Brennen & Löschen. Dauer: 3 Stunde. Lehrvortrag Unterrichtsgespräch. Erarbeitet: OBM B. Ratz. Stand: 04/16. - Berufsfeuerwehr Jena

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1 Brennen & Löschen Dauer: 3 Stunde Lehrvortrag Unterrichtsgespräch Erarbeitet: OBM B. Ratz Stand: 04/16 Berufsfeuerwehr Jena

2 Gliederung 1. Grundlagen Verbrennung 2. Löschregeln 3. Löschmittel 3.1. Wasser 3.2. Schaum 3.3. Pulver 3.4. Kohlendioxid (CO 2 ) 3.5. weitere Löschmittel 4. Lernzielkontrolle 2

3 1. Grundlagen Verbrennung Definition Bei der Verbrennung handelt es sich um eine chemische Reaktion, bei der sich der brennbare Stoff mit Sauerstoff zu den Verbrennungsprodukten verbindet. Wie jede chemische Reaktion ist auch die Verbrennung mit einem Energieumsatz verbunden. 3

4 1. Grundlagen Verbrennung Abkühlen oder Ersticken Verbrennung Ersticken Brennbarer Stoff Sauerstoff Mengenverhältnis Zündtemperatur Brennbarer Stoff Sauerstoff Verbrennung Mengenverhältnis Zündtemperatur 4

5 1. Grundlagen Verbrennung Brandklassen 5

6 2. Löschregel v Kühlen wirkt auf die Stoffspezifische Zündtemperatur Das Löschmittel entzieht dem brennenden Stoff die erforderliche Wärme, welche zum Aufrechterhalten des Verbrennungsvorganges nötig ist. v Ersticken wirkt auf das richtige Mischungs- bzw. Mengenverhältnis Störung des Mengenverhältnisses zwischen brennbarem Stoff und Sauerstoff durch: - Verdünnen: Löschwirkung durch Herabsetzen der O 2 Konzentration - Abmagern: Löschwirkung durch die Verringerung des Zustroms an brennbarem Stoff zum Sauerstoff - Trennen: Löschwirkung durch trennen von brennbarem Stoff und Sauerstoff 6

7 2. Löschregel ü Glutbrände kühlen ü Flammenbrände ersticken 7

8 3. Übersicht der Löschmittel Wasser Löschschaum Löschpulver Kohlenstoffdioxid 8

9 Löschmittel Wasser Vorteile v v v v v v v v Preisgünstig Verfügbarkeit gute Handhabung (Vollstrahl /Sprühstrahl/Wassernebel) einfache Förderung durch Pumpen und Schläuche mgl. hohes Wärmebindungsvermögen (2257kJ/Liter) Chemisch neutral (ungiftig, geruchs- und geschmacksneutral) Hohe Wurfweite und Auftreffwucht Wirksamstes Löschmittel bei den meisten Bränden 9

10 3.1. Löschmittel Wasser Wärmeverbindungsvermögen des Wassers Spezifische Wärmekapazität 1 kg Wasser 15 C 4,187 kilo- Joule kilogramm *Kelvin 1 kg Wasser 16 C Bei Erwärmung von 1 kg Wasser um 1 0 C wird einer Wärmemenge von ~ 4,2 kj benötigt Spezifische Verdampfungswärme 1 kg Wasser 100 C flüssig 2257 kilo- Joule kilogramm 1 kg Wasser 100 C Dampf Zur Verdampfung ist eine Wärmemenge von 2257 kj erforderlich! 10

11 3.1. Löschmittel Wasser Anwendungsmöglichkeiten Löschwasserabgabe: Gerät, Abgabeart Monitore Wenderohre Werfer Vorteile / Nachteile Große Wassermengen, große Wurfweite, große Auftreffwucht. Oft geringe Ausnutzung des Wärmebindungsvermögens, je nach Schadenslage große Menge von kontaminiertem Löschwasser. Mehrzweckstrahlrohre Bei Vollstrahl: Große Wurfweite, große Auftreffwucht, gutes Eindringen bei Glutbränden. Oft geringe Ausnutzung des Wärmebindungsvermögens, Wasserschaden. Bei Sprühstrahl: Gute Löschwirkung mit Sprühstrahl, bessere Ausnutzung des Löschwassers, höhere Verdampfungsrate. Ungleiche Tropfengröße, oft schlechtes Sprühbild, Sprühwinkel nicht veränderbar, keine Rauchgaskühlung möglich. 11

12 3.1. Löschmittel Wasser Anwendungsmöglichkeiten Löschwasserabgabe: Gerät, Abgabeart Hohlstrahlrohre Vorteile / Nachteile Bei Vollstrahl: Große Wurfweite, große Auftreffwucht, gutes Eindringen bei Glutbränden. Oft geringe Ausnutzung des Wärmebindungsvermögens, Wasserschaden, Vollstrahl meist schlechter als bei Mehr- Zweckstrahlrohren. Bei Sprühstrahl: Sehr gute Ausnutzung des Löschwassers durch stufenlos veränderbaren Sprühwinkel (oft über 100 ) und veränderbare Durchflussmenge, hohe Verdampfungsrate durch gleich große Tropfen ( ~ 0,3 mm), effektive Rauchgaskühlung möglich, erstickende Wirkung durch die Tropfendichte und deren Verdampfung, gesteigerter Löscherfolg bei optimaler Strahlrohrbedienung und Führung. Verbrühungsgefahr in geschlossenen Räumen, verminderter Löscherfolg bei mangelhafter Strahlrohrbedienung und Führung. 12

13 3.1. Löschmittel Wasser Anwendungsmöglichkeiten Löschwasserabgabe: Gerät, Abgabeart Hochdruckpistolen Vorteile / Nachteile Bei Vollstrahl: Große Wurfweite, enorme Auftreffwucht, gutes Eindringen bei Glutbränden, Glutnester können regelrecht aufgequirlt werden, bestes Vollstrahlbild. Geringe Ausnutzung des Wärmebindungsvermögens, Wasserschaden. Bei Sprühstrahl: Maximale Ausnutzung des Löschwassers und höchste Verdampfungsrate bei geübtem Umgang, feinste Tropfenbildung ( ~ 0,1 mm), stufenlos veränderbare Durchflussmenge und feine Dosierbarkeit, erstickende Wirkung durch die Tropfendichte und deren Verdampfung. Erhöhte Verbrühungsgefahr in geschlossenen Räumen, keine Rauchgaskühlung möglich. 13

14 3.1. Löschmittel Wasser Sicherheitsrelevante Aspekte v v v Elektrische Leitfähigkeit (Mindestabstände an elektischen Anlagen) Gefährliche Reaktion mit Säuren, Laugen und Metallen Thermische Dissoziation bei hohen Brandtemperaturen (Knallgasbildung) v Expansion des Wasserdampfes (Faktor ca. 1700) v v v Anomalie des Wassers Volumenvergrößerung beim Gefrieren Gefahr für die Umwelt durch kontaminiertes Löschwasser 14

15 3.1. Löschmittel Wasser à Bedenkliche Anwendbarkeit v Temperaturen unter 0 C Gefahren beim Löscheinsatz v v Quell- und saugfähige Stoffe (z.b. bei Getreide à Gefahr der Sprengung des Behälters durch Volumenveränderung) Einsturzgefahr bei Wohngebäuden durch erhebliche Gewichtszunahme, Ansammlung Löschwasser in der Decke à Gefährliche Anwendbarkeit v Metallbrande v Schornsteinbrände v Chemikalien die gefährlich mit Wasser reagieren 15

16 3.1. Löschmittel Wasser Gefahren beim Löscheinsatz v bei Bränden der Brandklasse B besteht die Gefahr der Ausbreitung v Keine Löschwirkung bei Bränden der Brandklasse C v Gefahr durch größere Glutmassen in geschlossenen Räumen à Anwendung an elektrischen Anlagen v Die Festlegung der Mindestabstände nach VDE 0132 sind einzuhalten! 16

17 3.1. Löschmittel Wasser Anwendung an elektrischen Anlagen 17

18 3.1. Löschmittel Wasser Maßnahmen zum Umweltschutz v Der Einsatzleiter hat den Löschwasserabfluss zu kontrollieren und die notwendigen Schutzmaßnahmen zu veranlassen, falls das abfließende Löschwasser kontaminiert ist. v Der Eintritt von kontaminiertem Löschwasser in offene Gewässer oder Kanalsysteme ist zu unterbinden. 18

19 3.2. Löschmittel Schaum Grundlagen besteht aus den Komponenten: Wasser Schaummittel und Luft Wasser und Schaummittel bilden die Haut der Schaumblasen. Im Innern der Schaumblasen ist Luft eingeschlossen. v Das Verhältnis zwischem Schaumvolumen und dem Volumen von Wasser und Schaumbildner wird Verschäumungszahl genannt. v Je größer dieser ist um so leichter ist der Schaum (Schaum enthält mehr Luft) 19

20 3.2. Löschmittel Schaum Anwendungsmöglichkeiten v Welche Schaumart im Brandfall am zweckmäßigsten ist, hängt nicht nur von der Art und Menge der brennenden Stoffe, sondern auch von den vorhandenen äußeren Umständen des Einsatzes ab. Schaumarten Schaumart Verschäumung Anwendung Schwerschaum 4 bis 20 z.b. Schaumteppich Mittelschaum 20 bis 200 z.b. Kellerbrand, Fahrzeugbrände Leichtschaum 200 bis 1000 Flutung von Hallen 20

21 3.2. Löschmittel Schaum Schaumarten Kühlen Wasseranteil: Hoch Fließfähigkeit: Hoch Schwerschaum Mittelschaum Leichtschaum Ersticken Wasseranteil: Gering Fließfähigkeit: Gering 21

22 3.2. Löschmittel Schaum Einteiling nach Herstellungsart Mechanisch erzeugter Löschschaum Armaturen / Geräte zur Schaumausbringung Schaumrohre Hohlstrahlrohre mit und ohne Schaumaufsatz Strahlrohrverschäumt Gebläseverschäumt Druckluftverschäumt Leichtschaum- Generator Belüftungsgerät ( Auer -Turbine) Runddüse Hohlstrahlrohre Mehrzweck-SR 22

23 3.2. Löschmittel Schaum Prinzip der herkömmlichen Luftschaumerzeugung 23 S 2 S 4 S 8 Z 2 Z 4(R) Z 8(R) M 2 M 4 M 8 S/M 2 S/M 4 chaum, welcher Art pro Zeit entsteht, bestimmt das verwendete

24 3.2. Löschmittel Schaum Prinzip der herkömmlichen Luftschaumerzeugung 24 VZ 15 (aus einem Teil werden 15 Teile bei gleichem Gewicht) Mehrbereichsschaummittel 3% S 4 (VZ 15) Z 4(R) Luft 400 l / Min. x VZ 15 = 6000 l Schwerschaum / Mi (388 l Wasser + 12 l Schaummittel) (400 l Wasser / Schaummittel l L

25 3.2. Löschmittel Schaum Netzmittel (0,1 1%) v Die Kühlwirkung des Wassers kann nur an der Kontaktfläche 25 zum Brandgut erfolgen. Die Oberflächenspannung des Wassers verhindert einen effektiven Kontakt. v Netzmittel reduzieren die Oberflächenspannung des Wassers à effektive Kühlwirkung Wasser ohne Netzmittel Klasse A Schaum

26 3.2. Löschmittel Schaum Prinzip der Druckzumischanlage 26 DZA

27 3.2. Löschmittel Schaum Gebläseverschäumung ( LEICHTSCHAUM ) 27 Stromerzeuger Leichtschaum, VZ > 200

28 3.2. Löschmittel Schaum Druckluftschaum (CAFS) Schaummittelkonzentrat Brandklasse A oder B im Schaummitteltank oder Kanister Zumischung: o,3 % FP Luftkompressor Betriebsdruck, jeweils 8 Bar

29 3.2. Löschmittel Schaum Vorteile v gute Löschwirkung bei Bränden der Brandklassen A und B v gute Eignung bei Flüssigkeitsbränden, da es leichter als Wasser ist v erstickende und kühlende Wirkung bei Feststoffbränden v Netzmittel zur Minderung der Oberflächenspannung des Löschwassers, dies ermöglicht ein besseres Eindringen in das Brandgut v verhindert weitere Dampfbildung v mit geringen Mengen können Räume geflutet werden. 29

30 3.2. Löschmittel Schaum Sicherheitsrelevante Aspekte v elektrisch leitfähig, kein Einsatz in elektrischen Anlagen v Erstickungsgefahr beim Fluten von Gruben und Räumen v Verschmutzung von Gegenständen durch Schaumreste v hitzeempfindlich (Schaum wird zum Teil zerstört) v Zerstörung des Schaumteppichs durch Löschwasser v Störung der Schaumerzeugung bei Minustemperatur der Luft v Beeinträchtigung der Schaumerzeugung bei starker rauch-, flocken- oder staubhaltiger Luft v Vorrat an Schaummittel muss sichergestellt werden v Schaummittel enthalten wassergefährdende Stoffe 30

31 3.3. Löschmittel Pulver Anwendungsmöglichkeiten v Löschpulver wird von den Feuerwehren vornehmlich mit tragbaren oder fahrbaren Feuerlöschern oder mit Löschanlagen, die in Feuerwehrfahr- zeuge eingebaut sind und mitgeführt werden, eingesetzt. Als Treibmittel wird Druckluft, Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid verwendet. v Die Feuerwehr setzt Löschpulver insbesondere dort ein, wo sich andere Löschmittel wie Wasser oder Schaum nachteilig auswirken (z.b. Kaminbrände, Metallbrände). Löschpulver wird industriell hergestellt und normgerecht aufbereitet. Zur Brandbekämpfung stehen drei Pulversorten zur Verfügung.

32 3.3. Löschmittel Pulver Arten von Löschpulver Bezeichnung Art Brandklassen PG Ammoniumphosphat / -sulfat A B C P Natrium- Kaliumhydrogencarbo nat B C PM Natriumchlorid / Kaliumchlorid D

33 3.3. Löschmittel Pulver Löschwirkung der unterschiedlichen Pulver ABC - Löschpulver -Salze schmelzen bei bestimmter Temperatur auf -Schmelzwärme wird gebunden -geringer Kühleffekt, -Stickeffekt durch Glasur -reaktionshemmendewirkung (Inhibition) auf Flamme -erstickende Wirkung auf Glut Reaktionshemmende Wirkung des Löschpulvers auf die Brennstoff-Sauerstoff- Reaktion (Hauptlöschwirkung) BC - Löschpulver -ausreichende Pulverwolke (Salze) ist maßgebend -keine große Kühlwirkung -erheblich große reaktionshemmende Wirkung auf Flamme (Inhibitionseffekt) Erstickende Wirkung durch Verdünnen der Luft, d.h. Verschieben des Mengenverhältnisses von brennbarem Gas / Dampf und Luftsauerstoff aus dem reaktionsfähigen Bereich D - Löschpulver -hochtemperiertesalze schmelzen auf -starke Glasur-Krustenbildung -keine Luftsauerstoffdurchdringung möglich -Stickeffekt durch Glasur Abkühlende Wirkung durch Wärmeübergang auf die sehr große, kühle Oberfläche der Pulverteilchen sowie Schmelzen, Zersetzen und Verdampfen

34 3.3. Löschmittel Pulver Einsatzgrundsätze

35 3.3. Löschmittel Pulver Einsatzgrundsätze

36 3.4. Löschmittel CO 2 Anwendungsmöglichkeiten v Kohlenstoffdioxid (CO2) ist ein farb-, geruch- und geschmackloses, nicht brennbares und elektrisch nicht leitfähiges Gas. Es ist 1,5-mal schwerer als Luft und sammelt sich somit am Boden an. v Die Löschwirkung von Kohlenstoffdioxid beruht auf dem Ersticken, indem es die Luft und damit auch den Sauerstoff verdrängt. Um den Luftsauerstoff unter 15 Vol.% zu reduzieren, ist eine CO2 -Konzentration von ca. 30 Vol.% erforderlich. Diese Konzentration ist praktisch nur in geschlossenen Räumen erreichbar.

37 3.4. Löschmittel CO 2 v farb-, geschmack- und geruchloses Gas v 1,5-mal schwerer als Luft (Ausbreitung vom Boden her) v Oxidationsprodukt des Kohlenstoffs (CO2-Gewinnung aus der Atmosphäre) v elektrisch nicht leitend Eigenschaften v Löschwirkung: Ersticken durch Verdünnen v bis ca. 5 Vol. % für den Menschen ungefährlich v höhere Konzentrationen wirken zunächst stark anregend, darüber hinaus aber lähmend auf das Atemzentrum und verursachen Bewusstlosigkeit und Tod.

38 3.4. Löschmittel CO 2 Arten der Anwendung / Einsatzbereiche Schneerohr Nebeldüse Gasdüse Bildquelle: Firma TOTAL-Feuerschutz

39 3.4. Löschmittel CO 2 Arten der Anwendung / Einsatzbereiche v sauberstes Löschmittel ohne Rückstände v wirksam nur bei Bränden der Brandklasse B und C v nur in geschlossenen Räumen anwendbar CO 2 -Gas: - als Raumschutz anwendbar - freies Ausströmen unter Druck bei hoher Austrittsgeschwindigkeit CO 2 -Nebel: - als Objektschutz anwendbar - Handhabung in Labors, Relaisstationen, EDV - Anlagen CO 2 -Schnee: - zum Ablöschen kleinerer Brände / Objekte - sanfter Löschstrahl über Steigrohr zum Schneerohr - Das Schneerohr isoliert das sich ausdehnende CO 2 gegen die Wärme der Luft, so dass durch ausreichende Abkühlung die Schneebildung stattfindet.

40 3.4. Löschmittel CO 2 v Die Löschwirkung des Kohlenstoffdioxid entsteht durch Herabsetzung der Sauerstoffkonzentration v Kohlenstoffdioxid ist im Verhältnis zu Luft 1,5-mal schwerer und verdrängt so den Sauerstoff von unten v eine Kühlwirkung besteht nicht Löschwirkung v die erstickende Wirkung beginnt, wenn der Sauerstoffgehalt unter 15 % herabgesetzt wird v dies erreicht man durch die Zugabe von mindestens 30 % CO 2 v der CO 2 -Bedarf von ortsfesten CO 2 -Löschanlagen muss je nach Raumgröße berechnet sein.

41 3.4. Löschmittel CO 2 Sicherheitsrelevante Aspekte v Vergiftungsgefahr für Personen beim Einsatz in geschlossenen, engen Räumen (Beachte: umluftunabhängiger Atemschutz erforderlich!) v Löschwirkung erst ab 30 Vol. % - daher im Freien kaum einsetzbar v Atemgift mit Wirkung auf Blut und Zellen v Gefahr der Rückzündung bzw. einer erneuten Entflammung

42 3.4. Löschmittel CO 2 Sicherheitsrelevante Aspekte Atemgift mit Wirkung auf Blut, Nerven und Zellen Anteil in Vol.-% Wirkung 3 4 Erkennbare Steigerung der Atemfrequenz - leichtes Unbehagen. 6 8 Je nachdem, wie schnell die Konzentration ansteigt, können Ohnmacht, Krämpfe und Atemstillstand eintreten. >8 Bei schnellem Anstieg auf diese Konzentration ist innerhalb kurzer Zeit mit Atemstillstand zu rechnen. > 30 Führen innerhalb von Sekunden zur Bewusstlosigkeit und nach wenigen Minuten zum Tod.

43 3.4. Löschmittel CO 2 Berührungsabstände nach VDE Spannung Leistung in [kv] Hochspannung bis Niederspannung Berührungsabstand in [m]

44 Geeignetheit der Löschmittel in Verbindung mit Brandklassen 44

45 3.5. weitere Löschmittel v Inertgase (Sauerstoffverdrängende Wirkung) v Argon v Stickstoff v Halone (halogenierte Kohlenwasserstoffe) v Halon 1211 und Halon 1301 v Novec 1230 v Behelfslöschmittel v Zement v Sand v Streusalz v Gelbildner

46 4. Lernzielkontrolle