Flashover-Training. Inhaltsangabe. 1. Einleitung Brandgas und das Phänomen Flashover Verschiedene Arten von Flashover 6. 4.

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1 Flashover-Training

2 2 FLASHOVER-TRAINING Flashover-Training Inhaltsangabe 1. Einleitung 3 2. Brandgas und das Phänomen Flashover 4 3. Verschiedene Arten von Flashover 6 4. Zündquellen Löschtaktik Das Einschätzen von Risiken 12

3 3 Einleitung Zahlreiche Unfälle und Tote bei Bränden durch einen Flashover haben gezeigt, wie groß die Gefahren für Feuerwehrleute bei der Brandbekämpfung sind Es ist wichtig, mit Schutzkleidung und Apparatur unter Umständen üben zu können, die denen in der Praxis nahe kommen. Die Anwendung der neuesten Techniken, praxisbezogenes Training und theoretische Kenntnisse sorgen gemeinsam für eine gute Basis, um in der Praxis erfolgreich sein zu können. Wichtige Definitionen Die Ausdrücke Roll-Over, Flashover und Backdraft sind amerikanische Begriffe, die perfekt zum amerikanischen System der Brandbekämpfung passen. Wegen der Unterschiede bei den Brandbekämpfungsmethoden, in der Terminologie, bei den Bauvorschriften, den Anfahrtszeiten und anderer Umstände können diese amerikanischen Begriffe Probleme bei der Anwendung in europäischen Ländern verursachen. Falck Risc stellt einige neue Benennungen vor, um die Erklärung zu vereinfachen. Flashover wird von Falck Risc in vier Stadien definiert (siehe Kapitel 2), nämlich: armer Flashover; reicher Flashover; heiß reicher Flashover; verzögerter Flashover.

4 Pyrolyse Produkten 4 FLASHOVER-TRAINING Brandgas und das Phänomen Flashover Um das Entstehen des Phänomens Flashover gut verstehen zu können, ist es notwendig, einige chemische und physikalische Erscheinungen, die bei einer Verbrennung auftreten, zu erklären. Ein Flashover (Feuersprung) ist die spontane Zündung von Brandgase in optisch geschlossene Räume. Das Niederländische Wörterbuch 'Van Dale' definiert Brandgas als eine 'im Gefolge eines Brandes entwickeltes Gas'. Brandgas besteht aus: Verbrennungsprodukte; Zersetzungsprodukte oder Pyrolyseprodukte (unverbrannte Gase und feste Teilchen). Bei einem Brand gehen die brennbaren Gase eine Verbindung mit Sauerstoff ein. Die Endprodukte dieser Verbrennung sind ausschlaggebend für den weiteren Brandverlauf. Bei einem Brand werden nicht nur Verbrennungsgase freigesetzt, sondern auch Gase und feste Teilchen als Folge der Zersetzung von Material durch die Hitze. Diese Gase und Teilchen sind die Zersetzungsprodukte. Der Rauch, der sich bei einem Brand in einem Zimmer bildet, ist eine Mischung aus Brandgas und der vorhandenen Luft. Die unverbrannte Gase und Teilchen im Rauch können unter bestimmten Umständen entflammen und einen Flashover verursachen. O < 15% 2 HCN, NH,CH 3 4 Eigenschaften Alle Materialien in der Nähe des Brandherdes wird erwärmt. Zufuhr und Abfuhr der Wärme befinden sich nicht im Gleichgewicht und die Temperatur nimmt zu. Durch diesen schnellen Temperaturanstieg wird auch sich weiter vom Brandherd befindliches Material erhitzt und zersetzt. Feststoffp artikel Brandklasse A Feststoff C,CO,CO 2 Brandgase HCI, HF NO, SO 2 Pyrolyse Produkten N>70% Brandklasse C Gase Brandklasse B Flüssigkeit Das Entstehen eines Flashover wird durch die heutige Bauweise von Häusern gefördert. Charakteristisch hierfür sind die Anwendung neuer Bautechniken, die Isolierung, die Doppeltverglasung und die Verwendung von Baustoffen und Baumaterialien mit hohem Energiewerte. Die Intensität eines Flashovers ist u.a. abhängig von den folgenden Faktoren: Konzentration der Brandgase in der Luft; Zusammensetzung und Energiewert der Brandgase; Zufuhr und Abfuhr von Luft im Raum.

5 5 Sauerstoff Energie/ Temperatur Ein Flashover tritt nur auf, wenn die Konzentration von Gas in der Luft innerhalb bestimmter Grenzen liegt und also ein bestimmtes Mischungsverhältnis aufweist. Die Gaskonzentration muss zwischen der unteren Explosionsgrenze (UEG) und der oberen Explosionsgrenze (OEG) liegen. Innerhalb dieser Grenzen besteht für jeden Stoff ein Mischungsverhältnis, bei dem eine Verbrennung optimal verläuft. Die Menge von Brandgas ist abhängig von der Intensität und Verbrennungsweise des Brandherdes; die Menge Luft ist abhängig von der Belüftung im Raum. Brennstoff Die Explosionsgrenzen liegen nicht fest, weil sie abhängig von der Temperatur und dem herrschenden Druck sind. Abhängig von diesen Faktoren bewegen sich die Explosionsgrenzen von einander weg oder auf einander zu. Bei einer hohen Temperatur wird das explosive Gebiet größer: die untere Explosionsgrenze (UEG) sinkt und die obere Explosionsgrenze (OEG) steigt an. An den Rändern des explosiven Gebietes verläuft ein Flashover allmählich. Je idealer das Gemisch, desto explosiver der Flashover. Die Zusammensetzung und der Energiewert des Brandgases sind abhängig von den im Raum verarbeiteten Materialien. Bei Vorliegen einer idealen Mischung erhöht ein hoher Energiewert die Intensität des Flashover. Wenn sich im Brandgas viele energiereiche Teilchen (z.b. Kohlenstoffteilchen) befinden, kann die Stärke eines Flashover die einer Staubexplosion entsprechen. Die Zu- und Abfuhr von Luft im Raum ist ausschlaggebend für: die Dauer des Flashover; UEG mageres Gemisch OEG fettes Gemisch den Zeitpunkt, in dem der Flashover auftritt; die Frequenz, mit der ein Flashover auftreten kann. Explosion Energie Dampfkonzentration Ohne Luftzufuhr ist die Dauer eines eventuellen Flashover nur kurz (oder der Flashover tritt überhaupt nicht auf). Die Konzentration des Brandgases überschreitet dann schnell die obere Explosionsgrenze (OEG), wodurch eine Zündung der Gase nicht mehr möglich ist. Ritzen an Fenstern und Türen können dafür sorgen, dass Luft nach innen gesaugt wird. In der Nähe von Fenstern und Türen kann dann eine optimale Mischung entstehen, die zur Zündung kommt oder zu einem örtlichen Flashover führt. Anschließend wird erneut Luft herangeführt und entsteht erneut ein Flashover. Dieses Phänomen kann sich mehrere Male wiederholen und zum Entstehen eines sogenannten pulsierenden Feuers führen. Bei hoher Luftzufuhr kann der Flashover andauern (falls ausreichend Brandgase gebildet werden) und es entsteht schließlich ein vollständig entwickelter Zimmerbrand. Charakteristisch für einen Zimmerbrand ist die ununterbrochene Zufuhr von Luft an der Unterseite von Fenstern und Türen, während die Rauchgase an der Oberseite abgeführt werden.

6 6 FLASHOVER-TRAINING Verschiedene Arten von Flashover Ein Brandherd in einem Raum entwickelt sich anfänglich wie ein Feuer im Freien. In dieser Phase ist das Löschen eines Brandherdes noch einfach. In den 8-10 Minuten, die dann folgen, entwickelt sich der Brand schneller. Bei einem Innenbrand werden Temperatur und Brandgase jedoch in einem optisch begrenzen Raum festgehalten'. Dies kann schließlich zu einem Flashover führen. Es werden vier Typen von Flashover unterschieden, die unabhängig von einander auftreten können: armer Flashover; reicher Flashover; heiß reicher Flashover (Stichflamme); verzögerter Flashover. In allen Fällen geht es um die Verbrennung von Brandgasen und Teilchen in einem brennbaren/explosiven Gemisch.

7 7 Ein armer Flashover geht meist der Entwicklung eines vollständigen Zimmerbrands voraus. Warme Brandgase (Rauch) steigen zur Decke und weil die Wärme nicht nach außen abgeleitet wird, steigt die Temperatur. Durch Entgasung/Zersetzung von erhitztem (angestrahltem) Material nimmt die Menge unverbrannte Gase zu. Wenn der Konzentration die UEG erreicht hat, können sie durch den Brandherd gezündet werden und es entsteht ein armer Flashover. Abhängig von der Luftzufuhr, der erzeugten Menge an Brandgas und der Rauchgasabführung können mehrere arme Flashover auftreten. Überleben in diesen Räumen ist ohne Schutzkleidung nicht möglich. In der Regel sind nicht die Brandwunden tödlich, sondern das oft vorkommende Inhalationstrauma - immer vorausgesetzt, dass ausreichende Schutzkleidung getragen wird. Wichtig für einen optimalen Schutz ist das korrekte Tragen der Schutzkleidung. In einem geschlossenen Raum wird nach einem ersten armen Flashover in den meisten Fällen eine Ruhephase eintreten. Durch die Intensität eines armen Flashover wird so viel Brandgas erzeugt, dass das Gemisch sich über der oberen Explosionsgrenze befindet. Die Verbrennung wird weniger vollständig, die Temperatur sinkt relativ. Charakteristisch ist das Atmen des Brandes: durch die relative Temperaturabnahme ziehen sich die Brandgase zusammen und es entsteht ein Unterdruck im Raum, wodurch die Luft nach innen gesaugt wird. Anschließend nehmen der Druck und die Temperatur aufgrund der Verbrennung von Brandgasen wieder zu; Rauch wird nach außen gedrückt. Diese Situation ist an dem dicken, rollenden, schwarzen Rauch hinter den Fenstern zu erkennen. Dabei wird auf den Fenstern ein schwarzer Anschlag sichtbar, was auf eine hohe Temperatur im Raum deutet. Bevor ein reicher Flashover entsteht, ist relativ mehr Brandgas als Luft vorhanden. Es besteht ein Überschuss an Brandgasen und das Gemisch ist zu reich. Wenn Luft bei einer zu reichen Mischung zugelassen wird, entsteht eine Konzentration, die bei Vorhandensein einer Entzündungsquelle zur Entzündung kommen kann, einem reichen Flashover. Eine besondere Form eines reichen Flashover ist der heiß reicher Flashover. Da die Temperatur im Raum bis über die Zündungstemperatur der Brandgase gestiegen ist, entzünden sich diese, sobald Luft zugeführt wird. Das Vorhandensein einer Zündquelle ist nicht erforderlich. Durch den steigenden Druck werden Stichflammen bei den Ritzen von Fenstern und Türen sichtbar. Dies ist der heiße reiche Flashover.

8 8 FLASHOVER-TRAINING Wenn die Entzündungstemperatur nicht mehr vorhanden ist, kann sich eine gefährlichere Situation ergeben: durch Luftzufuhr entsteht ein explosives Gemisch, das wegen des Fehlens einer Entzündungsquelle nicht zur Entzündung kommt. Erst wenn eine Entzündungsquelle vorhanden ist, entsteht eine explosive Verbrennung. Es ist nicht vorhersagbar, wann eine Entzündung stattfindet. Gerade während der Brandbekämpfung können Feuerwehrleute leicht durch einen verzögerten Flashover überrascht werden. Die Stärke eines verzögerten Flashover hängt vor allem vom Mischungsverhältnis Luft/Brandgas und der Kohlenstoffteilchen in der Luft ab. Befindet sich im gesamten Raum ein optimales Gemisch, kann dies zu einer Brandgasexplosion führen. Auch nach dem Löschen eines Brandes können Situationen entstehen, die vergleichbar mit einer Gasexplosion sind. Die Brandgase haben sich abgekühlt und die Glut ist gelöscht. Durch unbedachtsames Handeln kann es in Gebäuden auch nun noch zu explosiven Gemischen kommen. Eine Entzündung kann nun durch externe Entzündungsquellen, Funken, Zigaretten etc. hervorgerufen werden. Solche Gefahren müssen bekannt sein und von Feuerwehrleuten erkannt werden. Wenn die Veränderung der Explosionsgrenzen, der Temperaturen und der Verhältnisse der Gase untereinander rechtzeitig erkannt werden, ist ein verzögerter Flashover leichter vorauszusagen. Kennzeichen des Raumes, in dem ein verzögerter Flashover stattfinden kann, sind die folgenden:

9 9 die Temperatur steigt schnell und wird unerträglich; das Brandgas wird völlig schwarz; es herrscht völlige Stille, Helm und Bekleidung knarren; es erscheinen kleine rote Flammen im schwarzen Rauch. Eine erkannte Gefahr ist keine Gefahr.

10 10 FLASHOVER-TRAINING Zündquellen Abhängig von der Art der Zündquelle nimmt der Flashover verschiedene Formen an. Ein Flashover kann auf 2 Arten gezündet werden, nämlich durch: eine direkte Zündquelle; eine indirekte Zündquelle. Bei einer direkten Zündquelle erfolgt die Zündung eines brennbaren Gemisches ohne Verzögerung. Wenn ein offenes Feuer vorhanden ist, wird ein Gemisch, sobald es sich innerhalb der Explosionsgrenzen befindet, in Brand geraten. Wenn Brandgas eine Temperatur über der Zündungstemperatur aufweist, wird es im Kontakt mit der Luft sofort verbrennen. Da die Zündung in der Nähe der Explosionsgrenzen erfolgt, wird der Flashover allmählich verlaufen. Eine indirekte Zündquelle liegt vor, wenn sie sich in einem anderen Raum befindet oder wenn sie plötzlich entsteht (beispielsweise Funken). Ein brennbares/explosives Gemisch kann dadurch zu einem willkürlichen Zeitpunkt gezündet werden. Die Intensität des Flashover ist nicht voraussehbar. Gefährliche Situationen können in den Räumen neben dem Brand auftreten. Auch wenn kein Brandherd sichtbar ist, kann ein brennbares Gemisch vorhanden sein. Entflammungstemperatur UEG OEG min. O2 CH C 5,0% 15,8% 12,0% C 3 H C 1,7% 9,0% 11,5% CO 600 C 11,0% 75,0% 5,5%

11 11 Löschtaktik Wasser kann auf verschiedene Weise zum Löschen verwendet werden. Der Löscheffekt von Wasser beruht hauptsächlich auf der Abkühlung. Wasser besitzt eine enorme Wärmeaufnahmekapazität. Es kühlt den Brennstoff so weit ab, dass der Verbrennungsprozess beendet wird. Das Wasser wird hierbei zu Dampf, der gleichzeitig erstickend wirkt. Wenn Wasser zu ganz kleinen Tröpfchen vernebelt wird, erhöht dies die Effizient der Wärmeaufnahme. Dies hat zur Folge, dass weniger Wasser für das Löschen benötigt wird und sich mehr Dampf bildet. Sehr kleine Tröpfchen können sich gut mit der Luft und dem Brandgas mischen und damit eine schneller abkühlende Wirkung haben. Durch das Vernebeln von Wasser, beispielsweise durch die Anwendung eines Sprühstrahls, wird auch viel kühle Luft herangeführt. Durch das Mischen von Brandgasen mit vernebeltem Wasser und kühler Luftsinkt die Temperatur und das Mischungsverhältnis zwischen den Brandgasen und Sauerstoff wird gestört. Das Prinzip des Wassernebels kann genutzt werden für: das direkte Kühlen der Brandgase, wodurch ein Flashover möglicherweise verhindert und sogar unterdrückt werden kann; das Abkühlen (und Löschen) des Brandherdes. Um einen Flashover zu verhindern oder zu unterdrücken, kann eine spezielle Technik des offensiven Löschens verwendet werden. Bei Betreten des Gebäudes muss in jedem Raum abwechselnd in gerader Richtung nach vorne (in der vermutlichen Richtung des Feuers) und in einem Winkel von 45 nach oben (in den Rauch) gespritzt werden. Die Wirkung hängt vom verwendeten Druck und der Art des Strahlrohrs ab. Das Brandgas wird sich so abkühlen, dass die Wahrscheinlichkeit eines Flashover abnimmt. Dabei entsteht Dampf, der das Mischungsverhältnis stört. Diese Technik sorgt für eine effektive Brandbekämpfung und erhöht die Sicherheit der beteiligten Feuerwehrleute.

12 12 FLASHOVER-TRAINING Das Einschätzen von Risiken Feuerwehrleute sammeln im Laufe ihres Einsatzlebens Erfahrung mit verschiedenen Arten von Bränden. Diese Erfahrung ist sehr nützlich für die Einschätzung von Risiken bei einem Brand (u.a. der Wahrscheinlichkeit eines Flashover). Die Feuerwehrleute ziehen ihre Schlussfolgerungen aufgrund der Farbe, der Bewegung und der Dichte des Rauches, der Temperatur, der Konstruktion des Gebäudes etc. Die Einführung neuer Baumaterialien führt dazu, dass bei Brand ein anderes Brandgas entstehen kann, das andere Eigenschaften und Explosionsgrenzen aufweist. Brandgas kann sicher aussehen (hellerer Rauch), aber gleichzeitig wegen eines größeren explosiven Gebiets eine größere Gefahr darstellen. Durch die Aufteilung in Brandabschnitte bleibt die Ausbreitung des Brandgases zunächst auf einen einzigen Raum beschränkt. Wegen eines hohen Temperaturaufbaus (Isolierung) können Materialien in diesem Raum viel Zersetzungsgase produzieren, was zu einem brennbaren/ explosiven Gemisch führen kann. Durch die Öffnungen zwischen den Brandabschnitten können sich Brandgase ausbreiten. Dies kann wiederum zu einem explosiven Brandgasgemisch im benachbarten Raum führen. Verbrennungshitze Kunststoffe Holz Polypropylen 46,5 MJ/Kg Spanplatte 16,5 MJ/Kg Polyethylen 46,6 MJ/Kg MDF 16,5 MJ/Kg Styropor 42,0 MJ/Kg Eiche 14,5 MJ/Kg PVC 20,0 MJ/Kg Das Auftreten eines Flashover ist schwer vorherzusagen. Das Erkennen' von Situationen kann ein Hilfsmittel bei der Einschätzung des Risikos eines Flashover sein. Nachstehend sind einige wichtige Situationen und Hinweise in Bezug auf die Einschätzung eines Flashover beschrieben. Aus einem Raum kommt eine große Menge heißer, schwarz-brauner oder braun-gelber Rauch und die Rauchschicht reicht beinahe bis zum Boden hinunter. Die Wahrscheinlichkeit eines Flashover ist sehr groß. Der Rauch muss sofort abgekühlt werden. Es besteht nicht nur eine hohe Wahrscheinlichkeit der Entzündung der Brandgase (Rauch), sondern es ist auch eine große Hitze fühlbar. Wenn die Brandgase beim Betreten eines solchen Raumes nicht ausreichend abgekühlt werden, droht möglicherweise die Entzündung des Brandgases hinter dem Rücken des eintretenden Feuerwehrmannes. Kurzum: es droht die Gefahr, vom Brand eingeschlossen zu werden. Man kann auch erwägen, für eine Belüftung durch die Außenluft zu sorgen. Hierbei besteht die Gefahr, dass eine Entzündung des Brandgases auftritt. Ein Vorteil dieser Maßnahme ist aber, dass die entstehende Temperatur auch sofort durch die Ventilationsöffnung nach außen abgeführt wird. Der wichtigste Hinweis auf das Entstehen eines Flashover ist eine enorme Hitzeentwicklung. Vor dieser Hitzeentwicklung entgasen alle Materialien. Es wird Wasserdampf in Form von weißem Rauch sichtbar. Dieser weiße Rauch geht langsam in den bereits beschriebenen schwarzen Rauch über. Weißem Rauch kann ein größere Gebäude auch deuten auf ein sich "tief" im Gebäude befindenden Brand. Temperaturen in der Nähe des Bodens liegen rund um 300 C. Wenn kleine orange-rote Flammen im Rauch zu sehen sind, kann sich ein Flashover ereignen, diese Flammen werden auch Ängel Fingers" genannt.

13 13 Einige der bereits beschriebenen Erscheinungen sind auch außerhalb des Raumes, in dem sich der Brand ereignet, bereits gut wahrnehmbar. Eine gute Zusammenarbeit zwischen dem Kommandanten und den Mannschaften ist hier von lebenswichtiger Bedeutung. Wenn die Flammen größer oder länger werden, befindet sich das Gasgemisch nahe an der OEG. Dabei werden alle erzeugten Zersetzungsgase beinahe vollständig verbrannt. In dieser Situation kann durch richtiges Belüften ein Flashover vermieden werden. Auch wenn kein Brandherd im Raum vorhanden ist, können die Brandgase, die sich angesammelt haben, doch ein brennbares/explosives Verhältnis annehmen. Es ist wichtig zu wissen, was brennt, weil bestimmte Stoffe sehr energiereiche Gase produzieren, die schnell einen Flashover ermöglichen. Weißer 'Rauch' in einem Raum deutet meistens auf Wasserdampf. Schwarzer, dunkler Rauch verlangt immer besondere Aufmerksamkeit. Das Auftreten eines Flashover kann von der Feuerwehr beeinflusst werden. Das Eingreifen bei einem armen Flashover wird nicht oft vorkommen (Ausrückzeit), ist aber sehr gut ausführbar. Das Eingreifen bei einem reichen Flashover wird öfter vorkommen, kann aber nicht ohne weiteres erfolgen. Kenntnisse über den Flashover und seine Erkennung sowie das Sammeln von Erfahrungen in Brandbekämpfungstechniken (u.a. Löschtechnik, Belüftungstechnik) und -taktiken können die Sicherheit von Feuerwehrleuten erhöhen. Überlegungen beim Eintreffen Wie lange brennt das Objekt schon? Was ist in den Räumen gelagert? Aus welchen Materialien bestehen die Decken und wie hoch sind die Räume? Wie ist das Gebäude in Brandabschnitte unterteilt? Wie hoch ist die Temperatur im Raum? Wie groß ist die Geschwindigkeit der austretenden Rauchgase? Wie sieht die An- und Abfuhr der Luft bei den Fenstern aus? Hat der Rauch sich bereits in andere Räume verbreitet? Sehen wir noch Flammenerscheinungen im Brandraum? Falls ja, welche Farbe?

14 14 FLASHOVER-TRAINING Notiz

15 Notiz 15

16 Falck Risc (Falck Nutec BV) Beerweg LM Maasvlakte-Rotterdam The Netherlands Tel. +31 (0) Fax +31(0) FNL-A029/12-09

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