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Physiologisch ausführbare und technisch sichere Hochhausbrandbekämpfung

Auszug aus dem Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Karsten Kluth

Für fest installierte Löschwasserversorgungsanlagen in Hochhäusern und ausgedehnten Liegenschaften gibt es weder national noch international einheitliche Regelungen über den Wasserdruck in den Löschrohren. Unsere Tests sollten die Frage beantworten, wie hoch der Wasserdruck eingestellt werden soll, um eine physiologisch ausführbare und sichere Innenraumbrandbekämpfung zu gewährleisten. Die Schwierigkeit besteht vor allem darin, dass für viele Strahlrohre ein bestimmter minimaler Arbeitsdruck vorgegeben wird, dieser aber nach oben hin begrenzt werden muss, um eine sichere Führung des Strahlrohres durch den Brandbekämpfer zu gewährleisten. Ziel war die Ermittlung der physiologischen Beanspruchungsreaktionen bei unterschiedlichen Wasserdrücken und Volumenströmen, um daraus den zulässigen Maximaldruck bei gegebener Wassermenge für die Brandbekämpfung abzuleiten.

Minimaler und maximaler Wasserdruck bei der Brandbekämpfung

Wasserdruck zum Löschen in Hochhäusern und ausgedehnten Liegenschaften ist 
        problematisch
Abbildung 1: Wasserdruck zum Löschen in Hochhäusern und ausgedehnten Liegenschaften ist problematisch (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Lösung: Einbau von Löschwassersystemen mit fest installierten Pumpen nach gesetzlichen Forderungen und technischen Regelwerken.

Widersprüche in den gesetzlichen Forderungen und technischen Regelwerken

Regelungen zum Wasserdruck
Abbildung 2: Regelungen zum Wasserdruck (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Probandenkollektiv zur Ermittlung des maximalen Fließdruckes

Probandenkollektiv aus der hauptamtlichen Wache Siegen
Abbildung 3: Probandenkollektiv aus der hauptamtlichen Wache Siegen (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

12 professionelle Brandbekämpfer führten realitätsnahe Löscheinsätze durch. Alle Probanden waren von normaler Statur und Rechtshänder.

Auswahl der Muskeln zur Messung der elektromyographischen Aktivität (EA)

Muskeln, die beim Löschen mit Strahlrohr besonders beansprucht werden.
Abbildung 4: Muskeln, die beim Löschen mit Strahlrohr besonders beansprucht werden. (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Während der Versuchsdurchführung wurde die elektromyographische Aktivität (EA) an 7 Muskeln des rechten und einem Muskel des linken Hand-Arm-Schulter-Systems erfasst. Die Strahlrohre wurden immer mit der rechten Hand gehalten und mit der Linken geführt sowie geöffnet und geschlossen, sodass für die 7 Muskeln der rechten Körperhälfte statische und für den linken m. triceps brachii dynamische Muskelarbeit angenommen wurde.

Testablauf

Ablaufschema eines Versuchstages
Abbildung 5: Ablaufschema eines Versuchstages (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Die Testpersonen verwendeten das klassische CM-Strahlrohr (Volumenstrom 200 l/min) und ein AWG-Hohlstrahlrohr (Volumenströme 235 und 400 l/min). Es galt bei Drücken von 4-10 bar zunächst im Stehen einen Vollstrahl 30 Sekunden lang zu halten und anschließend im Knien und Stehen Sprühstöße in unterschiedliche Strahlrichtungen nach einem definierten Versuchsablauf abzugeben. Nach jedem Durchgang mit einem festgelegten Volumenstrom wurde der Druck um 2 bar erhöht.

Beispielhafte Testergebnisse

sEA des m. extensor digitorum bei der Abgabe von Sprühstößen
Abbildung 6: sEA des m. extensor digitorum bei der Abgabe von Sprühstößen (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Erwartungsgemäß nahm die mittels isometrischer MVC (Maximum Voluntary Contraction) standardisierte EA mit steigendem Druck und Volumenstrom zu. Die Beanspruchung des m. flexor digitorum und des m. deltoideus pars clavicularis überschritten die Grenzwerte für kurzzeitige statische Haltearbeit in Abhängigkeit der Arbeitsaufgabe (20% der MVC für das Halten des Vollstrahls und 50% für die Abgabe von Sprühstößen) nur dann, wenn Druck und Volumenstrom sehr hoch waren (10 bar, 400 l/min).

Zusammenfassung der Ergebnisse der Muskelbelastungen

Ergebnisse: Vollstrahl halten
Abbildung 7: Ergebnisse für "Vollstrahl halten" (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Für die höher beanspruchten Muskeln m. biceps brachii, m. flexor carpi ulnaris und m. extensor digitorum war bei Benutzung des Hohlstrahlrohres eine Einstellung von 8 bar und 235 l/min meist noch akzeptabel da unterhalb der zuvor genannten Grenzwerte, wohingegen 8 bar und 400 l/min sowie 10 bar und beide Volumenströme die Grenzwerte überschritten.

Ergebnisse: Sprühstoß abgeben
Abbildung 8: Ergebnisse für "Sprühstoß abgeben" (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Bei Benutzung des CM-Strahlrohres wurde lediglich der m. extensor digitorum bei einem Druck von 8 bar und höher (bei 200 l/min) kritisch beansprucht.

Ergebnis Befragung

Ergebnisse der subjektiven Befragung – Durchführung des Löschvorgangs
Abbildung 9: Ergebnisse der subjektiven Befragung – Durchführung des Löschvorgangs (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Die Ergebnisse der subjektiven Befragung bestätigten die ermittelte physiologische Beanspruchung. Die empfundene Ganzkörperbeanspruchung stieg bei Drücken von 8 bar und darüber signifikant an. Entsprechend sank die wahrgenommene eigene Sicherheit und die generelle Durchführung des Löschvorgangs wurde erschwert.

Ergebnis für die Normierung des maximalen Drucks für Strahlrohre von Feuerwehrleuten

Auf Basis der vorliegenden Ergebnisse sollte der Druck bei der Löschwasserversorgung auf 6 bar eingestellt werden. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Strahlrohre ordnungsgemäß arbeiten und der Löschvorgang sicher und zielgerichtet ausgeführt werden kann.