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04 Apr 2018

Brände in Gebäuden - Kapitel 1

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Cover of Enclosure Fires

Lars Göran Bengtsson, BioZiel dieses Buches ist es, ein tieferes Verständnis dafür zu vermitteln, wie sich Feuer bei Bränden in geschlossenen Räumen verhält. Dieses Buch wurde in erster Linie für Feuerwehrleute geschrieben.

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Jedes Jahr sterben in Schweden etwa hundert Menschen durch Feuer, die meisten davon bei Hausbränden. Die meisten davon bei Hausbränden. Feuer verursacht auch große Sachschäden, wobei der Versicherungssektor den Wert des jährlich zerstörten Eigentums auf schätzungsweise 3,4 Milliarden Schwedische Kronen (ca. 260 Millionen Pfund) beziffert.

LESEN Sie hier mehr über das Brandverhalten

Deshalb ist es so wichtig, Brände zu verhindern. Wenn erhebliche Mittel in die Brandverhütung fließen, können sowohl die Zahl der Todesopfer als auch die Kosten gesenkt werden. Wenn ein Feuer ausbricht, ist es von entscheidender Bedeutung, dass es in einem frühen Stadium bekämpft werden kann, indem die geeigneten Maßnahmen ergriffen werden.

Ziel dieses Buches ist es, ein tieferes Verständnis für das Verhalten von Feuer bei Bränden in geschlossenen Räumen zu vermitteln. Es konzentriert sich auf das Verständnis der Prozesse, die bei einem Brand in einem Schaltschrank ablaufen. Es geht jedoch nicht in erster Linie darum, wie diese Art von Feuer tatsächlich zu bekämpfen ist, z. B. durch Rauchabzug oder den Einsatz eines bestimmten Löschmittels, auch wenn solche Maßnahmen in einigen Abschnitten erörtert werden. Bei der Erörterung von Brandbekämpfungsmaßnahmen wird stattdessen auf einschlägige Handbücher verwiesen, die sich mit Rauchableitung und Löschmitteln befassen.

Auch erhebt dieses Buch nicht den Anspruch, einen erschöpfenden Einblick in diesen Bereich zu geben. So verhält sich zum Beispiel ein Feuer in einem Industriegebäude anders als bei einem Wohnungsbrand. Dieses Buch beschreibt hauptsächlich Brände in kleineren Räumen wie Wohnungen oder Häusern. Feuerwehrleute müssen grundlegende Kenntnisse über die Faktoren haben, die das Verhalten dieser Arten von Bränden steuern. Wie bei anderen Einsätzen besteht auch hier ein großer Druck, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen. Natürlich ist es auch sehr wichtig, die Warnzeichen, die während eines Einsatzes wahrgenommen werden können, zu kennen und auf sie zu achten.

In den letzten 10 Jahren hat die Forschung in diesen Bereichen große Fortschritte gemacht. Dies hat dazu geführt, dass sich die Herangehensweise an Brände in bestimmten Bereichen geändert hat. Einige dieser Forschungen bilden die Grundlage für dieses Buch, zusammen mit den praktischen Erfahrungen der örtlichen Feuerwehr.

Das Buch soll als Grundlage für den Unterricht über die Entwicklung von Bränden an den Schulen der schwedischen Rettungsdienstbehörde dienen. An diese Gruppe richtet sich das Buch hauptsächlich. Es kann aber auch für Personen in anderen Berufen von Interesse sein, die mit Problemen im Zusammenhang mit Bränden in Gebäuden konfrontiert sind. Ich hoffe, dass das Buch diesen Zweck erfüllen kann, sowohl als Leitfaden für Lehrer als auch als grundlegendes Handbuch, das zur Erweiterung des Wissens über die Brandentwicklung beiträgt.

Ich bin aufrichtig dankbar für all die Unterstützung, die ich in den verschiedenen Phasen des Schreibens dieses Buches erhalten habe. Viele Menschen haben dazu beigetragen, zu viele, als dass ich sie einzeln nennen könnte. Aber ich möchte ihnen allen meinen tief empfundenen Dank aussprechen.

Lars-Göran Bengtsson

Enclosure fires Figure 1

Kapitel 1

Einleitung
Ein Feuer kann auf viele verschiedene Arten ausbrechen und sich entwickeln. Es ist unmöglich, jede spezifische Art der Brandentwicklung zu beschreiben und vorherzusagen, aber wir können ein allgemeines Verständnis dafür vermitteln, wie sich ein Brand in einem Brandabschnitt entwickelt. Die Entwicklung eines Brandes wird hauptsächlich von der Menge des brennbaren Materials und dessen Anordnung im Brandraum beeinflusst. Die Sauerstoffzufuhr ist ein weiterer entscheidender Faktor.

Wenn der Raum, in dem das Feuer ausbricht, geschlossen wird, nimmt seine Intensität allmählich ab, was bedeutet, dass die Temperatur der Rauchgase im Raum sinkt. In einigen Fällen kann z. B. ein Fenster zerbrechen, und die dadurch entstehende Sauerstoffzufuhr gibt dem Feuer neuen Auftrieb. Konzepte wie die Massenverlustrate des Brennstoffs und die Wärmefreisetzungsrate sind wichtig.

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Zur Beschreibung der Brandentwicklung verwenden wir in der Regel eine Brandwachstumskurve, wie sie in Abbildung 1 dargestellt ist. Diese Abbildung ist von entscheidender Bedeutung und wird an mehreren Stellen in diesem Buch verwendet.

Die horizontale Achse gibt die Zeit an und die vertikale Achse die Temperatur der Rauchgase, die sich unter der Decke angesammelt haben - es wird angenommen, dass es sich um eine Durchschnittstemperatur handelt. Die Abbildung zeigt mögliche Wege der Brandentwicklung.

Der Zeitraum von der Zündung bis zum Überschlag wird als Frühphase der Brandentwicklung bezeichnet. Wir beginnen mit der Betrachtung dieser Entwicklung.

In der frühen Brandentwicklungsphase (siehe Abbildung 1) steigt die Temperatur allmählich an, wenn sich in dem Raum, in dem das Feuer ausbricht, eine Öffnung befindet, z. B. ein Fenster oder eine Tür. Bei diesem Raum kann es sich um eine normal eingerichtete Wohnung handeln. Das Feuer kann bis zum Flashover fortschreiten, was bedeutet, dass alle brennbaren Oberflächen in diesem Bereich Pyrolyseprodukte freisetzen. Die entstehenden Flammen füllen den gesamten Raum aus, wodurch eine sehr hohe Strahlung entsteht. Ein Mensch kann einen Flashover nicht überleben. Durch das Tragen von Schutzkleidung kann er diesen nur für einige Sekunden überstehen. Unter dem Gesichtspunkt der Lebensrettung besteht also eine wesentliche Aufgabe darin, einen Flashover des Feuers zu verhindern.

Bei einem Flashover steigt die vom Feuer freigesetzte Hitze dramatisch an, und das Feuer kann dann nur noch sehr schwer zu löschen sein. Dies verschlimmert den Schaden erheblich. Auch aus diesem Grund ist es so wichtig, das Feuer so zu bekämpfen, dass es nicht zu einem Flashover kommt. Es ist keineswegs so, dass sich alle Brände zu einem Flashover entwickeln.

Laut einer Statistik der schwedischen Rettungsdienstbehörde geschieht dies nur in wenigen Prozent der Fälle.

Nach einem Flashover ist es vor allem der Zugang zu Sauerstoff, der die Wärmefreisetzungsrate steuert. Dieses Stadium wird als voll entwickelter Brandabschnitt bezeichnet. Diese Phase des Brandverhaltens ist wichtig für die Berechnungen der Trag- und Trennfähigkeit der Gebäudeteile.

Wenn das gesamte Material im Brandabschnitt bereits seit längerer Zeit brennt, sinkt der Massenverlust des Brennstoffs und damit auch die Wärmefreisetzungsrate. Diese Phase wird als Abklingphase bezeichnet.

Die Mechanismen, die einen Flashover steuern, wie die Flammenausbreitung und die Wiederabstrahlung der Rauchgasschicht, werden in den Kapiteln 2 und 3 ausführlich behandelt. Es ist sehr wichtig zu lernen, die Anzeichen eines drohenden Flashovers zu erkennen, um die mit dem Einsatz der Feuerwehr verbundenen Risiken zu minimieren. Das Erkennen dieser Anzeichen kann für den Ausgang des Rettungseinsatzes ganz entscheidend sein.

Wenn in einem ansonsten geschlossenen Raum nur Leckagewege vorhanden sind, kommt es aufgrund des Sauerstoffmangels nicht zu einem Flashover. Die Intensität des Brandes nimmt ab, bevor es zu einem Flashover kommen kann. Dies kann auf viele verschiedene Arten geschehen, wie in Abbildung 2 dargestellt und im Folgenden näher erläutert wird.

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Belüftungssteuerung bedeutet, dass das Ausmaß des Brandes durch die Begrenzung der Sauerstoffmenge bestimmt wird. In vielen Fällen ist das Feuer bereits belüftet, wenn die Feuerwehr am Brandort eintrifft. Die Zeit, die ein Feuer benötigt, um die Lüftungssteuerung zu erreichen, ist unterschiedlich. Nehmen wir das Beispiel eines in Brand geratenen Fernsehgeräts.

Ein brennender Fernseher kann zwischen 200 und 500 kW erzeugen. Das bedeutet, dass der Sauerstoff in einem normal großen Raum bereits 3-6 Minuten nach Ausbruch des Brandes verbraucht ist. Danach nimmt die Intensität des Feuers ab und es schwelt nur noch oder erlischt von selbst.

Ein großer Teil der Hausbrände in Schweden wird durch Belüftung kontrolliert, wenn die Feuerwehr vor Ort eintrifft. Die Probleme bleiben jedoch bestehen, wenn die Feuerwehrleute die Tür zu den Räumlichkeiten öffnen. Dann strömt Luft in den Raum, in dem es brennt, was dazu führen kann, dass sich die Rauchgase im Raum entzünden. Dies geschieht jedoch nicht sehr häufig, sondern nur bei einigen Prozent aller Brände (dargestellt durch Linie 3 in Abbildung 2).

Wenn die Feuerwehrleute mit Atemschutzgeräten die richtigen Maßnahmen ergreifen und die Rauchgase sofort abkühlen, wird das Risiko einer Entzündung der Rauchgase auf ein Minimum reduziert.

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Abbildung 3. Prozentuale Verteilung des Ausmaßes eines Gebäudebrandes beim Eintreffen der Feuerwehr am Einsatzort. Man beachte, dass sich das Feuer beim Eintreffen der Feuerwehr nur in wenigen Fällen auf andere Räume ausgebreitet hat.

In einigen wenigen Fällen können sich die Rauchgase sehr schnell entzünden und die Flammen schießen mit einer Geschwindigkeit von einigen Metern pro Sekunde aus dem Raum. Dieses Phänomen ist als Rückzug bekannt und wird in Kapitel 6 ausführlich behandelt. Der Rückstau birgt große Gefahren, die in einigen Fällen sogar zum Tod von Feuerwehrleuten führen können.

Deshalb ist es sehr wichtig, dass Sie lernen, die Signale zu erkennen, die vor einem drohenden Rückstau warnen. Ein Rückstau wird durch die Linie 1 in Abbildung 2 veranschaulicht. Bei vielen Wohnungsbränden beschränken sich die Auswirkungen des Feuers auf einige wenige Gegenstände und es entsteht nur ein geringer Rauchschaden.

Beim Eintreffen der Feuerwehr brennt das Feuer oft noch auf dem ersten Objekt.

In diesem Fall gibt es hauptsächlich zwei gängige Szenarien. Im ersten Szenario erlischt das Feuer aufgrund von Sauerstoffmangel von selbst. Es hat sich kaum vom ersten Objekt aus ausgebreitet. Dies wird durch die Linie 2 in Abbildung 2 angezeigt. Die Temperatur ist in diesem Fall relativ niedrig, aber es kann zu einer starken Rauchentwicklung in der Wohnung kommen.

In dem anderen häufigen Szenario ist das Feuer beim Eintreffen der Feuerwehr noch brennstoffkontrolliert. In diesem Fall ist die Luft frei zugänglich und das Feuer wird durch die Menge des Brennstoffs kontrolliert. Die Kontrolle der Brennstoffmenge kann darauf zurückzuführen sein, dass die Gesamtbrandlast gering ist, was bedeutet, dass das Feuer nicht genügend Wärme freisetzt, um einen Überschlag zu verursachen. Es kann auch daran liegen, dass die Anordnung des Brennstoffs im Raum, d. h. die Anordnung der brennbaren Gegenstände zueinander, dazu führt, dass sich das Feuer nicht vom Ausgangsobjekt ausbreiten kann.

Das Brandverhalten wird hauptsächlich durch die Raumgeometrie, das Vorhandensein von Öffnungen und deren Größe, die Art des Brennstoffs und die Anordnung des Brennstoffs im Raum bestimmt. Weitere Faktoren sind die thermischen Eigenschaften der Umschließungsflächen, wie Dichte und Wärmekapazität.

Die Wohnung kann ziemlich voll mit Rauch sein, aber die Temperatur ist oft ziemlich niedrig. Dieses Szenario wird durch Zeile 4 in Abbildung 2 dargestellt. Um bestimmen zu können, wie weit sich ein Feuer ausbreitet, ist es wichtig, die Flammenausbreitung und die Entzündung gut zu kennen.

Im Jahr 1999 wurde die schwedische Feuerwehr zu etwa 11.000 Bränden in Gebäuden gerufen. Etwa 6.000 davon waren Hausbrände. Die Statistik zeigt, dass die meisten Brände ohne größere Probleme bekämpft werden können. Es gibt jedoch einige wenige Brände, die große Risiken bergen. Gerade für diese Brände ist es wichtig, gut vorbereitet zu sein.

Sie sollten auch daran denken, dass Situationen, die für die Feuerwehr leicht zu bewältigen sind, für die Menschen im Brandraum tödlich sein können. Bei vielen Bränden sterben Menschen an den Folgen einer Rauchgasinhalation.

Wir haben nun eine Reihe von Szenarien beschrieben, die in einem Brandraum auftreten können. Dies sollte natürlich nicht so verstanden werden, dass dies die einzigen Szenarien sind, die auftreten können. Die Realität ist viel komplizierter, und die Art und Weise, wie sich ein bestimmtes Brandverhalten entwickelt, wird von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren gesteuert.

Einige davon haben wir bereits erwähnt, wie z. B. die Menge des Brennstoffs, die Anordnung des Brennstoffs und der Zugang zu Luft. Weitere wichtige Faktoren sind die Beschaffenheit der Umschließungsmaterialien (z. B. Wände, Glas), insbesondere die Wärmeleitfähigkeit.

Um einen Brand in einem Abteil verstehen zu können, muss man die physikalischen und chemischen Prozesse kennen, die die Entwicklung eines Feuers steuern. Dieses Buch enthält Beschreibungen dieser Elemente und bietet damit eine gute Grundlage für das Verständnis der verschiedenen Arten der Brandentwicklung und ihrer Warnzeichen.