Wie ein CO2-Feuerlöscher wirklich für Kälte sorgt und Brände löscht

Wie macht ein CO2-Feuerlöscher Dinge kalt und löscht Brände?

Das erste, was den meisten Menschen auffällt, ist der Frost. Eine dünne weiße Wolke rollt vom Horn ab, das Metall schwitzt und die Düse sieht plötzlich aus, als wäre sie aus einem Gefrierschrank gezogen. Dieses kleine Theaterstück ist die ganze Geschichte eines Kohlendioxid-Löschers im Miniaturformat.

Von Feuerlöschern wird normalerweise erwartet, dass sie etwas Nasses oder Pulverförmiges versprühen. Eine CO2-Anlage bewirkt das Gegenteil. Es setzt ein Gas frei, das sein ganzes Leben lang im Zylinder verbracht hat und so getan hat, als wäre es eine Flüssigkeit. In dem Moment, in dem sich das Gas ausdehnt, passieren zwei Dinge gleichzeitig: Es kühlt alles in der Nähe ab und überflutet den Raum, in dem sich früher Sauerstoff befand.

Dieser Leitfaden geht im Klartext durch den Zylinder, das Ventil und die Düse, erklärt, warum der Ausfluss weiß und kalt wird, und zeigt, welche Materialien niemals in diesen Strahl gelangen sollten.

Eine Flüssigkeit, die eher ein Gas wäre

Ein CO2-Feuerlöscher ist keine Flasche Druckluft. Im Zylinder befindet sich Kohlendioxid als gesättigtes Flüssigkeits-Dampf-Gemisch, und bei normaler Raumtemperatur drückt dieses Gemisch auf etwa 55 bis 60 bar. Der Druck hängt nicht davon ab, wie viel eingefüllt wurde; es folgt der Temperatur. Eine Flasche, die von einem kalten Depot in eine warme Werkstatt transportiert wird, stellt sich auf einen anderen Druck ein, ohne dass etwas hinzugefügt oder entfernt wird.

Flaschen werden bewusst nie bis zum Rand gefüllt. Etwa ein Drittel des Innenvolumens bleibt als Kopfraum übrig, sodass der Inhalt bei steigender Umgebungstemperatur irgendwo hingehen kann. Ein Tauchrohr verläuft vom Boden der Flasche bis in das Ventil, was bedeutet, dass das Ventil beim Drücken des Griffs Flüssigkeit statt Gas ansaugt.

Aus diesem Grund werden CO2-Flaschen auch durch Wiegen und nicht durch einen Blick auf ein Messgerät überprüft. Ein Manometer zeigt lediglich den Druck der gesättigten Mischung an, der hartnäckig konstant bleibt, während der Inhalt leise verschwindet. Die Messe erzählt die wahrheitsgemäße Geschichte.

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Warum sich der Ausfluss so kalt anfühlt

Wenn die Flüssigkeit die Düse verlässt, sinkt sie im Bruchteil einer Sekunde von über 50 bar auf Atmosphärendruck. Es bleibt einfach keine Zeit, der Umgebungsluft Wärme zu entziehen, daher muss die Energie woanders herkommen: aus dem Kohlendioxid selbst. Ein Teil der Flüssigkeit verdampft, ein Teil gefriert bei etwa minus 78 Grad Celsius zu mikroskopisch kleinen Feststoffpartikeln, praktisch Trockeneis.

Das ist die Quelle des Frosts. Der kalte Strom entzieht dem Horn und der Düse Wärme, und der bereits in der Luft vorhandene Wasserdampf kondensiert auf diesen kalten Oberflächen. Die weiße Wolke, die Sie sehen, besteht hauptsächlich aus Kondenswasser, nicht aus Kohlendioxid. Das Gas selbst ist unsichtbar, und genau deshalb braucht es diese schwebenden Eiskristalle, um seine Anwesenheit anzuzeigen.

Die Kühlung ist keine am Feuerlöscher angeschraubte Funktion. Es ist die Signatur einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, die in den gewünschten Zustand zurückkehrt.

Die Thermodynamik gibt dem Effekt seinen richtigen Namen und seine vollständige Erklärung, aber die praktische Version ist ganz einfach: Das Gas kommt nicht bereits kalt an. Es kühlt sich aus, indem es sich ausdehnt, und alles, was damit in Berührung kommt, zahlt die Wärmerechnung.

Zwei Aufgaben gleichzeitig: Das Feuer aushungern und dann abkühlen

Kohlendioxid löscht Feuer durch eine Kombination und nicht durch einen einzelnen Trick. Der erste Job ist die Verdrängung. CO2 ist etwa anderthalbmal so schwer wie Luft, sodass es absinkt und sich um den Kraftstoff herum ablagert, anstatt davonzutreiben. Wenn die Sauerstoffkonzentration in dieser Tasche sinkt, kann die Verbrennung nicht mehr aufrechterhalten werden.

Die zweite Aufgabe ist die Wärmeableitung. Das expandierende Gas und die gefrorenen Partikel entziehen dem brennenden Material Energie, wodurch die Oberflächentemperatur sinkt und die Menge an brennbarem Dampf, den der Brennstoff weiterhin produzieren kann, begrenzt wird.

Beide Effekte sind vorübergehend. CO2 dringt nicht wie Wasser in irgendetwas ein, und sobald sich das Gas verteilt, normalisiert sich die Atmosphäre wieder. Das ist ein Segen in einem Serverraum und eine Einschränkung bei einem Stapel glimmender Pappe.

Was die Kälte mit den Dingen um sie herum machen kann

Die Kälte ist für Menschen weitaus wichtiger als für Eigentum. Innerhalb weniger Sekunden nach der Entladung kann das Horn Dutzende Grad unter Null liegen, und wenn die nackte Haut das Metall berührt, bleibt es kleben und brennt. Der Griff eines gut verarbeiteten Geräts ist so konzipiert, dass es festgehalten werden kann; die Hupe ist es nicht.

Elektronische Geräte hingegen überstehen das Erlebnis bemerkenswert gut. Kohlendioxid ist nicht leitend und vollständig trocken, sodass keine Feuchtigkeit zurückbleibt, die die Kontakte korrodieren könnte, und kein Pulver, das die Kühlventilatoren verstopfen könnte. Aus diesem Grund werden Datenhallen, Labore, Museen und Schaltschränke eher mit CO2 als mit trockenem Pulver gefüllt.

Öl und Fett sind die unangenehme Ausnahme. Richtet man einen kalten Hochgeschwindigkeitsstrahl auf eine Pfanne mit brennendem Speiseöl, wird der Brennstoff nach außen geschleudert und kann das Feuer in der Küche ausbreiten. Bei Fettbränden ist ein spezielles nasschemisches Mittel und kein Gasstoß erforderlich.

Wo CO2 seinen Platz verdient und wo nicht

Bei richtiger Einstellung ist ein CO2-Feuerlöscher schnell, sauber und äußerst umweltfreundlich.

• Brennbare Flüssigkeiten wie Lösungsmittel, Öle, Farben und Kraftstoffe
• Unter Spannung stehende elektrische Geräte, einschließlich Schaltanlagen und Bedienfelder
• Räume, in denen Rückstände teuer wären, vom Archivraum bis zum Reinraum
• Schweißhallen und kleine Werkstätten, in denen der Brennstoff eher flach als tief liegt

Andere Situationen erfordern ein ganz anderes Werkzeug.

• Tiefsitzende Brände in Papier, Holz und Textilien, bei denen die Kälte niemals die Glut im Inneren erreicht
• Speiseöl und Fett, bei denen der Strahl brennende Flüssigkeit nach außen spritzen kann
• Enge Keller, Laderäume und Gruben, in denen das Gas die Atemluft verdrängt

In einem unbelüfteten Raum kann Kohlendioxid den Sauerstoff zerstören, lange bevor das Feuer vollständig erloschen ist. Behandeln Sie den Raum als unsicher, bis er gelüftet und getestet wurde.

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Umgang mit dem Zylinder, ohne sich zu verletzen

Ein CO2-Feuerlöscher ist in Sekunden statt in Minuten verbraucht. A Sehen Sie sich genau an, wie Hochdruck-CO2 dafür sorgt, dass jede Sekunde zählt bringt es auf den Punkt: Das gesamte Design ist darauf ausgelegt, einen entscheidenden Stoß zu liefern, nicht ein langes Einweichen. Das bedeutet, dass Technik wichtiger ist als Muskeln.

1. Heben Sie den Zylinder aus seiner Halterung und halten Sie ihn aufrecht, wobei Sie den Griff und nicht die Hupe festhalten.
2. Ziehen Sie die Sicherheitsnadel, stellen Sie sich in Windrichtung zum Feuer und bleiben Sie etwa ein bis zwei Meter zurück.
3. Zielen Sie auf die Basis der Flammen, nicht auf die Spitzen, und fegen Sie in kurzen Schüben.
4. Lassen Sie den Griff los, sobald die Flammen erloschen sind, und lassen Sie das Horn aufwärmen, bevor Sie es berühren.

Eine CO2-Flasche geht nicht so langsam zur Neige, wie man es erwartet. Der Druck bleibt konstant, bis die Flüssigkeit verschwunden ist, und fällt dann ab. Wiegen Sie das Gerät nach einem Zeitplan, anstatt einem Messgerät zu vertrauen.

Wenn ein hochwertiger CO2-Feuerlöscher aufrecht an einem kühlen, trockenen Ort gelagert und alle sechs Monate auf sein Gewicht geprüft wird, bleibt er jahrelang ruhig stehen und liefert immer noch genau dann, wenn er benötigt wird.

Die Teile, die eine kalte Flüssigkeit in einen kontrollierten Strom verwandeln

Hinter dieser dramatischen weißen Wolke verbirgt sich ein überraschend bescheidenes Stück Ingenieurskunst. Der Weg von der Flüssigkeit zum Dampf wird fast ausschließlich von kleinen Komponenten geprägt, die selten einen zweiten Blick erregen.

• Die Ventilbaugruppe, die den Quetschgriff, eine Sicherheitsentlastungsscheibe und das in die Flüssigkeit hineinreichende Tauchrohr enthält
• Das Horn oder die Düse, die dem expandierenden Gas Raum gibt, sich in einem Kegel statt in einem Strahl auszubreiten
• Die Griffkappe und der Schlauch entscheiden darüber, wie sich das Gerät in der Hand anfühlt und wohin der Strahl tatsächlich fließt
• Der nahtlose Zylinder selbst, ein nach einem anerkannten Standard gebauter Druckbehälter, der den Inhalt über Jahre hinweg sicher aufbewahren kann

Kleine Unterschiede in der Ventilbohrung, der Federspannung und dem Hornwinkel verändern den Charakter der Entladung vollständig. Eine gut abgestimmte Kombination erzeugt eine gleichmäßige, kontrollierbare Wolke; Eine nicht übereinstimmende Lösung führt zu Turbulenzen, verschwendetem Wirkstoff und einem viel kürzeren Nutzfenster.

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Wie macht ein CO2-Feuerlöscher die Dinge kalt?

Es wird keine Kälte aus dem Nichts hergestellt. Es gibt einfach eine unter Druck gehaltene Flüssigkeit frei und lässt die Physik ihren Lauf. Wenn sich das Kohlendioxid in die freie Luft ausdehnt, verdampft es, gefriert teilweise und nimmt Wärme von sich selbst und von allem in der Nähe auf. Metall gefriert, Wasserdampf kondensiert zu einer blassen Wolke und die brennende Oberfläche verliert die Energie, die sie brauchte, um weiterhin brennbares Gas zu produzieren.

Die Kälte ist ein Nebenprodukt, aber ein nützliches: Sie signalisiert, dass das Gas genau dort ankommt, wo es hin soll, und trägt zur Kühlung des Löschvorgangs bei. Die eigentliche Arbeit ist jedoch die Verdrängung. Sobald der Sauerstoff um den Brennstoff herum verdrängt und die Hitze entzogen wird, hat das Feuer nichts mehr, wovon es sich ernähren kann.