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Technischer Brandschutz durch Sauerstoffreduktion

(12.9.2007; Safekon-Bericht) Die Brennbarkeit der meisten Feststoffe steht in direktem Zusammenhang mit der Sauerstoffkonzentration in der Umgebungsluft. Durch die Abnahme der Sauerstoffkonzentration sinkt auch die Brandgefahr. Das bedeutet, dass die Möglichkeit der Brandentstehung und das Ausmaß des Brandschadens bei einer niedrigeren Sauerstoffkonzentration geringer ist als unter Normalbedingungen. Elektronikbauteile brennen beispielsweise bei einer Konzentration von 17 Volumen-Prozent nicht mehr, Kabel und Gehäuse bei 16 Vol.-%, und Papier kann bei 15 Vol.-% nicht mehr offen brennen. Damit die Ausfallzeit so gering wie möglich ist und die Verfügbarkeit gewährleistet werden kann, hat die Firma Wagner Alarm- und Sicherheitssysteme ein Verfahren entwickelt, das den Sauerstoffgehalt in dem zu schützenden Bereich bis ca. 15 Vol.-% absenkt und so verhindert, dass es brennen kann.

Müssen Mitarbeiter die Schutzbereiche oft betreten, wird der Sauerstoffpegel nur bis auf 17 Vol.-% abgesenkt. Aufgrund des bereits reduzierten Brandverhaltens ist dann bei einem eventuellen Schmorbrand von einer sehr geringen Rauchkonzentration im Schutzbereich auszugehen. Hochsensible Rauchansaugsysteme überwachen das bereits entscheidend minimierte Restbrandrisiko. Im Anwendungsfall tritt dann die Schnellabsenkung in Aktion und sorgt innerhalb kürzester Zeit für die Reduktion des Sauerstoffniveaus mit Hilfe eines Stickstoffreservoirs von 17 Vol.-% auf ein sicheres Schutzniveau.

Die Sauerstoffkonzentration kann außerdem beliebig lange auf dem Vollschutzniveau gehalten werden. Der entscheidende Vorteil gegenüber anderen Brandschutzkonzepten ist, dass den befugten Personen der Zutritt zu den betroffenen Bereichen gewährt bleibt. Die Verfügbarkeit der Anlagen bleibt durchgängig bestehen.

Aufatmen

Neben dem Schutz der Anlagen hat der Personenschutz die höchste Priorität. Bei der Sauerstoffkonzentration von bis zu 17 Vol.-% ist der Zugang zu den Schutzbereichen für alle Personen uneingeschränkt möglich. Der Austausch und die Zusammenarbeit von verschiedenen Experten aus dem Bereich der Arbeitsmedizin sowie der Berufsgenossenschaft führte zu dem Ergebnis, dass keine bedeutsame Einschränkung der Sauerstoffversorgung bei anwesenden Personen auftritt.

Unterhalb 17 Vol.-% bis zu 13 Vol.-% ist eine arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung Voraussetzung zum Betreten der Bereiche. Diese Vorsorgeuntersuchung findet in Form einer Befragung und eines Bluttests statt und ist lediglich eine Vorsichtsmaßnahme, um Personen mit speziellen, nicht erkannten Vorerkrankungen keinen unnötigen Belastungen auszusetzen. Die Begehbarkeit der Bereiche, die mit Anlagen zur Sauerstoffreduzierung geschützt sind, bleiben ansonsten für die Mitarbeiter erhalten.

Funktionsweise der Sauerstoffreduktion

Eine Anlage zur Sauerstoffreduktion besteht im Wesentlichen aus einem Kompressor zur Drucklufterzeugung und einem Stickstoffgenerator. Zusätzlich stellt eine Steuerzentrale mit entsprechender Sensorik den zuverlässigen Betrieb der gesamten Anlage sicher. Zur Erinnerung: "Normale" trockene Luft besteht laut Brockhaus in Bodennähe aus ...

  • 78,09 Vol.-% Stickstoff (N₂),
  • 20,95 Vol.-% Sauerstoff (O₂),
  • 0,93 Vol.-% Argon (Ar),
  • 0,03 Vol.-% Kohlendioxid (CO₂) sowie aus
  • Neon, Helium, Methan, Krypton, Wasserstoff, Distickstoffmonoxid und Xenon.

Ausgangspunkt für die Stickstoffgewinnung ist Druckluft; sie wird entweder von einer zentralen Druckluftversorgung bereitgestellt oder durch einen Kompressor erzeugt. Die Druckluft wird über einen Trockner und Filter in einen Stickstoffgenerator geführt. In diesem Stickstoffgenerator befinden sich, abhängig von der Kapazität des Generators, eine oder mehrere Module mit Hohlfasermembranen. Die verschiedenen Bestandteile der Luft, hauptsächlich Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle, diffundieren unterschiedlich schnell durch diese Membranen hindurch. Vereinfacht formuliert werden die Sauerstoffmoleküle dabei ausgefiltert. Der verbliebene Stickstoff wird dann in den Schutzbereich eingeleitet.

Die Anlage wird ergänzt durch Sauerstoffsensoren, von denen es aus Gründen der  Sicherheit immer mindestens zwei im Schutzbereich gibt, sowie einer Steuerzentrale.  Die Sauerstoffsensoren erfassen permanent den Sauerstoffpegel im Schutzbereich. Wenn der Sauerstoffpegel die Obergrenze des eingestellten Regelbereichs erreicht hat, aktiviert die Steuerzentrale die Stickstofferzeugung.

Einsatzgrenzen und -möglichkeiten

Sauerstoffreduzierungsanlagen sind individuell projektierbar. Ein wichtiger Parameter für die Auslegung ist die Dichtigkeit der zu schützenden Bereiche. Leckagen führen zwangsläufig zum Anstieg der Sauerstoffkonzentration im Schutzbereich, was durch die Anlage ausgeglichen werden muss. Die Notwendigkeit einer bestimmten Dichtheit der Schutzbereiche definiert die Haupteinsatzmöglichkeit für die Anlagen zur Sauerstoffreduktion:

  • EDV- und Telekommunikationseinrichtungen,
  • elektronische Schalt- und Verteilerräume,
  • Daten- und andere Archive,
  • automatische Fertigungsbereiche,
  • Hochregal-, Tiefkühl- oder Gefahrstofflager sowie
  • Tresore und Container.

Nicht geeignet ist das innovative System für Schutzbereiche, für die keine relative Dichtheit zu generieren ist, wie offene Lagerhallen oder Räume mit starkem Publikumsverkehr.

Übrigens: Auf der Safekon ist / war der Brandschutz durch Sauerstoffreduktion auf dem Stand der Wagner Alarm- und Sicherheitssysteme live erlebbar (es roch ein wenig nach Verkehrsflugzeug in zigtausend Meter Höhe). Das System von Wagner heißt übrigens OxyReduct.

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