BY CHRISTOPHER FLATLEY
Flashover und Backdraft werden seit Jahren verwechselt. Das liegt zum Teil daran, dass sie ein sehr ähnliches Ergebnis hervorbringen – ein großes Feuer, das den ganzen Raum oder Bereich einhüllt. Sie unterscheiden sich jedoch sehr stark darin, wie und warum sie entstehen.
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Auch um diese Phänomene herum haben sich falsche Vorstellungen entwickelt. Zu diesen Irrtümern gehört, dass ein Flashover innerhalb von vier Minuten nach der ersten Flamme auftritt und dass ein Backdraft nur in dicht verschlossenen Gebäuden auftritt. Beides sind gefährliche Fehleinschätzungen. Es gibt KEINEN Zeitrahmen für einen Flashover, und ein Backdraft kann unter den richtigen Bedingungen in fast jedem geschlossenen Raum auftreten.
FLASHOVER
Flashover ist per Definition „der plötzliche Einschluss eines Raums oder Bereichs in Flammen vom Boden bis zur Decke, der durch eine Wärmestrahlungsrückkopplung verursacht wird „1 Die Wärmestrahlungsrückkopplung ist die Energie des Feuers, die von den Wänden, dem Boden und der Decke auf den Rauminhalt zurückgestrahlt wird. Durch diese Energiestrahlung auf den Rauminhalt wird der gesamte Rauminhalt auf seine Entzündungstemperatur gebracht. Wenn sich der Inhalt des Raums plötzlich und gleichzeitig entzündet, spricht man von einem Flashover. Das bedeutet einfach, dass der Flashover ein temperaturgesteuertes Ereignis ist. Er erfordert, dass die Energie des Feuers auf den Inhalt zurückgestrahlt wird, um einen schnellen Temperaturanstieg und eine gleichzeitige Entzündung zu bewirken. Ein Flashover zeigt an, dass sich das Feuer voll entwickelt hat (Abbildung 1).
Ein weiteres wichtiges Konzept, das man verstehen muss, ist die Physik des Flashovers. Mehrere Faktoren beeinflussen, ob ein Raum überschlägt oder nicht. Die Größe des Raums, der brennbare Inhalt, die Luftzufuhr und die Isolierung des Raums bestimmen zusammen das Überschlagspotenzial eines Raums.
Kleine Räume überschlagen sich schneller. Ein kleiner Raum verstärkt die Rückwirkung der Wärmestrahlung aufgrund des Raumvolumens schneller. In großen Räumen mit hohen Decken dauert es länger, bis sich die darunter liegenden Brennstoffe erwärmen. Wenn die abgestrahlte Wärme längere Strecken zurücklegt, verliert sie an Energie. Die räumliche Nähe des Inhalts in einem kleinen Raum erhöht die Absorption der abgestrahlten Wärmeenergie.
Der Inhalt des Raums beeinflusst das Überschlagspotenzial. Ein mit brennbaren Einrichtungsgegenständen beladener Raum erzeugt mehr Feuer, also mehr Wärme, mehr abgestrahlte Energie und mehr Überschlagspotenzial.
Die Luftzufuhr ist ebenfalls entscheidend für die Entstehung des Feuerwachstums, das zum Überschlag führt. Die meisten Brände sind luft- und nicht brennstoffgesteuert.2 Der durchschnittliche Raum hat genug Inhalt (Brennstoff), um ein großes Feuer zu erzeugen. Was benötigt wird, ist die Luft, um die Flammen „anzufachen“. Das luftgesteuerte Feuer wird weiter unten in der Diskussion über die Rückströmung behandelt.
Schließlich beeinflusst die Isolierung des Raums, wie effizient die Wärmestrahlungsrückkopplung ist. Die Isolierung von Wänden und Decken verhindert, dass Wärme in andere Bereiche entweicht, und erhöht damit das Überschlagspotenzial des Raumes.
Diese Faktoren werden den Feuerwehrleuten, die zu einem Brand vordringen, nicht bekannt sein. Die Warnzeichen müssen daher verstanden werden, um die Sicherheit der Mitglieder zu gewährleisten.
Zu den Warnzeichen für einen Flashover gehört die große Hitze, die durch die kombinierte Wirkung des Feuers und der Strahlungswärme aus dem Raum entsteht. Diese Hitze wird sehr stark sein. Damit es zu einem Flashover kommt, muss der gesamte Inhalt des Raumes auf Zündtemperatur gebracht werden, auch die Feuerwehrleute in der Umgebung! Jeder plötzliche Temperaturanstieg, der durch die Bunkerkleidung spürbar ist, sollte als Zeichen für einen drohenden Flashover gewertet werden.
Rollover ist das Feuer, das sich im schwarzen Rauch, der aus dem Brandbereich austritt, ausbreitet. Man kann es auch als „Schlangen“ von Feuer sehen, die aus dem Rauch herausschießen. Rollover ist ein frühes Anzeichen dafür, dass sich ein Flashover entwickelt.
Schwarzer Rauch ist ein Anzeichen für einen Flashover. Das mag lächerlich klingen, aber ich spreche von schwarzem Rauch, der so schwarz ist, dass man keine andere Farbe im Rauch erkennen kann – schwarzer Rauch, wie man ihn sehen würde, wenn Reifen brennen würden. Dieser schwarz-schwarze Rauch enthält so viel unverbrannten Brennstoff, dass er als „schwarzes Feuer“ bezeichnet werden kann. Dieses „schwarze Feuer“ braucht nur die richtige Luftmischung, um sich zu entzünden. Dieser schwarze Rauch hat auch eine enorme Energie und rollt heftig aus dem Brandbereich heraus und drückt die Hitze in Hohlräume und verborgene Räume. Dieses „schwarze Feuer“ erhöht die Möglichkeit einer Brandausbreitung und von Rauchexplosionen auf dem Dachboden.
Vermeidung von Flashovers
Flashovers können auf zwei Arten verhindert werden. Eine ordnungsgemäße Belüftung kann einen Flashover verhindern. Durch die Belüftung können überhitzte Luft und brennstoffbeladene Brandgase aus dem Raum oder Bereich entweichen. Dies kann durch horizontale oder vertikale Lüftung geschehen. Die Verringerung der aufgeheizten Deckenschicht reduziert die Wärmestrahlungsrückwirkung und die Möglichkeit eines Überschlags. Es ist wichtig zu beachten, dass die Entlüftung der Brandgase nicht dazu führen darf, dass Feuerwehrleute verletzt werden oder Hitze und Rauch in unbeteiligte Bereiche des Gebäudes gelangen. Dies könnte das Feuerproblem verschlimmern, wenn sich diese Gase entzünden.
Die zweite Möglichkeit, die Möglichkeit eines Flashovers zu verringern, besteht darin, den Brandbereich mit einem Schlauchstrahl zu kühlen. Den meisten von uns wurde beigebracht, dass man bei Rauch niemals die Schlauchleitung öffnen sollte. Das ist richtig. Aber hat man uns nicht auch gesagt, dass es bei der Feuerwehr keine „Nullen“ gibt? Auch das ist wahr. Der Grund dafür, dass man in dieser Situation die Leitung bei Rauch öffnen kann, ist, dass der schwarz-schwarze Rauch, ein Warnzeichen für einen Flashover, „schwarzes Feuer“ genannt wird. Wenn Sie diesen schwarzen Rauch sehen und die rasche Hitzeentwicklung durch Ihre Bunkerausrüstung spüren, müssen Sie die Leitung zum „schwarzen Feuer“ öffnen, auch wenn Sie den Überschlag nicht sehen können. Dadurch wird die Möglichkeit eines Überschlags verringert. Dies ist eine Notsituation, und die Schlauchleitung kann auf diese Weise bedient werden.
Flucht aus dem Flashover
Eine Flucht aus dem Flashover ist fast unmöglich. Wenn Sie die Warnzeichen erkennen und wissen, wie Sie sie vermeiden können, können Sie mehr für Ihre Sicherheit tun. Wir kennen die Warnzeichen, aber Sie müssen in der Lage sein, auf sie zu reagieren. Ein Überschlag kann innerhalb von 10 Sekunden auftreten. In dieser Zeit kann sich ein durchschnittlicher Feuerwehrmann etwa fünf Fuß weit zu einem Ausgang vorarbeiten. Wenn das Betreiben einer Schlauchleitung nicht möglich ist, steigen Sie aus dem Fenster oder gehen Sie in einen anderen Raum und schließen Sie nach Möglichkeit die Tür. Dies bietet Ihnen einen gewissen Schutz.
Ein vollständig geschützter Feuerwehrmann hat die besten Überlebenschancen bei einem Flashover. Auch ein vollständig eingekapselter Feuerwehrmann ist gefährdet. Die menschliche Haut verbrennt bei 124 Grad Celsius. Ohne Atemschutzmaske würde es nur einige Atemzüge mit 300 Grad Celsius heißer Luft brauchen, um Ihre Kehle zu versengen. Dies würde zum Erstickungstod führen. Bei einem Flashover werden Temperaturen von Tausenden von Grad gemessen – weit über die Grenzen der Bunkerausrüstung hinaus.
Bei einem Steuerzahlerbrand in Monsey, New York, am 23. November 2004 wurden drei Feuerwehrleute aus der Brandbesetzung entfernt, Sekunden bevor der Laden „in Flammen aufging“. Die Meldung des Brandes verzögerte sich, als der Angestellte des Geschäfts versuchte, das Feuer zu löschen, bevor er den Notruf wählte. Als die Feuerwehrleute eintrafen, stellten sie fest, dass starker Rauch aus dem Laden drang, und legten eine Schlauchleitung in den Raum. Einsatzleiter Andy Schlissel erkannte die Warnzeichen eines Überschlags und befahl den Einsatz. „Zwanzig Sekunden später hätten Sie drei gebratene Jungs da drin gehabt“, sagte Schlissel. Ein koordinierter Angriff wurde eingeleitet, und das Feuer wurde unter Kontrolle gebracht, wobei es sich nur geringfügig auf angrenzende Geschäfte ausdehnte.
Schlissel führt die Ausbildung im Rockland County Fire Training Center in Pomona, New York, darauf zurück, dass bei diesem Brand Verletzungen vermieden wurden. Rockland County ist einer der wenigen Bezirke in New York, der über einen Flashover-Simulator verfügt. Dieser umgebaute Schiffscontainer bietet den Schülern eine Live-Feuererfahrung und kann „kontrollierte“ Flashovers erzeugen.
BACKDRAFT
Ein Backdraft ist eine Rauchexplosion, die auftreten kann, wenn zusätzliche Luft in ein schwelendes Feuer eingeleitet wird und erhitzte Gase in den entflammbaren Bereich gelangen und sich mit explosiver Kraft entzünden.3 Ein Backdraft ist ein „luftgetriebenes Ereignis“, im Gegensatz zu einem Flashover, der temperaturgetrieben ist. Die Tatsache, dass die meisten Brände luft- und nicht brennstoffgesteuert sind, macht das Verständnis von Rückzündungen so wichtig.
Ein Feuer ist ausgebrochen und hat sich ausgeweitet, es kann die Rückkopplung der Wärmestrahlung zum Überschlag haben oder auch nicht, aber es hat den Inhalt des Raumes verzehrt und „brennt sich nun selbst aus“, indem es den gesamten verfügbaren Sauerstoff im Raum verbraucht. Der normale Sauerstoffgehalt in der Luft beträgt etwa 21 Prozent. Bei weniger als 14 Prozent wird die sichtbare Flamme reduziert. Der Rauminhalt hat seine Zündtemperatur erreicht und wird in Flammen aufgehen, wenn Sauerstoff zugeführt wird, und die heißen Gase werden sich mit explosiver Kraft entzünden. Dies ist ein Backdraft. Die Explosionskraft, mit der der Backdraft auftritt, ergibt sich aus der Menge des überhitzten Gases im Raum und der Menge des zugeführten Sauerstoffs. Die Explosionskraft kann Fenster zerbrechen, Wände zum Einsturz bringen und Feuerwehrleute verletzen.
Rückströmungen können jederzeit in der Abklingphase der Brandentwicklung auftreten, also immer dann, wenn die Gase noch nicht unter ihre Entzündungstemperatur abgekühlt sind. Wenn der Raum verlassen wurde und die Gase abkühlten, bevor Sauerstoff zugeführt wurde, würde kein Backdraft auftreten, aber der Raum wäre vom Feuer verzehrt worden.
Alle Mitglieder der Feuerwehr müssen die Warnzeichen für Backdraft kennen. Oftmals erkennen die ersten Einsatzkräfte nicht den dichten Rauch oder den Rauch, der zu „puffen“ oder in das Gebäude zurückzuziehen scheint; jemand, der sich in einiger Entfernung vom Einsatzort befindet, erkennt diese verräterischen Anzeichen in der Regel. Diese Art von Rauch wird am ehesten von den Einsatzleitern oder ihren Helfern erkannt, die auf der anderen Straßenseite einen Kommandoposten einrichten. Auch die Fahrer von Fahrzeugen, die am Ende des Blocks an Hydranten angeschlossen sind, können sie sehen. Der Lkw-Fahrer kann ihn sehen, wenn er von seiner Position auf dem Sockel aus einen „guten Blick“ auf das Gebäude wirft. Hoffentlich ist es noch nicht zu spät. Ein kleiner Schwelbrand oder eine fleckige oder gesprungene Scheibe wird vielleicht nicht als das erkannt, was es sein könnte. Oft werden wir in einen „Tunnelblick“ hineingezogen: Wir sehen ein kleines Feuer und dringen mit Gewalt ein und bringen uns selbst in eine gefährliche Situation.
Wenn der Verdacht auf Rückstau besteht, kann eine angemessene Belüftung die Explosion verhindern. Es müssen Öffnungen oberhalb des Feuers geschaffen werden, damit die überhitzten Gase entweichen können, bevor Sauerstoff in die tieferen Stockwerke gelangt – in die unteren Stockwerke, in die wir eindringen würden.
Rückströmungen und Überschläge sind gleichermaßen dynamisch und tödlich. Wenn man die Anzeichen erkennt und in der Lage ist, Ruhe zu bewahren, hat man die besten Überlebenschancen. Es versteht sich von selbst, dass Sie eine vollständige Schutzausrüstung tragen sollten.
Backdrafts ereignen sich nicht immer im geschlossenen Steuerhaus hinter dem Rolltor um 3:00 Uhr morgens. Dieser Begriff stammt von den kleinen Ereignissen, die auftraten, wenn die Feuerwehrleute die Tür öffneten, um nach Ausdehnungen zu suchen.
Ein Brand in einem unteren Stockwerk eines Mehrfamilienhauses könnte Hitze und Rauch in das gesamte Gebäude tragen. Dieser Rauch würde sich auf dem Dachboden, dem Raum zwischen der Decke des obersten Stockwerks und dem Dach, festsetzen. Mitglieder, die zur Überprüfung der Ausdehnung des Feuers geschickt wurden, zogen die Decken hoch und ließen Sauerstoff in den Dachboden eindringen, so dass sich das heiße Gas mit der Luft vermischte und der Dachboden rückwärts zog. Wie konnte dies geschehen? Nach dem heutigen Wissensstand über Kohlenmonoxid (CO) war der Raum wahrscheinlich mit CO gefüllt. Denken Sie daran, dass CO nicht nur andere gefährliche Eigenschaften hat, sondern auch brennbar ist. Abbildung 2 vergleicht CO mit einigen anderen brennbaren Gasen. Was bedeutet das für uns als Feuerwehrleute? CO brennt bei einer relativ niedrigen Temperatur (für Brände sowieso) und bei fast jeder Mischung.
Wenn Sie zur Überprüfung der Ausdehnung geschickt werden, machen Sie zuerst ein kleines Untersuchungsloch. Machen Sie dieses Loch von der Türöffnung aus, und machen Sie es zu Beginn klein. Durch das Stechen eines kleinen Lochs wird die Menge an Sauerstoff, die in den Dachboden oder einen anderen geschlossenen Raum eindringt, begrenzt. Wenn Sie genug Luft in den Raum lassen, um das Gasgemisch zu entzünden, stehen Sie in einer sicheren Position in der Türöffnung. Wenn Sie ein großes Stück in der Mitte des Raumes ziehen und der Dachboden sich entzündet, fällt Ihnen die ganze Decke auf den Kopf.
Wenn Ihr Untersuchungsloch darauf hindeutet, dass ein Feuer vorhanden sein könnte, fordern Sie eine Leitung an, bevor ein weiteres Stück der Decke gezogen wird. Denken Sie daran, dass Sie geschickt wurden, um Feuer zu finden. Wenn Sie es finden, was erreichen Sie dann, wenn Sie das Feuer freilegen, ohne es löschen zu können?
Flashovers und Backdrafts müssen verstanden werden, weil mehrere Faktoren ihre Häufigkeit erhöhen. Die Brandlast ist wahrscheinlich der größte einzelne Faktor, der den heutigen Feuerwehrleuten zu schaffen macht. Ja, die Brände sind heute heißer. Dies ist eine Kombination aus zwei Elementen der Brandlast – mehr Kunststoff und mehr Material.
Die von Holz, Baumwolle und Papier bei einem Hausbrand in den 1950er Jahren abgegebenen britischen Wärmeeinheiten (Btus) betrugen im Durchschnitt etwa 8.000 pro Pfund. Polyurethan, die weichen Kunststoffe, geben 12.000 Btus pro Pfund ab. Diese weichen Kunststoffe sind die Schaumstoffkissen, Teppiche und ähnliches. Der harte Kunststoff Polystyrol, aus dem Fernseher, Videorekorder, Spielzeug und alle anderen Kunststoffartikel im Haushalt hergestellt werden, gibt 18.000 Btus pro Pfund ab.
Schauen Sie sich an, was Sie in Ihrem Haus haben. Kannst du dich daran erinnern, dass du als Kind so viele Sachen hattest? Vielleicht müssen Sie Ihre Eltern oder Großeltern fragen, um die richtige Perspektive zu bekommen. Jede Generation möchte, dass ihre Generation besser abschneidet als die vorherige. Wie wird dieser Erfolg gemessen? Mit noch mehr Zeug.
Seit der Energiekrise in den 70er Jahren sind Gebäude so dicht wie möglich gebaut worden. Inzwischen gibt es nationale Energievorschriften, um Energieeffizienzstandards durchzusetzen. Neben der effizienteren Gestaltung von Wänden und Decken sind energieeffiziente Fenster so konzipiert, dass sie die Wärme durch das, was der beste Indikator für Brandbedingungen war, halten. Die Isolierung von Wänden und Decken staut die Wärme im Inneren der Struktur. Diese eingeschlossene Wärme erhöht die Wärmestrahlungsrückkopplung, die erforderlich ist, um einen Überschlag zu erzeugen. Die Wärmeschutzfenster halten die Wärme im „toten Luftraum“ zwischen den Glasscheiben und verzögern das Zerbrechen, wodurch die Selbstentlüftung des Feuers verhindert wird. Die Doppelglasfenster sind schwer zu brechen, wenn eine Entlüftung erforderlich ist.
Elektronische Meldeanlagen haben sich zu einem marktgängigen Produkt entwickelt. Einbruch- und Feuermeldeanlagen sind heute in jeder Art von Wohnung zu finden. Durch diese Früherkennungsgeräte wird die Feuerwehr so früh wie möglich über einen Brand informiert. Dieser Vorteil hat jedoch auch einen Nachteil. Die frühzeitige Erkennung kann die Feuerwehr dazu verleiten, in ein Gebäude einzudringen, in dem sich das Feuer noch im Anfangsstadium befindet (das „Ich werde dich nicht töten“-Stadium). Es besteht die Möglichkeit, einige der Warnzeichen für das wahre Wachstum des Feuers zu übersehen (das „Ich werde dich töten“-Stadium). Die Gefahr besteht dann, wenn wir uns in dem Gebäude befinden, wenn das Feuer in die letzte Phase eintritt.
Die einzige Möglichkeit, Feuerwehrleute zu schützen, besteht darin, das Verständnis für die Brandumgebung zu schulen. Wir müssen in der Lage sein, die Signale zu erkennen, die das Feuer aussendet. Wir alle müssen das Gesamtbild betrachten und uns des Gebäudes, in dem wir uns befinden, und unserer Umgebung bewusst sein, damit wir nicht in eine Falle gelockt werden. Es gibt nur wenige Informationen aus erster Hand zu diesem Thema. Die meisten Menschen, die Erfahrungen mit solchen Ereignissen haben, sind nicht hier, um sie mit uns zu teilen. Wir müssen lernen, damit wir überleben können.
Nachbemerkungen
1. FDNY Firefighting Procedures, Engine Company Operations, Chapter 4, Sec. 4.6.2.
2. FDNY Firefighting Procedures … Chapter 4, Sec. 4.6.3.
3. FDNY Firefighting Procedures … Chapter 4, Sec. 4.6.4.
■ CHRISTOPHER FLATLEY, ein 16-jähriger Veteran des Fire Department of New York, ist Leutnant bei Ladder 21 in Manhattan. Vor seiner Beförderung war er der Ladder Company 2 zugeteilt. Er ist ein staatlich geprüfter Brandschutzausbilder I und Ausbilder am Rockland County Fire Training Center in Pomona, New York. Er war Referent bei FDIC und FDIC East.