Löschschaum
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Löschschaum ist spezieller Schaum, der größtenteils aus Füllgas (üblicherweise Luft) sowie Wasser und einem Schaummittel, besteht.[1] Aufgrund seiner Zusammensetzung wird er auch Luftschaum genannt. Löschschaum wird - meist durch eine Feuerwehr - als Löschmittel zur Bekämpfung von Bränden der Brandklassen A (Feststoffe) oder B (Flüssigkeiten) eingesetzt.
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[Bearbeiten] Historisches
1877 entwickelte der Engländer John Henry Johnson ein Schaumherstellungsverfahren, das auf einer chemischen Reaktion beruhte. Eine wässrige Lösung wurde mit Saponin versetzt. In dieser Lösung ließ man Aluminiumsulfat auf Natriumhydrogencarbonat einwirken. Das bei der Reaktion entstehende Kohlendioxid brachte die Lösung zum Schäumen. Die Schaumherstellung nach diesem Verfahren war umständlich und es konnten nur sehr begrenzte Mengen an Löschmittel hergestellt werden. Dennoch wurde das Verfahren bis in die 1930er Jahre weiterentwickelt.[2]
Das bis heute nahezu unverändert angewandte Luftschaumverfahren geht auf den Berliner Patentanwalt Clemens Wagner zurück. Dieser erfand 1923 das Luftschaum-Strahlrohr, das damals als Kometrohr bekannt wurde. Er setzte seine Idee um, dass man statt eines Stickgases wie Kohlendioxid normale Luft für die Schaumerzeugung einsetzen könnte. 1932 ließ Wagner seine Erfingung patentieren.[2]
1928 experimentierte Dr. Wilhelm Friedrich in Berlin mit Löschschaum. Er entwickelte ein Schaummittel, das es möglich machte Schaum herzustellen, indem das Schaummittel-Wasser-Gemisch durch ein Strahlrohr verspritzt wurde.[2]
[Bearbeiten] Löschwirkung(en)
Löschschaum hat, abhängig von der Art (siehe nächstes Kapitel), unterschiedliche Löschwirkungen. Bei jeder Schaumart wird dabei zwischen den Haupt- und den Nebenlöschwirkungen unterschieden.
- Als Trenneffekt bezeichnet man die Tatsache, dass eine geschlossene Schaumdecke den Brand von der umgebenden Atmosphäre abtrennt und so den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff entfernt.
- Während des Schaumeinsatzes wird auch Schaum zerstört. Dabei entstehen winzige Wassertropfen, die Hitze aufnehmen und verdampfen. Dieser Kühleffekt entzieht dem Brand Energie (Wärme).
- Als Schaumteppich auf brennbare Flüssigkeiten aufgebracht, wird verhindert dass die Flüssigkeit ausgast. Der Deckeffekt verhindert damit das Entstehen explosiver Dampf/Luft- bzw Gas/Luft-Gemische.
- Vor allem Leichtschaum (s.u.) wird dazu eingesetzt Räume zu fluten. Mit diesem Verdrängungseffekt können sowohl brennbare Gase oder auch Sauerstoff aus Räumen heraus gedrückt werden.
- Als Gas/Wasser-Gemisch leitet Schaum nur in sehr geringem Maße Wärme. Dies nutzt man im Dämmeffekt, bei dem der Schaum eine Ausbreitung des Brandes durch Wärmestrahlung unterbindet.[3]
[Bearbeiten] Schaumarten
Bei der Feuerwehr werden die Löschschäume primär nach ihrer Verschäumungszahl (VZ) in drei Kategorien eingeteilt: Schwerschaum, Mittelschaum und Leichtschaum. Als Verschäumungszahl versteht man das Verhältnis (den Quotienten) zwischen dem Volumen des fertigen Schaumes und dem Volumen des ursprünglichen Wasser-Schaummittel-Gemisches. Die Verschäumungszahl hängt vom verwendeten Schaumrohr ab und kann nicht verändert werden.[4]
Wasser-Schaummittel-Gemisch kann auch unverschäumt eingesetzt werden, um eine bessere Benetzung bei Feststoffbränden zu erreichen. Das Schaummittel wird dafür niedriger dosiert als zur Verwendung als Schaum, man spricht dann von Netzwasser.
| Schaumart | Verschäumgszahl | Löschwirkung |
|---|---|---|
| Schwerschaum | 4 bis 20 | Kühl- und Trenneffekt |
| Mittelschaum | über 20 bis 200 | Trenn-, Kühl- und Verdrängungseffekt |
| Leichtschaum | über 200 | Verdrängungseffekt |
[Bearbeiten] Schwerschaum
Schwerschaum ist ein relativ nasser Schaum, mit dem man gute Wurfweiten erzielen kann. Er wird bei Bränden von Feststoffen oder Flüssigkeiten (Brandklassen A und B) eingesetzt. Die wichtigsten Effekte die zur Brandbekämpfung beitragen sind hier die Kühlwirkung und der Trenneffekt. Schwerschaum kann zudem bedingt an senkrechten Flächen „kleben“ bleiben (abhängig von Schaummittel, Verschäumung und nicht zuletzt der Struktur der Oberfläche).[5]
Schwerschaum wird auch vorbeugend als Schaumteppich bei Notlandungen auf Flughäfen eingesetzt um Brände durch Funkenflug zu verhindern.[6]
[Bearbeiten] Mittelschaum
Durch die höhere Verschäumungszahl ist der Mittelschaum deutlich leichter als Schwerschaum und kann (sofern der Schaum nicht abfließen kann) bis zu 5 Meter hoch aufgeschichtet werden. Seine Haftfähigkeit an Oberflächen ist gering, wodurch er Flutungen von Objekten eingesetzt werden kann. Nebden dem Verdrängungseffekt gehören Trenn- und Kühleffekt zu den Löschwirkungen des Mittelschaums.[5]
[Bearbeiten] Leichtschaum
Diese Schaumart kann nicht geworfen werden, da sie so leicht ist, dass sie bereits vom Wind weg geweht wird. Der Haupteinsatzort ist daher in geschlossenen Räumen. Zudem ist im Gegensatz zu den bisherigen Schaumarten für Leichtschaum ein besonderer Generator zur Herstellung notwendig.
Als Hauptlöschwirkung gilt der Verdrängungseffekt. Daneben zerfällt der Schaum unter Hitzeeinwirkung auch sehr schnell zu feinsten Wassertröpfchen und wirkt damit kühlend.[5]
[Bearbeiten] Netzwasser
Das Netzwasser stellt eine Besonderheit dar, denn es besteht zwar aus Wasser und Schaummittel (als Netzmittel), wird jedoch unverschäumt eingesetzt und ist damit kein Löschschaum. Durch die Schaummittelzugabe wird die Oberflächenspannung herabgesetzt, was des dem Gemisch ermöglicht besser in (brennende) Objekte - wie z.B.: Papier- oder Textilballen - einzudringen[5].
[Bearbeiten] Schaummittel
Die Wirksamkeit und Anwendungsgebiete sind von Schaummittel zu Schaummittel verschieden. Die Anforderungen an Schaummittel für Schwer-, Mittel- und Leichtschaum für den Einsatz auf unpolaren Flüssigkeiten sowie Schwerschaum für den Einsatz auf polaren Flüssigkeiten sind in der DIN EN 1568 festgelegt.
Die Bezeichnung „Schaummittelkonzentrat“ wird gelegentlich für Schaummittel verwendet, ist jedoch eigentlich falsch, weil es sich bei Konzentraten um vor Gebrauch zu verdünnende Produkte handelt, die aus Logistikgründen aufkonzentriert sind. Auch die Bezeichnung „Schaumbildner“ ist nicht korrekt: obwohl sachlich eigentlich zutreffend, ist der normativ festgelegte Begriff „Schaummittel“.
Bei den öffentlichen Feuerwehren finden vor allem sogenannte Mehrbereichsschaummittel Verwendung, mit denen sich Schwer-, Mittel- und Leichtschaum erzeugen lässt, d.h. das Mittel ist für alle Verschäumungsbereiche geeignet.
Wasserfilmbildende Schaummittel AFFF (oft auch "A3F" geschrieben) bilden zusätzlich zwischen Schaum und brennender Flüssigkeit einen dampfdichten, wässrigen Flüssigkeitsfilm.
In den USA sind die Class-A-Foam-Schaummittel (ClAFSM) bereits weit verbreitet, in Deutschland jedoch erst im Kommen. ClAFSM wurden als Netz- und Schaummittel für die Brandklasse A, insbesondere für Vegetationsbrände, entwickelt. Ein großer Vorteil ist, dass sie je nach Einsatzzweck nur mit 0,1 % bis 1,0 % dem Löschwasser zugesetzt werden müssen.
An Bedeutung verloren haben dagegen die Proteinschaummittel. Mit dem aus tierischen Ausgangstoffen hergestellten Proteinschaummitteln lässt sich nur Schwerschaum erzeugen, der jedoch über eine unübertroffene Haftfähigkeit verfügt.
Fluorproteinschaummittel (FPS) und Filmbildende Fluorproteinschaummittel (FFFP) kommen eher bei Werkfeuerwehren zum Einsatz.[7]
[Bearbeiten] Abgabearmaturen und Zumischer
Die drei Schaumsorten benötigen spezielle Abgabearmaturen. Dabei unterscheidet man wie bei den Schaumarten die Armaturen:
Schwer- und Mittelschaumrohr, Leichtschaumgenerator. Leichtschaum lässt sich wegen des hohen Luftanteiles nur mit speziellen, fremdenergieunterstützten Aggregaten erzeugen. Bei der Auswahl ist darauf zu achten, dass das zur Verfügung stehende Schaummittel auch für die angestrebte Verschäumung geeignet ist: Proteinschaummittel würde beispielsweise in Verbindung mit einem Mittelschaumrohr nur eine braune Brühe ergeben, keinen Schaum.
Alle drei Schaumsorten werden mittels Schaummittel (=Schaumbildner, „Schaummittel“ ist jedoch der korrekte Ausdruck) hergestellt, das in verschiedensten Sorten von verschiedenen Herstellern angeboten wird. Weiterhin benötigt man einen Zumischer. Am weitesten verbreitet sind regelbare Injektorzumischer, die ohne Fremdenergie auskommen und einfach in die Schlauchleitung eingekuppelt werden. Diese saugen sich meist aus einem Kanister (20l) das benötigte Schaummittel von selbst heraus. Dies geschieht durch das vorbeiströmende Wasser, welches das Schaummittel „mitreißt“ (Injektorprinzip). Nachteile der Injektorzumischer sind der prinzipbedingt auftretende Druckverlust von bis zu 30% sowie die hohe Gegendruckempfindlichkeit. Wie viel der Zumischer zusetzt, kann meist an einem Drehregler eingestellt werden, man nennt diese Einstellung die Zumischrate, die in Prozent angegeben wird.
[Bearbeiten] Herstellungsverfahren
[Bearbeiten] Strahlrohrverschäumter Schaum
Als „Strahlrohrverschäumter Schaum“ wird jeder Schaum bezeichnet, dem die Luft erst im Schaumrohr zugemischt wird. Im Schlauch wird also ein Gemisch aus Wasser und Schaummittel gefördert, dass in den meisten Fällen mittels Z-Zumischern und Mehrbereichs-Schaummittel aus Kanistern erzeugt wird.
Der Löschschaum kann bei Benutzung der gebräuchlichen Z/ZR-Zumischer (DIN-Injektorzumischer) mittels drei verschiedener Verfahren hergestellt werden. Diese Unterscheidung ist nicht sehr gebräuchlich, zeigt die Möglichkeiten jedoch recht gut auf:
[Bearbeiten] Geradeaus-Verfahren (am gebräuchlichsten)
Der Zumischer (in den allermeisten Fällen ein Injektor-Zumischer Z/ZR 2/4/8 nach DIN) für den Schaum wird nach der Pumpe installiert, also zwischen Auswurfarmatur und Pumpe. Vorteile dieses Verfahrens sind, dass die Pumpe dabei nicht durch das Schaummittel verschmutzt wird und der sehr einfache Aufbau. Nachteil sind der hohe Druckverlust, den die Injektorzumischer verursachen (bis 1/3!), die vor allem nach unten eng begrenzte Zumischrate und die hohe Gegendruckempfindlichkeit. Bereits die Verwendung einer Drehleiter oder zu großer Schlauchlängen nach dem Zumischer kann wegen der Druckverluste das Ende der Zumischung bedeuten. Aus diesen Umständen ergibt sich die Regel, möglichst nicht mehr als 2-3 (teilweise werden auch „1-2“ genannt, mehr sind jedoch oft auch möglich) B-Längen à 20m hinter einem der gebräuchlichen Z/ZR4-Zumischer zu verwenden.
Insbesondere für kleinere Schaumeinsätze sind Schaumpistolen, die es für Schwer- und Mittelschaum gibt, gut geeignet. Bei diesem Verfahren wird das Schaummittelkonzentrat (SMK) aus einer Flasche, die fest an das Schaumrohr (Schaumpistole) montiert ist, gezogen.
[Bearbeiten] Pumpenvormisch-Verfahren
Der Zumischer wird vor der Pumpe installiert. Dadurch können hohe Wurfweiten an der Auswurfarmatur erzielt werden, weil erst in der Pumpe mit dem Schaummittel der Druck aufgebaut wird. Der größte Nachteil ist die Verschmutzung der Pumpe. Diese sollte nach dem Einsatz dieses Verfahrens gründlich gespült werden, weil das Schaummittel den Schmierfilm in der Pumpe auflöst und das Wasser-Schaummittelgemisch durch die verminderte Oberflächenspannung weiter in kleine Risse eindringt und so zu Korrosion führt.
Zu beachten ist, dass bei zugeschaltetem Bypass auch der Wassertank stark verschmutzt wird.
[Bearbeiten] Nebenschluss-Verfahren
Dieses Verfahren ist eigentlich eine Abwandlung des Pumpenvormisch-Verfahrens. Der Zumischer wird an einen Pumpenausgang installiert und dessen Ableitung wieder in die Pumpe geführt. Dann läuft das Gemisch wieder durch die Pumpe und dann erst zur Auswurfarmatur. Durch das Verwirbeln in der Pumpe erreicht man eine sehr gute Verschäumung und außerdem eine sehr hohe Wurfweite. Nachteile sind eine Verunreinigung der Pumpe mit Schaummittel, die danach gereinigt werden muss. Der Bediener der Pumpe muss außerdem äußerst genau darauf achten, dass am Eingang der Pumpe gleicher Druck von Wasserentnahmestelle und Eingang des bereits mit Schaummittel zugesetzten Wassers besteht, da ansonsten keine optimale Vermischung erreicht wird und schlimmstenfalls kein Schaum erzeugt wird.
[Bearbeiten] Druckluftschaum
Beim Druckluftschaum („DLS“ oder „CAFS“ für „Compressed Air Foam System“) wird der Schaum bereits im Fahrzeug aus Wasser, Schaummittel und Luft fertig erzeugt und komprimiert durch die Schläuche gefördert. Das Verfahren an sich stammt bereits aus den 1930er Jahren und war stark in Vergessenheit geraten, erlebt in Deutschland jedoch gerade, aus den USA wiederkommend, eine sehr umstrittene Renaissance.
[Bearbeiten] Quellen
- ↑ Die Roten Hefte (1) - Verbrennen und Löschen; Kohlhammer-Verlag; Klingsohr, Kurt; S. 80
- ↑ a b c 'Löschschaum damals und heute' Feuerwehr-Magazin Sonderheft 2006 "Brandbekämpfung mit Schaum", Seite 9
- ↑ Schaum gegen Feuer, Dr. STHAMER HAMBURG, 2006
- ↑ 'Löschmittel Schaum' Ausbildung der Freiwilligen Feuerwehren - Ausbildung zum Truppführer, Neckar-Verlag 2004, S. 12
- ↑ a b c d 'Die Schaumarten' Feuerwehr-Magazin Sonderheft 2006 "Brandbekämpfung mit Schaum", Seite 16ff
- ↑ http://www.welt.de/vermischtes/article3296109/Notlandung-auf-Schaumteppich-glimpflich-verlaufen.html Welt online 'Notlandung auf Schaumteppich glimpflich verlaufen', 1. März 2009
- ↑ 'Welche Schaummittel gibt es' Feuerwehr-Magazin Sonderheft 2006 "Brandbekämpfung mit Schaum", Seite 26ff
- Feuerwehr-Magazin, S. 90, Ausgabe März 2009, Bremen, Ebner
