Wie funktioniert ein Feuerlöschpumpensystem? Was sind Hauptpumpe, Reservepumpe und Jockeypumpe?

Ein Feuerlöschpumpensystem ist eine Pumpengruppe, die automatisch anläuft, sobald der Druck in der Löschwasserleitung unter einen festgelegten Schwellenwert fällt, und das Löschwasser mit konstantem Volumenstrom fördert. Das System besteht aus drei Pumpen, die sich gegenseitig absichern: der Jockeypumpe, die den Bereitschaftsdruck hält, der Hauptpumpe, die den Löschwasserbedarf deckt, und der Reservepumpe, die zuschaltet, wenn die Hauptpumpe nicht anläuft. Den Zeitpunkt, zu dem jede Pumpe zugeschaltet wird, bestimmt ihr eigener Druckschalter.

Der Betriebszyklus läuft wie folgt ab. Im Bereitschaftszustand ist die Leitung mit dem Druck gefüllt, den die Jockeypumpe hält; typisch ist beispielsweise ein Bereitschaftsdruck von ca. 8–10 bar. Öffnet ein Sprinklerkopf oder wird ein Hydrant benutzt, fließt Wasser aus der Leitung, und der Druck beginnt zu sinken. Der Druck erreicht zuerst die Zuschaltschwelle der Jockeypumpe; die Jockeypumpe läuft an. Ist der Volumenstrom größer, als die Jockeypumpe decken kann, sinkt der Druck weiter, und bei Erreichen der Schwelle der Hauptpumpe schaltet sich die Hauptpumpe mit voller Leistung zu.

Eine entscheidende Auslegungsregel lautet, dass die Hauptpumpe nach dem Anlaufen so lange weiterläuft, bis sie von Hand abgeschaltet wird. Die Jockeypumpe darf sich nach der Druckerholung selbst abschalten, Haupt- und Reservepumpe jedoch schalten nicht automatisch ab; befugtes Personal schaltet sie manuell ab, nachdem es bestätigt hat, dass der Brand gelöscht ist. Diese Regel verhindert, dass die Pumpe bei einer kurzzeitigen Druckerholung versehentlich abschaltet und die Brandbekämpfung unterbricht. Zur gesamten Auswahllogik einer Feuerlöschpumpenanlage lesen Sie unseren eigenen Ratgeber. (Details: Wie wählt man eine Feuerlöschpumpenanlage aus?)

Die Leitungen, die der Pumpensatz speist, teilen sich in zwei Hauptgruppen: die automatische Sprinkleranlage sowie die Wandhydranten- und Hydrantenleitung. Auf der Sprinklerseite öffnet jeder Kopf bei einer bestimmten Temperatur und arbeitet einzeln; auf der Hydrantenseite gibt es Armaturen, die die Feuerwehr oder das zuständige Personal von Hand öffnet. Die Feuerlöschpumpe wird so dimensioniert, dass sie den höchsten Volumenstrom, den beide Gruppen gleichzeitig anfordern können, bei konstantem Druck deckt. Sie können sich unsere Produktgruppe Feuerlöschausrüstung ansehen. (Details: Brandschutzausrüstung)

Ein Feuerlöschpumpensatz ist eine vorgefertigte Gruppe, in der Hauptpumpe, Reservepumpe, Jockeypumpe, Steuerschränke, Verteiler und Druckschalter auf einem gemeinsamen Grundrahmen zusammengefasst sind. Statt einzeln vor Ort montierter Teile wird dieser Satz als im Werk geprüfte, integrierte Einheit geliefert und verkürzt die Inbetriebnahmezeit deutlich. Das Herzstück des Satzes sind die drei Pumpen und die zwei getrennten Steuerschränke, die sie steuern.

Die grundlegenden Komponenten, die in einem Feuerlöschpumpensatz vorhanden sein müssen, lauten als Liste wie folgt. Jede Komponente ist dazu da, ein bestimmtes Störungsszenario abzudecken; keine davon ist Zierde.

• Hauptpumpe – in der Regel eine elektrisch betriebene Kreiselpumpe; deckt den gesamten Löschwasserbedarf bei konstantem Druck
• Reservepumpe – in der Regel mit Dieselmotor; schaltet zu, wenn der Strom ausfällt oder die Hauptpumpe nicht anläuft
• Jockeypumpe – kleine vertikale mehrstufige Pumpe; gleicht Leckagen aus und hält die Leitung auf Bereitschaftsdruck, typischer Volumenstrom 1–3 m³/h
• Steuerschrank der Elektropumpe – steuert den automatischen Anlauf von Haupt- und Jockeypumpe über das Signal des Druckschalters
• Steuerschrank der Dieselpumpe – enthält Batterie-, Lade- und automatische Anlasserkreise; der Dieselmotor unternimmt drei Startversuche
• Druckschalter – für jede Pumpe einzeln, als Anlaufsensoren auf unterschiedliche Schwellenwerte eingestellt
• Druckseitiger Verteiler und Prüfleitung – führt die Pumpenausgänge zusammen und enthält eine Prüfleitung mit Durchflussmesser zur Messung von Volumenstrom und Druck
• Membran-Druckbehälter – Pufferenvolumen, das bei kleinen Leckagen häufiges Anlaufen der Jockeypumpe verhindert

Dass der Satz auf einem Grundrahmen vereint geliefert wird, hat vor Ort drei konkrete Vorteile. Erstens sinkt die Wahrscheinlichkeit von Montagefehlern, weil Rohranschlüsse und elektrische Verbindungen im Werk hergestellt werden. Zweitens ist die Inbetriebnahmedokumentation vollständig, weil die gesamte Gruppe als Ganzes geprüft und zertifiziert wird. Drittens ermöglicht er eine kompakte Aufstellung in engen Pumpenräumen, wie etwa in einem mehrgeschossigen Geschäftszentrum in Kadıköy in Istanbul. Für Optionen mit Standardpumpen bei Feuerlöschpumpenanlagen können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Feuerlöschpumpenanlagen von Standart Pompa)

Die Hauptpumpe ist die eigentliche Löschpumpe, die im Brandfall den vollen Volumenstrom, den die Sprinkler- und Hydrantenleitungen benötigen, beim Nenndruck fördert. Meist ist sie eine elektrisch angetriebene Kreiselpumpe und der größte Leistungsposten im Satz; je nach Kapazität hat sie typischerweise eine Motorleistung zwischen 15 kW und 132 kW. Die Anlaufschwelle der Hauptpumpe wird unterhalb der Schwelle der Jockeypumpe eingestellt; so bleiben kleine Anforderungen bei der Jockeypumpe, und bei echtem Löschwasserbedarf schaltet sich die Hauptpumpe zu.

Das ausschlaggebende Merkmal der Hauptpumpe ist die flache Volumenstrom-Förderhöhen-Kennlinie. Bei einer normalen Förderpumpe sinkt die Förderhöhe mit steigendem Volumenstrom deutlich; bei der Feuerlöschpumpe bleibt die Förderhöhe über einen weiten Volumenstrombereich nahezu konstant. Das stellt sicher, dass der Druck in der Leitung sowohl bei einem einzelnen geöffneten Kopf als auch bei sehr vielen geöffneten Köpfen für die Brandbekämpfung ausreicht. Das Konzept von konstantem Volumenstrom und konstanter Förderhöhe wird in einem späteren Abschnitt ausführlich behandelt.

Hat die Hauptpumpe einmal angelaufen, schaltet sie nicht automatisch ab. Der Druckschalter gibt nur das Anlaufsignal; das Abschalten bleibt der Entscheidung des befugten Personals überlassen. Der Grund: Eine momentane Druckerholung während des Brandes bedeutet nicht, dass der Brand gelöscht ist. Für den unterbrechungsfreien Leistungsbedarf der Hauptpumpe wird verlangt, die Stromversorgung aus einer Leitung zu beziehen, die im Brandszenario nicht abgeschaltet wird; diese Unabhängigkeit bildet zusammen mit der Diesel-Reservepumpe die Zuverlässigkeit des Systems. Die vollständige Liste der Ausrüstung, die im Feuerlöschpumpenraum vorhanden sein muss, finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Welche Ausrüstung muss im Feuerlöschpumpenraum vorhanden sein?)

Die Reservepumpe ist die zweite Pumpe mit voller Kapazität, die bereitsteht, um den Löschwasserbedarf zu decken, wenn die Hauptpumpe aus irgendeinem Grund nicht zuschalten kann oder nicht ausreicht. Die Antwort auf die Frage, wann die Reservepumpe zuschaltet, ist eindeutig: wenn der Druck auch unter die Schwelle der Hauptpumpe fällt, d. h. wenn die Hauptpumpe nicht anläuft oder den Volumenstrom allein nicht deckt. In der gängigsten Ausführung hat die Reservepumpe einen Dieselmotor; so kann sie auch bei Stromausfall laufen und verfügt über eine Energiequelle, die von der Stromversorgung der Hauptpumpe vollständig unabhängig ist. Die Anlaufschwelle der Reservepumpe wird unterhalb der Schwelle der Hauptpumpe eingestellt.

Hier wird die Stufenlogik klar. Bei fallendem Druck schaltet sich zuerst die Jockeypumpe zu, dann die Hauptpumpe und zuletzt die Reservepumpe. Das heißt, die Schwellenwerte der Druckschalter sind von oben nach unten in der Reihenfolge Jockeypumpe, Hauptpumpe, Reservepumpe angeordnet. Arbeitet die Hauptpumpe einwandfrei, stellt sie den Druck schnell wieder her, und die Schwelle der Reservepumpe wird nie erreicht; die Reservepumpe schaltet sich nur zu, wenn die Hauptpumpe nicht anläuft oder den Volumenstrom allein nicht deckt. Diese Reihenfolge garantiert, dass das System selbst bei Ausfall einer einzelnen Pumpe weiterarbeitet.

Die Diesel-Reservepumpe hat ihre eigene Zuverlässigkeitskette. Der Dieselsteuerschrank wird aus zwei getrennten Batterien versorgt, und der automatische Anlasserkreis unternimmt drei Startversuche; kann die erste Batteriegruppe den Motor nicht starten, wechselt er zur zweiten Batteriegruppe. Der Brennstofftank wird so dimensioniert, dass er für einen bestimmten Zeitraum Betrieb der Pumpe bei Volllast ausreicht; dieser Zeitraum variiert je nach Norm und Gebäudeklasse. Den ausführlichen Vergleich zwischen elektrischer Hauptpumpe und Diesel-Reservepumpe finden Sie in unserem eigenen Ratgeber. (Details: Elektrische oder Diesel-Feuerlöschpumpe? Die Unterschiede im Vergleich)

In manchen Projekten ist auch die Reservepumpe elektrisch; in diesem Fall werden die beiden Elektropumpen aus zwei getrennten Stromversorgungen oder aus einer generatorgestützten Leitung gespeist. Im Hinblick auf die Unabhängigkeit der Energiequelle ist die sicherste Lösung jedoch eine elektrische Hauptpumpe mit Diesel-Reservepumpe. Diese Kombination stellt sicher, dass Löschwasser auch dann gefördert wird, wenn sowohl das öffentliche Netz ausfällt als auch der Generator nicht anläuft. Da der wahrscheinlichste erste Ausfall im Brandszenario ein Stromausfall ist, gilt die Diesel-Reservepumpe in den meisten Gebäuden als verpflichtend.

Die Jockeypumpe ist eine kleine Hilfspumpe geringer Kapazität, die kleine Leckagen und Druckverluste in der Löschleitung ausgleicht und das System auf Bereitschaftsdruck hält. Ihre Aufgabe ist nicht das Löschen, sondern die Leitung dauerhaft gefüllt und unter Druck zu halten; so steht im Brandfall Wasser in der Leitung bereit, bis die Hauptpumpe zuschaltet. Die Jockeypumpe ist typischerweise eine vertikale mehrstufige Kreiselpumpe mit einem kleinen Volumenstrom von 1–3 m³/h.

Die Jockeypumpe verhindert, dass die Hauptpumpe unnötig anläuft. In Löschleitungen entstehen mit der Zeit kleine Leckagen an Ventildichtungen, Flanschverbindungen und der Prüfleitung; diese Leckagen senken den Druck langsam ab. Ohne Jockeypumpe würde bei jedem kleinen Druckabfall die Hauptpumpe mit 30–90 kW Leistung zuschalten, die Leitung füllen und wieder abschalten; dieses häufige Anlaufen verbraucht Strom und verschleißt die Hauptpumpe. Die Jockeypumpe gleicht diese kleinen Druckabfälle aus und hält die Hauptpumpe allein für den echten Brandfall bereit.

Die Anlaufschwelle der Jockeypumpe wird oberhalb der Schwelle der Hauptpumpe eingestellt. In einem System mit 10 bar Bereitschaftsdruck beispielsweise läuft die Jockeypumpe an, wenn der Druck auf 9 bar fällt, und schaltet ab, sobald 10 bar erreicht sind; die Hauptpumpe schaltet sich erst zu, wenn der Druck auf 8 bar fällt. Diese Differenz von 1 bar sorgt dafür, dass die Hauptpumpe nie anläuft, solange die Jockeypumpe die kleine Leckage ausgleichen kann. Arbeitsweise, Dimensionierung und Zusammenspiel mit dem Behälter der Jockeypumpe finden Sie in unserem ausführlichen Ratgeber. (Details: Was ist eine Jockeypumpe? Warum wird sie in der Feuerlöschpumpenanlage eingesetzt?)

Neben der Jockeypumpe wird ein kleiner Membran-Druckbehälter angeordnet. Dieser Behälter stellt ein Pufferenvolumen bereit, das bei sehr kleinen Leckagen verhindert, dass die Jockeypumpe pro Minute mehrfach an- und abschaltet; er glättet den Druckabfall und verringert die Schalthäufigkeit der Jockeypumpe. Der Vordruck des Behälters wird etwas unterhalb des Abschaltdrucks der Jockeypumpe eingestellt. Zur Auswahl und Vordruckeinstellung des Membran-Druckbehälters finden Sie Informationen in unserem allgemeinen Ratgeber. (Details: Wie wählt man ein Ausdehnungsgefäß aus? Wo kommen Gefäße mit 24, 50, 100, 200 und 500 Litern zum Einsatz?)

Die Stufeneinstellung der Druckschalter ist der Vorgang, bei dem Anlauf- und Abschaltschwelle jeder Pumpe in bar einzeln festgelegt werden, damit die drei Pumpen in der richtigen Reihenfolge zuschalten. Die Grundregel lautet: Die höchste Schwelle gehört der Jockeypumpe, die mittlere der Hauptpumpe, die niedrigste der Reservepumpe. So schaltet sich bei fallendem Druck zuerst die Jockeypumpe zu, dann die Hauptpumpe und zuletzt die Reservepumpe. Werden die Schwellen zu nahe beieinander eingestellt, laufen die Pumpen gemeinsam an, und die Stufenlogik gerät durcheinander.

Ein typisches Beispiel für eine Stufeneinstellung sieht in Zahlen so aus. Die Antwort auf die Frage, bei welchem Druck die Feuerlöschpumpe anläuft, steckt in diesen Schwellen. Der Nenndruck des Systems betrage 10 bar. Die Jockeypumpe läuft bei 9,0 bar an und schaltet bei 10,0 bar ab. Die Hauptpumpe läuft bei 8,0 bar an und schaltet nicht automatisch ab. Die Reservepumpe läuft bei 7,0 bar an und schaltet nicht automatisch ab. Bei dieser Einstellung bleibt zwischen der Schwelle der Jockeypumpe und der Hauptpumpe 1 bar Unterschied, zwischen Haupt- und Reservepumpe ebenfalls 1 bar. Die Abstände werden so groß gewählt, dass bei kurzzeitigen Druckschwankungen die Pumpen nicht in unnötiger Reihenfolge anlaufen.

Die Größe der Differenz zwischen den Schwellen wird nach Anlagenvolumen und Leckagemenge gewählt. Der allgemeine Ansatz ist, zwischen den einzelnen Stufen mindestens 0,7–1,0 bar Abstand zu lassen. In einem sehr großen Gebäude sinkt der Druck wegen des großen Rohrvolumens langsam, und die Abstände können etwas verringert werden; in einem kleinen Gebäude sinkt der Druck wegen des geringen Volumens schnell, und die Abstände werden groß gewählt. Beide Schwellen des Druckschalters werden eingestellt und dabei mit einem Manometer überprüft; man verlässt sich nicht allein auf den Katalog.

Bei der Einstellung gilt folgende Reihenfolge. Zuerst wird der Nenndruck des Systems bestimmt, und der Abschaltdruck der Jockeypumpe wird darauf gesetzt. Dann wird der Anlaufdruck der Jockeypumpe ca. 1 bar unter den Nenndruck gelegt. Anschließend wird der Anlauf der Hauptpumpe 1 bar unter den Anlauf der Jockeypumpe und der Anlauf der Reservepumpe 1 bar unter den der Hauptpumpe eingestellt. Im letzten Schritt wird durch stufenweises Absenken des Drucks an der Prüfleitung tatsächlich überprüft, dass jede Pumpe bei der richtigen Schwelle anläuft. Zur Bedeutung des Zusammenhangs von Förderhöhe und Druck in mWS lesen Sie unseren Ratgeber. (Details: Was ist mWS bei Pumpen? Wie viel bar sind 10 mWS?)

Eine Feuerlöschpumpe ist eine Pumpe, die so ausgewählt wird, dass sie die Förderhöhe über einen weiten Volumenstrombereich nahezu konstant hält und den Druck in der Leitung während der gesamten Brandbekämpfung garantiert. Bei einer normalen Förder- oder Umwälzpumpe ist das Ziel Energieeffizienz, bei der Feuerlöschpumpe sind es Zuverlässigkeit und Druckkontinuität. Deshalb werden Feuerlöschpumpen nicht zur Energieeinsparung dimensioniert, sondern um selbst im ungünstigsten Szenario ausreichenden Druck zu halten.

Die praktische Bedeutung der konstanten Förderhöhe ist folgende. Wie viele Sprinklerköpfe bei einem Brand öffnen, ist vorher nicht bekannt; es kann ein einzelner Kopf öffnen, aber auch alle Köpfe in der Auslegungsfläche. Weil die Pumpenkennlinie flach ist, bleibt der Druck am Austritt jedes Kopfes für die Brandbekämpfung ausreichend, auch wenn der Volumenstrom mit der Zahl der geöffneten Köpfe steigt. Wäre die Kennlinie steil, würde der Druck bei vielen geöffneten Köpfen zusammenbrechen, und die entfernten Köpfe könnten nicht genügend Wasser versprühen.

Der Unterschied zwischen Feuerlöschpumpe und normaler Kreiselpumpe lässt sich als Liste wie folgt zusammenfassen. Beide Pumpen arbeiten als Kreiselpumpen, doch Auswahlkriterien und Kennlinienverlauf sind völlig verschieden.

• Auslegungsziel – Feuerlöschpumpe: Zuverlässigkeit und Druckkontinuität; normale Pumpe: Energieeffizienz und Betriebskosten
• Kennlinienverlauf – Feuerlöschpumpe: über einen breiten Volumenstrombereich flach, konstante Förderhöhe; normale Pumpe: Förderhöhe sinkt mit steigendem Volumenstrom deutlich
• Betriebshäufigkeit – Feuerlöschpumpe: steht den größten Teil des Jahres in Bereitschaft, läuft nur beim Test und im Brandfall; normale Pumpe: läuft dauerhaft oder häufig
• Abschaltlogik – Feuerlöschpumpe: Haupt- und Reservepumpe werden von Hand abgeschaltet; normale Pumpe: schaltet automatisch ab, wenn der Bedarf endet
• Redundanz – Feuerlöschpumpe: Hauptpumpe plus Reservepumpe plus Jockeypumpe, die Dreiergruppe ist verpflichtend; normale Pumpe: in den meisten Anwendungen genügt eine einzelne Pumpe
• Auswahlpunkt – Feuerlöschpumpe: der Förderhöhenwert bei 150 % Volumenstrom ist entscheidend; normale Pumpe: der Nennbetriebspunkt ist entscheidend
• Norm – Feuerlöschpumpe: NFPA 20 und TS EN 12845 verpflichtend; normale Pumpe: Effizienznormen wie EN 16297

Aufgrund dieser Unterschiede wird eine Feuerlöschpumpe nie nach Effizienzklasse ausgewählt. Der Betrieb mit Frequenzumrichter spart bei normalen Pumpen Energie, wird bei Feuerlöschpumpen von den meisten Normen für die Hauptlöschpumpe jedoch nicht gewünscht, weil der Ausfall eines elektronischen Umrichters dazu führen kann, dass die Pumpe nicht anläuft. Die Feuerlöschpumpe wird direkt eingeschaltet und läuft mit voller Drehzahl. Zur Funktionsweise von Pumpen mit Frequenzumrichter lesen Sie unseren eigenen Ratgeber. (Details: Pumpe mit Frequenzumrichter: Was ist das? Spart sie wirklich Strom?)

Die Regel „65 % Förderhöhe bei 150 % Volumenstrom“ ist ein Abnahmekriterium für die Pumpenkennlinie und besagt, dass eine Feuerlöschpumpe bei 150 % ihres Nennvolumenstroms mindestens 65 % ihrer Nennförderhöhe halten muss. Diese Regel garantiert, dass die Pumpe auch bei übermäßigem Volumenstrom noch ausreichenden Druck aufrechterhalten kann, und prüft im Rahmen von NFPA 20 und TS EN 12845 drei Punkte der Pumpenkennlinie. Wird die Regel nicht erfüllt, wird die Pumpe für die Feuerlöschanwendung nicht akzeptiert.

Die Regel prüft auf der Kennlinie tatsächlich drei Punkte zugleich. Der erste Punkt ist das geschlossene Ventil, also Volumenstrom null; hier darf die Förderhöhe höchstens ca. 140 % des Nennwerts betragen, andernfalls ist die Kennlinie zu steil. Der zweite Punkt ist der Nennvolumenstrom; hier liefert die Pumpe 100 % Förderhöhe. Der dritte Punkt ist 150 % Volumenstrom; hier muss die Förderhöhe mindestens 65 % des Nennwerts betragen. Diese drei Punkte bestätigen zusammen, dass die Kennlinie die geeignete Flachheit hat.

Machen wir es an einem Zahlenbeispiel konkret. Betrachten wir eine Feuerlöschpumpe mit dem Nennpunkt 100 m³/h Volumenstrom und 80 mWS Förderhöhe. 150 % Volumenstrom sind 150 m³/h. Die Mindestförderhöhe, die die Pumpe bei diesem Volumenstrom liefern muss, beträgt 65 % von 80 mWS, also 52 mWS. Wird auf der Katalogkennlinie bei 150 m³/h ein Wert von 52 mWS oder mehr abgelesen, erfüllt die Pumpe die Regel; wird ein Wert wie 48 mWS abgelesen, ist die Pumpe für diese Anwendung nicht geeignet.

Der Punkt bei geschlossenem Ventil wird im selben Beispiel ebenfalls geprüft. Beträgt die Nennförderhöhe 80 mWS, darf die Förderhöhe bei geschlossenem Ventil ca. 112 mWS nicht überschreiten, also nicht über 140 % von 80 mWS liegen. Wird bei geschlossenem Ventil ein sehr hoher Wert wie 130 mWS abgelesen, ist die Kennlinie zu steil; eine solche Pumpe erzeugt bei kleinem Volumenstrom übermäßigen Druck und belastet die Leitung. Diese Prüfung der drei Punkte ist das zahlenmäßige Rückgrat der Pumpenauswahl.

Der praktische Nutzen dieser Regel ist, dass das System weiterarbeitet, auch wenn im Brandfall mehr Köpfe öffnen als erwartet. Selbst wenn ein Bedarf von bis zu 150 % des Auslegungsvolumenstroms auftritt, arbeitet der am weitesten entfernte Sprinklerkopf noch mit ausreichendem Volumenstrom, weil die Pumpe mehr als zwei Drittel des Nenndrucks hält. Wie Pumpenvolumenstrom und Betriebspunkt berechnet werden, finden Sie Schritt für Schritt in unserem eigenen Ratgeber. (Details: Wie berechnet man den Pumpenvolumenstrom? m³/h, l/min und Druckberechnung)

Der gemeinsame Einsatz von elektrischer Hauptpumpe und Diesel-Reservepumpe ist ein Zuverlässigkeitsprinzip, das das Ausfallrisiko an einer einzelnen Stelle beseitigt, indem es die beiden Pumpen an zwei voneinander unabhängige Energiequellen anschließt. Die Elektropumpe wird aus dem öffentlichen Netz gespeist; die Dieselpumpe arbeitet mit eigenem Brennstofftank und eigenen Batterien völlig unabhängig vom Netz. Da der wahrscheinlichste erste Ausfall bei einem Brand ein Stromausfall ist, garantiert die Diesel-Reserve das Löschwasser für den Fall, dass der Strom ausfällt.

Die Unabhängigkeit der beiden Energiequellen lässt sich in konkreten Zahlen denken. Die elektrische Hauptpumpe nimmt je nach Kapazität einen Motor mit 15–132 kW Leistung auf und ist eine Last, die unterbrechungsfrei gespeist werden muss. Der Motor der Diesel-Reservepumpe hingegen schaltet sich über ein Anlasssystem zu, das aus Batterien arbeitet; der Brennstofftank wird so dimensioniert, dass er für einen bestimmten Zeitraum unterbrechungsfreien Betrieb der Pumpe bei Volllast ausreicht. So fördert der Dieselmotor selbst dann unabhängig weiter Löschwasser, wenn der Strom ausfällt und auch der Generator nicht anläuft.

Der Dieselmotor hat eine eigene Steuerlogik. Der Steuerschrank der Dieselpumpe arbeitet mit zwei getrennten Batteriegruppen, und der automatische Anlasserkreis unternimmt in bestimmten Abständen drei Startversuche; kann eine Batteriegruppe den Motor nicht starten, wechselt er zur zweiten Gruppe. Ist der Motor einmal angelaufen, läuft er, bis er von Hand abgeschaltet wird. Kühlung, Abgasführung und Brennstoffversorgung des Dieselmotors sind Posten, die bei der Planung des Pumpenraums jeweils gesondert zu behandeln sind. Den ausführlichen Vergleich der beiden Pumpentypen finden Sie in unserem eigenen Ratgeber. (Details: Elektrische oder Diesel-Feuerlöschpumpe? Die Unterschiede im Vergleich)

In manchen großen Anlagen ist als dritte Zuverlässigkeitsebene auch ein Generator vorhanden. In diesem Fall wird die elektrische Hauptpumpe normalerweise aus dem Netz gespeist und bei Netzausfall aus dem Generator; die Diesel-Reservepumpe bleibt weiterhin unabhängig. Weil aber auch der Generator möglicherweise nicht anläuft, wird die Diesel-Reservepumpe in den meisten Projekten selbst bei vorhandenem Generator beibehalten. Die Unabhängigkeit der Energiequellen ist das wichtigste einzelne Auslegungsprinzip der Brandzuverlässigkeit.

NFPA 20 und TS EN 12845 sind die beiden grundlegenden Normen, die Auslegung, Installation und Prüfung von Feuerlöschpumpensätzen regeln. NFPA 20 ist amerikanischen Ursprungs, TS EN 12845 ist die Norm für automatische Sprinkleranlagen, die in der europäischen und türkischen Praxis verbreitet ist. Beide verlangen eine redundante Auslegung der Hauptpumpe, die Aufrechterhaltung des Bereitschaftsdrucks durch die Jockeypumpe, dass die Pumpenkennlinie bestimmte Punkte durchläuft, und regelmäßige Tests.

Die wichtigsten Regeln, die diese Normen gemeinsam verlangen, lauten als Liste wie folgt. Jeder Punkt ist dazu da, den Betrieb des Systems im tatsächlichen Brandfall sicherzustellen.

• Redundanz – neben der Hauptpumpe muss eine Reservepumpe mit voller Kapazität vorhanden sein; läuft die Hauptpumpe nicht an, muss die Reservepumpe zuschalten
• Unabhängige Energie – die Energiequellen von Haupt- und Reservepumpe müssen voneinander unabhängig sein; die gängige Lösung ist elektrische Hauptpumpe plus Diesel-Reservepumpe
• Kennlinienabnahme – die Pumpe muss bei 150 % Volumenstrom mindestens 65 % der Nennförderhöhe liefern und darf bei geschlossenem Ventil ca. 140 % nicht überschreiten
• Automatischer Anlauf, Abschalten von Hand – Haupt- und Reservepumpe müssen bei Druckabfall automatisch anlaufen, dürfen aber ausschließlich von Hand abgeschaltet werden
• Trennung von der Jockeypumpe – kleine Leckagen müssen von der Jockeypumpe ausgeglichen werden, die Hauptpumpe darf nicht unnötig anlaufen
• Prüfleitung – damit die Volumenstrom-Druck-Kennlinie der Pumpe vor Ort gemessen werden kann, muss eine Prüfleitung mit Durchflussmesser vorhanden sein
• Regelmäßiger Test – die Pumpen müssen in bestimmten Abständen betrieben und protokolliert werden; der Dieselmotor muss wöchentlich getestet werden

Die Normen stellen auch Anforderungen an den Pumpenraum selbst: Der Raum muss ein brandschutztechnisch abgetrennter Bereich sein, für den Dieselmotor sind Lüftung und Abgasführung erforderlich, außerdem Temperaturhaltung gegen Frostgefahr und eine unterbrechungsfreie Wasserversorgung der Pumpe. Alle diese Anforderungen dienen dazu, dass der Satz selbst im ungünstigsten Szenario arbeiten kann. Die ausführlichen Anforderungen der NFPA 20 finden Sie in unserem eigenen Ratgeber. (Details: Was ist NFPA 20?)

Es genügt nicht, die Namen der Normen zu kennen; welche Norm in welchem Projekt anzuwenden ist, hängt von der Nutzungsklasse des Gebäudes und den örtlichen Vorschriften ab. In der Türkei werden die meisten automatischen Sprinklerprojekte im Rahmen der türkischen Brandschutzverordnung für Gebäude auf Grundlage der TS EN 12845 ausgelegt. Die Wahl der richtigen Norm und ihre Anpassung an das Projekt beeinflussen das Genehmigungsverfahren der Anlage unmittelbar; deshalb sollte bereits in der Planungsphase gemeinsam mit dem Fachplaner für Gebäudetechnik darüber entschieden werden.

Die Prüfleitung ist eine gesonderte Leitung mit Durchflussmesser, die an den druckseitigen Verteiler angeschlossen wird, damit die Kennlinie von Volumenstrom und Förderhöhe der Feuerlöschpumpe unter realen Bedingungen gemessen werden kann. Dank dieser Leitung kann die Pumpe, ohne einen echten Brand abzuwarten, bei vollem Volumenstrom betrieben und ihre Leistung überprüft werden. Der Durchflussmesser an der Prüfleitung zeigt den momentanen Volumenstrom in m³/h an; das Manometer gibt die Förderhöhe in bar oder mWS an.

Die Prüfleitung ermöglicht es, die drei kritischen Punkte der Pumpenkennlinie vor Ort zu überprüfen. Durch stufenweises Öffnen der Armatur in der Prüfleitung wird der Volumenstrom erhöht; bei Volumenstrom null, bei Nennvolumenstrom und bei 150 % Volumenstrom wird die Förderhöhe abgelesen. Diese Werte werden mit der Katalogkennlinie der Pumpe verglichen; bei Abweichungen wird nach Laufradverschleiß, Verstopfung oder Saugproblemen gesucht. Ohne Prüfleitung ist diese Überprüfung nicht möglich, und die tatsächliche Leistung der Pumpe zeigt sich erst im Brandfall, was nicht hinnehmbar ist.

Das Wasser der Prüfleitung wird auf zwei Arten verwertet. Bei kleinen Systemen wird das Prüfwasser in die Entwässerung abgegeben; bei großen Systemen wird das Prüfwasser in den Behälter zurückgeführt, um Verschwendung zu vermeiden. Damit die Bereitschaftsfunktion des Systems beim Test nicht beeinträchtigt wird, wird die Prüfleitung so ausgelegt, dass sie unabhängig von der Hauptlöschleitung arbeitet. So bleibt das System auch während des Tests brandbereit.

Der regelmäßige Test ist der eigentliche Daseinszweck der Prüfleitung. Elektropumpen werden in bestimmten Abständen kurz betrieben; der Dieselmotor wird in der Regel wöchentlich getestet und für einen bestimmten Zeitraum betrieben, und alle Ergebnisse werden protokolliert. Diese Aufzeichnungen dienen sowohl bei Normprüfungen als auch zur frühen Erkennung einer möglichen Störung. Zum Umfang der regelmäßigen Wartung von Pumpen lesen Sie unseren eigenen Ratgeber. (Details: Pumpenwartung)

Die Feuerlöschpumpenkapazität wird berechnet, indem der höchste Volumenstrom, den das System gleichzeitig anfordern kann, und die Förderhöhe, die erforderlich ist, um diesen Volumenstrom zum entferntesten Punkt zu bringen, gemeinsam bestimmt werden. Auf der Volumenstromseite werden Sprinkler-Auslegungsfläche und Hydrantenvolumenstrom addiert; auf der Förderhöhenseite werden der erforderliche Druck am höchsten und entferntesten Kopf, der Höhenunterschied und der Rohrreibungsverlust addiert. Beide Werte ergeben den Nennbetriebspunkt der Pumpe.

Die Volumenstromberechnung beginnt auf der Sprinklerseite. Bei einer Sprinklerauslegung gibt es eine Auslegungsfläche, die nach der Gefahrenklasse bestimmt wird, und eine Wasserdichte pro Quadratmeter dieser Fläche. In einem Lager der mittleren Gefahrenklasse beispielsweise wird die Auslegungsdichte mit ca. 5 mm/min angesetzt, d. h. in der Größenordnung von 5 l/min/m²; nimmt man eine Auslegungsfläche von 216 m² an, ergibt sich ein Sprinklervolumenstrom von 5 mal 216 gleich 1080 l/min, d. h. ca. 65 m³/h. Dieser Wert variiert je nach Gefahrenklasse und Projekt; der genaue Wert wird den einschlägigen Normen entnommen.

Der Volumenstrom für Hydranten und Wandhydranten wird darauf addiert. Ungefähr werden für jeden Wandhydranten 1,5–2,5 m³/h und für jeden Außenhydranten höhere Volumenströme in die Auslegung einbezogen; die Norm legt fest, wie viele Wandhydranten und Hydranten gleichzeitig zu berücksichtigen sind. Bei einem Sprinklervolumenstrom von 65 m³/h und einem gleichzeitigen Hydrantenanteil von ca. 35 m³/h beträgt der gesamte Auslegungsvolumenstrom ca. 100 m³/h. Dieser wird als Nennvolumenstrom der Pumpe gewählt.

Die Förderhöhenseite ist die Summe dreier Posten: des erforderlichen Austrittsdrucks am entferntesten Kopf, des Höhenunterschieds von der Pumpe bis zu diesem Kopf sowie des Reibungsverlusts in Rohr und Armaturen. Beträgt beispielsweise der erforderliche Austrittsdruck für den entferntesten Sprinkler 3,5 bar, der Höhenunterschied 40 m, also ca. 4 bar, und der Reibungsverlust ca. 1,5 bar, so ergibt sich eine erforderliche Gesamtförderhöhe von ca. 9 bar, also ca. 90 mWS. Die Pumpe wird somit so gewählt, dass sie bei 100 m³/h Volumenstrom 90 mWS fördert.

Der letzte Schritt ist die Überprüfung, dass die gewählte Pumpe die Regel „65 % Förderhöhe bei 150 % Volumenstrom“ erfüllt. Für den Nennpunkt 100 m³/h und 90 mWS muss die Förderhöhe bei 150 m³/h Volumenstrom mindestens 58,5 mWS betragen. Erfüllt die Katalogkennlinie diesen Wert, ist die Pumpe geeignet. Die Kapazitätsberechnung ist projektspezifisch und wird zwingend gemeinsam mit der Fachplanung der Gebäudetechnik durchgeführt; die Zahlen hier dienen dazu, die Methode zu zeigen, und variieren je nach Baureihe. Mit Ihren Messdaten können Sie sich an uns wenden, damit wir den richtigen Satz auswählen. (Details: unsere Kontaktseite)

Feuerlöschpumpe und Sprinkleranlage arbeiten zusammen, indem die Pumpe die Leitung unter Druck hält und die Sprinklerköpfe im Brandfall einzeln öffnen und dieses Druckwasser versprühen. Sprinklerköpfe sind normalerweise geschlossen; in jedem Kopf befindet sich eine Glasampulle, die bei einer bestimmten Temperatur zerspringt, oder ein Schmelzlot, das schmilzt. Überschreitet die Hitze des Brandes diese Schwelle, öffnet nur der Kopf in diesem Bereich, und das von der Pumpe geförderte Wasser strömt an dieser Stelle aus.

In diesem Zusammenspiel zeigt sich die Stufenlogik erneut. Sobald der erste Kopf öffnet, beginnt Wasser aus der Leitung zu fließen, und der Druck fällt; zuerst versucht die Jockeypumpe auszugleichen, wächst der Volumenstrom, schaltet sich die Hauptpumpe zu. Mit steigender Zahl geöffneter Köpfe wächst der Volumenstrom, doch dank der flachen Kennlinie der Feuerlöschpumpe bleibt der Austrittsdruck jedes Kopfes für die Brandbekämpfung ausreichend. Zur Funktionsweise der Sprinkleranlage und ihrem Zusammenspiel mit der Pumpe lesen Sie unseren eigenen Ratgeber. (Details: Wie funktioniert eine Sprinkleranlage? Wie hängt sie mit der Feuerlöschpumpe zusammen?)

Die Sprinklerauslegung beruht nicht darauf, wie viele Köpfe gleichzeitig öffnen, sondern darauf, welche Fläche im ungünstigsten Fall unter Wasser gesetzt wird. Auslegungsfläche und Wasserdichte bestimmen den Volumenstrom, den die Pumpe decken muss; deshalb kann die Pumpenauswahl nicht unabhängig von der Sprinklerauslegung erfolgen. Eine falsch dimensionierte Pumpe kann den Druck nicht halten, wenn alle Köpfe in der Auslegungsfläche öffnen, und die entfernten Köpfe arbeiten mit unzureichendem Volumenstrom.

Für die Integrität des Systems werden Pumpe, Rohrnetz, Köpfe und Löschwasserbehälter gemeinsam ausgelegt. Der Löschwasserbehälter wird so dimensioniert, dass die Pumpe bei vollem Volumenstrom mindestens über die ausgelegte Löschdauer unterbrechungsfrei Wasser entnehmen kann; ein leerlaufender Behälter unterbricht die Brandbekämpfung. Für Feuerlöschausrüstung und Systemkomponenten können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Brandschutz)

Der Feuerlöschpumpenraum ist ein besonderer Bereich, in dem der Pumpensatz in einem eigenen Raum untergebracht ist, der brandbeständig, belüftet und frostgeschützt ist. Die Auslegung des Raums zielt darauf, dass die Pumpen selbst im ungünstigsten Szenario arbeiten können; deshalb gibt es sowohl bauliche als auch mechanische Anforderungen. In Räumen mit Diesel-Reservepumpe kommen Lüftung und Abgasführung besondere Bedeutung zu.

Die wichtigsten Punkte, auf die im Raum zu achten ist, lauten wie folgt. Die Temperatur wird auf einem Niveau gehalten, bei dem Pumpenwasser und Dieselmotor nicht einfrieren; in der Regel wird verlangt, dass sie nicht unter 4 Grad Celsius fällt. Die Lüftung hat eine Kapazität, die Verbrennungsluft des Dieselmotors zuzuführen und die Wärme im Raum abzuführen. Die Wasserversorgung wird unterbrechungsfrei sichergestellt; die Saugleitung wird so ausgelegt, dass die Pumpe keine Kavitation erzeugt. Die Stromversorgung wird aus einer Leitung bezogen, die im Brandfall nicht abgeschaltet wird.

Die Pumpenanordnung wird so geplant, dass ausreichend Zugangsfläche für Wartung und Test bleibt. Druckseitiger Verteiler, Prüfleitung, Manometer und Druckschalter befinden sich in gut ablesbarer und zugänglicher Position. Vor den Schaltschränken und rund um die Pumpe wird Arbeitsraum freigehalten. Brennstofftank, Abgasrohr und Batteriegruppen des Dieselmotors sind zugänglich. Die vollständige Liste der Ausrüstung, die im Pumpenraum vorhanden sein muss, finden Sie in unserem eigenen Ratgeber. (Details: Welche Ausrüstung muss im Feuerlöschpumpenraum vorhanden sein?)

Die richtige Auslegung der Saugseite ist der am häufigsten vernachlässigte Punkt des Pumpenraums. Wird der Durchmesser der Saugleitung nicht ausreichend gewählt oder ist die Saughöhe zu groß, erzeugt die Pumpe Kavitation, und ihr Volumenstrom sinkt. Liegt der Löschwasserbehälter oberhalb der Pumpe, steht die Saugseite unter positivem Druck, und das Kavitationsrisiko sinkt; liegt der Behälter tiefer, werden die Saugbedingungen sorgfältig berechnet. Sie können sich unsere Produktgruppe Feuerlöschanlagen und die Pumpenoptionen ansehen. (Details: Pumpensysteme)

Die Feuerlöschpumpe ist ein System, das in regelmäßigen Abständen getestet und dessen Wartung protokolliert wird, um sicherzustellen, dass sie im tatsächlichen Brandfall arbeitet. Der Test überprüft den Anlauf der Pumpe, die Schwellen der Druckschalter und die Leistung bei Volumenstrom und Förderhöhe. Elektropumpen werden in der Regel seltener getestet, der Dieselmotor häufiger; es ist üblich, den Dieselmotor wöchentlich zu betreiben und für einen bestimmten Zeitraum unter Last zu halten.

Die beim Test betrachteten Werte sind zahlenmäßig. Durch Öffnen der Prüfleitung wird der Volumenstrom stufenweise erhöht, und die Förderhöhe wird bei Volumenstrom null, bei Nennvolumenstrom und bei 150 % Volumenstrom abgelesen. Die abgelesenen Werte werden mit der Katalogkennlinie verglichen; liegt die Förderhöhe im Nennpunkt deutlich unter dem Katalogwert, wird nach Laufradverschleiß oder Saugproblemen gesucht. Die Richtigkeit der Druckschalterschwellen wird überprüft, indem der Druck an der Prüfleitung stufenweise abgesenkt und beobachtet wird, dass jede Pumpe bei dem richtigen bar-Wert anläuft.

Die Wartung des Dieselmotors ist eine eigene Kette. Ladezustand der Batterie, Brennstoffstand, Kühlmittel- und Ölstand werden regelmäßig kontrolliert; da Brennstoff bei langer Standzeit verderben kann, wird seine Frische überwacht. Der Motor wird bei jedem Test für einen bestimmten Zeitraum unter Last betrieben; ihn nur wenige Sekunden anzulassen und abzustellen, bestätigt nicht, dass der Motor im tatsächlichen Brandfall dauerhaft laufen kann. Deshalb wird der Dieseltest unter Last und über ausreichend lange Dauer durchgeführt.

Wartungsprotokolle werden sowohl für die behördliche Prüfung als auch für die Störungsverfolgung geführt. Bei jedem Test werden Datum, Betriebsdauer, abgelesene Volumenstrom- und Druckwerte, das Startverhalten des Dieselmotors und gegebenenfalls beobachtete Auffälligkeiten eingetragen. Diese Aufzeichnungen machen mit der Zeit langsame Leistungsabfälle der Pumpe sichtbar und ermöglichen ein Eingreifen, bevor es zu einem großen Ausfall kommt. Zu den allgemeinen Wartungsposten von Pumpen lesen Sie unseren eigenen Ratgeber. (Details: Pumpenwartung)