Vorteile smarter Zumischsysteme                                      

Die seit Jahrzehnten im Brandschutz praktizierte Vorgehensweise zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Schaumlöschanlagen sieht eine jährliche Überprüfung der Zumischrate vor. Die Ergebnisse werden durch einen handschriftlichen Eintrag in einem Wartungsprotokoll dokumentiert. Die Errechnung der Zumischrate wird auf Basis einer in nationalen und internationalen Regelwerken hinterlegten Berechnungsformel durchgeführt.

Bei dieser Art der Zumischratenüberprüfung kommt es, in der Regel unbeabsichtigt, immer wieder zu Fehlern. Fehlerhaft überprüfte Zumischraten haben direkten Einfluss auf den Löscherfolg von Schaumlöschanlagen. Eine zu niedrige Zumischrate hat eine Verringerung der Löschwirkung der Löschanlage zur Folge. Im schlimmsten Falle kann sie sogar eine Brandausbreitung fördern. Eine zu hohe Zumischrate führt zu ungeplantem Schaummittelverbrauch und verkürzt somit die mögliche Dauer des Löscheinsatzes. Eine weitere Schwachstelle der bisherigen Vorgehensweise besteht darin, dass Betreiber von Löschanlagen keine Unterstützung bei der Überwachung der Wartungsintervalle erhalten.

Das FireDos Zumischsystem ist so aufgebaut, dass es neben dem regulären Löschbetrieb auch im Testbetrieb betrieben werden kann. Während der Überprüfung der Zumischrate soll kein Wasser-Schaummittelgemisch erzeugt werden. Daher wird das Zumischsystem im Rückführbetrieb, also dem Testbetrieb, betrieben. Der Wassermotor wird während eines Funktionstests der Schaumlöschanlage von dem Löschwasserstrom der Löschwasserpumpe angetrieben. Infolgedessen treibt der Wassermotor die Zumischpumpe des Zumischsystems an. Das geförderte Schaummittel wird dabei nicht dem Löschwasser zugemischt, sondern über eine Rückführleitung in den Schaummitteltank zurückgeführt. Durch ein spezielles Ventil wird in der Rückführleitung der Betriebsdruck der Anlage simuliert. Die Zumischratenüberprüfung kann anschließend grundsätzlich auf zwei Arten erfolgen.

Variante 1

Nachdem ein konstanter Betriebspunkt des Zumischsystems erreicht ist, wird sowohl der Schaummittelstrom in der Rückführleitung als auch der Löschwasserstrom durch eine Volumenstrommesseinrichtung erfasst. Aus beiden zeitgleich erfassten Werten wird die Zumischrate berechnet.

Variante 2

Nachdem ein konstanter Betriebspunkt des Zumischsystems erreicht ist, wird der Löschwasserstrom durch eine Volumenstrommesseinrichtung erfasst. Der Schaummittelstrom in der Rückführleitung wird für einen definierten Zeitraum in einen separaten Messbehälter geleitet. Aus der gemessenen Schaummittelmenge und der Zeitdauer der Einleitung in den Messbehälter kann der Schaummittelstrom errechnet werden. Aus Löschwasserstrom und Schaummittelstrom lässt sich dann wiederum die Zumischrate berechnen.

Die Berechnung der Zumischrate erfolgt dabei in beiden Varianten gemäß der in der Norm EN 13565-1 und dem Nordtest-Verfahren NT Fire 042 festgelegten Formel:

Schaummittelstrom [l/min]
---------------------------------------------------------------------- x 100 = Zumischrate %
(Löschwasserstrom + Schaummittelstrom) [l/min]

Die Fehler und ihre Ursachen sind vielfältig. Beispielsweise können einfache Ablese-, Rechen- oder Schreibfehler zu einer falschen Zumischratenberechnung führen. Ebenso können Bedienfehler des Zumischsystems und der verwendeten Messtechnik auftreten. Aufgrund der Tatsache, dass die Überprüfung der Zumischrate eines Zumischsystems lediglich einmal jährlich durchgeführt wird, kann das durchführende Personal in der Regel keine ausgiebige Praxiserfahrung und Routine sammeln. Infolgedessen ist eine höhere Wahrscheinlichkeit für menschlich verursachte Fehler anzunehmen. Mit steigendem Zeitdruck steigt die Fehlerwahrscheinlichkeit zusätzlich an.

Abhilfe schafft hier ein Überwachungssystem für Zumischsysteme, einem Teilbereich der Entwicklung von 'Smarten Zumischsystemen'.

‚Smarte Zumischsysteme' stellen im Allgemeinen die intelligente Erweiterung von mechanischen Zumischsystemen dar. Diese Erweiterung kann grundsätzlich verschiedene Funktionen beinhalten und diverse Aufgaben erfüllen. Das Überwachungssystem für Zumischsysteme stellt nur einen Teilbereich einer Löschanlage dar. Das dem Zumischsystem zugrundeliegende und tausendfach bewährte Zumischprinzip bleibt dabei jedoch unverändert rein mechanisch. Das eigentliche Zumischsystem arbeitet daher weiterhin uneingeschränkt, sobald es von Löschwasser durchströmt wird.

Um die Praxistauglichkeit eines Überwachungssystems untersuchen zu können und um Daten für die Auswertung zu generieren, hat FireDos eine Modellanlage entwickelt und gebaut. Am Beispiel dieser Modellanlage wird nachfolgend der Aufbau und die Funktionsweise des Überwachungssystems erläutert.

Das Überwachungssystem, also die intelligente Erweiterung des Zumischsystems, umfasst primär die Sensorik, eine Steuereinheit und eine Anzeigeeinheit. Diese dienen der automatischen Ermittlung, Anzeige und Protokollierung der Zumischrate und weiterer Betriebsparameter des Zumischsystems.

In der Modellanlage bedeutet dies konkret, dass dort sowohl ein Volumenstrommessgerät in der Schaummittel-Rückführleitung des Zumischsystems als auch in der Löschwasserleitung verbaut sind. Wobei das Volumenstrommessgerät in der Löschwasserleitung vor allem die Aufgabe hat, die Genauigkeit der drehzahlbasierten FireDos Löschmittelmesseinrichtung zu zeigen. Es können somit der Schaumittelstrom im Rückführbetrieb des Zumischsystems und der Löschwasserstrom durch den Wassermotor des Zumischsystems kontinuierlich ermittelt werden. Diese Werte bilden die Ausgangswerte der Zumischratenberechnung. Weiterhin besitzt die Modellanlage eine Steuerung mit integriertem Display. Die Steuerung nimmt die Sensorwerte auf, verarbeitet diese und zeigt sie dem Bediener an. Zusätzlich speichert sie alle Werte in einer Protokolldatei. Dabei ist anzumerken, dass das Display nur ein optionaler Bestandteil des Überwachungssystems ist. Über eine eingebaute WLAN-Schnittstelle lässt sich das Display auch auf ein Smartphone, Tablet oder Notebook übertragen.

Die Basisversion ist grundsätzlich analog zur Modellanlage aufgebaut und basiert auf den gleichen drei Kernkomponenten. Dies sind die Ermittlung des Schaummittelstroms, die Ermittlung des Löschwasserstroms und die Steuerungseinheit.

• Ermittlung des Schaummittelstroms
  Der Schaummittelstrom wird über ein Volumenstrommessgerät in der Rückführleitung ermittelt. Optional kann der Schaummittelstrom ebenfalls in der Zumischleitung gemessen werden. Damit wird der Schaummittelstrom auch im Einsatzfall erfasst.

• Ermittlung des Löschwasserstroms
  Der Löschwasserstrom wird in der Regel durch die FireDos Volumenstrommesseinrichtung erfasst, kann jedoch auch von einem ohnehin vorhandenen Volumenstrommessgerät abgenommen werden.

• Die Steuerungseinheit
  Die Steuerungseinheit dient zur Aufnahme und Verarbeitung der benötigten Sensorwerte. Sie ermittelt daraus die Zumischrate und weitere Betriebsparameter. Anschließend speichert sie die Werte in einem Protokoll. Optional kann die Steuerung, wie oben beschrieben, mit einem integrierten Display und / oder einer WLAN-Schnittstelle ausgestattet werden.
  
  Für die Überprüfung der Zumischrate wird das Zumischsystem in den Rückführbetrieb / Testbetrieb versetzt. Die Löschwasserpumpe der Schaumlöschanlage fördert Löschwasser durch den Wassermotor des Zumischsystems. Die Zumischpumpe saugt Schaummittel an und fördert dieses wieder zurück in den Schaummitteltank. Eine Zumischung von Schaummittel findet folglich nicht statt. Dem Löschwasser wird kein Schaummittel zugemischt.
  
  Die Steuerungseinheit erfasst währenddessen permanent den Löschwasser- und den Schaummittelstrom in der Rückführleitung. Anhand der erfassten Werte wird die Berechnung der Zumischrate durchgeführt. Diese Werte werden in definierten Zeitintervallen in einem Protokoll gespeichert und optional auf dem zusätzlichen Display der Steuereinheit angezeigt oder per WLAN zur Verfügung gestellt.
  
  Optional kann die Überprüfung der Zumischrate ebenso im Zumischbetrieb erfolgen, um das Zumischsystem im Betrieb zu überwachen.
  
  Bei Vorhandensein eines Displays können die Arbeitsschritte, die für eine Zumischratenbestimmung erfolgen müssen, angezeigt werden.

‚Smarte Zumischsysteme' im Allgemeinen bieten dem Löschanlagenbetreiber und dem Bediener konkrete Vorteile und somit Mehrwerte bei der Überprüfung und Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit von Schaumlöschanlagen.

Im Falle des Überwachungssystems für Zumischsysteme sind dies konkret die folgenden Vorteile:

• Korrekte Ermittlung der Zumischrate im Rahmen der Wartung
  Die Zumischrate, welche die Kernkenngröße bei der Überprüfung von Zumischsystemen darstellt, wird durch den hinterlegten Algorithmus immer korrekt berechnet. Eventuelle Berechnungsfehler werden damit ausgeschlossen. Die einwandfreie Funktionsfähigkeit des Zumischsystems kann somit fehlerfrei überprüft werden. Die Berechnung der Zumischrate wird gemäß der zuvor genannten Formel aus der Norm EN 13565-1 und dem Nordtest-Verfahren NT Fire 042 durchgeführt.
  
  
• Dokumentation und Terminüberwachung der Wartung
  Der Zeitpunkt der Wartung und die während der Wartung ermittelten Werte für die Zumischrate werden gespeichert. Zum Ablauf des Wartungsintervalls kann dem Betreiber einer Löschanlage eine entsprechende Information bereitgestellt werden.

• Permanente Ermittlung der Zumischrate
  Die Zumischrate wird permanent und über den kompletten Betriebsbereich vollautomatisch ermittelt. Der komplette Verlauf der Zumischrate kann somit überprüft werden. Es werden folglich nicht mehr nur einzelne Momentaufnahmen der Zumischrate ermittelt, welche durch nicht zeitgleich abgelesene Löschwasserströme verfälscht werden können.

• Verbrauchsdokumentation
  Bei Verwendung eines optionalen Volumenstrommessgerätes in der Zumischleitung kann der gesamte Schaummittel- und Löschwasserverbrauch während des Zumischbetriebs, also in einem Brandfall, ermittelt werden. Es lässt sich somit nachweisen, welche Löschmittelmengen im Einsatzfall ausgebracht wurden. Dieser Nachweis kann in Anbetracht steigender Umweltauflagen gegenüber Behörden und Entsorgungsbetrieben von Vorteil sein.

• Ermittlung weiterer Betriebsparameter
  Neben der Zumischrate und den Verbrauchswerten können weitere Betriebsparameter ermittelt werden. Beispielweise die Schaummitteltemperatur, der Ölstand in der Zumischpumpe, die Stellung der Kugelhähne, bei vorhandener Stellungsüberwachung, oder Betriebsstunden des Zumischsystems. Die Betriebsstunden des Zumischsystems dienen als Indikator für den Servicebedarf des Zumischsystems.
  
  
• Visualisierung der Zumischrate & weiterer Betriebsparameter
  Die Zumischrate, die Löschmittelverbräuche und alle weiteren Betriebsparameter des Zumischsystems werden lokal visualisiert. Dies erfolgt über eine kabellose WLAN-Schnittstelle auf jedem Smartphone, Tablet oder Notebook. Optional ist ein lokales Display möglich. Eine dezentrale Visualisierung ist ebenfalls optional möglich.
  
  
• Protokollierung aller Betriebsparameter
  Die Zumischrate und alle weiter ermittelten Betriebsparameter werden permanent zusammen mit einem Zeitstempel in definierten Intervallen protokolliert. Die so entstehende Historie dient als Nachweis über die erfolgten regelmäßigen Tests des Zumischsystems und dessen Verwendung im Einsatzfall.
  
  
• Verbesserte und leichtere Ferndiagnose
  Die Verwendung eines Überwachungssystems ermöglicht eine verbesserte und leichtere Ferndiagnose. Selbst für den Fall, dass kein direkter Fernzugriff auf die Steuerung und deren Display besteht. Im einfachsten Falle kann der Kunde Fotos des Displays an den Service senden oder unkompliziert per Videotelefonie eine Liveübertragung herstellen. Der FireDos Service oder dessen Servicepartner können so noch einfacher, beispielsweise während der Überprüfung der Zumischrate, aus der Ferne unterstützen.
  
  
• Kosteneinsparung durch reduzierten Serviceaufwand vor Ort
  Aufgrund der verbesserten Ferndiagnose reduziert sich der Serviceaufwand durch FireDos oder dessen Servicepartner vor Ort. Dies reduziert die Servicekosten des Anlagenbetreibers.