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Feuer und Rauch
   
 

Rauch- und Zersetzungsgase sind während des Verbrennungsprozesses nicht in Wärme umgesetzte Bestandteile der Verbrennung.

Je besser die Verbrennung abläuft, das heißt:

• möglichst viel Brandgutoberfläche (optimal: Pulver oder Staub),
• möglichst guter thermischer Zustand (trocken, vorgewärmt),
• möglichst viel Sauerstoff und
• ausreichende Zünd- oder Entflammungsenergie,

umso energiereicher findet diese statt. Damit verbunden ist eine (erhebliche) Verringerung der Rauch- und Zersetzungsgasbildung. Diese Stoffe sind also nicht in Energie umgewandelte Reststoffe. Deren Zunahme ist ein Zeichen einer nicht optimalen Verbrennung. Solche Erkenntnisse fließen z. B. beim Bau von Heiz- oder Verbrennungsöfen ein, bei denen das Ziel ein möglichst hohes Wärmeergebnis (Heizkessel) bzw. eine möglichst abgasarme Verbrennungsluft (Müllverbrennung) ist.

Bei zunehmend schlechter werdender Verbrennung erhöht sich der Rauch- und Zersetzungs-gasanteil erheblich.

Wie schwierig die Voraussage einer Zahlenangabe zur Rauchfreisetzung aus einem bestimmten Stoff ist, wird sehr deutlich, wenn man Beispiele aus der häuslichen Praxis nimmt:

  • Beim Verbrennen von Gartenlaub ist es von entscheidendem Einfluss, ob die Blätter trocken (meist schnelle, raucharme Verbrennung), feucht (langsame, sehr rauchintensive Verbrennung) oder nass (keine Verbrennung) sind.
     
  • Beim Anzünden des Holzes im offenen Kamin erreichen Sie ein schnell wärmendes raucharmes Feuer, wenn das Holz trocken, die Scheite nicht zu groß und die Ab- und Zuluftquerschnitte ausreichend groß sind. Wenn nur eine dieser Voraussetzung nicht erfüllt ist, entstehen sehr schnell erheblich größere Mengen von Rauchgasen.
Die gleichen physikalischen Zusammenhänge finden sich natürlich auch bei den Bränden in Gebäuden wieder. Vom gleichen Brandgut können je nach Konditionierung unterschiedliche Rauchgasmengen mit z.B. auch unterschiedlicher Giftigkeit ausgehen.

Für nahezu alle Brände gilt aber, dass die freigesetzten Rauchgasmengen von der Bevölkerung gefährlich unterschätzt werden.

Der Fachmann kennt für das Rauchvolumen zwei verschiedene Begriffe:
Die Rauchfreisetzung ist die unmittelbar vom Brandherd an die Umgebung abgegebene Rauchmenge. Diese Kennzahl sagt aber noch nicht aus, wie viel Rauminhalt dieser Rauch einnimmt, wenn dieser Rauch in den Raum hineingeströmt ist. Dieser ist nämlich stark abhängig von der Aufstiegshöhe des Rauches.

   
 
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Da ein Brand immer mit höheren Temperaturen als die der Umgebung abläuft, wird vom Brandherd auch immer Wärme in die Umgebung abgegeben.
   
  Der Rauch wird nun mit der nach oben steigenden Konvektionswärme abtransportiert. Dies geschieht in der Form eines sich nach oben öffnenden Trichters, der Plume genannt wird.

In diesen Trichter wird nun Luft über Induktion aus den umgebenden Schichten hineingerissen, wodurch sich das Volumen des Rauches erheblich vergrößert. Vereinfacht kann davon ausgegangen werden, dass bei 4 m Aufstiegshöhe das vom Brandherd freigesetzte Rauchvolumen sich verdoppelt und bei 8 m Aufstiegshöhe verdreifacht. Natürlich verdünnt diese eingemischte saubere Luft den Rauch. Der Verdünnungsgrad, der dadurch erreicht wird, ist aber auch bei sehr hohen Räumen nicht relevant oder nutzbar.
So benötigt man bei sehr oelhaltigen Bränden etwa 1.500 m3 saubere Luft um 1 m3 Rauchgas so zu verdünnen, dass eine zur Flucht und Rettung ausreichende Sichtweite von mehr als 10 Metern entsteht. Bei Mischbrandlasten geht man von einem notwendigen Mischungsverhältnis von 1 m3 Rauchgas zu 500 m3 Frischluft aus.

Aus nur 10 kg Papier  oder Pappe werden etwa 8.000 m3 bis 10.000 m3 Rauchgas freigesetzt.


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Ein Papierkorbbrand füllt also einen 3 m hohen Büroraum von 3.000 m2 Größe schnell mit Rauch aus; von Wand zu Wand, von Decke bis zum Boden.

Aus nur 10 kg Schaumgummi werden 20.000 m3 Rauchgas freigesetzt.

Ein brennender PKW setzt sogar etwa 100.000 m3 Rauchgas pro Stunde frei, aus einem brennenden Kühlschrank werden pro Sekunde fast 2 m3 Rauchgas freigesetzt.

Zur Abschätzung der bei Bränden in Gebäuden entstehenden Rauchvolumen hat sich folgende Abbildung bewährt, die in der Zeitschrift VB Heft 1/86 nach Untersuchungen von Prof. Rashbach (Universität Edinburg) veröffentlicht wurden.