Thermische Extrembelastungen auf die Persönliche Schutzausrüstung von Feuerwehreinsatzkräften bei der Brandbekämpfung in Wohngebäuden

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1 Thermische Extrembelastungen auf die Persönliche Schutzausrüstung von Feuerwehreinsatzkräften bei der Brandbekämpfung in Wohngebäuden Michael Neske Institut der Feuerwehr Sachsen-Anhalt Biederitzer Straße Heyrothsberge michael.neske@idf.uni-magdeburg.de Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 1

2 Inhalt Inhalt 1 Einleitung 2 Stand der Normung 3 Ausgewählte Ergebnisse 3.1 Erhebung durch Befragungen 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen 3.3 Prüfbedingungen und -verfahren 4 Zusammenfassung Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 2

3 Inhalt Inhalt 1 Einleitung 2 Stand der Normung 3 Ausgewählte Ergebnisse 3.1 Erhebung durch Befragungen 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen 3.3 Prüfbedingungen und -verfahren 4 Zusammenfassung Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 3

4 1 Einleitung Anforderungen und Prüfmethoden für die Persönlichen Schutzausrüstungen der Feuerwehreinsatzkräfte im Brandeinsatz unter besonderer Berücksichtigung des Atemschutzes (Persönliche Schutzausrüstung - PSA) Bearbeitende Einrichtungen Institut der Feuerwehr Sachsen-Anhalt (Projektleitung) Forschungsstelle für Brandschutztechnik am Karlsruher Institut für Technologie Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 4

5 1 Einleitung Entstehung des Projektes 27. Juli Kellerbrand in einem Keller der Uni Göttingen Eckdaten: - unklare Lage, kein Brandherd lokalisierbar - zunehmende Rauchentwicklung NULL SICHT - stark steigende Temperaturen Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 5

6 1 Einleitung starke Schweißbildung bei den Atemschutzgeräteträgern teilweise aufschwimmende Masken Maskenundichtigkeiten Mitglieder verschiedener Trupps mussten dadurch den Einsatz abbrechen Trupp wird getrennt Truppmitglied, verstümmelter Funkspruch...keine Luft mehr... Fw-Angehöriger kann nur noch tot geborgen werden Ergebnis der gerichtsmedizinische Untersuchung Rußanhaftungen an der Schleimhaut der Luftröhre und im Lungenschleim Todesursache: CO-Vergiftung Feuerwehrangehöriger riss sich die Maske vom Kopf Ergebnis der DEKRA EXAM GmbH (Prüf- und Zertifizierstelle für Atemschutz)...keinerlei äußere Spuren einer thermischen Belastung Untersuchung des Pressluftatmers ergab einen erhöhten Atemwiderstand durch defekten Lungenautomaten (LA) Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 6

7 1 Einleitung weitere Untersuchung des Lungenautomaten: thermisch verformter Federteller Kurzfristige hohe thermische Belastung hätte äußerlich erkennbare Beschädigungen hinterlassen längerfristige thermische Belastung hinterlässt äußerlich nicht immer Beschädigungen Prüfung bei 60 C: bis auf erhöhte Atemwiderständ e keine Beanstandungen Prüfung bei 150 C: - erst nach mehrmaligem Betätigen des Luftspühlknopfes war der LA zu beatmen - LA blies ständig ab - Atemwiderstände lagen über Normanforderungen Pressluftatmer und Vollmasken müssen im Temperaturbereich von -30 C bis 60 C störungsfrei arbeiten Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 6

8 1 Einleitung 21. Sitzung des Ausschusses "Feuerwehrangelegenheiten, Katastrophenschutz und zivile Verteidigung" des Arbeitskreises V der Ständigen Konferenz der Innenminister und -senatoren der Länder (AFKzV): Bestätigung des Projektantrages zu Teilschritt 1 Einrichtung eines Projektbegleitenden Ausschusses mit Vertretern von: Innenministerien Referat 8 (PSA) der vfdb e.v. Berufsfeuerwehren PG FwDV Landesfeuerwehrschulen Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin BAM Feuerwehrunfallkassen Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung DEKRA EXAM GmbH Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 7

9 1 Einleitung Teilschritt 1 Ermittlung thermischer Anforderung an die Feuerwehreinsatzkräfte im Brandeinsatz (Innenangriff) Ableitung von Prüfmethoden für die PSA Bearbeitungszeitraum: bis Beschluss 24. Sitzung des AFKzV Bestätigung des Projektantrages zu Teilschritt 2 Teilschritt 2 Entwicklung und Aufbau eines Prüfstandes Prüfung von ausgewählten Pressluftatmern und Masken Bearbeitungszeitraum: bis Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 8

10 Inhalt Inhalt 1 Einleitung 2 Stand der Normung 3 Ausgewählte Ergebnisse 3.1 Erhebung durch Befragungen 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen 3.3 Prüfbedingungen und -verfahren 4 Zusammenfassung Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 9

11 2 Stand der Normung PSA Komponenten Innenangriff Brandbekämpfung (Mindestausrüstung) nach vfdb - Richtlinie 0805 Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 10

12 2 Stand der Normung PSA-Komponenten für den Innenangriff werden gemeinsam getragen! Funktion als Gesamtsystem Momentaner Stand der Normung Unausgewogene Verfahren und Bedingungen keine realistischen thermischen Bedingungen bei Prüfungen Pressluftatmer und Masken werden derartig nicht geprüft (Langzeitprüfung) Hitzefestigkeit bei konvektiver Beaufschlagung (Langzeitbelastung) Temperatur in C Schutzkleidunschutschuhhaube 1 Helm 2 Nacken- 3 Hand- 4 Feuerschutz- 5 des Helmes Tem peratur in C Expos itions zeit in s Zeit in s Generelle Forderung Anpassung der Prüfverfahren und bedingungen an tatsächlich vorherrschende thermische Bedingungen Vereinheitlichung und Zusammenfassung der Prüfungen Besonderer Handlungsbedarf für dieses Projekt: Prüfung des Langzeitverhaltens bei thermischer Beaufschlagung Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 11

13 Inhalt Inhalt 1 Einleitung 2 Stand der Normung 3 Ausgewählte Ergebnisse 3.1 Erhebung durch Befragungen 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen 3.3 Prüfbedingungen und -verfahren 4 Zusammenfassung Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 12

14 3.1 Erhebung durch Befragungen Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 13

15 3.1 Erhebung durch Befragungen Adressaten Innenminister / -senatoren der Länder Berufsfeuerwehren Landesfeuerwehrschulen LFV s zu Brandübungsanlagen LWFV`s zu Werkfeuerwehren Werkfeuerwehren Feuerwehr-Unfallkassen Hersteller von Brandübungsanlagen Brandübungsanlagen Hersteller Atemschutztechnik Inverkehrbringer von PSA Deutscher Feuerwehrverband vfdb (Referat 8) Vor-Ort-Befragungen Anzahl 16 Länder Reaktion 1147 FF Erstmalig liegt liegt für für Deutschland eine eine komplexe, umfassende Analyse mit mit mehr mehr als als Einzelmeinungen vor. vor. Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 14

16 3.1 Erhebung durch Befragungen Thesen Die Situation zeigt sich insgesamt nicht als extrem kritisch, wenngleich jeder Unfall zu viel ist. Der Schwerpunkt der Unfälle bei FF liegt auf dem Gebiet der Einsatzkleidung, bei BF ist die Situation zwischen Kleidung und Atemschutz ausgeglichen. Unfälle mit Einsatzkleidung sind häufig mit Verletzungen verbunden. Bei den selteneren Atemschutzunfällen treten zwar kaum Verletzungen auf, es kommt jedoch gelegentlich zu kritischen, teils lebensbedrohlichen Situationen durch thermische Langzeitbelastungen, wie z.b: Abblasen von Lungenautomaten Blockieren von Lungenautomaten Verformungen des Federtellers Versagen der Luftzufuhr Verkleben der Membran Erfordernis: Untersuchung der der thermischen Belastbarkeit von Komponenten der der Atemschutztechnik Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 15

17 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen Detaillierte Kenntnis des thermischen Belastungsprofils ist notwendig zur die Definition von Prüfbedingungen und verfahren Thermische Parameter und Expositionszeit fließen in Prüfverfahren ein Grundlagen zur Erstellung/Notwendige Informationen 1. Definition eines maßgeblichen Einsatzes 2. Atemluftvorrat und /-verbrauch der Geräteträger 3. Thermische Belastung durch Temperatur und Wärmestrahlung 4. Zeitlicher Ablauf des Einsatzes/Ableitung eines thermischen Belastungsprofils Zu 1. Definition Einsatz - Absprache im PbA Thermische Extrembelastungen (Langzeitbelastungen) in Kellergeschossen am höchsten aufgrund schlechter Ventilationsbedingungen Schlechte Wärmeabfuhr, starke Verrauchung Unübersichtliche Gebäudegeometrien - Orientierung sehr schwierig Brand in einem Kellergeschoss bei verrauchten Angriffswegen mit Menschenrettung und Brandbekämpfung (modifizierter kritischer Wohnungsbrand der AGBF) Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 16

18 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen Zu 2. Atemluftvorrat und /-verbrauch der Geräteträger - Atemluftverbrauchsraten mittelschwere Arbeit mittlere Arbeit mit wärmeisolierender PSA kurzzeitige Schwerstarbeit 40 l/min 50 l/min 60 l/min Zu 3. Versuche im Brandübungscontainer der BF Karlsruhe Temperaturen von 100 C über 10 min an verschiedene n PSA-Komponenten Mehrere kurzzeitige Spitzen von mehr als 150 C (Ro llover) Thermische Belastungsgrenze der Einsatzkleidung (erste Laborversuche) Funktionierendes Gesamtsystems (aus thermischer Sicht) durch vergleichbare thermische Anforderungen; 100 C über 10 min; 150 C kurzzeitig Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 17

19 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen Zu 4. Versuche FÜH der BKS Heyrothsberge und Berechnungen. 1. Atemluftverbrauchsraten (V AT ) für verschiedene Tätigkeiten mittelschwerer Arbeit schwere Arbeit/mittlere Arbeit mit wärmeisolierender PSA kurzzeitige Schwerstarbeit 40 l/min 50 l/min 60 l/min 2. Forderung zum Atemluftvorrat gemäß FwDV 7 V AR = 2. V AH mit: V AH = Verbrauch an Atemluft auf dem Hinweg in l V AR = Verbrauch an Atemluft auf dem Rückweg in l (V 0 = Atemluftvorrat bei t 0 in l, z. B. V 0 = 1600l bei 6-Liter-Flasche) 3. In Versuchen im FÜH der BKS Heyrothsberge wurde die Zeitdauer für den Hinweg zum Keller von t H = ca. 3 min ermittelt. Mittelschwere. Arbeit: mit: V AT = 40. l/min V AH = V. AT t H folgt V AH = 120 l Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 18

20 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen mit: V AR = 2. V AH V AH = 120 l folgt V AR = 240 l 4. Getroffene Annahmen für 6-Liter-Flasche (spez. Volumen v Flasche ) a) Mindestfüllvolumen V 0min in der Druckluftflasche beträgt 90% V 0min = 0,9. V 0 in l b) Real zur Verfügung stehendes Atemluftvolumen V real (Einsatzkurzprüfung, Dichtprüfung, Anmarschweg) Annahme: 1,5 min bei Atemluftverbrauch von 40 l/min (V EDW = 60 l) V real = V 0min V EDW in l c) Volumen V rest bei Ansprechen des Restdruckwarners (p rest = 55 bar) als Notreserve (Einsatzkraft sollte Einsatz beendet haben!) V rest = 330 l Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 19

21 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen d) Atemluftvorrat für Einsatzhandlungen V EH V EH = V real V rest V AR V AH V sonst in l mit V sonst = 60 l (Abschlusshandlungen von 1,5 min) V EH = 630 l e) Zur Verfügung stehende Zeitdauer für Einsatzhandlungen (t EH ) mit. t EH = V EH : V AT. V AT = 60 l/min (kurzzeitige Schwerstarbeit) analog: t EH = 10,5 min für 6-Liter-Stahlflasche t EH = 12,98 min für 6,8-Liter-Composite-Flasche Festlegung: t EH 10 min Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 20

22 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen Thermisches Belastungsprofil (Einsatz) 3 Ebenen Höhenprofil Atemluftverbrauchprofil Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Temperaturprofil Folie 21

23 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen Prüfprofil Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 22

24 3.3 Prüfbedingungen und -verfahren Versuchsstand Konvektive Wärmebeaufschlagung von Pressluftatmern und Masken (45 Ensembles) Kurzzeitiges Zuschalten einer Wärmestrahlungsquelle Messung: Atemwiderstände, Temperatur (an ausgewählten Stellen), Wärmestrahlung Voruntersuchung: Berstverhalten von Druckluftflaschen in Zusammenarbeit mit BAM und DEKRA EXAM Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 23

25 Inhalt Inhalt 1 Einleitung 2 Stand der Normung 3 Ausgewählte Ergebnisse 3.1 Erhebung durch Befragungen 3.2 Ableitung von thermischen Belastungsprofilen 3.3 Prüfbedingungen und -verfahren 4 Zusammenfassung Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 24

26 4. Zusammenfassung Das Regelwerk zur PSA ist in vielen Teilen nicht aufeinander abgestimmt. Daraus resultieren entsprechende Schwachstellen in der thermischen Belastbarkeit. In Brandübungsanlagen (HBUEA) und bei Einsätzen wird die maximal zulässige Temperatur von 60 C für Pressluftatmer regelm äßig erheblich überschritten. Die Untersuchungen zeigen, dass es dadurch zu kritischen Vorfällen bei Einsätzen und Übungen kam. Es ist daher nachzuvollziehen, dass bei Feuerwehren Fragestellungen im Bezug auf die thermische Belastbarkeit ihrer PSA auftreten. Generelle Erfordernisse: Vereinheitlichung von Prüfungen Anpassung an die tatsächlich im Innenangriff vorliegenden thermischen Belastungen Wissenschaftliche Untersuchung von momentan verwendeten Pressluftatmern unter diesen Bedingungen Workshop Brandschutzforschung - 04./05. Oktober 2010, Magdeburg Folie 25

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