BY CHRISTOPHER FLATLEY
Flashover en backdraft worden al jaren met elkaar verward. Een deel van de reden voor deze verwarring is dat ze een vergelijkbaar resultaat hebben – een grote brand die de hele kamer of ruimte omhult. Ze zijn echter heel verschillend in hoe en waarom ze optreden.
GERELATEERD
Flashover! Een bijna-ongeluk tijdens een Vent-Enter-Search
Weet u alles wat u moet weten over een flashover?
Een flashover begrijpen en vermijden
Opleidingsbulletin: Flashover
Ook rond deze verschijnselen hebben zich misvattingen ontwikkeld. Een van deze misvattingen is dat een flashover optreedt binnen vier minuten na de eerste vlam en dat een backdraft alleen optreedt in hermetisch afgesloten gebouwen. Beide zijn gevaarlijke misvattingen. Er is GEEN tijdspanne voor een flashover, en een backdraft kan in bijna elke afgesloten ruimte optreden als aan de juiste voorwaarden wordt voldaan.
FLASHOVER
Flashover is per definitie “het plotseling van vloer tot plafond in vlammen opgaan van een ruimte of een gebied, veroorzaakt door terugkoppeling van thermische straling. “1 Thermische terugkoppeling van straling is de energie van de brand die vanaf de muren, de vloer en het plafond wordt teruggestraald naar de inhoud van de ruimte. Deze straling van energie naar de inhoud van de kamer zal ALLE inhoud doen stijgen tot hun ontstekingstemperatuur. Wanneer de inhoud van de ruimte plotseling en gelijktijdig ontbrandt, is er sprake van een flashover. Dit betekent simpelweg dat een flashover een temperatuurgedreven gebeurtenis is. Het vereist dat de energie van de brand wordt teruggestraald naar de inhoud om een snelle temperatuurstijging en gelijktijdige ontbranding te veroorzaken. Een flashover geeft aan dat de brand is uitgegroeid tot een volledig ontwikkelde fase (figuur 1).
Een ander belangrijk concept om te begrijpen is de fysica van een flashover. Verschillende factoren zijn van invloed op het al dan niet doorslaan van een ruimte. De grootte van de ruimte, de brandbare inhoud, de luchttoevoer, en de isolatie van de ruimte bepalen samen het vlamoverslagpotentieel van een ruimte.
Kleinere ruimtes zullen sneller vlam vatten. Een kleine ruimte versterkt de terugkoppeling van de warmtestraling sneller door het volume van de ruimte. In grote ruimten met hoge plafonds duurt het langer om de brandbare stoffen eronder te verwarmen. Wanneer uitgestraalde warmte langere afstanden aflegt, verliest zij energie. De nabijheid van de inhoud in een kleine ruimte verhoogt de absorptie van de uitgestraalde thermische energie.
De inhoud van de ruimte beïnvloedt het vlampotentieel. Een kamer vol met brandbaar meubilair zal meer vuur produceren, dus meer warmte, meer uitgestraalde energie, en meer vlamoverslagpotentieel.
De luchttoevoer is ook van cruciaal belang voor het creëren van de brandgroei om vlamoverslag te veroorzaken. De meeste branden zijn luchtgereguleerd, niet brandstofgereguleerd.2 De gemiddelde kamer heeft genoeg inhoud (brandstoflading) om een grote brand te produceren. Wat nodig is, is lucht om de vlammen te “ventileren”. De luchtgestuurde brand wordt meegenomen in de discussie over backdraft hieronder.
Ten slotte heeft de isolatie van de kamer invloed op hoe efficiënt de terugkoppeling van warmtestraling zal zijn. Isolatie van muren en plafonds voorkomt dat warmte ontsnapt naar andere gebieden, waardoor het vlamoverslagpotentieel van de ruimte toeneemt.
Deze factoren zullen niet bekend zijn bij de brandweerlieden die op een brand afkomen. De waarschuwingssignalen moeten daarom worden begrepen om de veiligheid van de leden te waarborgen.
Bij de waarschuwingssignalen van een flashover hoort een hoge hitte; dit is het gevolg van het samengestelde effect van de brand en de uitgestraalde hitte van de ruimte. Deze hitte zal intens zijn. Om een flashover te krijgen, moet de hele inhoud van de ruimte op ontstekingstemperatuur zijn, inclusief de brandweerlieden in de buurt! Elke plotselinge temperatuurstijging die door de bunkerkleding heen gevoeld kan worden, moet beschouwd worden als een teken dat er een flashover op komst is.
Rollover is de brand die zich in de zwarte rook rolt die uit de brandruimte komt. Het kan ook worden gezien als “slangen” van vuur die uit de rook schieten. Rollover is een vroeg teken dat er een flashover aan het ontstaan is.
Zwarte rook is een teken van flashover. Dit klinkt misschien belachelijk, maar ik heb het over zwarte rook die zo zwart is dat er geen andere kleur in de rook te zien is-zwarte rook van het type dat je zou zien als er banden in brand staan. Deze zwart-zwarte rook bevat zoveel onverbrande brandstof dat het “zwart vuur” genoemd kan worden. Dit “zwarte vuur” heeft alleen het juiste mengsel van lucht nodig om te ontbranden. Deze zwarte rook heeft ook een enorme hoeveelheid energie en zal met geweld uit het brandgebied rollen en warmte in holtes en verborgen ruimten duwen. Dit “zwarte vuur” vergroot de kans op branduitbreiding en rookexplosies op de zolder.
Vlamoverslag voorkomen
Een vlamoverslag kan op twee manieren worden voorkomen. Een goede ventilatie kan een flashover voorkomen. Door ventilatie kunnen oververhitte lucht en met brandstof geladen brandgassen de ruimte of ruimte verlaten. Dit kan gebeuren door horizontale of verticale ventilatie. Vermindering van de verwarmde plafondlaag vermindert de terugkoppeling van thermische straling en de kans op een flashover. Het is belangrijk op te merken dat het ventileren van de brandgassen de brandweerlieden niet mag blootstellen aan verwondingen of hitte en rook mag verspreiden naar delen van het gebouw die niet bij de brand betrokken zijn. Dit zou het brandprobleem kunnen vergroten als deze gassen zouden ontbranden.
De tweede manier om de kans op een flashover te verkleinen is het afkoelen van het brandgebied met een slangstraal. De meesten van ons hebben geleerd nooit de slang te openen bij rook. Dat is waar. Maar net zoals ons dat is verteld, is ons ook niet verteld dat er geen “nevers” zijn bij de brandweer? Ook dat is waar. De reden waarom je in deze situatie de lijn op rook kunt openen, is dat de zwart-zwarte rook, een waarschuwingsteken voor flashover, “zwart vuur” wordt genoemd. Als je die zwarte rook ziet en de snelle hitte voelt opkomen door je bunkerspullen, zelfs als je de rollover niet kunt zien, moet je de lijn op de “black fire” openen. Dit zal de kans op een flashover verkleinen. Dit is een noodsituatie, en de hoseline kan op deze manier worden bediend.
Ontsnappen VAN flashover
Ontsnappen van flashover is bijna onmogelijk. Als u de waarschuwingssignalen herkent en weet hoe u ze kunt voorkomen, is uw veiligheid beter gewaarborgd. Wij kennen de waarschuwingssignalen, maar u moet in staat zijn erop te reageren. Een flashover kan in 10 seconden optreden. Dit geeft de gemiddelde brandweerman de tijd om ongeveer vijf voet af te leggen naar een uitgang. Als het bedienen van een hoseline geen optie is, ga dan uit een raam of ga naar een andere kamer en sluit de deur indien mogelijk. Dit zal u enige bescherming geven.
Een volledig beschermde brandweerman heeft de beste overlevingskansen bij een flashover. Zelfs een volledig ingekapselde brandweerman loopt risico. De menselijke huid verbrandt bij 124 F. Zonder een ademluchttoestel zou het slechts enkele ademteugen van 300 F lucht vergen om uw keel dicht te schroeien. Dit zou leiden tot de dood door verstikking. Tijdens een flashover worden temperaturen van duizenden graden gemeten – ver boven de grenzen van bunkerspullen.
Bij een brand in een belastingbetaler in Monsey, New York, op 23 november 2004, werden drie brandweerlieden uit de brandbezetting gehaald enkele seconden voordat de winkel “ontbrandde”. De melding van de brand werd vertraagd toen de winkelbediende de brand probeerde te blussen alvorens 911 te bellen. Brandweerlieden arriveerden en vonden zware rookontwikkeling in de winkel en brachten een hoselijn naar de ruimte. Chef Andy Schlissel zag de waarschuwingssignalen van een flashover en beval de leden naar buiten te gaan. “Twintig seconden later zou je daar drie gebakken jongens hebben gehad,” zei Schlissel. Er werd een gecoördineerde aanval opgezet en het vuur werd onder controle gebracht met slechts een kleine uitbreiding naar de aangrenzende winkels.
Schlissel schrijft de instructie die hij kreeg in het Rockland County Fire Training Center in Pomona, New York, toe aan het voorkomen van verwondingen bij deze brand. Rockland County is een van de weinige districten in New York met een flashover-simulator. Deze aangepaste scheepscontainer biedt studenten een live-fire ervaring en kan “gecontroleerde” flashovers produceren.
BACKDRAFT
Een backdraft is een rookexplosie die kan ontstaan wanneer extra lucht in een smeulbrand wordt gebracht en verhitte gassen hun brandbare bereik binnengaan en met explosieve kracht ontbranden.3 Een backdraft is een “luchtgedreven gebeurtenis”, in tegenstelling tot een flashover, die temperatuurgedreven is. Het feit dat de meeste branden luchtgestuurd zijn en niet brandstofgestuurd, maakt het begrijpen van backdrafts zo belangrijk.
Een brand is begonnen en gegroeid, het kan al dan niet de terugkoppeling van thermische straling hebben om over te slaan, maar het heeft de inhoud van de ruimte verbruikt en is nu “zichzelf aan het uitbranden” door alle beschikbare zuurstof in de ruimte te gebruiken. Het normale zuurstofgehalte in lucht is ongeveer 21 procent. Onder de 14 procent is de zichtbare vlam verminderd. De inhoud van de kamer heeft zijn ontbrandingstemperatuur bereikt en zal in vlammen uitbarsten wanneer zuurstof wordt toegevoerd, en de hete gassen zullen met explosieve kracht ontbranden. Dit is een backdraft. De explosieve kracht waarmee de backdraft optreedt, is een gevolg van de hoeveelheid oververhit gas in de ruimte en de hoeveelheid ingebrachte zuurstof. De explosieve kracht kan ruiten breken, muren neerhalen en brandweerlieden verwonden.
Backdrafts kunnen op elk moment optreden tijdens het vervalstadium van de brandontwikkeling, elk moment voordat de gassen zijn afgekoeld tot onder hun ontbrandingstemperatuur. Als de ruimte was verlaten en de gassen waren afgekoeld voordat er zuurstof was binnengekomen, zou er geen backdraft optreden, maar de ruimte zou zijn verteerd door vuur.
Alle leden op de brandplaats moeten de waarschuwingssignalen van backdraft kennen. Vaak herkennen de eerste eenheden de zware dichte rook of de rook die lijkt te “puffen” of wordt teruggezogen in het gebouw niet; iemand op een afstand van de plaats van de brand herkent deze veelbetekenende tekenen meestal wel. Chefs of hun assistenten die een commandopost aan de overkant van de straat opzetten, zullen dat soort rook waarschijnlijk het meest zien. Chauffeurs van motoren die aan het eind van het blok aan de brandkranen zijn gekoppeld, kunnen het ook zien. De vrachtwagenchauffeur kan het zien wanneer hij het gebouw “goed bekijkt” terwijl hij op de sokkel staat. Hopelijk is het nog niet te laat. Een klein smeulend vuurtje of wat gebrandschilderd of gebarsten glas wordt misschien niet herkend voor wat het zou kunnen zijn. Vaak worden we in een “tunnelvisie” getrokken: We zien een klein brandje en dringen naar binnen en creëren een gevaarlijke situatie voor onszelf.
Als backdraft omstandigheden worden vermoed, zal een goede ventilatie de explosie voorkomen. Openingen boven de brand moeten worden gemaakt om de oververhitte gassen te laten ontsnappen voordat zuurstof wordt toegevoerd op lagere niveaus – de lagere niveaus waar wij naar binnen zouden gaan.
Backdrafts en flashovers zijn even dynamisch en dodelijk. Het herkennen van de signalen en in staat zijn om kalm te blijven, geeft u de beste kans om te overleven. Het spreekt vanzelf dat u een volledige beschermende uitrusting moet dragen.
Backdrafts gebeuren niet altijd in de gesloten belastingruimte achter het rolhek om 3.00 uur ’s nachts. Vergeet niet dat de backdraft ook bekend stond als de “rookexplosie”. Deze term kwam van de kleine gebeurtenissen die zich voordeden wanneer brandweerlieden openden om te controleren op uitbreiding.
Een brand op een benedenverdieping van een meervoudige woning kon warmte en rook door het hele brandgebouw verspreiden. Deze rook zou opgesloten raken op de zolderverdieping, de ruimte tussen het plafond van de bovenste verdieping en het dak. Leden die werden gestuurd om de uitbreiding te controleren, trokken aan de plafonds en lieten zuurstof toe op de cockloft, het hete gas vermengde zich met lucht en de cockloft kreeg een backdraft. Hoe kon dit gebeuren? Met wat we nu weten over koolmonoxide (CO), was de ruimte waarschijnlijk gevuld met CO. Onthoud dat CO, naast zijn andere gevaarlijke eigenschappen, ook ontvlambaar is. In figuur 2 wordt CO vergeleken met enkele andere brandbare gassen. Wat betekent dit voor ons als brandweerlieden? CO brandt bij een relatief lage temperatuur (voor branden in ieder geval) en bij bijna elk mengsel.
Wanneer u wordt gestuurd om te controleren op uitbreiding, maak dan eerst een klein onderzoeksgaatje. Maak dit gat vanuit de deuropening, en maak het in het begin klein. Door een klein gaatje te prikken, beperkt u de hoeveelheid zuurstof die de cockloft of andere afgesloten ruimte binnenkomt. Als u genoeg lucht in de ruimte laat om het gasmengsel te ontsteken, staat u veilig in de deuropening. Als u een groot stuk in het midden van de ruimte trekt en de cockloft ontsteekt, valt het hele plafond op uw hoofd.
Als uw onderzoek gat uitwijzen dat er brand kan zijn, bel dan voor een lijn voordat er nog meer van het plafond wordt getrokken. Denk eraan, jullie zijn gestuurd om brand te vinden. Als je vuur vindt, wat bereik je dan door al dat vuur bloot te leggen zonder een manier om het te blussen?
Flashovers en backdrafts moeten worden begrepen omdat er verschillende factoren zijn die de frequentie ervan verhogen. De vuurbelasting is waarschijnlijk de grootste factor die de brandweerman van vandaag tegenwerkt. Ja, branden zijn heter vandaag.
De Britse thermische eenheden (Btus) die door hout, katoen en papier in de woningbrand van de jaren vijftig werden afgegeven, bedroegen gemiddeld ongeveer 8.000 per pond. Polyurethaan, de zachte kunststoffen, geven 12.000 Btus per pond af. Deze zachte kunststoffen zijn de schuimkussens, tapijt, en dergelijke. Het harde plastic polystyreen waarvan TV’s, videorecorders, speelgoed en alle andere plastic voorwerpen in huis zijn gemaakt, geeft 18.000 Btus per pond af.
Kijk eens naar wat u in huis heeft. Kunt u zich herinneren dat u als kind zoveel spullen had? Misschien moet u het uw ouders of grootouders vragen om het ware perspectief te krijgen. Elke generatie wil dat haar generatie het beter doet dan de vorige. Hoe wordt dat succes gemeten? Met meer spullen.
Sinds de energiecrisis van de jaren ’70 zijn gebouwen zo dicht mogelijk gemaakt als de bouwmaterialen toelieten. Er zijn nu nationale energiecodes om energie-efficiëntienormen af te dwingen. Naast het efficiënter maken van muren en plafonds, zijn energie-efficiënte ramen ontworpen om de warmte vast te houden door wat de beste indicator voor brandomstandigheden was. Isolatie in muren en plafonds houdt warmte vast in de structuur. Deze opgesloten warmte verhoogt de terugkoppeling van warmtestraling die nodig is om een vlamoverslag te veroorzaken. De thermische ramen houden de warmte vast in de “dode lucht” ruimte tussen de ruiten en vertragen het breken, waardoor de zelfontluchting van de brand wordt voorkomen. De dubbele ruiten zijn moeilijk te breken wanneer ontluchting nodig is.
Elektronische detectieapparatuur heeft zich tot een gangbaar marktartikel ontwikkeld. Inbraak- en branddetectieapparatuur is nu in elk type woning te vinden. Deze vroegtijdige detectieapparatuur geeft de brandweer de vroegst mogelijke melding van brand. Dit voordeel heeft echter ook een nadeel. Vroege detectie kan brandweerlieden ertoe verleiden een gebouw binnen te gaan waar de brand zich nog in een beginstadium bevindt (het ik-ga-je-niet-doden-stadium). Het is mogelijk dat we een aantal waarschuwingssignalen van de ware groei van de brand missen (de ik-ga-je-doden-fase). Het gevaar is wanneer we in de structuur zijn wanneer de brand de laatste fase ingaat.
De enige manier om brandweerlieden te beschermen is door te trainen in het begrijpen van de brandomgeving. We moeten in staat zijn de signalen te herkennen die het vuur afgeeft. We moeten allemaal naar het hele plaatje kijken en ons bewust zijn van het gebouw waarin we ons bevinden en van onze omgeving, zodat we niet in de val worden gelokt. Er is weinig informatie uit de eerste hand beschikbaar over dit onderwerp. De meeste mensen die ervaring hebben met deze gebeurtenissen zijn niet hier om ze met ons te delen. We moeten leren zodat we kunnen overleven.
Eindnoten
1. FDNY Firefighting Procedures, Engine Company Operations, Hoofdstuk 4, Sec. 4.6.2.
2. FDNY Firefighting Procedures … Hoofdstuk 4, Sec. 4.6.3.
3. FDNY Firefighting Procedures … Hoofdstuk 4, Sec. 4.6.4.
■ CHRISTOPHER FLATLEY, een veteraan van 16 jaar bij het brandweerkorps van New York, is een luitenant die is toegewezen aan Ladder 21 in Manhattan. Voor zijn promotie was hij werkzaam bij Ladder Company 2. Hij is een nationaal gecertificeerd brandweer instructeur I en een instructeur aan het Rockland County Fire Training Center in Pomona, New York. Hij is presentator geweest bij FDIC en FDIC East.