Stationäre Löschanlagen (Quelle: UB MEDIA)


Wasserlöschanlagen

Trotz der verschiedenen Löschmittel, die es heute gibt, lassen sich circa 90 % aller Brände mit dem Löschmittel Wasser bekämpfen, da es sich um Brände der Stoffe Brandklasse A handelt.

Die hervorragende Löschwirkung des Wassers ist hauptsächlich auf sein sehr hohes Wärmebindungsvermögen zurückzuführen. Dadurch kann eine große Abkühlung erreicht werden. Ein Liter Wasser kann die große Wärmemenge von circa 2635 KJ binden, und zwar 375 KJ durch Erwärmung von 10 °C auf 100 °C und circa 2260 KJ durch Verdampfen bei 100 °C. Damit ist auch erklärt, warum beim Löschen mit Wasser nicht nur Rauch, sondern zum großen Teil Wasserdampf entsteht. Durch die Wärmebindung des Wassers und die damit einhergehende Abkühlung des Brandgutes werden nicht nur die thermischen Reaktionsbedingungen unterbrochen, sondern gleichzeitig auch die weitere thermische Aufbereitung brennbarer Stoffe, so daß keine brennbaren Gase nachströmen.

Entscheidend für die hohe Wärmebindung des Wassers ist die Tropfengröße und damit seine Oberfläche im Verhältnis zur Masse. Diese Erkenntnis wird besonders bei der Konstruktion der Wasserverteilungsdüsen genutzt.

Dementsprechend ist es möglich, mit relativ wenig Wasser einen Entstehungsbrand abzulöschen. Das andere Extrem wäre z. B. ein Vollstrahl. Hier ist eine viel größere Wassermenge für den gleichen Löscheffekt erforderlich.
Außer der abkühlenden Wirkung kommt auch eine erstickende Wirkung durch den entstehenden Wasserdampf in Betracht, wenn man berücksichtigt, daß aus einem Liter Wasser bei restloser Verdampfung circa 1700 Liter Wasserdampf entstehen. In der Praxis ist aber der Erstickungseffekt nicht bedeutsam. Die Nachteile für das Löschmittel Wasser sind bekannt: Wasser friert bei Temperaturen unter 0 °C. Es hat bei -4 °C sein größtes Volumen, was zu Frostschäden an wasserführenden Leitungen und Anlagen führen kann. Nachteilig ist auch die Tatsache, daß Wasser zahlreiche Stoffe und Gegenstände, die wasserempfindlich sind, beschädigen bzw. zerstören kann. Daher ist ein gezielter Löscheinsatz sofort nach Brandentstehung erforderlich.

Sprinkleranlagen

Eine Sprinkleranlage wird wie folgt definiert: Löschanlage, bestehend aus einem fest installierten Rohrsystem mit gleichmäßig über die ganze Fläche des Raumes verteilten Düsen, die bei Wärmeeinwirkung öffnen und das Wasser gleichmäßig verteilen.
Es öffnen nur die Düsen im Bereich der Wärmeeinwirkung. Gleichzeitig erfolgt auch die Alarmierung der Feuerwehr.

Abbildung: Schema Sprinkleranlage



Historische Entwicklung von Sprinkleranlagen

Vorgänger der heutigen Sprinkleranlagen waren fest installierte, perforierte Rohre und später Rohrleitungen mit offenen Düsen, wie wir diese heute noch bei Sprühflutanlagen kennen. Es ist bekannt, daß 1861 bereits ein geschlossener Sprinklerkopf patentiert wurde.

In den USA wurde 1874 ein unter Federspannung geschlossener Sprinkler mit Schmelzglied von einem Klavierfabrikanten namens Henry Parmelee zum Patent angemeldet. Eine verbesserte Version ließ Parmalee dann in seinem eigenen Werk einbauen. Dies war die erste automatische Sprinkleranlage der Welt.

Größere Anlagen wurden dann in New England gebaut. Es wird berichtet, daß von 1877 - 1881 19 Brände auf diese Weise gelöscht wurden.

Um 1855 kamen dann die ersten Sprinkler nach Deutschland.

Etwa seit der Jahrhundertwende gibt es den Glasfaßsprinkler und seit 1952 den Spraysprinkler (heute als Schirmsprinkler bezeichnet), dessen Merkmal der Sprühteller ist, wodurch eine optimale Wasserverteilung erfolgt.

Abbildung: Historische Sprinkler



Löscherfolge und Wasserschäden

Bei jedem Feuer entstehen außer Brandschäden logischerweise auch Wasserschäden. Gerade Sprinkleranlagen haben aber den großen Vorteil, daß durch den gezielten Löscheinsatz mit einem Minimum von Wasserschäden die Brände gelöscht werden können (siehe Abbildung "Geöffnete Sprinkler bei Bränden"). Aus Aufzeichnungen des Verbandes der Sachversicherer läßt sich dies belegen.

Wie bereits genannt, betrug die Versagerquote < 2 % aller von den Versicherern erfaßten Brände. Die Gründe für das Versagen können sein:

-	Teilschutzanlagen: Das Feuer bricht im nicht mit Sprinkleranlagen versehenen Bauteil aus und greift in voller Breite auf den gesprinklerten Teil über. Bei vorschriftsmäßiger Trennung von gesprinklerten zu nicht gesprinklerten Risiken nicht möglich.
-	Risikoüberschreitung: Die Anlagen wurden an ein inzwischen geändertes, höheres Risiko nicht angepaßt. Durch Nachrüstung der Löschanlage ist dies zu verhindern.
-	Sabotage: Brandstiftung in Verbindung mit Sabotage an der Anlage, z. B. Schieber schließen oder Pumpe abstellen.
-	Schwere Mängel an der Anlage: nicht gewartete, funktionsuntüchtige Anlage. Dies ist ein Verschulden des Betreibers.

Abbildung: Geöffnete Sprinkler bei Bränden



Sprinkler

Ein Sprinkler ist das wichtigste Bauteil von Sprinkleranlagen und bezeichnet die Wasserverteilungsdüse, die im Ruhezustand verschlossen ist und sich unter Wärmeeinwirkung öffnet.

Es gibt eine sehr große Anzahl verschiedener Sprinklertypen. Die Hauptunterscheidungsmerkmale sind:

-	Art der Auflösung,
-	Öffnungstemperatur,
-	Wasserverteilung,
-	Wasserleistung,
-	Ansprechverhalten,
-	Material,
-	Oberflächenbehandlung.

Art der Auslösung und Öffnungstemperaturen

Grundsätzlich wird unterschieden zwischen den Auslösungen mit Glasfaß und Schmelzlot. Beide Typen sind auf dem Markt.

Am bekanntesten ist wohl der Glasfaßsprinkler, den man z. B. wegen seiner optisch ansprechenden Form in Büros und Kaufhäusern einsetzt.

Die Auslösungstemperatur der Sprinkler soll circa 30 °C über der Raumtemperatur liegen.

Abbildung: Auflöseglied und Öffnungstemperaturen



Wasserverteilung

Weiterhin wird unterschieden nach dem Sprühbild:

-	Schirmsprinkler
-	Flachschirmsprinkler
-	Seitenwandsprinkler
-	Weitwurf-Wandsprinkler
-	Konventional
-	Großtropfensprinkler (ESFR oder High Challenge)

Der Sprühteller ist somit ein entscheidendes Teil am Sprinkler. Es sind viele Versuche nötig, um die richtige Form zu finden, die der dem Sprinkler zugeordneten Schutzfläche entspricht und diese gleichmäßig mit Wasser versorgt.

Außerdem ist die Tropfengröße entscheidend für die Löschwirkung. Gewünscht wird eine Wasserverteilung mit möglichst großer Wasseroberfläche und damit großem Kühleffekt.

Andererseits darf die Zerstäubung nicht zu groß sein, damit die bei einem Brand dem Löschwasser entgegenwirkende Thermik die Wassertropfen mit in die Höhe reißt und diese nicht den Brandherd erreicht.

Für besonders hohe Lager und spezielle Anwendungsfälle wurde deshalb in USA ein sogenannter Großtropfensprinkler (ESFR- und High-Challenge-Sprinkler) entwickelt.

Abbildung: Wasserverteilung



Wasserleistung

Wegen der unterschiedlichen Risiken werden Sprinkler mit verschiedenen Wasserleistungen benötigt.

Die Wasserleistung wird nach der Formel Q = K · p ermittelt.

Q = Wassermenge in l/min
K = feststehender Ausflußfaktor des Sprinklers bei einem Druck von 1 bar Düsenkennwert
P = Druck am Sprinkler in bar

Folgende K-Faktoren sind zugelassen:

 

K-Zahl bei	Anschlußgewinde		Mindestwassermenge 0,5 bar in l/min:
57	3/8 "	(nur für BG 1 + Regale)	40,0
80	1/2 "	(am gebräuchlichsten)	57,0
115	3/4 "		81,3
160 - 202	3/4 "	(Großtropfensprinkler 3,1 bar)	281,7 - 355,7

Beispiel:

1 Sprinkler 1/2 " mit K = 80 leistet bei 1 bar 80 l/min, der gleiche Sprinkler leistet bei 2 bar Q = 80 2 = 113 l/min

Der Mindestdruck ist 0,5 bar, der maximal zulässige Druck 5,0 bar.

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Abbildung: Druck-Volumen-Strom-Diagramm



Sprinkler-Übersicht

Sprinkler werden unterschieden nach:
 


Tabelle: Sprinkler-Übersicht

Auslöseglied	Glasfaßsprinkler	heute gebräuchlichster Typ
	Schmelzlotsprinkler
Wasser- verteilung	Schirmsprinkler	Der Sprühteller ist so konstruiert, daß das gesamte Wasser zum Boden gerichtet verteilt wird. Es gibt 2 Unterarten: a) stehende Ausführung b) hängende Ausführung
	Flachschirmsprinkler	Stehend und hängend Die Sprühkurve ist flacher als beim Schirmsprinkler.
	Seitenwandsprinkler	Stehend und hängend Das Sprühbild ist nur einseitig zum Boden gerichtet.
	Hängender Trockensprinkler	Werden nur eingesetzt, wenn Sprinkler hängend im Trockensystem eingebaut werden.
	Conventional Sprinkler	Das Wasser wird teils an die Decke, teils zum Boden hin verteilt.
	ESFR-Sprinkler	Hängender Großtropfensprinkler
	High Challenge- Sprinkler	Stehender Großtropfensprinkler (bisher ohne VdS-Zulassung)
Öffnungs- temperatur	bei Glasfaßsprinklern	57 °C orange	68 °C rot	79 °C gelb	93 °C grün
		141 °C blau	182 °C hellviolett	204/60 °C schwarz
	bei Schmelzlotsprinklern	68 - 74 °C ohne	93 - 104 °C weiß	138 - 141 °C blau
		182 °C gelb	227 °C rot
		Die Auslösetemperatur muß 30 °C über der maximalen Raumtemperatur liegen!
Wasser- leistung	3/8 " K = 57	nur im leichten Risiko BG 1 und als Regalsprinkler Q = maximal 70 l/min
	1/2 " K = 80	K 80 bedeutet: Wasserleistung 80 l/min bei 1 bar Fließdruck
	3/4 " K = 115	Q errechnet sich: Q = K p (bar)
	3/4 " K = 160 - 202 ESFR und High Challenge	Hohe Lagerrisiken, Druck 3,1 - 5,1 bar

Ansprechverhalten (Auslöse-Empfindlichkeit)

Dies ist ein neu eingeführter Begriff, der in der nicht erfaßt ist. Der RTI-Wert (Rate of time index) hat die Dimension m × s. Der Wert bezeichnet die Empfindlichkeit und Geschwindigkeit, in welcher der jeweilige Sprinkler öffnet.

Maßgebend ist das Auslöseglied des Sprinklers (Glasfaß oder Schmelzlotglied).

Vergleicht man z. B. das Glasfaß eines herkömmlichen Standardsprinklers mit dem eines schnellansprechenden Sprinklers, so stellt man einen wesentlichen Unterschied in der Größe, d. h. Durchmesser fest. Es wird verständlich, daß bei gleicher Wärmezufuhr das kleinere Glasfaß mit dem niedrigen RTI-Wert schneller platzt als das des Standardsprinklers (Abbildung: Ansprechverhalten von Sprinklern).

Es wird nach drei Empfindlichkeitsstufen unterschieden:

 

Tabelle: Empfindlichkeitsstufen

Bezeichnung	RTI-Wert	Anwendung
Standard	> 80 - 200	nicht als Zwischenebenen-Sprinkler und < 0,5 m Hohlraum-Sprinkler zulässig
Spezial	50 - 80	nicht < 0,5 m Hohlraum-Sprinkler zulässig
Schnell	< 50	nicht in Trocken-Sprinkleranlagen und VbF-Bereichen zulässig

Abbildung: Ansprechverhalten von Sprinklern