Aktive Brandvermeidung

Anders als bei der „reaktiven Brandbekämpfung“ durch Feuerlöschanlagen oder Feuerwehren, die erst auf bereits ausgebrochene Brände reagieren, schließt ein aktives Brandvermeidungssystem durch Reduktion des Sauerstoffanteils im zu schützenden Bereich Brände von vornherein aktiv aus.

Wirkungsweise

Durch Zufuhr des Inertgases Stickstoff wird der Sauerstoffanteil von fast 21 Vol.-% (natürliche Umgebungsluft) auf den eine Verbrennungsreaktion unmöglich machenden Anteil gezielt gesenkt. Der Stickstoff verdrängt dabei den berechneten Teil des Sauerstoffs, und es entsteht eine brandsichere Atmosphäre. Die Sauerstoffkonzentration muss jedem Stoff, bzw. jedem Aggregatzustand angepasst werden. So kann man bei einem Großteil der Feststoffe davon ausgehen, dass ca. 16 Vol.-% Sauerstoff ausreichend sind, um das Material zu schützen. Viele Kunststoffe erfordern 15 Vol.- %.

Bei Flüssigkeiten und Gasen muss die Konzentration weiter gesenkt werden. Hier ist dann noch der Faktor Explosion mit einzubeziehen. Soll auch die Explosion ausgeschlossen werden und nicht nur der Brand, so können zwei Konzentrationen angegeben werden. Zur sicheren Brandvermeidung einer Flüssigkeit sind noch ca. 14 Vol.-% Sauerstoff erlaubt, eine Explosion dagegen kann erst bei Konzentrationen von 8-10 Vol.-% ausgeschlossen werden. Für Gase liegt diese Konzentration bei 5 Vol.-% (die untere Explosionsgrenze von Wasserstoff, des gefährlichsten Gases, wird mit 5,4 Vol.-% angegeben). Durch die permanente kontrollierte Zuführung von Stickstoff hält das aktive Brandvermeidungssystem den Sauerstoffgehalt der Luft im Schutzbereich dauerhaft auf gesenktem Niveau. Das aktive Brandvermeidungssystem lässt sich wenig aufwändig errichten, wenn die zu schützenden Räume wenig Personenverkehr und eine relativ hohe Dichtigkeit aufweisen, wie automatisierte Tiefkühllager und Kühlhäuser oder Gefahrstofflager und automatisierte Hochregallager.

Komponenten

Ein aktives Brandvermeidungssystems besteht im Wesentlichen aus dem Stickstoffgenerator, einem Druckluftkompressor und Sauerstoffsensoren mit Überwachungs- und Steuereinheit.

Eine alternative Methode zur Stickstofferzeugung bei aktiven Brandvermeidungssystemen ist der Einsatz von Brennstoffzellen, die neben der sauerstoffarmen Luft auch Strom produzieren.

Funktion

Den Stickstoff für die Sauerstoffreduzierung erzeugt das aktive Brandvermeidungssystem durch einen Stickstoffgenerator oder über eine Brennstoffzelle (deren natürliche sauerstoffarme Abluft hat einen hohen Stickstoff-Anteil) direkt vor Ort. Die Überwachungs- und Steuereinheit des aktiven Brandvermeidungssystems kontrolliert kontinuierlich den Sauerstoffanteil der Luft. Bei dem Stickstoffgenerator wird normale Außenluft in einem Verdichter komprimiert und getrocknet, in der Filtereinheit von Partikeln und Restöl gereinigt und in Hohlfasermembranen in die Bestandteile Stickstoff und Restgase getrennt. Während die Restgase ins Freie abgeleitet werden, ersetzt der Stickstoff im Schutzbereich einen Teil der Raumluft und reduziert damit den für eine selbständige Verbrennung erforderlichen Sauerstoffanteil. Sensoren messen kontinuierlich den Sauerstoffgehalt der Luft im Schutzbereich. Die Stickstoffzufuhr wird durch ein über die Überwachungs- und Steuereinheit reguliertes Magnetventil geregelt. Bei Erreichen der eingestellten Sauerstoffkonzentration schaltet sich das aktive Brandvermeidungssystem automatisch in den Stand-by-Betrieb. Es wird erst dann wieder aktiv, wenn die Sauerstoffkonzentration beispielsweise durch undichte Stellen im Gebäude oder geöffnete Türen und Tore erneut ansteigt.

Personensicherheit

Durch aktive Brandvermeidungssysteme geschützte Bereiche bleiben begehbar und können nahezu uneingeschränkt genutzt werden. Stickstoff ist bei normalem Atmosphärendruck völlig ungefährlich. Da es zu 78 Vol.-% in der natürlichen Atmosphäre vorkommt, ist der menschliche Körper optimal an Stickstoff angepasst. Die durch das aktive Brandvermeidungssystem mit Hilfe des Stickstoffs erzielte Reduzierung des Sauerstoffanteils auf beispielsweise 15 Vol.- % entspricht in etwa den Atmosphären-Verhältnissen in 3.000 Metern Höhe. Eine Sauerstoffreduzierung ist also für gesunde Personen unter Berücksichtigung gewisser Vorsichtsmaßnahmen gefahrlos.