Hans-Joachim Gressmann - Abwehrender und Anlagentechnischer Brandschutz

die Art des brennbaren Stoffes (Brandklasse nach DIN EN 2 [1.23]),

die Verfügbarkeit der Löschmittel,

die Möglichkeit der tatsächlichen Anwendung (de Vries [1.24]),

die Art und Größe zu erwartender Nebeneffekte (Schädigungen).

In Löschanlagen und Feuerlöschern werden in Deutschland zusätzlich zu den oben genannten noch die folgenden Löschmittel verwandt (weitere Löschmittel, die in Deutschland noch nicht allgemein angewendet werden, sind unter Punkt 14.3 beschrieben):

Für den Brandschutzingenieur sind bei der Planung von Löschanlagen neben der geplanten Wirksamkeit auch die zu erwartenden Kosten von großer Bedeutung.

Eine etwas ausführlichere Darstellung der Phänomene Verbrennen und Löschen enthalten die Anhänge 1 und 2.

RauchWirkungRauchRauchEntstehungBei jedem Brand entstehen auch erhebliche Mengen Rauch (siehe hierzu auch Punkt 7.1). Rauch ist ein hochkomplexes System aus BrandgasenBrandgaseRauch, Aerosolen und festen Partikeln, dessen Zusammensetzung von sehr vielen Parametern abhängt; so spielen die Zusammensetzung des brennenden Stoffes, die Luftzufuhr, die Flammentemperatur, die Brandraumtemperatur, die Anwesenheit anderer Stoffe und vieles mehr eine Rolle (siehe z.B. Knetsch et al. [1.25], Gottuk et al. [1.26], Hoffmann-Böllinghaus et al. [1.27]). RauchBestandteileAbhängig von Verbrennungsphase und Ventilation können Brände hinsichtlich der Rauchproduktion in drei Kategorien eingeteilt werden:

Schwelbrände

brandlastgesteuerte offene Flammenbrände

ventilationsgesteuerte Flammenbrände

Schwelbrände Schwelbrandsind gekennzeichnet durch eine oxidative Zersetzung und PyrolysePyrolyse des brennenden Materials, die Rauchbestandteile mit hoher ToxizitätToxizitätvon Rauch relativ langsam freisetzt, die Rauchproduktion (gemessen in kg Rauch pro kg Brandmaterial) RauchProduktionist hoch. Der BrandrauchBrandrauchRauch enthält neben Kohlendioxid (CO 2) hohe Anteile Kohlenmonoxid (CO, das Verhältnis von CO 2zu CO ist typischerweise etwa 1, Purser [1.28]) und KohlenwasserstoffeKohlenwasserstoffeals Rauchbestandteil (Alkane, Alkene und Alkine), daneben auch Aromaten, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), bei Brand von Naturprodukten (Holz, Papier Wolle) auch Blausäure (HCNHCNBlausäure),Blausäureals Rauchbestandteil und Schwefeldioxid (SO 2SO2Schwefeldioxid).Schwefeldioxidals Rauchbestandteil Bei Realbränden in Wohnungen oder Arbeitsstätten, wo häufig Kunststoffe, die Chloratome enthalten, verbrennen (Elektrogeräte, Kabel, Schaumstoffe), ist auch ChlorwasserstoffChlorwasserstoff (HCl)als Rauchbestandteil (HClHClChlorwasserstoff (HCl), Salzsäure) als Verbrennungsprodukt wichtig. Detaillierte Ausführungen zu Art und Entstehung dieser Rauchbestandteile findet man bei Knetsch et al. [1.25], Mulholland [1.29] und Tewarson [1.30], eine mehr schematische, sehr übersichtliche Darstellung in der vfdb-Richtlinie 10/01 [1.31] sowie unter Punkt vfdb-Richtlinie10/0114.7. Weitergehende Informationen zum Entstehungspotential von Schadstoffen findet man bei Bansemer et al. [1.33] sowie bei Forell [1.34].

Bei brandlastgesteuerten offenen Flammenbränden Brandbrandlastgesteuert(Vollbrandphase) wird der größte Teil der Brandlast vollständig verbrannt. Die BrandprodukteBrandprodukted. vollständigenVerbrennung sind daher im Wesentlichen die der vollständigen Verbrennung: CO 2und Wasser. In geringem Umfang entstehen CO und Kohlenwasserstoffe, das Verhältnis von CO 2CO2als Rauchbestandteil zu CO ist typischerweise > 100, Purser [1.28]. Die RauchproduktionRauchProduktion ist relativ gering. Aus toxikologischer Sicht ist daher die Vollbrandphase gut ventilierter Brände weniger wichtig.

Ventilationsgesteuerte Flammenbrände Brandventilationsgesteuertsind durch das Erreichen der Vollbrandphase (post-Flashoverpost-flash-over) aber gleichzeitig vermindertem Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft gekennzeichnet. Wenn die Luftzufuhr in den Brandraum durch eine relativ kleine Öffnung – z.B. ein Fenster – erfolgt, wird nicht die maximal Abbrandgeschwindigkeit und Brandleistung erreicht. In bestimmten Bereichen der Flammen kommt es aufgrund fehlenden Sauerstoffs auch zu nur unvollständiger Verbrennung. Brandprodukted. unvollständigenVerbrennungAufgrund der sich einstellenden Temperatur, die typischerweise nur bei ca. 800 oC liegt, erfolgt Umwandlung von CO in CO 2mit deutlich verminderter Effektivität, daher steigt der CO-Gehalt des Rauches deutlich an (auf bis zu 15 % [1.26], das Verhältnis von CO 2zu CO sinkt entsprechend auf Werte zwischen ca. 6 bis 20). COals RauchbestandteilDaneben entstehen auch die vom Schwelbrand bekannten SchadstoffeSchadstoffebei Bränden, insbesondere Aromaten, PAK und Aldehyde (insbesondere Formaldehyd HCHOHCHOFormaldehyd (HCHO)), allerdings mit geringeren Konzentrationen.

Schadstoffeim RauchDie Zusammensetzung von Brandrauch ist nach dem unter Punkt 1.3.1 ausgeführtem in hohem Maße abhängig vom Brandgut und vom Brandverlauf. Der Brandrauch enthält eine sehr große Anzahl (mehr als 5000) für den Menschen schädlicher Stoffe (zur Entstehung von Schadstoffen bei Zimmerbränden siehe z.B. bei Basmer et al. [1.32]). Aufgrund ihres häufigen Vorkommens und ihrer Konzentration in der Nähe des Brandherdes haben folgende Stoffe als sog. LeitsubstanzenLeitsubstanzenim Rauch für die Gefährdung des Menschen besondere Bedeutung (Otto et. al [1.33]):

KOHLENMONOXIDKohlenmonoxidCO (CO) führt nach Aufnahme über die Atmung zu einer Blockade des Sauerstofftransportes durch das Blut und nachfolgend zur sog. „Inneren Erstickung“ (vergl. hierzu auch Punkt 2.4). Charakteristische Symptome sind Kopfschmerzen, Schwindel, Müdigkeit, Erbrechen und Bewusstlosigkeit mit Todesfolge (vergl. bei Pleß et al. [1.36], zur letalen Expositionszeit bei Bränden in Räumen bei Wilk et al. 2019-2 [1.69]).

BLAUSÄUREBlausäure (HCN, CyanwasserstoffCyanwasserstoffBlausäure) wird sehr schnell über den Atemtrakt aufgenommen und führt durch Blockade der Zellatmung (Abgabe von Sauerstoff an die Köperzellen) zu einer „Inneren ErstickungInneren Erstickung“. Typisch für akute Schädigungen Vergiftungd. Blausäuresind Reizungen der Atemwege, Übelkeit, Angstgefühle und Herzklopfen, schließlich Atemnot, Bewusstlosigkeit und Atemstillstand.

KOHLENDIOXID (CO 2)CO2Wirkung KohlendioxidCO2führt nach Aufnahme über die Atemwege in höherer Konzentration (> 0,5 %) zu einer Erhöhung der Atemfrequenz und damit zu einer verstärkten Schadstoffaufnahme. CO 2selbst wirkt ab Konzentrationen von > 5 % zu Bewusstlosigkeit und Atemstillstand (siehe auch Tabelle 14-10).Vergiftungd. CO2

SAUERSTOFFMANGEL (Minus O 2 ,Hypoxie) als Folge von Schadenfeuern ist ebenfalls als für die Gefährdung des Menschen SauerstoffPersonengefährdungbei Mangel an ~wichtige Erscheinung zu bezeichnen (wenn natürlich im eigentlichen Sinne kein Schadstoff). Bei Bränden sind im Brandraum und angrenzenden Räumen Sauerstoffkonzentrationen deutlich unter 10 % bekannt (Lessing et al. [1.37]), bei dieser Konzentration verlieren Menschen innerhalb weniger Minuten das Bewusstsein (Purser [1.28]).

SALZSÄRUREDÄMPFE (HCl), ALDEHYDEAldehyde (insbesondere Formaldehyd HCHO und Acrolein C 2H 3CHO)Formaldehyd (HCHO) und Isocyanate sowie Stickoxide und Schwefeldioxid wirken auf den Menschen bereits in geringen Konzentrationen reizend bis ätzend, insbesondere auf die Augen und die Schleimhäute des Atemtraktes. SalzsäuredämpfeChlorwasserstoff (HCl)