Verschäumungszahl

Löschschaum ist spezieller Schaum, bestehend aus Luft, Wasser und Schaummittel, wegen seiner Zusammensetzung wird er auch Luftschaum genannt. Dieser wird meist bei der Feuerwehr als Löschmittel zum Löschen von Bränden verschiedenster Brandklassen eingesetzt. Bei den heute eingesetzten Schaumarten handelt es sich ausnahmslos um Luftschaum.

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. 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. 1932 ließ Wagner seine Erfingung patetntieren.

Schaumarten

Bei der Feuerwehr werden die Löschschäume primär nach ihrer Verschäumung in drei Kategorien eingeteilt: Schwerschaum, Mittelschaum und Leichtschaum.

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.

Das Verhältnis zwischen Luft und Schaummittel-Wasser-Gemisch wird als Verschäumungszahl bezeichnet. Anschaulich bedeutet eine Verschäumungszahl von x, dass für einen Teil Wasser-Schaummittel-Gemisch x Teile Luft zum verschäumen verbraucht (= im Schaum enthalten) worden sind. Die Verschäumungszahl hängt bauartbedingt vom verwendeten Schaumrohr ab und kann nicht eingestellt werden.

Schwerschaum

Verschäumungszahl bis 1:20 (praxisrelevant 1:5 bis 1:20). Ein relativ nasser Schaum, mit dem man gute Wurfweiten erzielen kann. Schwerschaum kann unter Umständen (abhängig von Schaummittel, Verschäumung und nicht zuletzt der Oberfläche der Fläche) bedingt an senkrechten Flächen „kleben“ bleiben. Hoher Kühleffekt durch den hohen Wasseranteil. Löschwirkung: Kühlen und Ersticken.

Mittelschaum

Verschäumungszahl über 1:20 bis 1:200. Ein Kompromiss aus Schwer- und Leichtschaum, der noch relativ gut geworfen werden kann, aber keine so hohe Kühlwirkung erzielt - dafür aber leichter ist. Löschwirkung: Ersticken und Kühlen.

Leichtschaum

Verschäumungszahl über 1:200. Diese Schaumart kann nicht geworfen werden, da sie so leicht ist, dass sie bereits vom Wind weg geweht werden kann. Löschwirkung: Bei Hitzeeinwirkung platzen die Bläschen im Schaum, weil der geringe Wasseranteil schnell verdampft. Da das Volumen des entstehenden Dampfes das des zerstörten Schaums übersteigt, kommt es zu einer Stickwirkung durch Sauerstoffverdrängung.

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. Es wird daher im übergeordneten Artikel Löschmittel behandelt.

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 und AFFF-AR/AFFF-ATC (anstelle "AFFF" gelegentlich auch "A3F" geschrieben) bilden zusätzlich zwischen Schaum und brennender Flüssigkeit einen dampfdichten, wässrigen Flüssigkeitsfilm. In den USA sind die Class-A-Foam-Schaummittel 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 die Proteinschaummittel. Mit Proteinschaummitteln lässt sich nur Schwerschaum erzeugen, der jedoch über eine unübertroffene Haftfähigkeit verfügt. Hergestellt wird das Protein-Schaummittel aus tierischen Produkten wie Hornspänen, Hornmehl, Haaren oder Federn. Fluorproteinschaummittel (FPS) und Filmbildende Fluorproteinschaummittel (FFFP) kommen eher bei Werkfeuerwehren zum Einsatz.

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“.

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.

Herstellungsverfahren

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:

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.

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.

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.

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.

Quellen

• Feuerwehr-Magazin, Sonderheft: Brandbekämpfung mit Schaum, 2006
• Feuerwehr-Magazin, S. 90, Ausgabe März 2009, Bremen, Ebner