In Deutschland zählen Wohnungsbrände zu den häufigsten Bränden. Nach einer Stromsperre greifen die Bewohner auf Kerzen zurück - es reicht schon aus, wenn nur eine davon unglücklicherweise umfällt, um so den Teppich, und im unglücklichsten Fall die Wohnung, in Brand zu setzen. Doch wie genau entsteht ein Brand und wie kann man ihn im Ernstfall effektiv bekämpfen? Das erfährst du in diesem Artikel.
Brände - Einfach erklärt
Entstehung eines Feuers - das Verbrennungsdreieck
Brandbekämpfung - Feuer löschen
Brände und Brandbekämpfung Chemie - Das Wichtigste
Brände - Einfach erklärt
Ein Brand ist ein Oxidationsprozess, bei dem sich Lichterscheinungen (Flammen, Funken, oder Glut) in einem Verbrennungs- oder Schmelzvorgang bilden. Eine Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei dem ein Oxidator (beispielsweise Sauerstoff) Elektronen von einem anderen Element (dem Brennstoff) aufnimmt.
Es handelt sich dabei um eine exotherme Reaktion (Energie wird freigesetzt), bei der das Resultat Wärme und sichtbares Licht darstellen. Es entsteht zudem eine Kettenreaktion, die das Feuer aufrecht erhält, wenn alle benötigten Bedingungen beibehalten werden.
Entstehung eines Feuers - das Verbrennungsdreieck
Abbildung 1: Das Verbrennungsdreieck
Das Verbrennungsdreieck kommt aus der Verbrennungslehre. Mit dem Verbrennungsdreieck kannst du die Bedingungen darstellen, die dafür benötigt werden, ein Feuer zu entfachen. Du musst jedoch darauf achten, dass alle Bedingungen zeitlich und räumlich gleichzeitig gegeben sind, genauso, wie es in der Abbildung visualisiert wurde (zeitliche und räumliche Koinzidenz). Außerdem muss auf ein stimmendes Mengenverhältnis geachtet werden.
Diese drei Bedingungen, die das Verbrennungsdreieck darstellt, sind:
- brennbarer Stoff (fossile Energieträger, Wasserstoff oder andere Brenngase)
- Sauerstoff / Oxidator, der direkt mit dem brennbaren Stoff in Kontakt kommt
- Zündenergie, die den brennbaren Stoff entzündet (Wärme, offenes Feuer, mechanische Funken, eine Flamme)
Dabei ist anzumerken, dass sich der brennbare Stoff entzündet, sobald dessen Zündtemperatur erreicht wird.
Bei jeder Verbrennung, ob Ofen, Grill oder Verbrennungsmotor, entsteht als Ausgangsstoff Kohlenmonoxid.
Holz, Benzin, Erdöl oder andere Energieträger bestehen zu einem großen Teil aus dem chemischen Element Kohlenstoff (C). Ist sowohl Brennstoff, als auch genügend Sauerstoff vorhanden, genügt lediglich ein Zündfunke, um die Reaktion in Gang zu setzen. Diese Reaktion wird als Oxidation oder Verbrennung bezeichnet. Die Oxidation läuft ab, indem der Kohlenstoff einzelne Elektronen abgibt, die das Sauerstoffatom dann aufnimmt.
Brennstoffe
Brennstoffe haben die Eigenschaft Energie zu speichern. Beim Verbrennen dieser Brennstoffe, dazu gehören Holz, Erdöl, Heizöl oder (Stein-)Kohle wird die gespeicherte Energie frei und kann so in nutzbare Energie umgewandelt werden. Beispielsweise wird die Energie in Form von Wärme für Heizungen oder die Wasserversorgung genutzt. Bei einem Verbrennungsmotor dagegen wird die nutzbare Energie als Bewegungsenergie benutzt.
Holz als Brennstoff
Die im Holz gespeicherte Energie stammt aus dem Licht der Sonne. Der Baum hat das Licht genutzt, um aus Sonnenenergie, Wasser, Kohlenstoffdioxid und anderen Nährstoffen neues Holz bilden zu können.
Erdöl als Brennstoff
Erdöl oder das daraus herstellbare Benzin, stellt einen weiteren Brennstoff dar. Erdöl gewinnst du aus den Algen, die vor Millionen von Jahren gelebt haben. Auch sie nutzten zum Wachstum das Sonnenlicht und speicherten dessen Energie. Als die Algen jedoch abstarben, sanken sie auf den Meeresgrund, wo sie von Sedimenten (Ton und Sand) überdeckt wurden. Aus diesen Sedimenten konnte man aber unter hohem Druck und mit Hilfe eines chemischen Prozesses Erdöl gewinnen.
Sauerstoff als Oxidator
Um ein Feuer zu erzeugen, brauchst du neben den Brennstoffen auch einen Oxidator. In den meisten Fällen, also beispielswiese bei einem Kamin-oder Lagerfeuer, stellt der Luftsauerstoff den Oxidator dar. Die Bezeichnung "Oxidator" stammt aus dem griechischen Wort "Oxygenium", was übersetzt "Sauerstoff" bedeutet.
Zündenergie
Zuletzt benötigst du noch eine Energie, um ein Feuer zu entfachen. Sie ist abhängig von dem Brennstoff: je leichter brennbar der Brennstoff, desto weniger Energie wird benötigt; je schwerer brennbar der Brennstoff, desto mehr Energie wird benötigt.
Steinkohle kann nicht einfach mit einem Streichholz entzündet werden, da dieser Brennstoff deutlich mehr Energie benötigt, beispielsweise die Glut in einem Ofen.
Dahingegen sind Benzindämpfe so leicht entflammbar, dass dabei schon ein kleiner Funken ausreichend wäre, um die Dämpfe zu entzünden. Aus diesem Grund ist auch das Rauchen an Tankstellen streng verboten.
Zusammenfassend:
Nimmst du ein wenig Kleinholz (Brennstoff), befindest dich draußen (Oxidator) und hältst ein brennendes Streichholz (Energie) an das Holz, beginnt die Verbrennung - eine chemische Reaktion. Dabei reagiert der Brennstoff mit dem Sauerstoff, wobei die beiden Stoffe, einfach gesagt, ihre Elektronen austauschen. Als Resultat der Reaktion werden Hitze und Licht freigesetzt.
Sobald du schon eine kleine Menge eines Brennstoffs entzündest, kann die Wärme, die frei wird, immer weitere, auch größere Brennstoffmengen zum Reagieren bringen. So bildet sich eine Kettenreaktion: Es wird immer mehr Wärme freigesetzt, die immer größere Mengen an Brennstoff entzünden kann. Die Kettenreaktion hört erst auf, wenn der Brennstoff oder der Oxidator aufgebraucht sind oder man das Feuer aktiv löscht.
Theoretisch können alle Stoffe "verbrennen", auch Steine, wenn man ihnen genügend Energie zuführt. Steine sind jedoch nicht brennbar. Zu den brennbaren Stoffen zählen nur Stoffe, die nach dem Entzünden selbstständig weiter mit dem Oxidator reagieren und dabei auch mehr Energie abgeben, als sie für ihre Entzündung brauchen. Ein Stein hat eben diese Eigenschaften nicht, da er keine Energie speichern kann.
Gefahren und Folgen eines Brandes
Gefahren für den Menschen
Der entstehende giftige Rauch stellt die Hauptgefahr eines Brandes dar. In diesem Rauch sind Atemgifte (beispielsweise Kohlenstoffmonoxid oder Cyangase - dazu gehört Blausäure) enthalten, die schon bei wenigen Atemzügen zur Bewusstlosigkeit oder zu toxischen Lungenödemen führen können. Durch das Ersticken folgt häufig der Tod.
Auch die hohe Temperatur stellt sich als Gefährdung dar. Der menschliche Organismus kann bei diesen Temperaturen schnell austrocknen oder sogar verkohlen. Als Folge, wenn man mit den Flammen in Kontakt kommt, zeigen sich Hautverbrennungen.
Folgen eines Brandes
Neben den menschlichen Gefahren zeigen sich, im Fall eines Wohnungsbrandes, natürlich auch Brandschäden des eigenen Hab und Guts. Zudem sind Folgeschäden nicht zu übersehen. Dazu gehören:
- Rauchschäden (durch Rauchinhaltsstoffe werden Gegenstände unbrauchbar)
- Löschwasserschäden (Löschwasserabflüsse können in Gewässern große Schäden anrichten)
- Ausfallschäden (der Geschädigte muss zur Wiederinstandsetzung eine andere Wohngelegenheit auffinden)
- Umweltschäden (Entsorgung des Brandschuttes)
Abbildung 2: Rauchschäden
Um diese Folgen möglichst zu vermeiden, gibt es mittlerweile mehrere Methoden zur Brandbekämpfung.
Brandbekämpfung - Feuer löschen
Wie du schon erfahren hast und bestimmt schon weißt, brennt ein Feuer, so lange, bis es aktiv gelöscht wird oder bis die Brennstoffe oder der Sauerstoff ausgeschöpft sind.
Wird das Feuer also nicht gelöscht oder erstickt, brennt es immer weiter und entwickelt sich sehr schnell von einem kleinen, begrenzten Brand bis hin zu einem sehr Großen und Unkontrollierbarem. Um dies möglichst zu vermeiden, gibt es verschiedene Arten, einen Brand zu bekämpfen, die du im folgenden lernen wirst.
Löschmethoden
Du kannst verschiedene Methoden anwenden, um einen Brand zu löschen. Dafür musst du dir überlegen, was ein Feuer überhaupt für seine Existenz braucht. Die Antwort ist: Brennstoff, Wärme und Sauerstoff. Wenn du also eine Flamme bekämpfen willst, musst du mindestens eines dieser genannten Elemente "ausschalten".
1. Methode: Den Brennstoff entziehen
Wie du vielleicht schon vom Grillen oder vom Sitzen an einem Lagerfeuer kennst, muss dem Feuer ständig neuer Brennstoff zugefügt werden, damit die Flamme nicht erlischt. Um ein Feuer also zu bekämpfen, musst du also, falls es überhaupt möglich ist, jeden Brennstoff, der sich in der Nähe der Flamme befindet, entfernen.
Sowohl zur Prävention, als auch zur Brandbekämpfung von Waldbränden werden sogenannte Brandschneisen im Wald angelegt. Das sind Rodungsstreifen, die so breit sein sollen, dass ein mögliches Feuer diese Abstände nicht "überspringen" kann. Diese Schneisen sehen wie folgt aus:
Abbildung 3: Brandschneise zur Prävention Brandbekämpfung von Waldbränden
2. Methode: Wärme verringern
Feuer erzeugen selbst automatisch Hitze, welche in einer Kettenreaktion schließlich weitere Verbrennungen möglich macht. Deshalb muss zur Brandbekämpfung die Zündtemperatur des brennbaren Stoffes fallen, damit das Feuer erlischt.
Diese Methode gehört zur Häufigsten von Menschen genutzten Methode - das Löschen mit Hilfe von Wasser. Allerdings ist spielt hierbei nicht, wie die meisten Menschen vermuten, die Feuchtigkeit eine wichtige Rolle, sondern die vom Wasser entstehende Kühlung.
Das Feuer erhitzt also das Wasser, bis dieses Wasserdampf bildet. Dabei verliert das Feuer selbst auch seine Energie.
Du kannst also zur Temperatursenkung auch andere Wege einleiten, Wasser hat jedoch den entscheidenden Faktor, dass es in großen Mengen vorhanden ist. Löschst du ein Feuer mit beispielsweise Schnee, weist es nicht wirklich Vorteile gegenüber dem Wasser auf, da der Temperaturunterschied dabei nicht sehr überragend ist.
3. Methode: Sauerstoffzufuhr abschneiden
Ein Feuer beruht in den meisten Fällen auf dem Oxidationsprozess mit Sauerstoff. Das kennst du bestimmt auch vom Grillen, Kamin oder Lagerfeuer entfachen - möchtest du ein Feuer erzeugen, muss die Sauerstoffzufuhr verbessert werden, du musst also Luft in das Feuer wedeln.
Um aber ein Feuer zu löschen, musst du genau das Gegenteil tun: dem Feuer diesen Sauerstoff entziehen, indem das eingesetzte Löschmittel eine Trennschicht zwischen Feuer und Außenluft bildet. Diese Trennschicht verhindert dann die weiterlaufende Oxidation. Hierbei spricht man davon, dass das Feuer "erstickt" wurde.
Stoffe, die du als Trennmittel einsetzen kannst, sind zum Beispiel Schaum, Sand, Löschdecken oder Löschpulver. Schaum oder sogenanntes ABC-Pulver findest du in manchen Feuerlöschern. Das Löschpulver besteht dabei aus Stoffen, die schwer entflammbar sind - aus Ammoniumdihydrogenphosphat und Ammoniumsulfat. Mit Hilfe von Löschdecken kannst du Brände ersticken, indem du sie über den Brand legst, eine brennende Person sollte in eine Löschdecke eingewickelt werden.
Wasser kann, neben seinem erstrangigen Effekt der Kühlung, auch die Sauerstoffzufuhr vermindern. Dabei erhitzt sich das Wasser auch zu Wasserdampf, der sich dann wie eine "abschirmende Wolke" über den Brand legt.
Einteilung nach Größe des Brandes
Ein Brand lässt sich nach dessen Größe einteilen, um dabei zu helfen, entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten und zu wissen, wie viele Einsatzkräfte notwendig sind.
Die Einteilung erfolgt in Deutschland nach der DIN 14010 in vier Kategorien:
| Größe des Brandes | Beschreibung und Methode zur Löschung |
| Entstehungsbrand | ausgelöst durch Defekte von elektrischen Geräten, vergessene Herdplatten oder unbeaufsichtigte Kerzen Diese Brände können mit einem Eimer Wasser gelöscht werden |
Kleinbrand | gehört zu den häufigsten Bränden, beispielsweise Pkw-Brände oder brennende MülltonnenKleinbrand a: Kleinlöschgeräte werden zum Löschen eingesetzt (Feuerlöscher)Kleinbrand b: Nur ein C-Rohr (Feuerwehrschlauch) wird zum Löschen eingesetzt |
Mittelbrand | Brände mittlerer Ausdehnung, also Wohnungsbrände, größere Kfz-Brände, Schienenfahrzeugbrände, Gebäudebrände oder kleinere WaldbrändeDabei setzt die Feuerwehr nicht mehr als 3 C-Rohre ein |
Großbrand | Brände größerer Ausdehnung, also Tankzugbrände, Brände von Industriegebieten, Großobjekten und vor allem große Waldbrände und Brände auf MüllkippenHierbei setzt die Feuerwehr mehr als 3 C-Rohre und/oder Sonderrohre (bspw. Schaumstahlrohre) ein, sie wird zudem von Katastrophenschutzeinheiten unterstützt |
Unterschiedliche Brände - unterschiedliche Brandklassen
Du kannst nicht für jeden Brand die gleichen Methoden und Löschmittel zum ablöschen einsetzen. Erst, wenn ein Brand richtig erkannt und eingeteilt wird, kann er effektiv bekämpft werden. Beispielsweise dürfen Fettbrände auf keinen Fall mit Wasser bekämpft werden.
Bei Fettbränden kommt es aufgrund der hohen Temperatur des Fettes (diese liegt bei ca. 400°C) zu einem schlagartigen Verdampfen des Wassers. Sowohl der Wasserdampf, als auch das von ihm mitgerissene brennende Fett, steigt auf. Der Zerteilungsgrad des Fettes erhöht sich dabei.
Schließlich kommt es zu einer Explosion - die Folge: eine Flamme mit bedrohlichen Auswirkungen. Dazu gehören Verbrennungen an den beteiligten Personen oder weitere Entzündungen durch z.B. Fettreste. Die beste Möglichkeit ist hierbei, die Sauerstoffzufuhr mit Hilfe eines großen Topfes, Sand oder Kochsalz zu unterbrechen.
Um den Löschvorgang so effektiv und sicher wie möglich zu gestalten, hat die Europäische Union 5 verschiedene Brandklassen definiert. Dabei lassen sich alle Stoffe, die brennen können, in eine bestimmte Klasse zuordnen:
| Brandklasse | geeignet für | Beispiele | Löschmittel |
| A | Feststoff-Brände | Holz, Kohle, Papier, Textilien, nicht schmelzende Stoffe | unter anderem mit Wasser |
| B | Flüssigkeits-Brände | Benzin, Alkohol, Lösungsmittel. Wachse, schmelzende Kunststoffe | Schaum, Pulver oder Kohlenstoffdioxid |
| C | Gas-Brände | Erdgas, Wasserstoff, Methan, Propan, Butan | vor allem mit Löschpulver, nachdem die Gaszufuhr gestoppt wurde |
| D | Metall-Brände | Blei, Eisen, Zirkon, Natrium, Magnesium, Aluminium | Niemals mit Wasser, D-Löschpulver, ganz trockener Sand oder Zementpulver |
| F | Fett-und Ölbrände | Speiseöl, Speisefett | Niemals mit Wasser, professionelle Löschmittel der Feuerwehr oder, wenn möglich ein Deckel, Topf, etc. |
Wenn du aufmerksam bist, hast du vielleicht gemerkt, dass es keine Brandklasse E gibt. Diese war eigentlich für Brände in elektrischen Niederspannungsanlagen (bis zu 1.000 Volt) bestimmt. Heute können jedoch, unter jeweils aufgedrucktem Mindestabstand, alle Feuerlöscher solche Brände löschen, weswegen diese Klasse überflüssig wurde.
Brände und Brandbekämpfung Chemie - Das Wichtigste
Nachweise
- Abbildung 1: Das Verbrennungsdreieck (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Verbrennungsdreieck.svg) by Stefan-Xp (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Stefan-Xp) licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
- Abbildung 2: Rauchschäden (https://unsplash.com/photos/3GWLv30smng) by Chris Karidis (https://unsplash.com/@chriskaridis) licensed by CC0 (https://creativecommons.org/share-your-work/public-domain/).
- Abbildung 3: Brandschneise zur Prävention Brandbekämpfung von Waldbränden (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eretza_2.jpg) by Telle (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Telle) licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
Abbildung 2: Rauchschäden
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