Presentasjonen er identisk med en artikkel som er trykket i Tidsskriftet Brannmannen

Artikkelforfatter: Jan Erik Andersen ,

Oslo brann- og redningsetat

Slokkemidler

Ved valg av slokkemiddel må man ha inngående kjennskap til de forskjellige slokkemidler.

Det man bør kjenne til er:

Egenskaper

Virkning mot brann

Virkning mot det brennende materialet

Bruksområder

Faremomenter

En logisk inndeling er å plassere slokkemidlene i grupper etter slokkeeffekten

Vi skiller da mellom midler som virker:

Hovedsakelig kjølende

Hovedsakelig kvelende

Både kjølende og kvelende

Det er vanskelig å gi en helt eksakt inndeling, men grovt kan man dele det inn slik:

Hovedsakelig kjølende slokkemidler:

Vann

Hovedsakelig kvelende eller uinhibitorisk:

Karbondioksid, C02

Halon

Inergen, Nitrogen / Argon/ C02

Pulver som forandres ved oppvarming

Skum med høyt skumtall

Vanndamp

Både kjølende og kvelende:

Vanntåke

Skum med lavt skumtall

Vann som slokkemiddel:

Vann er det mest anvendte slokkemiddel i dag.

Vi oppnår den største effekten av slokkemidlet ved fordampning.

På grunn av hydrogenbindingene er vannets fordampningsvarme meget stor.

Cf = 2259 kJ/kg ° C.

Dette betyr for hver kg vann som fordamper, tas det altså 2259 kJ energi fra brannen.

Jeg skal forsøke å forklare hva jeg mener med dette.

Ut fra tabeller kan man lese hvilken energi som må til for å smelte is, varme opp vann, fordampe vann og oppvarming av vanndamp.

Tabellene opererer med en masse på 1 kg. stoff.

Det mest aktuelle for oss er å sammenlikne oppvarming av vann og fordampning av vann.

Vi starter med oppvarming av vann.

Ut fra tabellen kan vi lese at det kreves 4,19 kJ/kg per °C.

Det betyr at vannet ut fra strålerøret, som har en temperatur på ca. 10° C, tar 377 kJ fra brannen ved oppvarming til 100° C.

Dette igjen betyr at vann som ikke fordamper i forbindelse med slokking, i liten grad tar energi fra brannen.

Ser vi derimot i tabellen på hva som kreves av energi for å fordampe den samme mengde vann, ser vi nå at dette krever så mye som 2259 kJ.

Om vi tenker oss at vannet som ikke fordamper kun oppnår en temperatur på 80°C, krever dette bare ca. 300 kJ.

Ved å fordampe vannet oppnår vi en slokkeeffekt som er ca. 7,5 ganger bedre.

Det er derfor svært viktig at slokkemannskaper bruker moderne vannforstøvende strålerør, med riktig inngangstrykk.

Moderne vannforstøvende strålerør med riktig inngangstrykk, er en forutsetning for maksimal slokkeeffekt

Sprinkleranlegg

Sprinkleranlegg er et slokkesystem hvor vannet blir ledet gjennom rørsystemer fram til en vannspredningsdyse kalt "sprinklerhode".

Ved brann vil de fleste sprinklerhoder løse ut automatisk ved en temperatur på 68°C.

Som regel er det en væskefylt glassikring som brytes.

Problemer med denne type slokkeanlegg er at det blir store vannskader.

Det er store vanndråper, og bare en liten del av disse går over til vanndamp.

Det er heller ikke noen automatisk stengning av sprinklerhodet når temperaturen synker.

For å få mest mulig av vannet til å fordampe, ønskes det størst mulig overflate.

Det er derfor i de senere år utviklet vanntåkeanlegg.

Dette er slokkeanlegg med dyser som har små hull, og vannet presses ut med høyt trykk.

Ved fordamping av vann får vi per liter vann 1700 liter vanndamp av 100° C.

Ved at vanndampen fortrenger lufta, virker også vann som et kvelende slokkemiddel.

Teoretisk sett oppnår vi en kvelende effekt med 0,24 L vann for hver m3 romvolum.

Tar vi med vannets kjølende egenskaper og at brannen selv forbruker O2 kommer vi ned i enda mindre mengder.

I tillegg hindrer vi overføring av strålevarme til brensel andre steder i rommet.

Under tester gjort ved National Research Counsil of Canada ble det funnet indikasjoner på at strålevarmen til omkringliggende vegger ble redusert med mer enn 70 prosent på grunn av vanntåken.

Bruksområde:

Vanlig vannsprinkleranlegg brukes i store lokaler med stor brannbelastning.

Dette systemet brukes også i vanlig industri, hoteller, skip etc.

Vann har begrensning i slokking av fett og væskebrann.

Det har vært en for stor respekt mot å bruke vann på elektriske installasjoner.

Forsøk har vist at det ikke kunne måles leding av strøm fra et spenningssatt sikringsskap over til stålemunnstykket i messing, på en husbrannslange.

Det ble brukt ferskvann.

"Vanntåkeanlegg" er særlig godt egnet for å hindre overtenning.

Dette kan også brukes på fett og væskebranner.

Det er godt egnet som punktslokker.

Vann har evnen til å trenge inn i porøse materialer.

Vann er ikke tilbøyelig til kjemiske og fysiske skader på materialer eller gjenstander, men det kan føre til sopp/muggdanelse på organiske materialer.

Også korrosjonsdannelse på metaller.

Ulemper:"Vanlig sprinkleranlegg":

Lite vann fordamper og det gir store vannskader.

Vann er en polar væske det vil si den blander seg ikke med f.eks. fett og oljeprodukter.

På grunn av tettheten til vann vil olje og fett flyte oppå vannet og spres utover.

Ved høy temperatur i brennbar væske vil vannet fordampe nede i væsken, og brennbar væske slynges utover på grunn av volumutvidelsen til vannet.

(1:1700 v/ 100° C ).

Ved brann i metaller blir det meget høy temperatur.

Ved temperatur over 1000°C spaltes vann og det dannes hydrogen og oksygen (knallgass).

"Premix"

Rent vann kan ikke skumme, før vannets overflatespenning er så høy at boblene vil sprekke med en gang.

Hvis man tilsetter vannet en viss mengde stoff som nedsetter overflatespenningen får man en såkalt "Premix".

Påføres dette gjennom vanlig strålerør vil vi oppdage at vannet trenger dypere inn i porøse materialer.

Dette gir en meget gunstig effekt ved slokking av f.eks. papirballer, ved markbrann ol.

Vi har ved forsøk innomhus erfart bedre slokkeeffekt, og ikke så rask reantennelse som med bruk av bare vann.

Forsøkene ble gjennomført med begge slokkemetoder samtidig i samme rom på forskjellige veggflater.

Vær klar over at faren for brannskader på røykdykkerne øker ved bruk av premix.

Dette tror vi skyldes dampens evne til lettere å trenge inn i vernebekledningen.

Skum

Kjører vi derimot vannsåpeblandingen gjennom et skumrør, kan man få vann til å skumme.

Dette skummet er imidlertid meget ustabilt.

Skumvæske til fremstilling av skum til brannslokking består derfor ikke bare av overflateaktive stoffer.

De må for størstedelen inneholde stoffer som til dels gir skumvæsken visse ønskelige egenskaper som f.eks. varmebestandig, resistent mot saltvann, resistent mot alkoholer, pumpbar, frostsikker etc.

Skumtall:

Etter hvor mye luft man har blåst opp skummet med, inndeles det ferdige skummet i:

Tungtskum Skumtall 7

Mellomskum Skumtall 70

Lettskum Skumtall 700

Skumtallet angir hvor mye luft som er innblandet i forhold til skumvæskeblandingen

Slokkeeffekt:

Skum virker både som kvelende og kjølende slokkemiddel.

Den kvelende eller den kjølende effekten kan være mer eller mindre dominerende, avhengig av mange forskjellige faktorer.

I første rekke kommer det an på hva slags stoff som brenner og hva slags skum som brukes.

Med slokking av en brennende væske med en overflatetemperatur høyere enn 100°C har det vist seg at den kjølende effekten er dominerende.

Dette skyldes fordamping av den væsken som trenger inn i overflatesiktet av det brennende stoffet når skummet faller sammen

Ved slokking av brennende væske som har lavere temperatur i overflatesiktet enn 100° C, henger slokkeeffekten sammen med skummets varmeisolerende og fremfor alt - adskillende effekt.

Når skumdekket har bredt seg utover en væskeflate, greier ikke varmestrålingen fra andre, fremdeles brennende deler av væskeflaten å trenge gjennom skumdekket.

Det dannes derfor ikke lenger brennbare gasser.

Fordampingen opphører, og dermed også brannen.

Skumdekket hindrer gjenoppblussing som skyldes varmestråling fra ennå ikke slokte deler av det brennende stoffet, eller fra glødende, faste legemer. f.eks. tankvegger.

Bruksområde:

Olje og væskebranner.

Fylling av hulrom for å hindre brannspredning i f.eks. kaldtak.

Det blir brukt lettskumsanlegg i store haller f.eks. flyhangarer.

Ulemper:

Hvis luften som skal produsere skummet inneholder røyk, har dette en negativ virkning på skumkvaliteten.

Dette gjør at luften ikke kan tas fra brannrommet.

Lettskumaggregatene må derfor plasseres på yttervegger.

Mennesker kan ta seg gjennom lett skum uten å drukne, men det finnes tilsetningsstoffer i skumvæsken som har skadelig virkning på åndedrettet.

Del 2 Pulver typer:

ABC-pulver: Ammoniumfosfat og ammoniumsulfat.

BC-pulver: Natrium bikarbonat, kalium bikarbonat, kalium sulfat og kalsium.

Kalsium brukes som blandingsprodukt sammen med de andre råmaterialene og reduserer effekten.

Kaliumbasert slokkemiddel er normalt bedre enn natriumbasert pulver.

Ved produksjon av pulver smeltes silikon til pulverets overflate.

Virkemåte:

Et av de mest vanlige pulver er natrium bikarbonat.

Slokkeeffekten er dannelsen av frie OH-forbindelser som reagerer med H+ i kjedereaksjonen.

Disse danner stabile molekyler og reaksjonen vil brytes. Ofte kalt en inhibitorisk effekt.

I tillegg til dette pulveret det finnes det pulver som er basert på ammoniumfosfat.

Ammoniumfosfat har en tilleggseffekt ved at gjenværende varme i det faste materialet bryter ned pulveret, som igjen reduserer varmen fra materialet, og smeltet metafosforsyre beskytter og trenger inn i det glødende materialet.

Dette hindrer derved oksidering og re-antennelse.

Pulver har også en kjølende effekt ved at alle partikler tar opp varme og spaltes.

Pulver har også en kjølende effekt ved at alle partikler tar opp varme og spaltes.

Det utvikles CO2 og vanndamp ved spalting av pulveret, dermed virker også pulver svakt kvelende.

Pulver har god slokkeegenskaper, og er ikke så påvirkelig av ventilasjon som slokkegass.

Pulveret drives vanligvis ut med CO2 eller N2 som drivgass.

Pulver som slokkemiddel har både en kjølende, kvelende og inhibitorisk effekt.

Bruksområde:

Pulver kan brukes på de aller fleste type branner, men ABC-pulveret må ikke brukes på spenning over 1000 V.

Til slokking av metallbranner med ekstrem høy temperatur finnes det spesialpulver, men til disse branner vil salt være like godt egnet.

Ulemper:

Pulver fører til stor tilgrising ved bruk, og store kostnader ved sanering etter bruk av slokkemidlet.

Man bør være klar over ABC-pulverets korrosive egenskaper ved nedbryting i luftfuktighet.

Fysiologiske skadevirkninger:

Det er foretatt en rekke tester av kaniner og griser hvor disse er blitt eksponert for pulver.

Det er her ikke kommet frem til at det er noen ettervirkning etter denne eksponeringen.

Men man må anta at eksponering av ABC-pulver vil kunne føre til skader på lunger og gi lungeødem.

Karbondioksyd C02:

Karbondioksyd er en fargeløs gass som er 1,52 ganger tyngre enn luft.

CO2, fortrenger oksygen.

Gassen er ikke brennbar og den leder ikke elektrisk strøm.

Den har ikke etsende egenskaper.

Gassen går over til væske ved moderat trykk.

Ved 20° C er trykket 58,5 bar.

Karbondioksyd kan overføres til væskefase relativt lett, og oppbevares i stålbeholdere under trykk.

Dette er en stor fordel, da det kreves store mengder CO2 gass ved brannslokking.

For å oppnå slokkeeffekt må O2-innholdet i brannrommet være under 15 volumprosent (ofte ned til 12 volumprosent).

For å opprettholde dette lave O2innholdet og for å kompensere for lekkasje av slokkegass, beregner man 40-50 prosent CO2-fylling i brannrommet.

Bruksområder:

CO2 egner seg godt som slokkemiddel blant annet i datarom, maskinrom og elektriske installasjoner.

CO2 er tyngre enn luft, men er påvirkelig for ventilasjon, og egner seg dårlig ved glødebranner.

Slokkemidlet setter ikke spor etter seg.

Fysiologiske skadevirkninger:

Gassen er svært kald når den strømmer ut, og gir raskt frostskader på personer.

I konsentrasjoner opp til 2 volumprosent virker CO2 stimulerende på åndedrettet.

Høyere konsentrasjoner er skadelige.

Konsentrasjon over 8 volumprosent medfører kvelning i løpet av kort tid.

Det har vært flere tragiske ulykker hvor personer er omkommet.

Miljømessig fører CO2 til global oppvarming ved redusert refleksjon av varmestråler fra jorden.

Inergen:Inergen er en sammensetning av Inertgass og nitrogen.

Navnet INERGEN er et registrert varemerke og brukes verden over av leverandører.

Inergen er sammensatt av:

Nitrogen (N2) 52 % Oksygen (O2)

Argon (Ar) 40 % Karbondioksyd (CO2) 8%

Til sammenlikning er luft sammensatt av:

Nitrogen (N2) 78%

Oksygen (02) 21 %

Argon (Ar) 1 %

Karbondioksyd (CO2) 0,03%

Virkemåte:

Inergen slokker brannen ved at gassen fortrenger oksygen, og vi kommer på få minutter ned til 12,5 volumprosent O2 ved 50 prosentfylling av inergen i brannrommet.

De fleste stoffer vil ikke kunne opprettholde forbrenning under 15 prosent O2.

Slokkegassen blir lagret på trykkflasker med et trykk på 150-200 bar (forekommer også med 300 bar).

Trykket reduseres til under 40 bar, og gassen ledes til brannrommet via rørsystem på opptil 150 meter.

Systemet kan deles inn i seksjoner ved hjelp av seksjonsventiler, og løses ut automatisk ved hjelp av detektorer.

Bruksområder:Inergen har de samme bruksområder som Halon og CO2

Fysiologiske skadevirkninger:

Inergen opprettholder arteriell blodoksydasjon, reduserer hjertepåkjenninger og opprettholder mentale egenskaper i lav oksygenatmosfære.

Dette ved hjelp av at CO2-innholdet i blandingen påvirker åndedrettsfrekvensen.

Det er utført en rekke tester på mennesker. Grensen på CO,-innholdet er 2 volumprosent.

Ulemper: De kreves forholdsmessig store volum med slokkegass.

Inergen er som de fleste andre slokkegasser påvirkelig av ventilasjon.

Halogenhydrokarboner ("HALONER"):

Hydrokarbon er en kjemisk forbindelse mellom karbon og hydrogen (Eks. metan CH4).

Halogener er en fellesbetegnelse på en gruppe ikke-metalliske grunnstoffer.

Fluor, klor, brom og jod er de mest kjente.

Kjemiske forbindelser hvor ett eller flere hydrogener i en hydrokarbonforbindelse er erstattet med halogen, blir kalt halogen hydrokarboner.

Vanlig betegnelse er haloner.

Det er mange haloner som er blitt brukt som slokkemiddel fram til i dag.

De mest vanlige er Halon 1211 og Halon 1301.

Tallene angir atomene i rekkefølge: karbon, fluor, klor og brom. Halon har en meget god slokkeeffekt.

Brannen opphører allerede ved ca. 8 prosent slokkegass i rommet.

Sammenliknet med CO, og Inergen, krever disse ca. 40 prosent og 50 prosent romfylling.

Slokkeeffekten har det vært mange teorier om, men det er helt klart at visse atomgrupper (frie radikaler), som halonene avspalter ved oppvarming, spiller en meget viktig rolle.

Slokkeeffekten er utelukkende inhibitorvirkning.

Bruksområder:

Halon blir brukt som slokkemiddel blant annet i datarom, maskinrom og elektriske installasjoner.

Halon er påvirkelig for ventilasjon, og egner seg dårlig ved glødebranner.

Slokkemidlet setter lite spor etter seg, men kan gi noe korrosjonsskade på grunn av innehold av klor.

Fysiologiske egenskaper:

Halonene er et giftig slokkemiddel som kan gi store helseskader.

Riktignok er fluorsubstituerte halogen hydrokarboner, for eksempel trifluormonobrommetan (halon 1301), mindre giftige enn det tidligere brukte karbontetraklorid.

Det er store miljøproblemer med haloner, og det har vært forbudt å bruke etter år 2000.

FM 200, Halotron II og Halotron IIB

Dette og flere syntetiske slokkegasser er hydrofluorkarboner (HFCer).

Generelt for HFCer er at de ikke inneholder klor eller brom, og derfor vanligvis har liten eller ingen ozonreduserende evne.

Derimot har denne stoffgruppe ofte klimaødeleggende effekt, det vil si "drivhuseffekt".

GWP (Globalt oppvarmingspotensialet) for disse stoffene ligger i området 1600-5500 relatert til CO2.

Bruksområde er det samme som for Halon

Denne artikkelen kan også lese på Tidsskriftet Brannmannens hjemmeside

www.brannmannen.no

SLUTT