• Brandgedrag

    1. Inleidende begrippen

    Om succesvol aan brandbestrijding te kunnen doen, is het belangrijk om te weten hoe een brand zich gedraagt. Kennis van het verloop van een brand is hierbij heel belangrijk.

    Men moet immers eerst weten hoe een brand zich gedraagt bij een normaal verloop. Pas dan kan men zeldzame vormen van brandverloop bestuderen.

    1.1 Factoren die een invloed hebben op het verloop van een brand

    Het verloop van een brand wordt van begin tot einde bepaald door een groot aantal factoren. Dit is het geval voor zowel buiten- als binnenbranden.

    Het grootste risico bij brandbestrijding vinden we echter terug bij de binnenbrandbestrijding.

    Brandlast

    De aanwezige materialen, hun calorische waarde en hun plaats in de ruimte hebben een belangrijke invloed op het brandverloop. In het begin van de brand speelt de brandstof een bepalende rol bij het verloop van de brand.

    Er dient voldoende brandstof aanwezig te zijn om voldoende temperatuur op te bouwen. Indien dit niet het geval is, zal de brand vrij snel uit zich zelf doven.

    Dit is bv. het geval als men in een woonkamer op de vloer een prop papier in brand steekt. Deze prop kan veel te weinig energie vrij maken om de andere brandbare materialen in de woonkamer te doen ontbranden.

    Ventilatie - lucht in

    Ventilatie is wellicht de belangrijkste factor bij binnenbranden. Als er bij een brand voldoende brandstof aanwezig is om meerdere objecten te doen ontvlammen, zal deze brand behoorlijk wat zuurstof verbruiken.

    In het begin van de brand is er voldoende zuurstof. De volledige ruimte is op dat moment gevuld met zuivere lucht waarin ongeveer 21% zuurstof aanwezig is.

    Na een zeker tijd is een groot gedeelte van de zuurstof in deze lucht opgebruikt en is er behoorlijk wat rook aanwezig in de ruimte. De brand moet de nodige zuurstof (verse lucht) dan ergens anders halen. Hier speelt de ventilatie een belangrijke rol.

    Langs openstaande deuren of ramen kan er nieuwe lucht toegevoegd worden. De beschikbare oppervlakte waarlangs lucht kan worden toegevoerd bepaalt dan direct het verdere verloop van de brand.

    Ventilatie (brandstof uit)

    Ventilatie zal ervoor zorgen dat de brand extra lucht krijgt. Dit is echter alleen het geval wanneer de opening voldoende laag is. Een opening in het dak zal er meestal voor zorgen dat de rook kan ontsnappen.

    In dat geval zal er via deze opening geen lucht kunnen instromen. Doordat er rook ontsnapt, vermindert de brandstof die ter beschikking staat van de brand. Daarnaast zijn rookgassen meestal warm of heet.

    Het ontsnappen van de rookgassen heeft dus ook een invloed op de temperatuursopbouw in de ruimte.

    Heat Release Rate (HRR)

    De Heat Release Rate is ook een belangrijke factor. Deze bepaalt hoe snel een bepaalde brandstof zijn energie afgeeft. Bij aanwezigheid van voldoende zuurstof zal deze factor dus bepalen hoe snel de brand evolueert. Brandstof kan zijn energie soms heel snel afgeven, zoals bij een een droge kerstboom die vlam vat. (denken we maar terug aan de Swittel brand in Antwerpen) Meestal zal het echter minder snel zijn. De vorm van de brandstof speelt dus ook een belangrijke rol.

    De grootte van het compartiment

    Een laatste parameter die behoorlijk veel invloed uitoefent op het verloop van een brand is de grootte van het compartiment. De hoogte van het compartiment speelt een belangrijke rol in de verspreiding van de warme rook en daarmee ook het temperatuursverloop.

    In een normale woning is de hoogte van een ruimte gemiddeld 2,5 meter. Bij een normaal brandverloop zal snel een rooklaag gevormd worden. Hierdoor verplaatst de warmte zich via convectie naar andere delen van de ruimte.

    Daar zal de rooklaag de onderliggende objecten aanstralen. Als het echter gaat over een loods met een plafondhoogte van tien meter, zal dit effect veel minder spelen.

    Er moet veel meer rook geproduceerd worden voordat een echte rooklaag gevormd kan worden.

    Los daarvan spelen ook de horizontale afstanden een belangrijke rol. Bij grote horizontale afstanden zal de rook tijdens de verplaatsing afkoelen en kan "rookval" optreden.

    De rook komt na enkele meter terug naar beneden en snijdt de terugweg af. De grootte van het compartiment kan echter ook een rol spelen in het latere brandverloop.

    Bij grote dimensies ontstaat er in het plafond een gigantisch rookreservoir. Dit is een reservoir vol brandstof (brandbare gassen). Door dit groot volume zullen de effecten van een roll-over veel groter zijn dan een roll-over in een kamer in een normale woning.

    Brandbestrijding is een comlexe zaak geworden. Elke situatie is anders en men moet steeds voorbereid zijn op allerlei fenomenen die zich tijdens de ontwikkeling van de brand kunnen voordoen.

    Daarom is het zeer belangrijk dat elke brandweerman de verschillende alarmsignalen tijdig herkent en weet hoe men de situatie moet aanpakken.

    Compartment Fire Behavior Training Karel Lambert

  • Flashover bestrijden is een fabeltje

    In de loop van de ontwikkelingsfase zijn alle voorwerpen in de ruimte mee gaan "pyrolyseren".

    Door het verbrandingsproces zijn er tevens veel hete rookgassen geproduceerd. Deze rookgassen bevatten een aantal brandbare gassen zoals CO.

    De hete rooklaag is feitelijk een reservoir van warme gasvormige brandstof. Door de roll-over ontbrandt dit reservoir.

    De temperaturen lopen heel snel op. In een paar seconden evolueer de situatie van een brand op een bepaalde plaats naar de volledige ruimte die in lichterlaaie staat.

    Op dat moment maken we de overgang van een tweedimensionele naar een driedimensinele brand.

    Flashover wordt als volgt gedefinieerd

    Flashover is een plotse en voortdurende overgang van een brand in de ontwikkelingsfase naar een volontwikkelde brand.

    Na flashover staat de volledige ruimte in brand. De hoeveelheid brandstof die betrokken is in de brand is veel groter.

    De brand heeft veel meer zuurstof nodig dan voor flashover. De brand is ventilatiegecontroleerd geworden.

    In een ruimte heeft een volontwikkelde brand veel meer zuurstof nodig dan er via ventilatie geleverd kan worden. Een ruimte waar de brand volontwikkeld is zal heel snel "uitbranden".

    De brand is op dat moment ventilatiegecontroleerd. Hij zal branden totdat de brandstof opraakt.

    Flashover is een vorm van Rapid Fire Progress waarbij de brand overgaat van een brandstofgecontroleerd regime naar een ventilatiegecontroleerd regime.

    Voordat flashover plaatsvindt moet er voldoende temperatuur opgebouwd worden in de ruimte. Hiervoor is energie nodig.

    Deze energie komt vrij bij de verbranding. In de loop van de ontwikkelingsfase zal de oppervlakte van de brandhaard steeds toenemen.

    De hoeveelheid brandstof die in de brand betrokken is, stijgt door deze uitbreiding. Er wordt m.a.w steeds meer energie afgegeven.

    Op een bepaald moment wordt een kritische waarde overschreden. Er wordt dan voldoende energie afgegeven om flashover te laten plaatsvinden.

    Voor dat flashover kan optreden is de temperatuur in de ruimte beperkt.

    Deze moet immers nog opgebouwd worden. De hoeveelheid brandstof die betrokken is in de verbranding is ook beperkt. De brand is immers nog lokaal De brand breidt uit.

    Doordat steeds meer brandstof toegevoegd wordt, wordt meer energie vriijgemaakt. De rooklaag wordt steeds dikker, zakt en bevat steeds meer brandbare gassen.

    Op de grafiek zal de situatie opschuiven naar rechts. Op het kritische punt zal de rooklaag ontvlammen.

    Dit is eigenlijk een fenomeen op zich: de 'roll-over'.

    Hierdoor zal de warmtestraling naar alle objecten onder de rooklaag sterk toenemen waardoor de brand nog sneller uitbreidt. Enkele seconden later staat de hele ruimte in lichterlaaie en heeft de flashover plaatsgevonden.

  • Backdraft

    Een backdraft is een situatie die kan voorkomen als een brand in een (afgesloten) ruimte gesmoord is door een tekort aan zuurstof (zie ook Branddriehoek). In de ruimte is dan nog een grote hoeveelheid hitte en brandbaar gas aanwezig.

    Zodra er weer zuurstof toegevoegd wordt, bijvoorbeeld door het openen van een deur of het springen van een raam, dan kunnen de hete brandbare gassen in de ruimte onder explosieve omstandigheden tot ontbranding komen.

    Een dreigende backdraft is herkenbaar aan een aantal signalen:

    • Gele of bruine rook
    • De ruimte lijkt te "ademen", rook wordt door kleine openingen uitgeblazen en terug gezogen
    • Ramen trillen een beetje als gevolg van drukverschillen
    • Ramen krijgen een zwarte aanslag als gevolg van het condenseren van bepaalde stoffen in de rook
    • Er is veel roet in de ruimte, dit is van buitenaf zichtbaar bij kleine openingen waar het roet neer zal slaan
    • Aangrenzende ruimten en deuren zijn zeer heet

    Voor het weergeven van de inhoud op deze pagina is een nieuwe versie van Adobe Flash Player vereist.

    Adobe Flash Player ophalen

    Een backdraft is een extreem gevaarlijke situatie voor zowel brandweerlieden als gebruikers van een gebouw.

    De meest gebruikte methode om een backdraft tegen te gaan is het gebruik van ventilatie (op natuurlijke wijze of met een overdrukventilator) op het hoogste punt in de ruimte of in het gebouw waardoor de hete gassen en rook weg kunnen stromen.

    Door het wegnemen van deze elementen is een backdraft niet meer mogelijk.

    Backdraft is een fenomeen dat uiterst zeldzaam is. Het is echter een fenomeen dat heel geweldig kan zijn.

    (Bekijk aandachtig het filmpje, en zie hoe de brandweermannen de situatie onderschatten.)

    Op een bepaald moment is deze brand in zijn ontwikkeling gestopt door een tekort aan zuurstof.

    We noemen dit een ondergeventileerde brand. Doordat de temperatuur in het compartiment al vrij hoog opgelopen is, blijven hete objecten pyrolyseren.

    De brand dooft. De vlammende verbranding stopt en er blijft een gloeibrand over.

    In tussentijd worden meer en meer rookgassen en vooral pyrolysegassen geproduceerd. de atmosfeer in de ruimte gaat van uiterst links naar uiterst rechts op de grafiek.

    De concentratie aan brandbare gassen stijgt zodanig dat er een mengsel ontstaat dat te rijk is. Dit mengsel bevindt zich boven de explosiegrens (UEL).

    Op het moment dat de brandweer de deur tot het compartiment opent of op het moment dat er een raam springt, kan er terug zuurstof binnen vloeien. Het te rijke mengsel wordt verdund.

    Op het moment dat de brandhaard weer opflakkert, kunnen deze vlammen het mengsel in de buurt van de vlammen ontsteken, als het tussen de de brandbaarheidsgrenzen (LEL en UEL) terechtgekomen is, Backdraft treedt dan op en een drukgolf zal de rookgassen in de ruimte door de opening naar buiten duwen. deze drukgolf wordt gevolgd door een vlammenfront.

    De typische spectaculaire vuurbal is het resultaat. Backdraft was en zal een zeldzaam fenomeen blijven. Er moeten immers heel wat voorwaarden vervuld zijn vooraleer een backdraft kan optreden.

    Een fenomeen dat minder gekend is, is de ventilatie geïnduceerde flshover. In deze situatie wordt vanuit hetzelfde soort brand vertrokken.

    De ondergeventileerde brand levert de omstandigheden die nodig zijn voordat een dergelijk fenomeen optreedt: een brand die onder controle gehouden wordt door een gebrek aan zuurstof en een ruimte gevuld met brandbare gassen.

    Op het moment dat de brandweer de deur opent, stroomt er verse lucht binnen. De brand trekt aan. Door dat heel wat voorwerpen in de buurt van de brandhaard al opgewarmd zijn, kan de brand snel evolueren.

    De brand zal zich uitbreiden en nog voordat 'de rook opgetrokken is', kan een flashover optreden.

    Dit type flashover is echter in gang gezet (of geïnduceerd) door de veranderde ventilatie. Doordat we nu anders bouwen dan enkele decenia geleden, komt de ondergeventileerde brand steeds meer voor.

    Het is echter waarschijnlijk dat er in de toekomst meer ondergevtileerde branden zullen zijn dan geventileerde. Dit maakt dat het risico op ventilatie geïnduceerde flashover sterk toeneemt.

    Hoewel backdraft veel meer naambekendheid heeft, is het nodig dat brandweerlui meer aandacht besteden aan ventilatie geïnduceerde flashover.

  • Smoke Explosion

    Naast de familie van de flashover en de familie van de backdraft, is er ook een derde familie: de fire gas ignitions (FGI)'.

    Deze fenomenen komen op dezelfde manier tot stand als gasexplosies die zich voordoen als er een gaslek is in een woning.

    Opdat het fenomeen tot stand zou kunnen komen, dienen volgende voorwaarden vervult te zijn.

    Er dienen voldoende brandbare gassen aanwezig te zijn in de ruimte opdat de concentratie hoger is dan de onderste explosiegrens (LEL).

    Voor het weergeven van de inhoud op deze pagina is een nieuwe versie van Adobe Flash Player vereist.

    Adobe Flash Player ophalen

    Bij een brand kunnen deze gassen gevormd worden door de verbranding (rookgassen), of door de pyrolysegassen.

    Als er tijdens een brand heel veel rookgassen gevormd worden in een ruimte die afgesloten is, wordt er een overdruk opgebouwd.

    Deze overdruk zal ervoor zorgen dat rookgassen langs kieren en spleten weg geperst worden.

    De rook kan dan naar buitengeduwd worden, maar het is ook mogelijk dat de rook terechtkomt in een naburige ruimte of in een 'vaste ruimte: vals plafond, computervloer, of voorzetwand.

    De concentratie aan rookgassen mag echter niet zo hoog oplopen dat ze stiijgt boven de bovenste explosiegrens (UEL). Anders is het mengsel te rijk om te kunnen ontstoken worden.

    Op die manier is in de ruimte een mengsel van zuurstof en brandstof aanwezig dat kan ontstoken worden.

    Als er een ontstekingsbron wordt ingebracht in het mengsel, zal het ontsteken. Het soort fenomeen dat optreedt (flashfire of smoke explosion) wordt bepaald door de concentratie van de rookgassen.

    Ergens in het midden van het explosief gebied ligt de 'stoëchiometrische verhouding'.

    Dat is de ideale verhouding tussen brandstof en zuurstof. Bij het ontsteken van gassen in een ideale verhouding, wordt een krachtige explosie gegenereerd.

    Mengsels die een dergelijke deale verhouding hebben, zullen dus aanleiding geven tot een smoke explosion als ze ontstoken worden.

    Deze mengsels liggen in het van het explosieve gebied. Aan de buitenkanten van het explosieve gebied, liggen de mengsels die minder ideaal zijn. Ze kunnen echter nog steeds ontstoken worden.

    Het ontsteken van deze mengsels zal leiden toteen snelle verbranding.

    Hierbij blijft de drukopbouw in de ruimte erg beperkt. Dergelijke fenomenen worden omschreven als flashfires.

  • Auto-ignition

    Auto-ignition is een fenomeen dat niet zo goed gekend is. Dikwijls is het ook geen bedreiging voor de brandweerlui. Het kan echter wel zorgen voor branduitbreiding.

    Daar komt bij dat auto-ignition duidelijk illustreert dat er in het compartiment heel hoge temperaturen aanwezig zijn Opdat auto-ignition zou kunnen optreden, dienen er voldoende rookgassen in het compartiment te zijn.

    Deze rookgassen hebben een temperatuur die erg hoog is, boven de 650 °. Deze waarde van 650 ° is slechts een vage indicatie.

    Het zou ook 600 ° of 700 ° kunnen ziijn.

    Voor het weergeven van de inhoud op deze pagina is een nieuwe versie van Adobe Flash Player vereist.

    Adobe Flash Player ophalen

    In sommige teksten wordt echter geschreven dat dit ook bij lagere temperaturen kan als de rookgassen voornamelijk pyrolysegassen bevatten.

    Een laatste voorwaarde die er is voordat het fenomeen kan optreden is dat er zoveel hete rookgassen zijn, dat het mengsel boven de bovenste explosiegrens (UEL) zit.

    Anders zouden de gassen immers ontbranden in het compartiment in plaats van erbuiten.

    Op het moment dat er een opening wordt gemaakt, zullen de hete rookgassen naar buiten treden. Eens ze het compartiment hebben verlaten, zullen ze mengen met de buitenlucht.

    Hierdoor verdunnen ze. Eens de rookgassen met de lucht een brandbaar mengsel gevormd hebben ontsteken ze.

    De temperatuur van de rookgassen dient hierbij als ontstekingsbron.

    In een Waalse gemeente werd de brandweer opgeroepen voor een uitslaande brand in een winkel met diepvrieswaren. Bij aankomst bleken er inderdaad vlammen door het dak van de winkel te slaan.

    De winkel was gesloten en dus moest de brandweer binnenbreken om te kunnen gaan blussen. Omwille van de uitslaande vlammen werd niet aan een backdraft gedacht.

    In het lijstje met voortekens van backdraft staat de aanwezigheid van vlammen namelijk vooraan.

    Bij het breken van een raam om toegang te verschaffen werd heel veel lucht in het pand gezogen en kort daarna vond heen heel heftige backdraft plaats. Er vielen gelukkig geen slachtoffers bij de brandweer.

    Achteraf waren de brandweerlui verwonderd dat er een backdraft had kunnen optreden.

    Er waren immers duidelijk vlammen te zien. Het belangrijk onderscheid is dat er geen vlammen waren in het compartiment zelf. De vlammen die ze zagen bij aankomst waren waarschijnlijk (deels) het gevolg van auto-ignition van uittredende rookgassen.

    Een uitzonderlijke situatie kan optreden wanneer heel erg hete rookgassen opgestapeld zijn in een compartiment en daar plots een luchtoevoer tot stand komt.

    Bij een gewone backdraft worden de verse lucht en de rookgassen (brandstof) gemengd en daarna ontstoken door de heropflakkerende brandhaard.

    De heropflakkering wordt ook gecontroleerd door de zuurstoftoevoer. Bij een gewone backdraft zijn er dus twee mechanismen die door de ventilatie gecontroleerd worden.

    Er moet een brandbaar mengsel ontstaan en de brandhaard moet ook voldoende zuurstof krijgen om op te flakkeren.

    Als de rookgassen echter zo heet zijn dat ze warmer zijn dan de zelfontbrandingstemperatuur, dient geen ontstekingsbron aanwezig te zijn. De rookgassen zijn zelf de ontstekingsbron.

    In dergelijke situaties kan een 'Hot backdraft' optreden.

    Dit fenomeen is uiterst zeldzaam en er bestaat geen eensgezindheid over onder de specialisten.

Wist je dat ...

  • De meest bekende vorm van Rapid Fire Progress is Flashover
  • We weten heel goed wat de oorzaak van flashover is. Zowel de gewone als de ventilatie geïnduceerde versie bouwen temperatuur op in de rookgassen. Bij de gewone flashover gebeurt dit door meer brandstof in de brand te betrekken.

Contacteer ons

  • Algemeen nummer: 015/ 280 280
  • Dringende interventie: 112
  • Fax: 015/ 21 97 90
  • brandweer Mechelen