Zu wenig Luft fürs Feuer

Brandvermeidungssystem: Brandschutzkonzept durch anlagentechnische Maßnahmen

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Der baurechtlich relevante Brandschutz ist nicht für jede Gegebenheit ausreichend, z.B. wenn bei einem Logistikunternehmen die Lieferfähigkeit oder Verfügbarkeit zwingend in jedem Fall erhalten bleiben müssen. In diesen Fällen kann das Brandschutzkonzept durch anlagentechnische Maßnahmen ergänzt werden, die z.B. einen Brand erst gar nicht entstehen lassen.

Katharina Bengsch | jo

Automatische Brandmeldeanlagen mit modernen Ansaugrauchmeldern helfen dabei, Brände frühzeitig zu detektieren. Für eine effektive Brandbekämpfung bieten automatische Löschanlagen gute Lösungen, um Betriebsunterbrechungen zu verhindern. Die Wahl des Löschmittels sollte allerdings auf die betrieblichen Gegebenheiten abgestimmt sein. So kann der Einsatz von Löschwasser aus konventionellen Sprinkleranlagen katastrophale Folgen haben, wenn dadurch teure Waren und die Einrichtung zerstört werden. Ein besseres Schutzniveau bieten beispielsweise automatische Gaslöschanlagen, bei denen thermische Beeinträchtigungen und Rauchbelastungen deutlich reduziert sind.

Sauerstoffkonzentration absenken

Ein logischer Lösungsansatz ist daher, einen Brand erst gar nicht entstehen zu lassen. Auf diesem Prinzip basiert das Brandvermeidungssystem „OxyReduct“ von Wagner. Durch Einleiten von Stickstoff wird die Sauerstoffkonzentration im zu schützenden Bereich exakt unter die spezifischen Entzündungsgrenzen der vorhandenen Materialien abgesenkt und gehalten.

Der Restsauerstoff reicht somit nicht mehr aus, um ein Feuer aufrechtzuerhalten oder es ausbreiten zu lassen.

Das Unternehmen Wagner hat bereits 1994 nach eigenen Angaben als erstes Unternehmen in Deutschland Stickstoff als Löschmittel eingeführt. In Gaslöschanlagen eingesetzt, verdrängt der Stickstoff im Falle eines Brandes den Sauerstoff im Löschbereich, um so dem Feuer „die Luft zum Atmen“ zu nehmen. Basierend auf diesem Wissen hat der Anlagenbauer das Brandvermeidungssystem OxyReduct entwickelt, das den Stickstoff direkt aus der Umgebungsluft generiert. Eine Bevorratung in Flaschen entfällt, was OxyReduct platzsparend und flexibel macht.

Aktivkohle versus Membran

Es gibt zwei Arten, wie innerhalb des OxyReduct-Systems die Umgebungsluft in Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle physikalisch getrennt wird: Zum einen mittels Membrantechnik und zum anderen durch den Einsatz von Aktivkohle.

Beim Prinzip der Membrantechnik wird die Umgebungsluft unter Druck durch ein Bündel poröser Polymerfasern in einem Aluminiumrohr gepresst. Die Sauerstoffmoleküle diffundieren dabei durch die Fasern, während die diffusionsträgeren Stickstoffmoleküle in den Fasern vom Stickstoffgenerator über das Rohrnetz bis in den Schutzbereich geleitet werden. Durch diese Trennung entsteht ein kontinuierlicher Volumenstrom.

Beim Einsatz der Aktivkohle innerhalb einer VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption)-Anlage werden Sauerstoff und Stickstoff mithilfe von Kohlenstoffmolekularsieben (englisch Carbon Molecular Sieve, kurz CMS) voneinander getrennt; diese Siebe werden auf zwei baugleiche Behälter verteilt. Zunächst wird einer der beiden Behälter mit Luft von einem geringen Überdruck (1,5 bar ü) durchströmt. Die Aktivkohle bindet den Sauerstoff, der Stickstoff kann den Behälter ungehindert passieren und so in den Schutzbereich gelangen. Da die Aktivkohle aber nur zu einem gewissen Grad Sauerstoff binden kann – was Untersuchungen im Rahmen der Entwicklung bei Wagner gezeigt haben –, wird der Luftstrom dem zweiten Behälter zugeführt, sobald der erste mit Sauerstoffmolekülen gesättigt ist. Während nun im zweiten Behälter Sauerstoff gebunden wird, erfolgt im ersten die Abtrennung der Sauerstoffmoleküle aus der Aktivkohle mittels einer Vakuumpumpe. Etwa alle 60 Sekunden wird zwischen den beiden Behältern hin- und hergewechselt, also zwischen Adsorption (Sauerstoffbindung) und Desorption (Sauerstoffentleerung).

VPSA- und PSA-Anlagen finden Anwendung in Schutzbereichen mit großen Raumvolumina wie zum Beispiel automatisierten Hochregallagern. Dort produzieren sie große Mengen Stickstoff und stehen für Spitzenleistungen im Dauerbetrieb. Eine besondere Variante der Stickstoffgewinnung stellt die PSA-Anlagentechnik dar, die ohne Vakuumpumpe arbeitet. Auch hier erfolgt ein Wechsel zwischen Adsorption und Desorption in zwei baugleichen Behältern. Allerdings wird die Aktivkohle mit einem höheren Druck (6 – 10 bar ü) beaufschlagt. Diese Druckenergie allein ist ausreichend, um während der Desorption die gebundenen Sauerstoffmoleküle aus der Aktivkohle zu lösen und sie an die Atmosphäre abzugeben, damit so während der nächsten Adsorption wieder Sauerstoff in der Aktivkohle gebunden werden kann. Der produzierte Stickstoff kann dem Schutzbereich mit einem Druck von 4 bis 8 bar zugeführt werden.

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