Freiwillige Feuerwehr Mönchhagen

gegr. 1924

Kurs: Pumpen bei der FeuerwehrLerneinheit: Feuerlöschpumpe → Wissenseinheit: Wasserförderung II

Pumpen bei der Feuerwehr

Feuerlöschpumpe

Löschwasserförderung II – Wasserförderung an der Brandstelle

In diesem Abschnitt geht es um den Fall, dass die Brandstelle und die Wasserquelle dicht nebeneinander sind und nur eine Feuerlöschpumpe zur Löschwasserförderung eingesetzt wird.

– Förderstrom

Der Förderstrom ist die Menge geförderten Wassers und wird in Litern pro Minute (l/min) angegeben. Damit vorn an den Strahlrohren die benötigte Wassermenge ankommt, muss die Pumpe diese Wassermenge liefern. Dazu muss man zunächst einmal wissen, welche und wie viele Strahlrohre eingesetzt werden sollen – dies setzt der Einsatzleiter fest. Welche Durchflussmenge ein Strahlrohr hat, hängt von der Düsenweite und dem Strahlrohrdruck ab. Die Tabelle gibt die Werte für einen Strahlrohrdruck von 5 bar an.

StrahlrohrDüsenweiteDurchflussmenge
B16 mm400 l/min
B22 mm700 l/min
C9 mm100 l/min
C12 mm200 l/min

Die Summe der Durchflussmengen aller eingesetzten Strahlrohre ergibt den gesamten Förderstrom, den die Pumpe liefern muss. Werden zwei C-Strahlrohre ohne Mundstück (Düsenweite also 12 mm) verwendet, beträgt der Förderstrom also etwa 400 l/min.

Förderstrom und Förderdruck (Pumpenausgangsdruck) sind nicht voneinander unabhängig einstellbar; zu jedem Förderstrom gehört ein maximal möglicher Druck und umgekehrt. Wie beide Größen zusammenhängen, kann man aus der Pumpenkennlinie ablesen.
Die Leistung einer Pumpe kann man auch an ihrem Namen ablesen: Die alte Bezeichnung TS 8/8 bedeutet bspw. einen Nennförderstrom von 800 l/min bei einem Nennförderdruck von 8 bar (TS steht für Tragkraftspritze); die neue Bezeichnung PFPN 10-1000 bedeutet einen Nennförderstrom von 1000 l/min bei einem Nennförderdruck von 10 bar (PFPN bedeutet Portable Feuerlöschkreiselpumpe Normaldruck).

– Förderdruck (Pumpenausgangsdruck)

An den Strahlrohren ist ein Druck von etwa 5 bar nötig, damit das Wasser weit und hoch genug geworfen werden kann. Mit einem C-Rohr erreicht man bei 5 bar eine Weite von ca. 25 m und eine Höhe von ca. 20 m (mit Mundstück sind die Werte etwas kleiner als ohne). Der Druck, mit dem das Wasser die Pumpe verlässt, muss also so groß sein, dass an den Strahlrohren noch ein Druck von etwa 5 bar erreicht wird.
Dazu reicht ein Förderdruck von 5 bar jedoch nicht aus. In der Schlauchleitung kommt es zu Druckverlusten aufgrund von Reibung. Die Größe der Reibung ist abhängig vom Leitungsdurchmesser, der Höhe des Förderstroms und der Länge der Leitung. Es gibt Tabellen, in denen die Werte zusammengestellt sind, angegeben als Druckverlust in bar pro 100 m. In einer B-Leitung beträgt der Druckverlust aufgrund von Reibung bspw. bei einem Förderstrom von 400 l/min 0,3 bar auf 100 m, in einer C-Leitung sind es schon knapp 9 bar auf 100 m. Die Tabelle zeigt die Druckverluste pro 100 m für einige Durchflussmengen.

DurchflussmengeDruckverlust pro 100 m (B)Druckverlust pro 100 m (C 42)
100 l/min0,6 bar
200 l/min0,1 bar2,3 bar
400 l/min0,3 bar8,8 bar
600 l/min0,7 bar20 bar
800 l/min1,1 bar

Die Abhängigkeit der Druckverluste vom Förderstrom machen es bei großen Förderströmen sinnvoll, das Wasser auf zwei Leitungen zu verteilen (sofern man das nötige Schlauchmaterial zur Verfügung hat): Die Druckverluste aufgrund von Reibung betragen in einer B-Leitung bei 1600 l/min 4,5 bar auf 100 m; bei 800 l/min nur 1,1 bar auf 100 m. Zwei B-Leitungen, die je 800 l/min fördern, haben also einen Druckverlust von 1,1 bar pro 100 m und damit von nur einem Viertel verglichen mit der einen Leitung, die 1600 l/min fördert! (Der Druckverlust ist nur von der Länge der Schlauchleitung, aber nicht von der Anzahl der parallel verlegten Leitungen abhängig. Dieses Phänomen nennt man hydrostatisches Paradoxon.)
Bei längeren Leitungen erhöht sich der Druckverlust proportional zur Schlauchlänge: 400 m Schlauchlänge verursachen daher einen viermal so hohen Druckverlust wie 100 m.

Sollen also zum Beispiel am Verteiler 6,5 bar herrschen und liegt eine 120 m lange B-Leitung zwischen Pumpe und Verteiler bei einer Durchflussmenge von 400 l/min, muss die Pumpe einen Ausgangsdruck von

6,5 bar + (0,3 bar / 100 m) × 120 m
= 6,5 bar + 0,36 bar
= 6,86 bar

also rund 6,9 bar liefern, um die Reibungsverluste auszugleichen.

Steigungen und Gefälle im Gelände bewirken noch einen weiteren Druckverlust oder auch einen Druckgewinn. Muss eine Steigung überwunden werden (muss das Wasser also bergauf geschoben werden), muss die Pumpe entsprechend höheren Druck liefern; läuft die Schlauchleitung bergab, fließt das Wasser von selbst und es reicht ein niedrigerer Druck. 10 m Höhenunterschied entsprechen etwa 1 bar Druckänderung. Führt die Schlauchleitung also einen Hang von 2 m hinauf, muss die Pumpe einen um 0,2 bar höheren Ausgangsdruck liefern. Im obigen Beispiel wäre daher ein Pumpenausgangsdruck von

6,9 bar + 0,2 bar
= 7,1 bar

erforderlich.

Noch eine Beispielrechnung:

Nun können wir auch gleich ausrechnen, ob die 6,5 bar am Verteiler ausreichen, wenn nach dem Verteiler zwei C-Leitungen verlegt sind, die jeweils 40 m lang sind. Die C-Strahlrohre liefern jedes 200 l/min (sodass passend zum Beispiel oben insgesamt ein Durchfluss von 400 l/min vorliegt). Gelöscht wird im 2. Stock, wir nehmen der Einfachheit halber 5 m Höhe an. An den Strahlrohren sollen noch 5 bar anliegen.

Druckverlust aufgrund von Reibung:
40 m C-Schlauch bei 200 l/min Durchfluss entsprechen einem Druckverlust von
(2,3 bar / 100 m) × 40 m = 0,92 bar,
also etwa 0,9 bar
(Auch hier spielt es keine Rolle, wie viele C-Leitungen parallel verlegt sind, wichtig für den Druckverlust ist nur die Länge einer Leitung!)

Druckverlust aufgrund des Höhenunterschiedes: 5 m entsprechen 0,5 bar

gesamter Druckverlust: 0,9 bar + 0,5 bar = 1,4 bar.

Im Verteiler selbst entstehen auch Druckverluste von 0,1 bis 0,2 bar, sodass insgesamt zwischen Verteiler und Strahlrohren noch einmal etwa 1,5 bar verloren gehen.

Liegen am Verteiler 6,5 bar an, werden die an den Rohren nötigen 5 bar also noch erreicht.

Im 3. Praxis-Teil beschäftigen wir uns nun mit der Förderung über längere Wegstrecken.

→ Weiter zur Wissenseinheit: Wasserförderung III – Förderstrecke

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