Löschwasserförderung

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1 22 Seiten Lernunterlage 1085 Löschwasserförderung Lehrgebiet 1: Grundlagen und Technik Ausgabe: Autor: Walter Platz Urheberrecht IdF NRW, Münster 2007, alle Rechte vorbehalten. Die vorliegende Lernunterlage darf, auch auszugsweise, ohne die schriftliche Genehmigung des IdF NRW nicht reproduziert, übertragen, umgeschrieben, auf Datenträger gespeichert oder in eine andere Sprache bzw. Computersprache übersetzt werden, weder in mechanischer, elektronischer, magnetischer, optischer, chemischer oder manueller Form. Der Vervielfältigung für die Verwendung bei Ausbildungen der Feuerwehren des Landes Nordrhein- Westfalen wird zugestimmt. Inhalt In dieser Lehrunterlage wird das Fließen von Wasser beschrieben. Außerdem die physikalischen Gesetzmäßigkeiten innerhalb einer Förderstrecke sowie deren Aufbau und die Planung einer Förderstrecke. Anmerkung: Eine Schreibweise, die beiden Geschlechtern gleichermaßen gerecht wird, wäre sehr angenehm. Da aber entsprechende neuere Schreibweisen in der Regel zu großen Einschränkungen der Lesbarkeit führen, wurde darauf verzichtet. So gilt für die gesamte Lernunterlage, dass die maskuline Form, wenn nicht ausdrücklich anders benannt, für beide Geschlechter gilt.

2 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Die Löschwasserförderung Der Druck Vom Fließen des Wassers Natürliches Gefälle Künstliches Gefälle/Druckgefälle Förderstrom oder Fließmenge Q Zusammenhang zwischen Strahlrohrdurchmesser und Förderstrom Die Reibung p r Der Höhenunterschied (H geo ) Der Ausgangsdruck p a Eingangsdruck p e Der verfügbarer Druck p v Aufbau und Planung einer Förderstrecke Möglichkeiten der Löschwasserförderung Aufbau einer Reihenschaltung Vorgehen mit Ablesetafel und Höhenmesser Abstecken der Förderstrecke (s) Graphische Lösung einer Förderstrecke mittels Druckabfallkennlinien Förderung größerer Wassermengen Förderung in Doppelleitung mit Abzweig Vorausberechnung der Kraftspritzen Wasserförderung in große Höhen Zusammenfassung Literaturnachweis Einleitung Die Löschwasserversorgung abgelegener Objekte ist oft nicht ausreichend, so dass im Brandfall Wasser über weite Strecken herangeführt werden muss, hierzu gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, die in der Lehrunterlage beschrieben werden (Pendelverkehr, Schaltreihe ). Bei der Brandbekämpfung kommt es natürlich nicht nur auf die Wassermenge, sondern auch auf einen richtigen Strahlrohrdruck an. LU1085 Seite 2 / 22

3 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Kurzzeichen Bedeutung Einheit Q Fördermenge, Förderstrom l/min Q ges Gesamtförderstrom l/min Q 1, Q 2 Teilförderströme l/min s Förderstrecke, KS Abstand m s ges Gesamtförderstrecke m s abzw Länge der Abzweigstrecke m s str Strahlrohrstrecke m H geo Höhenunterschied m p Druck bar p a Ausgangsdruck bar p e Eingangsdruck bar p v verfügbarer Druck bar p str Strahlrohrdruck bar p r Druckverlust durch Reibung bar H s geo geodätische Saughöhe m H s man manometrische Saughöhe m (bar) LU1085 Seite 3 / 22

4 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung 2 Die Löschwasserförderung Eine der wesentlichen Aufgaben der Feuerwehr ist die Brandbekämpfung. Da in vielen Fällen das Hauptlöschmittel Wasser ist, muss sichergestellt sein, dass Wasser in ausreichender Menge an der Einsatzstelle vorhanden ist. Die Löschwasserversorgung abgelegener Objekte oder z. B. bei Waldbränden ist oft nicht ausreichend, so dass Wasser über weite Strecken gefördert werden muss. Wasser lässt sich mit den vorhandenen technischen Mitteln (Kraftspritzen, Schlauchmaterial, Armaturen, usw. ) über praktisch jede Entfernung von der Wasserentnahmestelle zur Einsatzstelle fördern. Bei der Brandbekämpfung kommt es natürlich nicht nur auf die Wassermenge an, sondern auch auf einen richtigen Strahlrohrdruck. Kommt das Wasser drucklos an, hat man keine ausreichenden Wurfweiten und höhen. Ist der Strahlrohrdruck zu hoch, können Gegenstände, Geräte, usw. beschädigt werden. Aufteilung der Löschwasserförderung Die Löschwasserförderung kann aufgrund der inneren Zusammenhänge in vier Teilabschnitte unterteilt werden: LF a b c d Abb.1: Aufteilung der Löschwasserförderung [Grafik: W. Platz, IdF NRW] a) Saugvorgang b) Wirkungsweise in der Feuerlösch-Kreiselpumpe c) Gesetzmäßigkeiten in der Schlauchleitung d) Gesetzmäßigkeiten am Strahlrohr LU1085 Seite 4 / 22

5 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Die Abschnitte a und b gehören in die Maschinistenausbildung. Die Abschnitte c und d gehören in das Gebiet des Einsatzleiters. Der Einsatzleiter soll und muss das gesamte System der Löschwasserförderung beurteilen können. 3 Der Druck Eine wichtige, typische Größe für Flüssigkeiten ist der in ihrem Inneren herrschende Druck. Der Druck breitet sich nach allen Seiten gleichmäßig aus. Der Druck p ist eine richtungslose Größe. Erst sein Produkt mit einer Fläche (p x A) ergibt eine Kraft, deren Richtung durch die Lage dieser Fläche bestimmt ist. Die allseitige Ausbreitung des Druckes nutzt man dazu, Kraftwirkungen durch mit Flüssigkeiten gefüllten Rohrleitungen zu übertragen (Wasserleitung, Bremsleitungen, hydraulische Pressen, usw.). Die geringfügige Kompressibilität der Flüssigkeiten wird hierbei vernachlässigt. Der Druck ( p ) ist abhängig von einer Kraft ( K ) und der zur Kraftrichtung senkrecht liegenden Fläche ( A ). p = F A N 1 = 1Pa m² Einheit N [ ] m ² 5 1 bar = Pa = 10 Pa 4 Vom Fließen des Wassers Natürliches bzw. künstliches Gefälle Eine Flüssigkeit kann nur fließen, wenn ein Gefälle vorhanden ist. Dabei ist es gleichgültig, ob es ein natürliches Gefälle (Höhenunterschied) oder ein künstliches Gefälle (Druckgefälle) ist. Wasser fließt immer von der Stelle des hohen Drucks zur Stelle des niedrigen Drucks, z. B. - vom Hochbehälter zum Zapfhahn, - von der Pumpe zum Strahlrohr. LU1085 Seite 5 / 22

6 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung 4.1 Natürliches Gefälle h Abb.2: Natürliches Gefälle [Grafik: W. Platz, IdF NRW] 4.2 Künstliches Gefälle/Druckgefälle Abb.3: künstliches Gefälle [Grafik: W. Platz, IdF NRW] LU1085 Seite 6 / 22

7 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Steht diesem Fließen kein Hindernis entgegen, so stellt sich nach ganz bestimmten Gesetzmäßigkeiten eine Fließgeschwindigkeit (v) ein. Je größer der Höhenunterschied (h) - das Druckgefälle - ist, um so größer wird die Fließgeschwindigkeit. Sie steht im quadratischen Verhältnis zum verfügbaren Druckgefälle (Höhenunterschied). Die Fließgeschwindigkeit (v) errechnet sich nach folgender Gleichung: v = 2 g h (Gesetz des Freien Falls ), g 10 m/s 2 h = Druckhöhe, eingesetzt in mws (alte Einheit), 10 mws entsprechen 1 bar Beispiele für p = 0,5 bar und p = 2 bar: v = 2 g h m v = m s² v = 2 g h m v = m s² v = m² 100 s ² v = m² 400 s ² v = 10 m/s v = 20 m/s Wie die Rechenbeispiele zeigen, muss der Druck (der Höhenunterschied) vervierfacht werden, damit die Fließgeschwindigkeit sich verdoppelt. Regel: Der Strahlrohrdruck ändert sich im Quadrat der Geschwindigkeitsänderung, zweifache Fließgeschwindigkeit = vierfacher Druck, dreifache Fließgeschwindigkeit = neunfacher Druck. Am Ende einer Löschwasser-Förderleitung muss immer Druck sein, entweder Eingangsdruck zur nächsten Feuerlöschkreiselpumpe oder Strahlrohrdruck. 4.3 Förderstrom oder Fließmenge Q Fließt durch eine Leitung mit der Querschnittsfläche (A) Wasser mit einer bestimmten Geschwindigkeit (v), dann ergibt sich ein Förderstrom (Q). LU1085 Seite 7 / 22

8 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Q = A v Förderströme werden in m 3 /s oder in Teilen davon gemessen, z. B. l/min. Will man einen Förderstrom vergrößern, so muss man entweder die Querschnittsfläche vergrößern oder die Fließgeschwindigkeit erhöhen. Die Vergrößerung der Fläche ist aber leichter zu erreichen als die Erhöhung der Fließgeschwindigkeit. Es ist einfacher, statt einer C-Leitung eine B-Leitung zu verlegen oder statt einer B-Leitung zwei B-Leitungen (zweifacher Querschnitt) zu verlegen, als die Fließgeschwindigkeit zu verdoppeln. Letzteres hätte eine vierfache Drucksteigerung zur Folge. Gleiches wendet man auch beim Einsatz von Strahlrohren an Mundstück abschrauben oder B- statt C-Strahlrohr einsetzen. 4.4 Zusammenhang zwischen Strahlrohrdurchmesser und Förderstrom Q = A v A = Fläche des Strahlrohrdurchmessers v = Geschwindigkeit = 2 g h Da die Austrittsgeschwindigkeit schlecht messbar ist, muss sie nach dem Gesetz des Freien Falls berechnet werden. Vereinfachte Formeln: d² Q = pstr 10 oder Q = 0,61 d² pstr 5 d = Durchmesser [mm] p str = Strahlrohrdruck Q = Wasserfluss [bar] [l/min] Regel: Bei doppeltem Durchmesser erhält man einen vierfachen Förderstrom bei gleichem Druck. LU1085 Seite 8 / 22

9 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Die Reibung p r Strömt Wasser durch eine Leitung, so treten stets innere Reibungswiderstände auf, weil Schichten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aneinander vorbeigleiten. Das hat zur Folge, dass die Fließgeschwindigkeit in der Leitungsmitte am größten und an den Wandungen am geringsten ist. Da das Löschwasser in den Schlauchleitungen nicht fadenförmig (laminar) fließt sondern wirbelnd (turbulent), erhöhen sich die Druckverluste durch Reibung. Diese innere Reibung führt zu einem Druckverlust, der der Leitungslänge direkt proportional ist. Bleibt die Strömung stehen, so verschwindet auch die Druckdifferenz; denn in einem geschlossenen System pflanzt sich der Druck gleichmäßig fort (z. B. hydraulische Bremse). Bei turbulenter Strömung ist der Druckverlust im einzelnen schwer zu ermitteln, überschlägig wächst er mit dem Quadrat der Fließgeschwindigkeit. Zur inneren Reibung des Wassers kommt noch eine äußere Reibung. Diese wird bewirkt 1. durch Unebenheiten auf der Oberfläche der Innenbeschichtung (Rauhigkeit), 2. durch die Anhaftekraft (Adhäsion) des Wassers an den Schlauchwandungen und 3. durch scharfe Umlenkungen (Knicke). Die durch innere und äußere Reibung entstehenden Druckverluste nennt man auch Reibungsverluste (p r ). Reibungsverluste wirken sich in Förderleitungen stärker aus als in Angriffsleitungen. Letztere werden ja nur über kurze Entfernungen - weniger als 100 m mit geringem Förderstrom verlegt. LU1085 Seite 9 / 22

10 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Druckverluste durch Reibung in gummierten B Schläuchen je 100 m: Förderstrom in [Liter/min] Druckverlust durch Reibung [bar] 400 0, , ,7 wirtschaftliche 800 1,1 Förderströme , ,5 Abb.4: Druckverluste durch Reibung in gummierten B-Schläuchen [Grafik: W. Platz, IdF NRW] Regel: Wird der Förderstrom halbiert, beträgt der Druck- verlust durch Reibung ungefähr ¼. 4.6 Der Höhenunterschied (H geo ) Zur Überwindung eines Geländeanstiegs bei der Löschwasserförderung wird Druck benötigt. Für 10 m Steigung benötigt man 1 bar Druck. Bei abfallendem Gelände hat man einen entsprechenden Druckgewinn zu verzeichnen. Da durch die Reibung immer Druck verloren geht und am Ende einer Förderleitung noch ein genügend großer Druck - Eingangsdruck oder Strahlrohrdruck - vorhanden sein muss, ist es notwendig, dass auch bei abfallendem Gelände Verstärkerkraftspritzen aufgestellt werden, jedoch mit weitaus größeren Abständen. 4.7 Der Ausgangsdruck p a Der Ausgangsdruck einer Kraftspritze muss so groß sein, dass alle auftretenden Druckverluste - Reibung - Steigung und - Eingangsdruck oder Strahlrohrdruck überwunden werden können. Gebräuchlich ist ein Ausgangsdruck von 8 bar, wenn nichts anderes angeordnet wird. LU1085 Seite 10 / 22

11 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Eingangsdruck p e Da bei der Erfassung der Reibungsverluste und bei der Bestimmung des Höhenunterschieds Fehler möglich sind, baut man den Eingangsdruck als Sicherheitsfaktor mit ein. Denn käme an der Verstärkerkraftspritze das Löschwasser druck los an, würde der atmosphärische Druck die Schlauchleitung zusammendrücken und der Wasserfluss käme zum Stillstand. Der Eingangsdruck soll im Mittel 1,5 bis 2 bar betragen. Die Festlegung erfolgt durch den Einsatzleiter. 4.9 Der verfügbarer Druck p v Zieht man vom Ausgangsdruck den Eingangsdruck - oder Strahlrohrdruck - ab, so verbleibt der verfügbare Druck. Das ist der Druck, der zur Überwindung von Strecke und Höhenunterschied verfügbar ist. p v = p a p e oder p v = p a - p str 1,5 8 1,5 8 6,5 1, Abb.5: Drücke innerhalb von Schaltreihen [Grafik: W. Platz, IdF NRW] LU1085 Seite 11 / 22

12 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung 5 Aufbau und Planung einer Förderstrecke Die Planung einer Förderstrecke erfolgt immer an der Einsatzstelle. Zuerst muss der benötigte Förderstrom ermittelt werden. Anschließend muss eine entsprechende Wasserentnahmestelle bestimmt werden. Zwischen diesen beiden Punkten kann dann die Förderstrecke errechnet und aufgebaut werden. 5.1 Möglichkeiten der Löschwasserförderung N - KS Nullkraftspritze V - KS Verstärkerkraftspritze B - KS Brandstellenkraftspritze Abb.6: Zeichnerische Darstellung von Pumpen [Grafik: W. Platz, IdF NRW] Reihenschaltung - offene Reihenschaltung - geschlossene Reihenschaltung - Pendelverkehr Wann sollte man Pendelverkehr einer Reihenschaltung vorziehen? - bei relativ wenig benötigtem Wasser, ca l/min - bei großer Entfernung, ca. 3 4 km - zu Beginn eines Einsatzes Sonstige Entscheidungskriterien: - die Einsatzdauer - der Zufahrtsweg - Untergrund - Festigkeit - Breite -... LU1085 Seite 12 / 22

13 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Aufbau einer Reihenschaltung Berechnet wird nur die Gesamtförderstrecke von der Wasserentnahmestelle bis zum Verteiler. Der Ausgangsdruck der B-KS wird immer separat errechnet. Eine eventuell vorhandene Höhendifferenz zwischen Verteiler und Strahlrohr muss beim Ausgangsdruck der B-KS berücksichtigt werden. Bei der geschlossenen Schaltreihe geht die Förderleistung von Kraftspritze zu Kraftspritze, d.h. es ist jedes mal noch ein bestimmter Eingangsdruck ( p e ) erforderlich ( 1,5... 2,0 bar ). Bei der offenen Schaltreihe saugt jede Kraftspritze für sich an, wenn der Vorratsbehälter entsprechend aufgefüllt ist. Da die offene Schaltreihe sehr zeitund materialaufwendig ist, wird sie kaum ausgeführt, obschon man dabei den größten verfügbaren Druck ( p v ) hätte. Eine Förderstrecke lässt sich entweder zeichnerisch oder praktisch - mit Ablesetafel und Höhenmesser - ermitteln. Förderstrecke Strahlrohrstrecke Abb.7: Geschlossene Schaltreihe [Grafik: W. Platz, IdF NRW] KS - Abstand Abb.8: Offene Schaltreihe [Grafik: W. Platz, IdF NRW] LU1085 Seite 13 / 22

14 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung 5.3 Vorgehen mit Ablesetafel und Höhenmesser Dieses Verfahren birgt zwar Ungenauigkeiten in sich, es lässt sich aber in der Praxis besser ausführen als das zeichnerische. Für die Planung bilden mehrere Feuerwehrangehörige ein Team und bestimmen die Stellplätze der Kraftspritzen. Folgende Aufgabenverteilung ist denkbar: - Teilnehmer a liest den Höhenmesser ab - Teilnehmer b die Ablesetafel - Teilnehmer c schreitet die Strecke oder Teilstücke ab - Teilnehmer d hält die Ergebnisse schriftlich fest. In der Praxis können es auch nur zwei Leute durchführen: - Teilnehmer a fährt ein Fahrzeug und kontrolliert die Entfernung auf dem Tages-Kilometerzähler (100 m Abstände), - Teilnehmer b liest Höhenmesser und Ablesetafel ab. 5.4 Abstecken der Förderstrecke (s) Zunächst müssen die erforderliche Fördermenge (Q) und der verfügbare Druck (p v ) vom Einsatzleiter festgelegt werden. Beispiel: Q = 600 l/min ; p v = 6,5 bar. Beim Einrichten der Ablesetafel stellt man nun fest, das die Strecke in der Ebene 940 m lang sein könnte. Der Höhenmesser ist auf Null eingestellt. Es wird eine Teilstrecke von 200 m zurückgelegt und der Höhenmesser zeigt +15 m an. Zieht man die 15 m Steigung - 1,5 bar - vom verfügbaren Druck ab, so stellt man fest, dass die Strecke nur noch 720 m messen kann. Man geht - oder fährt - abermals 200 m weiter und misst eine weitere Steigung von +10 m. Dies macht nun einen Gesamthöhenunterschied von +25 m aus, das bedeutet, die Strecke kann nur noch 580 m messen. Von diesen 580 m sind bereits 400 m zurückgelegt, somit kann das nächste Teilstück nur 100 m betragen. Nach 100 m Strecke beträgt die Steigung +5 m. Wir stellen fest, Strecke und Steigung haben den verfügbaren Druck aufgebraucht. LU1085 Seite 14 / 22

15 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Hier ist der Stellplatz der nächsten Kraftspritze. Ablesetafel und Höhenmesser werden wieder auf Null gestellt und der nächste Streckenabschnitt kann in Angriff genommen werden. S * * H geo Abb.9: Ablesetafel [Grafik: Lehrunterlage 2.3/04 IdF NRW] LU1085 Seite 15 / 22

16 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung 5.5 Graphische Lösung einer Förderstrecke mittels Druckabfallkennlinien Zur graphischen Lösung benötigt man ein Koordinatensystem. Es muss ein Koordinatensystem mit zwei Achsen erstellt werden. Auf der waagerechten Achse wird die Strecke in Metern, auf der senkrechten Achse die (Druck-) Höhe, ebenfalls in Metern, aufgetragen. Nun zeichnet man den Streckenverlauf in das Koordinatensystem (siehe Abb. 10). Dazu kann man entweder: - die Förderstrecke mit einem Höhenmesser abschreiten, - die Förderstrecke mit einem Fahrzeug und einem Höhenmesser abfahren, - die Werte an Hand einer geeigneten topographischen Karte ermitteln. Abb.10: Streckenverlauf einer Förderstrecke [Grafik: W. Platz, IdF NRW] Zum Erstellen der Druckabfall kennlinien benötigt man den die Fördermenge und den verfügbaren Druck. Beispiel: Q = 800 l/min ; p v = 6,5 bar. LU1085 Seite 16 / 22

17 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Bei einem verfügbaren Druck von 6,5 bar kann das Wasser 65 m hoch und bei Q = 800 l/min in der Ebene 600 m weit gefördert werden (siehe Ablesetafel). Die beiden Werte (h = 65 m und s = 600 m) werden auf die Achsen übertragen (siehe Abb. 11). Verbindet man beide Punkte entsteht die Druckabfallkennlinie für Q = 800 l/min und p v = 6,5 bar (siehe Abb. 11). Abb.11: Förderstrecke mit Druckabfallkennlinie [Grafik: W. Platz, IdF NRW] Die Druckabfallkennlinie wird nun parallel verschoben, immer um s = 600 m. Es entstehen Schnittpunkte zwischen Druckabfallkennlinien und dem Streckenverlauf, die Standorte der Kraftspritzen. Am Anfang der Förderstrecke befindet sich die Wasserentnahmestelle mit der Nullkraftspritze (NKS), am letzten Schnittpunkt die Brandstellenkraftspritze (BKS). Dazwischen befinden sich die Verstärkerkraftspritzen (VKS). LU1085 Seite 17 / 22

18 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung 6 Förderung größerer Wassermengen In einer B-Leitung soll man nicht mehr als 1200 l/min fördern, weil sonst die Reibungsverluste zu groß sind und die Kraftspritzenabstände zu gering werden. Vorteilhafter ist es, zweifach oder dreifach Leitungen zu verlegen. Man dividiert die Fördermenge durch zwei oder drei und arbeitet so mit dem gefundenen Wert auf der Ablesetafel. Beispiel: Q = 2400 l/min; 2400 l/min : 2 = 1200 l/min oder 2400 l/min : 3 = 800 l/min. Wenn genügend Schläuche vorhanden sind, dann soll man sich für eine dreifache Leitung entscheiden. Mit Ablesetafel und Höhenmesser arbeitet man nun so, als wenn nur eine Menge von 800 l/min zu fördern sei. Denn die Leitungen zwei und drei laufen parallel. Und was für die Leitung eins gilt, gilt auch für die beiden anderen. Es ist aber darauf zu achten, dass die vorhandenen Kraftspritzen die erforderliche Löschwassermenge fördern können. 7 Förderung in Doppelleitung mit Abzweig Q ges = 1600 l/min; Leitungen: 2 B Das ergibt folgende Aufteilung: Q1 und Q2 je 800 l/min in den B-Leitungen Von der zweiten Verstärkerkraftspritze aus soll ein Abzweig abgehen zu einer anderen Einsatzstelle, als Förderleitung steht eine B-Leitung zur Verfügung. Fördermenge Q abzw = 600 l/min Abb.12: Förderung in Doppelleitung mit Abzweig [Grafik: W. Platz, IdF NRW] LU1085 Seite 18 / 22

19 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Die Fördermenge liegt also fest, der Ausgangsdruck soll 8 bar sein, somit beträgt der verfügbare Druck 6,5 bar. Mit der Ablesetafel und dem Höhenmesser wird zunächst so gearbeitet, als sei die Fördermenge 800 l/min. Nach der zweiten Verstärkerkraftspritze beträgt der restliche Förderstrom (Q res t) dann nur 1000 l/min. Auf der Ablesetafel muss nun mit der Spalte weiter gearbeitet werden. Für den Abzweig muss man ebenfalls auf der Ablesetafel eine neue Spalte wählen und damit arbeiten. Es wäre interessant zu wissen, wie lang der Abzweig sein kann. Geht man davon aus, dass kein Höhenunterschied - Steigung oder Gefälle - vorhanden ist, so errechnet sich die Länge des Abzweiges wie folgt: Der verfügbare Druck beträgt in diesem Fall: Ausgangsdruck der 2. V-KS minus Strahlrohrdruck: Ausgangsdruck der 2. V-KS minus Strahlrohrdruck; p v = p a p Str = 8 bar 5 bar = 3 bar Strecke = verfügbarer Druck Reibungsverlust s = p p v r 3bar 100 m = 100m = 4,3 100m = 430m 0,7bar s abzw = 430m 8 Vorausberechnung der Kraftspritzen Wenn alle notwendigen Fakten bekannt sind, dann kann man die Anzahl der erforderlichen Kraftspritzen vorausberechnen. Beispiel: Q = 600 l/min; s = 3500 m; H geo = +290 m; P str = 5 bar; P v = 6,5 bar. Anzahl der Kraftspritzen = Summe aller notwendigen Drücke verfügbaren Druck LU1085 Seite 19 / 22

20 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Man schaut in die Spalte 600 l/min und stellt fest, die Strecke von 3500 m ist darin nicht enthalten. Nun sucht man eine Teilstrecke, welche in die Zahl 3500 aufgeht. Das ist die Teilstrecke von 500 m. Für diese Teilstrecke hat man bei Q = 600 l/min einen Druckverlust durch Reibung von 3,5 bar. Diesen Wert multipliziert man mit 7 und erhält den Wert 24,5 bar. Man addiert weiter alle notwendigen Drücke (Höhendifferenz, Strahlrohrdruck usw.) und dividiert die Summe durch den verfügbaren Druck und erhält somit die Anzahl der erforderlichen Kraftspritzen. Summe aller notwendigen Drücke: p r für s = 7 x 3,5 bar p für H geo m = 24,5 bar = 29,0 bar p str = 5,0 bar 58,5 bar dividiert durch den verfügbaren Druck: 58,5 bar : 6,5 bar = 9 Es werden also 9 Kraftspritzen benötigt. Für die vorhergehende Berechnung wurden die Werte so gewählt, dass eine ganze Zahl herauskam. Meistens ist es aber so, dass eine Zahl mit einem Bruch dabei herauskommt. Da man aber nicht mit halben oder Bruchteilen von Kraftspritzen arbeiten kann, muss man sich immer für eine ganze Zahl entscheiden, d.h. man muss entsprechend auf- oder abrunden. Das kann zur Folge haben, dass man den verfügbaren Druck herauf- oder herabsetzen muss, maximal um 0,5 bar. 9 Wasserförderung in große Höhen Beispiel: Kann eine TS 8/8 zur Brandbekämpfung bei einem 70 m hohen Kirchturm eingesetzt werden? Die Wasserentnahmestelle ist ein offenes Gewässer am Fuß des Turms. Die Anzahl der Strahlrohre ergibt sich aus dem lieferbaren Förderstrom. Der Förderstrom selbst ist abhängig vom erforderlichen Ausgangsdruck der TS. LU1085 Seite 20 / 22

21 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung Zuerst muss also der Ausgangsdruck ermittelt werden. Der Ausgangsdruck errechnet sich aus den notwendigen Drücken, die zur Überbrückung der Förderstrecke benötigt werden. Hierbei rechnet man am besten rückwärts, also von der Einsatzstelle zur Kraftspritze. Benötigte Drücke: Strahlrohrdruck (p str ) = 5 bar Höhenunterschied (H geo ) + 7 bar = 12 bar Der Ausgangsdruck (p a ) muss also 12 bar betragen. Eine TS 8/8 muss für den Garantiepunkt 2 unter anderem folgende Bedingungen erfüllen: 12 bar Ausgangsdruck bei einem Förderstrom von 400 l/min. Hieraus folgt, dass in 70 m Höhe 400 l/min Wasser geliefert werden: Q = 400 l/min Der Druckverlust durch Reibung kann bei 400 l/min vernachlässigt werden. Q =? h = 70 TS p a =? Abb.13: Wasserförderung in große Höhen [Grafik: W. Platz, IdF NRW] LU1085 Seite 21 / 22

22 IdF NRW 2007 Löschwasserversorgung 10 Zusammenfassung Neben den physikalischen Gesetzmäßigkeiten werden in dieser Lehrunterlage auch taktische Grundsätze aufgeführt, die bei der Planung einer Löschwasserförderung von Bedeutung sind. Für die Erstellung einer geschlossenen Schaltreihe werden die Vorgehensweise mit der Ablesetafel und einem Höhenmesser sowie die graphische Lösung beschrieben. 11 Literaturnachweis [1] Die alte Lernunterlage 2.3/04 [2] Alle Zeichnungen sind von Herrn W. Platz IdF NRW erstellt LU1085 Seite 22 / 22