Backdraft Rauchexplosion

HERAUSFORDERUNG FÜR DIE FEUERWEHR

Früher waren die Phänomene Backdraft und Flashover vielleicht überzogene Illusionen aus utopischen Katastrophenschutzfilmen. Heute sind sie im Feuerwehralltag schon harte Realität und halten viele unserer Führungskräfte in Atem. Und immer wieder hören wir, da und dort wäre es zu einem schlagartigen Ausbreitungsphänomen im Zuge eines Brandgeschehens gekommen. Doch nur die wenigsten dieser gefährlichen Ereignisse werden auch fachlich sauber dokumentiert. Außerdem herrschen über diesen Problemkreis viele Missverständnisse und Fehlmeinungen vor. BLAULICHT will Licht ins Dunkel dieses Meinungswirrwarrs bringen.

Von LFR Univ.-Lektor Dr. Otto Widetschek, Graz

Wollen sie mitreden? Dann lesen sie diese Dokumentation, in welcher wir die Phänomene Backdraft & Flashover erstmals unter Beachtung aller naturwissenschaftlich bekannten Fakten genauer unter die Lupe nehmen!

TEIL 5: BACKDRAFT - DIE RAUCHEXPLOSION:

Wir haben bereits die verschiedenen Spielarten des Flashover, welchen ich als das „Schnelle Feuer“ bezeichnet habe, kennen gelernt. Ein Sonderfall ist der so genannte Backdraft, die Rauchexplosion! Ja, es handelt sich dabei um eine echte Explosion, welche durch die Zufuhr von Luftsauerstoff in einem relativ dichten mit fettem Brandrauch ausgefüllten Raum ausgelöst wird.

BACKDRAFT: „GROSSER BRUDER“ DER STICHFLAMMEN
Wie Stichflammen entstehen, haben die älteren Feuerwehrmänner schon vor den neuen Erkenntnissen der Brandforschung, welche vor allem in den USA in den Fünfzigerjahren veröffentlicht wurden, in ihrer Grundausbildung gelernt. Es sind im Wesentlichen dieselben Voraussetzungen, wie für einen Backdraft. Und dem Grunde nach ist der Backdraft auch nichts anderes – vielleicht ist er etwas größer und intensiver und vor allem ein Ereignis mit größerer Druckwirkung, wie sie bei einer Explosion entstehen kann. Hervorgerufen wird dieses Phänomen vor allem durch komplexere Brennstoffe in Form einer Vielzahl von Kunststoffen und Holz. Deswegen habe ich den Backdraft einmal als den „Großen Bruder“ der Stichflammen bezeichnet.

Eine klassische Rauchexplosion (Backdraft) durch welche eine mächtige Stichflamme mit Splitterwirkung entsteht (Foto: BF Offenbach).

IN VIER PHASEN

Wir wissen: Stichflammen und Backdraft entstehen stets in einem Ablauf von vier ineinander greifenden Phasen des Verbrennungsvorganges, die folgendermaßen beschrieben werden können:

		Phase 1: Rauchentwicklung.
		Bei geschlossenen und relativ dichten Fenstern und Türen (schlechter Luftzug) entwickelt sich der Brand aufgrund der Art und Intensität der Zündquelle, des vorliegenden Brennstoffes (Brandbelastung) und der Raumgeometrie mehr oder weniger ausgeprägt.
		Phase 2: Bildung von Pyrolysegasen.
		Aufgrund des Sauerstoffmangels wird die Brandintensität kleiner (unvollkommene Verbrennung mit Bildung zündfähiger Verbrennungsprodukte). Es entstehen explosive Pyrolysegase mit Konzentrationen oberhalb der oberen Zündgrenze („fettes Gemisch“).
		Phase 3: Sauerstoffzufuhr.
		Bei Öffnen einer Türe oder Bersten einer Fensterscheibe etc. tritt Luftsauerstoff in den Brandraum.
		Phase 4: Rauchdurchzündung (Explosion).
		Es liegt nun ein zündfähiges Gemisch vor, welches mit einer Stichflamme verbrennt bzw. sogar explodieren kann. Eine auftretende Rauchexplosion wird als Backdraft bezeichnet.

Die vier Phasen des Backdrafts.

DAS DRAMA VON PARIS

Die größte Backdraft-Katastrophe ereignete sich wohl am 14. September 2002 in Paris. Im Zuge eines Routineeinsatzes wurden wie aus heiterem Himmel fünf junge Berufsfeuerwehrmänner getötet. Sie wollten einen kleinen Zimmerbrand im 6.Stock eines Wohnhauses bekämpfen und wurden beim Öffnen der Türen von zwei tödlichen Rauchexplosionen überrascht. Das Zimmer, in welchem der Brand ausbrach, war nur etwa 10 m² groß und führte zu einem schmalen Gang Tür 1). Von diesem konnte man über eine zweite Tür (Tür 2) das Stiegenhaus erreichen.

Diese fünf jungen Berufsfeuerwehrmänner wurden durch zwei Rauchexplosionen getötet.

FURCHTBARE FOLGEN

Nach den beiden Rauchexplosionen lagen die fünf Opfer mit zerschmetterten Helmen und zerrissenen Schutzanzügen schwer verletzt, mit Verbrennungen versehen, im Brandraum. Es wurden ihnen auch die Atemschutzmasken vom Kopf gerissen, was auf eine große Druckwirkung bei den Rauchdurchzündungen hinweist. Nach verzweifelten Reanimationsversuchen im Krankenhaus von Percy en Clamart, wo sie nach dem Unfall sofort eingeliefert wurden, konnte schließlich nur mehr ihr Tod festgestellt werden. Erste Stellungnahmen über die Todesursache sprach von einem heimtückischen Doppeleffekt aus Verbrennungen und Druckwirkung. Vor allem die irreparablen inneren Verletzungen sollen dabei eine entscheidende Rolle gespielt haben.

WIE ES ZUR KATASTROPHE KAM

Im sechsten Stock eines Pariser Wohnhauses kam es in einem kleinen Wohnraum zu einem Brand. Es verschwelte dabei auch vermutlich eine Matratze, wodurch giftiger, explosibler Rauch entstand. Dieser enthielt eine Reihe von Pyrolysegasen (vor allem Kohlenmonoxid) und befand sich im „fetten Bereich“. Zwei Feuerwehrmänner öffneten die Türe zum Wohnraum (Türe 1), wodurch es aufgrund der Sauerstoffzufuhr zur ersten Rauchexplosion (Backdraft) kam. Die Folgen waren, durch die relativ hohe Druckwirkung und den auftretenden Feuerball, für beide Berufsfeuerwehrmänner tödlich (Helme und Atemmasken wurden ihnen vom Kopf gerissen).

Der Unfallort (schematisch dargestellt).

Die erste Rauchexplosion (schematisch dargestellt).

Die zweite Rauchexplosion (schematisch dargestellt).

Zehn Minuten später wollten drei Feuerwehrmänner die beiden Verunfallten in Sicherheit bringen. In der Zwischenzeit hatten sich auch im engen Gangbereich explosive Brandgase ausgebreitet, da die Wohnungstüre durch die erste Explosion herausgerissen wurde. Die Männer öffneten die Gangtüre (Türe 2) und es kam zum zweiten Backdraft, der ebenfalls tödlich war.

„BRAND AUS“ DURCH SAUERSTOFFMANGEL!

Durch die im letzten Jahrzehnt stark forcierten Wärmedämmungen im Bauwesen, kann es heute de facto in allen Bauwerken verstärkt zum Phänomen der Rauchexplosion kommen. Diese kann bereits bei kleinen Raumgrößen eintreten, wenn die Fenster und Türen entsprechend isoliert sind. Im manchen Fällen erlischt dabei der Brand auf Grund von Sauerstoffmangel sogar von selbst und wird erst Tage später von besorgten Hausbewohnern oder der Feuerwehr entdeckt. Die Phase 3 in unserem Entstehungsschema wird also in diesem Fall nicht erreicht, weil beim Öffnen der Wohnung keine Zündquellen mehr vorhanden sind. Durch die aufgetretene unvollkommene Verbrennung wird jedoch verstärkt Kohlenmonoxid erzeugt und vielfach findet man dann auch tatsächlich Rauchgastote in diesen Brandräumen.

„DIE BESTIE IM KÄFIG!“

Konnte sich jedoch der Brand jedoch einigermaßen entwickeln und entsprechend hohe Raumtemperaturen erzeugen, so muss mit der Bildung einer großen Rauchgasmenge gerechnet werden. Die dabei gebildeten explosiven Pyrolysegasmengen liegen durch den vorhandenen Sauerstoffmangel dabei im „fetten Bereich“. Sie warten nun – wie eine Bestie im Käfig – auf eine Sauerstoffzufuhr. Je nach Art der Durchmischung und Lage der Zündquelle kann dabei eine mehr oder weniger große Unterschreitung der oberen Zündgrenze und ein unterschiedlich schneller Abbrand der Rauchgase auftreten. Auf jeden Fall muss, wie die Praxis zeigt, mit großen Druckwirkungen gerechnet werden.

WANN ES KRITISCH WIRD

Der kritische Punkt bei der Entstehung einer Rauchexplosion ist also der Moment der Sauerstoffzuführung. Diese kann im Wesentlichen durch das Bersten oder Öffnen von

		Türen,		Wann es zur Backdraftgefahr kommen kann.
		Fenstern,
		Dacheindeckungen und
		Zwischendecken

erfolgen. Das Feuerwehrpersonal muss sich also im Klaren sein, dass jede derartige Maßnahme von einem Backdraft begleitet sein kann. Wir haben uns also in Zukunft genau zu überlegen, wann und wo, welche Türe, welches Fenster, welche Dacheindeckung und welche Zwischendecke geöffnet werden darf (Achtung Backdraftgefahr!). Eine wichtige Erkenntnis in diesem Zusammenhang: Die Rauchdurchzündung erfolgt nicht sofort nach Öffnen der Türe etc., sondern erst einige Sekunden später, nachdem sich Rauchgase und zuströmender Luftsauerstoff vermischt haben!

TÜREN SIND WIE „ROHE EIER“ ZU BEHANDELN!

Aber auch das Wie des Öffnungsvorganges spielt dabei eine wesentliche, ja entscheidende Rolle. Wir wollen uns dies am Beispiel des Öffnens einer Türe etwas genauer ansehen, weil es gerade dabei bereits zu fürchterlichen Unfällen (siehe Paris) gekommen ist.
Es hat sich gezeigt, dass Brandraumtüren eigentlich wie „rohe Eier“ zu behandeln sind. Das unbeherrschte Aufreißen oder Aufbrechen ist das Schlechteste, was man machen kann. Vor einer Türe, hinter welcher ein Feuer vermutet wird, einer so genannten „heißen Türe“, muss man wohlüberlegt handeln. Zuerst ist auf Verfärbungen, Verformungen und eventuelle Ausgasungen zu achten. Dann ist der Türcheck (Abtasten von unten nach oben, am besten mit dem bloßen Handrücken, vorsichtiges Berühren der Türschnalle) durchzuführen, durch welchen die Wärmeentwicklung im Brandbereich abgeschätzt werden kann.

KRITISCHER MOMENT: TÜRE ÖFFNEN

Nach dem Türcheck geht der Truppmann mit dem Strahlrohr seitlich in Stellung, während der Truppkommandant die Türe einen Spalt öffnet. Davor sollte jedoch ein kurzer Sprühwasserstoß vor der Tür abgegeben werden (Grund: Wenn die Außenluft in den Brandraum gesaugt werden sollte, wird dieser Wassernebel ebenfalls in den Brandraum eingebracht und kann sogar eine Rauchdurchzündung verhindern). Nach Öffnen der Türe wird danach die dahinter liegende Rauchschicht mit zwei bis drei Sprühimpulsen (etwa 60 Grad nach oben) gekühlt und dann die Tür wieder geschlossen. Dies kann vor allem dann mehrmals wiederholt werden, wenn der Brandrauch im Deckenbereich bleibt, er also sehr heiß ist. Vor dem endgültigen Vordringen in den Brandraum sind mehrere Sekunden abzuwarten. Die weitere Einsatztaktik bei der Gefahr einer Rauchdurchzündung wird zu einem späteren Zeitpunkt in dieser Serie behandelt.

Stand 2005

LITERATUR

BF OFFENBACH (Foto): Backdraft bei Zimmerbrand vom 19.07.1998 (aus www.firemovie.de von Kai-Uwe Wärner).

CIMOLINO U. u. a.: Atemschutz – Sicheres und effizientes Vorgehen, Suchverfahren, Notfalltraining, Kapitel 1.5 Brandbekämpfung im Innenangriff von SÜDMERSEN J.; Ecomed-Verlag, 4. Auflage, Landsberg, 2004.

GRIMWOOD P.: Gas-Phase Cooling Using “New Wave” 3-D Water Fog Techniques (siehe www.firetactics.com).

WIDETSCHEK O.: Tödlicher Feuersprung – warum fünf Pariser Berufsfeuerwehrmänner sterben mussten; BLAULICHT, Heft 10/2002.