DE102011003270A1

DE102011003270A1 - Gasförmiges Löschmittel zur Brandbekämpfung

Info

Publication number: DE102011003270A1
Application number: DE102011003270A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Pohl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2011-08-11

Abstract

Das gasförmige Löschmittel zur Brandbekämpfung besteht aus einem Gemisch aus Stickstoff, Argon und Kgon und Kohlendioxid (CO2) liegen in folgenden Volumenanteilen vor: 58% bis 73% Stickstoff, insbesondere 62–68% Stickstoff, vorzugsweise 63–67% Stickstoff und besonders bevorzugt 65% Stickstoff; 27–33%, vorzugsweise 28–32% und besonders bevorzugt 30% Argon und 4,5 bis 10, insbesondere 4,5–8,5, vorzugsweise 5,8 und besonders bevorzugt 5 Kohlendioxid (CO2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein gasförmiges Löschmittel zur Brandbekämpfung bestehend aus einem Gemisch aus Stickstoff, Argon und Kohlendioxid (CO₂).
Aus der DE 42 20 062 C2 ist eine Feuerlöschanlage mit einem Hochdruckgas als Löschmittel bekannt. Dieses Gas ist ein Gasgemisch aus Argon und Stickstoff, vorzugsweise wird Inergen verwendet. Inergen besteht zu 52 Vol.-% aus Stickstoff, zu 40 Vol.-% aus Argon und 8 Vol.-% aus Kohlendioxid. Alle diese Gase sind geruch- und geschmacklos. Stickstoff (N₂) und Argon sind nicht brennbar. Kohlendioxid spaltet sich erst oberhalb von etwa 2000°C auf in Sauerstoff und Kohlenmonoxid. Anders als beim Löschen mit reinem Kohlendioxid (CO₂) können bei korrekter Mengenberechnung Menschen in mit Inergen gefluteten Räumen zumindest zeitweise überleben.
Die gasförmig vorliegenden Bestandteile von Inergen fließen nur langsam aus abgedichteten bzw. dichten Räumen. Dies bedeutet, dass die Löschgaskonzentration über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden kann, wenn vermieden wird, dass das Gas abfließt. Das Löschmittel wird aufgrund seiner Eigenschaften vor allen mit stationären Anlagen verwendet, hierzu wird auf die genannte Patentschrift verwiesen.
Das Löschgas wird gasförmig aufbewahrt, die drei Gase zusammen lassen sich nicht gemeinsam verflüssigen. Je Kubikmeter Raumvolumen müssen für Inergen etwa 1,65–2,2 Liter Speichervolumen vorgesehen werden. Es findet keine Vernebelung beim Ausströmen von Inergen statt, somit wird die Sicht nicht behindert, anders als bei Kohlenstoffdioxid (Kohlendioxid).
Darüber hinaus ist aus DE 10 2007 024 316 A1 ein Brandlöschsystem mit Inertgasen bekannt, es ist besonders geeignet für Lagerbehälter, z. B. Umlaufregale, als Selbstlöschsystem. Weiterhin ist aus DE 10 2006 048 015 A1 eine Feuerlöschanlage für ein Gehäuse bekannt. Das Gehäuse ist vorzugsweise ein Elektronikgehäuse.
Neben Inergen, das mit dem Kürzel IG541 abgekürzt wird, gibt es noch das Löschgas Argonite IG55, es ist eine Mischung von 50% Stickstoff und 50% Argon, jeweils Vol.-%.
Ausgehend von dem vorbekannten Löschgas Inergen ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Löschgas anzugeben, das eine hohe Effektivität beim Löschen hat, also ein schnelles Gas ist, das mit geringeren Kosten als Inergen hergestellt werden kann, insgesamt also preiswert ist, das eine gute Bevorratung zulässt, also platz- und raumsparend gespeichert werden kann und das eine geringe Toxizität aufweist, also praktisch keine Gefahr für den Menschen darstellt.
Bekanntlich ist Argon ein Edelgas, der Preis pro Liter liegt derzeit bei etwa 5,58 EUR. Günstiger sind die anderen Bestandteile von Inergen, so liegt der Literpreis bei Stickstoff derzeit bei etwa 3,78 EUR. Der Literpreis von Inergen liegt im Augenblick bei etwa 5,96 EUR, der Literpreis von IG55 bei etwa 4,52 EUR.
Es ist bekannt, dass der Kennwert NOAEL für die Toxizität eines Gases (No Observed Adverse Effect Level) für Argon, Stickstoff, Inergen und Argonite bei 12 Vol.-% Sauerstoff liegt. Der Toxizitätkennwert LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level) liegt für Argon, Stickstoff, Inergen und Argonite bei 10 Vol.-% Sauerstoff, für Kohlenstoffdioxid bei 5 Vol.-% Sauerstoff. Der Toxizitätwert ALC (Approximate Lethal Concentration) für Kohlenstoffdioxid liegt bei 8 Vol.-% Sauerstoff.
Kohlenstoffdioxid wird hauptsächlich zum Schutz von einzelnen Objekten, wie Transformer- oder Generatorstation eingesetzt, bei dem es im Falle eines Löscheinsatzes nicht zur Gefährdung von Menschen kommt bzw. kommen darf. Kohlenstoffdioxid verfügt über die besten Löscheigenschaften oder den Naturgasen. Da es aber selbst in geringen Mengen schon eine Gefahr für den Menschen darstellt, darf es nur unter Benutzung besonderer Sicherheitsvorkehrungen eingesetzt werden.
Aus der Gruppe der natürlichen Löschgase hat Kohlenstoffdioxid die höchste Effektivität beim Löschen von Heptan. Insofern wurde nach einem verbesserten Löschgas gesucht, das ähnlich dem Inergen ist, jedoch einen höheren Anteil an Stickstoff hat und dafür einen geringeren Anteil an Argon. Stickstoff ist kostengünstiger als Argon. Stickstoff ist zwar weniger platz- und raumsparend zu speichern als Argon, hat aber eine höhere Effektivität beim Löschen und ist ebenso ungefährlich für den Menschen. Ihr Anteil an Kohlendioxid sollte möglichst gering sein, so gering wie möglich.
Hiervon ausgehend wird die gestellte Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1, danach hat das Löschgasgemisch vorzugsweise einen Anteil in Vol-% von 65% Stickstoff, 30% Argon und 5% Kohlendioxid. Dieses Löschgas hat sich als effektiv, gut zu bevorraten, ungefährlichem Einsatz und wesentlich preiswerter als andere, vergleichbaren Löschgase erwiesen. Es hat die Vorteile von Inergen, gegenüber Inergen aber seinerseits erhebliche Vorteile.
Zum Nachweis der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Löschgases wurde folgender Versuch durchgeführt:
Als Cup-Burner-Test wird eine bekannte Prüfmethode bezeichnet, mit der man herausfindet, wie viel Löschgas man braucht bei einer bestimmten Menge Sauerstoff im Raum (Sauerstoffkonzentration). In einem speziellen Schrank wird eine Flamme in einem Becher (cup) angezündet. Als Brennstoff wird Heptan verwendet. Neben dem Schrank befinden sich zwei kleine Behälter, einer mit Luft gefüllt, der andere mit Löschgas. Zuerst wird der Behälter, in dem sich die Luft befindet, leicht aufgedreht, so dass Sauerstoff austreten kann. Dann wird der Behälter mit Löschgas so aufgedreht, bis die Flamme erstickt. Beide Ströme, Luft und Löschgas, werden über Volumenstrommessgeräte kontrolliert, so dass man prüfen kann, wie viel Löschgas man für eine bestimmt Luftmenge im Raum benötigt. Dieser Test ist auch ein wichtiger Bestandteil der Versuchsreihe, weil man damit feststellen kann, wie viel von dem erfindungsgemäßen Löschgas benötigt wird, um ein Feuer zu löschen.
Die Prüfeinrichtung wurde aufgestellt und die 10 L Gasflasche mit dem Löschgas angeschlossen. Ein Sauerstoff-Analyse-Gerät wurde für den Versuch verwendet. Das Heptan wurde in den Brandstoffbehälter gefüllt. Durch ein Ventil wurde das Heptan in den Cup-Burner geleitet.
Das Messgerät für den Luft-Volumenstrom wurde auf 40 Liter pro Minute eingestellt. Mit dem zweiten Volumenstrom-Messgerät konnte man das Löschgas an einem Drehknopf dosieren und vorsichtig in den Cup-Burner einfließen lassen, bis dass die Flamme erlischt. Gemessen wurden die Start- und Endtemperatur für den Brandstoff Heptan, die Gasgemischtemperatur und die Sauerstoffkonzentration. Dieser Test wurden 5-mal wiederholt. Es wurden die Mittelwerte errechnet.
Ergebnisse:

Das neue Gasgemisch erfüllt folgende Bedingungen:
Hohe Effektivität beim Löschen, also ein schnelles Gas: Das Gasgemisch ist in seiner Effektivität vergleichbar mit Inergen.

Löschmittel	Löschgaskonzentration CL in Vol.-%	Restsauerstoffgehalt O2 in Vol.-%
Argon	39,1	12,7
Stickstoff	32,3	14,1
Argonite	32,0	14,1
Inergen	33,8	13,8
(CO₂)	21,8	16,3
Gasgemisch	33,9	13,8

Tabelle 8: Konzentrationen zum Löschen von Heptan (vgl. VDS Richtlinien für Feuerlöschanlagen).

Geringe Kosten, also preiswert: Das Gasgemisch ist wesentlich günstiger im Preis als alle anderen natürlichen Löschgase (der Preis ist ein Mittelwert aus zwei unterschiedlichen Angeboten).

Löschgas	Preis pro Liter (im Vergleich: 50 L Flasche
Argon	5,58 EUR
Stickstoff	3,78 EUR
Gasgemisch Argon (CO₂), Stickstoff (IG541)	5,96 EUR
Gasgemisch Argon, Stickstoff (IG55)	4,52 EUR
Gasgemisch	3,25 EUR

Tabelle 9: Lieferpreis von natürlichen Löschgasen (Stand Dez. 09)

Gute Bevorratung, also platz- und raumsparend: Das Gasgemisch ist platz- und raumsparend, das Gasgemisch lässt sich genauso bevorraten wie z. B. Inergen.

Löschgas	Behältervolumen (in Liter)	Gasmenge pro Behälter (in kg)	Aggregatzustand
IG541 (Inergen)	max. 140	bis ca. 58	gasförmig
IG55 (Argonite)	max. 140	bis ca. 56	gasförmig
Gasgemisch	max. 140	bis ca. 55	gasförmig

Tabelle 10: Bevorratung von natürlichen Löschgasen (vgl. Schlosser, Hartwig, Berger: Brandschutzanlagen, Köln 2008).

Geringe Toxizität, also keine Gefahr für den Menschen: Das Gasgemisch ist ebenso ungefährlich im Einsatz wie z. B. das Inergen.

Löschgas	ALC	NOAEL	LOAEL
Kohlenstoffdioxid	8 Vol.-% O₂		5 Vol.-% O₂
Argon		12 Vol.-% O₂	10 Vol.-% O₂
Stickstoff		12 Vol.-% O₂	10 Vol.-% O₂
IG541 Inergen		12 Vol.-% O₂	10 Vol.-% O₂
IG55 Argonite		12 Vol.-% O₂	10 Vol.-% O₂
Gasgemisch		12 Vol.-% O₂	10 Vol.-% O₂

Tabelle 11: Kennwerte für die Toxizität von natürlichen Löschgasen (vgl. Schlosser, Hartwig, Berger: Brandschutzanlagen, Köln 2008)

Das Gasgemisch ist effektiv, gut zu bevorraten, ungefährlich im, Einsatz aber wesentlich preiswerter als andere vergleichbare, natürliche Löschgase.
Um das Gasgemisch zu verbessern, könnte man Wasser (H2O), insbesondere als Wassernebel, beimischen. Der Wasseranteil wird dabei je nach Größe und Beschaffenheit des Raumes festgelegt. Das Wasser wird in Form von Sprühnebel im Raum verteilt und kühlt damit heiße Oberflächen (z. B. Maschinenräume). Vorteile: Löschen mit Gas, Kühlen mit Wasser durch die Kombination von Löschgas und Wasser.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4220062 C2 [0002]
DE 102007024316 A1 [0005]
DE 102006048015 A1 [0005]

Claims

Gasförmiges Löschmittel zur Brandbekämpfung bestehend aus einem Gemisch aus Stickstoff, Argon und Kohlendioxid (CO₂), dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile Stickstoff, Argon und Kohlendioxid (CO₂), in folgenden Volumenanteilen vorliegen: – 58% bis 73% Stickstoff, insbesondere 62–68% Stickstoff, vorzugsweise 63–67% Stickstoff und besonders bevorzugt 65% Stickstoff; – 27–33%, vorzugsweise 28–32% und besonders bevorzugt 30% Argon und – 4,5 bis 10, insbesondere 4,5–8,5, vorzugsweise 5,8 und besonders bevorzugt 5 Kohlendioxid (CO₂).
Gasförmiges Löschmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile Stickstoff, Argon und Kohlendioxid (CO₂) mindestens 99 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 99,5 Vol.-% und insbesondere mindestens 99,9 Vol.-% der Gasmischung ausmachen.
Gasförmiges Löschmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil eines beliebigen anderen Elements oder einer beliebigen anderen Verbindung unter 0,1 Vol.-%, insbesondere unter 0,01 Vol.-% liegt.
Gasförmiges Löschmittel nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aller Fremdbestandteile im Gasgemisch außer Stickstoff, Argon und Kohlendioxid (CO₂) kleiner als 1 Vol.-%, insbesondere kleiner als 0,5 Vol.-% und vorzugsweise kleiner als 0,1 Vol.-% ist.