Strömungspfad und Lüftung: Versuche des UL FSRI

Was ist ein Strömungspfad

• Definition: Das Luftvolumen zwischen einer Zuluftöffnung (Einlass) und einer Abluftöffnung (Auslass), durch das Wärme und Rauch vom Bereich mit hohem Druck (im Brand) zu Bereichen mit niedrigem Druck (offene Tür oder Fenster) strömen.
• Öffnungen: Eine Öffnung kann beides zugleich sein: unten strömt Luft hinein, oben Rauch hinaus. Getrennte Öffnungen für Zu- und Abluft sind möglich.
• Folge für das Löschen: Wo der Strömungspfad verläuft, wächst das Feuer und heizt sich der Weg auf. Liegt eine Öffnung weit vom Brand entfernt, wird der Weg länger und erfasst Räume, die vorher nicht betroffen waren.
• Wichtig: Der Strömungspfad entsteht auch ohne Absicht: durch Fenster, die platzen, eine offene Tür oder einen Retter, der den Eingang öffnet. Siehe Tür-4-Punkte-Check und Brandbekämpfung und Menschenrettung.

Der Brandverlauf vor dem Eintreffen

• Luftlimitiert: In allen Versuchen wurden die Brände vor der Lüftung luftlimitiert. Die Temperaturen stiegen, erreichten ihr Maximum und fielen wieder, weil der Sauerstoff im Haus verbraucht war.
• Eingeschossiges Haus: Im Wohnzimmer erreichten die Temperaturen an der Decke etwa 700 °C (nach etwa 320 Sekunden) und fielen bis etwa 480 Sekunden auf rund 175 °C. Im am weitesten entfernten Schlafzimmer stiegen sie auf etwa 350 °C und sanken dann auf im Mittel 150 °C.
• Zweigeschossiges Haus: Im Familienraum erreichten die Temperaturen in 4,9 m Höhe 325 bis 450 °C zwischen etwa 450 und 550 Sekunden. Kurz vor der Lüftung lagen sie bei 240 bis 310 °C. Im entfernten Schlafzimmer blieb es bei etwa 200 °C.
• Folge: Beim Eintreffen sieht ein Brand oft ruhiger aus, als er ist. Er wartet auf Luft. Siehe auch Zimmerbrand bei Luftmangel: Versuche des KIT 2022.

Nah oder weit vom Brandherd öffnen

• Grundregel: So nah wie möglich am Brandherd öffnen. Dann entweicht die Hitze, und der Brand bleibt auf seinen Entstehungsbereich begrenzt.
• Eingeschossiges Haus, Öffnung nah am Brand (Wohnzimmerfenster): Die Schlafzimmer erreichten nur etwa 250 °C und 210 °C, danach sanken sie wieder, weil dort der Sauerstoff fehlte.
• Eingeschossiges Haus, Öffnung weit vom Brand (Schlafzimmerfenster): Die Schlafzimmer wurden Teil des Strömungspfads und erreichten etwa 500 °C und 300 °C. Das Wohnzimmer wurde nicht ganz so heiß wie beim nahen Fenster.
• Zweigeschossiges Haus: Eine weit entfernte Öffnung im Obergeschoss ließ mehr Luft durch die Eingangstür einströmen, der Brand wuchs früher. Die Luftmenge blieb aber begrenzt, deshalb waren die Höchsttemperaturen niedriger als bei zwei Öffnungen nahe am Brand, bei denen die Spitze später kam.
• Lehre: Eine Öffnung weit weg vom Brand macht ihn nicht kleiner, sie verlagert Hitze in Räume, in denen Menschen liegen können.

Hoch oder tief öffnen

• Versuch: Im zweigeschossigen Haus wurde nach dem Öffnen der Tür entweder ein tiefes oder ein hohes Fenster (im Obergeschoss) im Familienraum geöffnet.
• Hohes Fenster: Der Brand erreichte etwa 950 °C an der Decke und 650 °C am Boden nach etwa 12 Minuten.
• Tiefes Fenster: etwa 800 °C an der Decke und 500 °C am Boden nach etwa 14,5 Minuten.
• Erklärung: Strömt Luft unten herein und Rauch oben hinaus, entstehen ideale Bedingungen für einen Flashover, selbst in einem hohen Raum. Der Familienraum kühlte durch das hohe Fenster kaum ab: Die Temperatur in 0,3 m Höhe blieb bei 125 °C, bevor sie auf 650 °C schoss.
• Lehre: Öffnet man bei einem luftlimitierten Brand ohne Löschangriff, wächst der Brand schneller, als er Hitze abgeben kann. Lüften ersetzt das Löschen nicht, siehe Belüftung und Lüfter.

Menschen im Gebäude

• Messung: Die Forscher berechneten, wann Menschen im Haus handlungsunfähig würden (nach ISO 13571, getrennt für Hitze und Kohlenmonoxid).
• Ergebnis: Hitze machte Menschen handlungsunfähig, bevor die Giftgase es taten. Wer im Wohn- oder Familienraum oder stehend in offenen Schlafzimmern war, war im Mittel vor dem Eintreffen der Feuerwehr (nach 8 oder 10 Minuten) handlungsunfähig. Wer am Boden der Schlafzimmer lag, war es erst nach der Lüftung oder gar nicht, im Raum mit geschlossener Tür trat es nicht ein.
• Folgerung der Forscher: Es gibt Stellen im Haus, an denen Menschen noch gerettet werden können, besonders hinter geschlossenen Türen. Und die Lüftung der Feuerwehr hat großen Einfluss auf diese Menschen.

Löschen und Lüften koordinieren

Eine weitere Studie (20 Versuche in acht Wohnhäusern, Brände im Obergeschoss-Schlafzimmer und in der Küche) untersuchte, wie Wasser und Lüftung zusammenpassen.

• Zeitpunkt: Lüften kurz vor oder kurz nach dem Beginn des Löschens führte außerhalb des Brandraums nicht zu einem spürbaren Temperaturanstieg.
• Wirkung des Wassers: Löschen wirkt, indem es Oberflächen im Brandraum kühlt und unverbrannte Brandlast benetzt. Bei Bränden im Obergeschoss senkte ein Löschangriff von außen die Temperaturen im ganzen Stockwerk, der Brand wuchs aber wieder, bevor der Innenangriff ihn beendete. In der Küche im Erdgeschoss ließ sich die Brandlast besser benetzen, kein Wiederaufwachsen vor dem Innenangriff.
• Hindernisse: Ist der Brandraum hoch gelegen, ohne Decke oder voller Hindernisse, muss man das Wasser anders verteilen.
• Eingangstür: Die Bedingungen besserten sich am schnellsten in der Nähe des Einlasses des Strömungspfads, also zwischen Eingangstür und Brandraum. Die Tür zu öffnen ist deshalb eine wichtige Lüftungsmaßnahme: Sie kann den Brand wachsen lassen, aber auch die Lage für Eingeschlossene verbessern.
• Nach dem Löschen: Die Lüftung soll einen Strömungspfad durch alle Bereiche schaffen, in denen Menschen sein können.

Die zwölf taktischen Hinweise der FSRI-Studie

Die Studie zur Lüftung und zum Löschen fasst ihre Ergebnisse in zwölf Punkten zusammen. Sie sagt nicht, ob man vertikal lüften soll, sondern was passiert, wenn man es tut.

• Der Arbeitsplatz der Feuerwehr hat sich verändert (größere Häuser, mehr Kunststoff).
• Den Zugang (die Tür) kontrollieren.
• Ein abgestimmter Angriff schließt die Lüftung über das Dach ein.
• Wie groß muss die Öffnung sein?
• Wo wird gelüftet?
• Brandphasen und Strömungspfade verstehen.
• Der Zeitpunkt entscheidet.
• Rauch lesen.
• Die geschlossene Tür beeinflusst die Überlebenschance von Opfern und Einsatzkräften.
• Das Ziel „weich machen“ (Softening the Target).
• Man kann ein Feuer nicht schieben (You Can't Push Fire).
• Große Wassermenge auf das, was brennt.

Was heißt das für dich?

• Jede Tür und jedes Fenster ist ein Zuluft- oder Abluftweg. Wer sie öffnet, lenkt den Brand.
• Erst Lage lesen, dann öffnen: Rauch lesen, Tür-4-Punkte-Check, Strömungspfad im Kopf planen.
• Nah am Brandherd öffnen, nicht weit weg, und nicht ohne Wasser hoch lüften.
• Lüften und Löschen abstimmen: In den Versuchen führte Lüften kurz vor oder nach Beginn des Löschens nicht zu einem spürbaren Temperaturanstieg außerhalb des Brandraums.
• Hinter geschlossenen Türen kann jemand leben. Rettungsentscheidungen brauchen den Strömungspfad.

Die Versuche stammen aus den USA, die Häuser sind Holzständerbauten mit offenem Grundriss. Das Brandverhalten folgt denselben Grundsätzen wie bei uns, einzelne Zeiten und Temperaturen gelten aber nicht eins zu eins für deutsche Wohnhäuser.

Siehe auch: Unterventilierte Brände, Innenangriff, Rauchverschluss, Moderne Bauweise, Vorgehen im Rauch.

Quelle

Versuche des UL Firefighter Safety Research Institute (FSRI), USA: Lüftung (2012) und Koordination von Löschen und Lüften

Versuchshäuser

eingeschossig 111,5 m² (3 Schlafzimmer, 8 Räume) und zweigeschossig 297,3 m² (4 Schlafzimmer, 12 Räume, offener Grundriss)

Anzahl

15 Versuche zur Lüftung, 20 Versuche zur Koordination von Löschen und Lüften in 8 Wohnhäusern

Typischer Verlauf

Der Brand wird luftlimitiert, die Temperaturen fallen, bevor die Feuerwehr öffnet

Erreichbare Temperaturen

bis etwa 950 °C an der Decke und 650 °C am Boden nach dem Öffnen eines hohen Fensters

Menschen im Raum

Hitze macht handlungsunfähig, bevor Giftgase es tun

Übertragbarkeit

US-Holzständerhäuser, Prinzipien gelten auch hier, die Zahlen nicht eins zu eins