkeit beachten Anwendungsbereich: • Fluten großer, geschlossener Räume - Flugzeughangar von 3000 m2 Grundfläche IdF-NRW/Schd 23 IdF-NRW/Schd 24 Schaum-Löschverfahren Schaum-Löschverfahren Löschmittelschaum Löschmittelschaum Class-A-Foam Einsatzgrenzen Netzmittel-Löschverfahren • Vermischungen von Proteinschaummitteln und Mehrbereichsschaummitteln verringern die Schaumstabilität erheblich. • Kombinierter Löschpulver/Schaum-Einsatz führt zu einer erhöhten Zerstörungsrate. • Bei sehr großen und lang anhaltenden Bränden ist der Schaummittelbedarf bis zu viermal größer. • Bei sehr niedrigen Wasser- und Lufttemperaturen ist eine Schaumherstellung problematisch. Besonderheit: Strahlrohrerzeugter Schaum Strahlrohre: jedes Strahlrohr Zumischung: 0,3 Vol.% Verschäumungszahl: 2 Anwendung: 25 IdF-NRW/Schd Brandklasse A 26 IdF-NRW/Schd Schaum-Löschverfahren Schaum-Löschverfahren Schaum-Löschverfahren Schaum-Löschverfahren CAFS CAFS Compressed-Air-Foam-System (Druckluftschaumsystem) Besonderheit: Strahlrohre: Vorteile: - Löschwasserreduzierung - reduzierter Löschwasserschaden - kürzere Löschzeiten - größere Beweglichkeit der Trupps, da Schläuche leichter Im Schlauch erzeugter Schaum Hohlstrahlrohre oder Strahlrohre mit Rundstrahldüsen Zumischung: 0,3 - 1,0 Vol.% Nachteile: - Finanzieller Mehraufwand 15% pro Fahrzeug - Schläuche müssen knickfrei ausgelegt werden Verschäumungszahl: 5 - 15 Anwendung: Brandklasse A und B 27 IdF-NRW/Schd 28 IdF-NRW/Schd Löschmittel Löschmittel Pulver Pulver ABC-Pulver BC-Pulver D-Pulver IdF-NRW/Schd ABC-Pulver ABC-Pulver Hauptbestandteile: Ammoniumphosphat und Ammoniumsulfat (Düngemittel) Anforderungen: • ungiftig • unschädlich • nicht ätzend • nicht schmirgelnd • rieselfähig • lagerfähig • wasserabweisend • elektrisch nicht leitend Löschwirkung in der Brandklasse A: Bildung einer Glasurschicht, die auch in Oberflächenvertiefungen eindringen kann. • Trennen • Isolierung gegen Strahlungswärme 29 IdF-NRW/Schd 30 BC-Pulver BC-Pulver BC-Pulver BC-Pulver "SV" "SV" Hauptbestandteil: Natriumhydrogencarbonat (Backpulver) Schaumverträgliche Pulver tragen das Kurzzeichen "SV". SV-Löschpulver wirken weniger schaumzerstörend als normale Löschpulver. Löschwirkung in der Brandklasse B und C: Treffen die energiereichen Radikale der Verbrennung (Katalysatoren) auf die kühle Oberfläche der Pulverteilchen verlieren sie einen Teil ihrer Energie. Es kommt zum Abbruch der Verbrennungsreaktion. (Rekombination der Radikale H* und OH* zu H2O) Hauptbestandteil: Kaliumhydrogencarbonat oder Kaliumsulfat • Heterogene Inhibition 31 IdF-NRW/Schd D-Pulver D-Pulver Löschmittel Löschmittel Pulver Pulver Hauptbestandteil: Natiumchlorid (Kochsalz) Vorteile: • Schlagartige Löschwirkung in den Brandklassen B und C • Für Menschen, Tiere und Pflanzen weitgehend ungefährlich Löschwirkung in der Brandklasse D: Das Pulver wird drucklos aufgetragen und bildet eine Schmelze auf dem brennenden Metall. Nachteile: • Große Schäden durch Verschmutzung • Rückzündungsgefahr • Sichtbehinderung durch die Pulverwolke • Schmelze ist elektrisch leitfähig • Trennen Ersatzstoffe: Zement, Salz, Sand (trocken) 33 IdF-NRW/Schd 34 IdF-NRW/Schd Löschmittel Löschmittel Kohlenstoffdioxid Kohlenstoffdioxid Löschmittel Löschmittel Kohlenstoffdioxid Kohlenstoffdioxid Eigenschaften Löschwirkung: Ersticken durch Verdünnen des Sauerstoffs - farb- und geruchloses, nicht brennbares Gas - schwerer als Luft - Atemgift der Gruppe 3 - Produkt der vollständigen Verbrennung - Sublimationstemperatur: -78,48 °C - Kritische Temperatur: 31,04 °C - 1 kg verflüssigtes CO2 ergibt 550 l CO2-Gas - Füllfaktor = 0,75 kg/l IdF-NRW/Schd 32 IdF-NRW/Schd Um den Sauerstoffgehalt der Luft von 21 Vol.-% unter 15 Vol.-% zu reduzieren, ist eine CO2-Konzentration von mindestens 30 Vol.-% erforderlich. Einsatzbereiche: - Laboratorien - Nahrungsmittelbereiche - Härtebäder 35 IdF-NRW/Schd - elektrische Anlagen - Lackierstraßen 36 Löschmittel Löschmittel Kohlenstoffdioxid Kohlenstoffdioxid Löschmittel Löschmittel Kohlenstoffdioxid Kohlenstoffdioxid Phasenanteile bei einem Füllgrad von 0,75 kg/l Kritische Temperatur • Ein Gas läßt sich nur unterhalb seiner kritischen Temperatur verflüssigen. • Am kritischen Punkt haben flüssiger und gasförmiger Zustand die gleiche Dichte. -20 °C 0 °C 10 °C 22 °C 31 °C 37 IdF-NRW/Schd Löschmittel Löschmittel Kohlenstoffdioxid Kohlenstoffdioxid Löschmittel Löschmittel Kohlenstoffdioxid Kohlenstoffdioxid Zustandsdiagramm des CO2 P/T-diagramm des CO2 39 IdF-NRW/Schd Löschmittel Löschmittel Inergen Inergen Vorteile: • rückstandsfrei • elektrisch nicht leitend • weder ätzend noch korrosiv IdF-NRW/Schd 40 IdF-NRW/Schd Löschmittel Löschmittel Kohlenstoffdioxid Kohlenstoffdioxid Nachteile: • bei Glutbränden wirkungslos • im Freien fast immer wirkungslos • Atemgift • Rückzündungsgefahr • Löschwirkung sinkt mit zunehmender Entfernung • bei hohen Temperaturen sind chemische Reaktionen möglich • CO2-Gasstrahl kann brennende Flüssigkeit herausschleudern 38 IdF-NRW/Schd Löschwirkung: Ersticken durch Verdünnen des Sauerstoffs Zusammensetzung: Vorteile: 41 IdF-NRW/Schd Stickstoff Argon CO2 52 Vol.-% 40 Vol.-% 8 Vol.-% - ca. 4 Vol.-% CO2 - geringe Abkühlung bei Austritt 42 Löschmittel Löschmittel Halon Halon Löschmittel Löschmittel Halon Halon Halogenated hydrocarbon = halogenierter Kohlenwasserstoff FCKW-Halon-Verbots-Verordnung seit 1.1.1994 Löschwirkung: Halone zerstören die Ozonschicht. Homogene Inhibition Die Katalysatoren der Verbrennung werden durch Radikale des Löschmittels chemisch gebunden. Befristete Ausnahmen in der Verwendung: - Panzer - Luftfahrt - Rennwagen - Polizei Beispiele: Halon 1211 = Bromchlordifluormethan Halon 1301 = Bromtrifluormethan FM 200 = Heptafluorpropan 43 IdF-NRW/Schd Löschmittel Löschmittel Halon Halon Vorteile: - schlagartige Löschwirkung in den Brandklassen B und C - geringe Löschmittelkonzentration von 5-6 Vol.-% - keine bzw. kurze Vorwarnzeit bei stationären Anlagen Nachteile: - nicht bei Lebensmitteln anwendbar - bei starken Glutbränden besonders große Bildung von toxischen Zersetzungsprodukten und Säuren - heftige Reaktion bei Metallbränden - zerstört die Ozonschicht IdF-NRW/Schd 45 IdF-NRW/Schd 44
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