Inomhusbrand

Lars-Göran BengtssonInomhusbrandRäddningsverket

Att mångfaldiga innehållet i denna bok, helt eller delvis, utanmedgivande av Räddningsverket är förbjudet enligt lagen(1960:729) om upphovsrätt till litterära och konstnärliga verk.Förbudet gäller varje mångfaldigande genom tryckning,kopiering, bandinspelning etc.InomhusbrandFörfattare: Lars-Göran BengtssonSakgranskning: Björn KarlssonRedaktörer: Anna-Lena Göransson, Bo SvenssonIllustrationer: Per Hardestam m.fl., se separat förteckning s. 190.Formgivare: Karin RehmanTryck: Tryckeri Knappen AB, KarlstadSättning: Ytterlids InfoDesign ABUtgivningsår 2001Beställningsnummer U30-611/01ISBN 91-7253-103-7© Lars-Göran Bengtsson och Räddningsverket

InnehållFörord 7Översikt 91. Inledning 112. Brandstart 172.1 Initialbrand 172.2 Antändning av fasta material 202.3 Flamförbränning och glödbrand 242.4 Ytflamspridning 25Värmeupptagningsförmåga, k3c 27Ytans orientering 27Ytans geometri 29Omgivande miljö 292.5 Sammanfattning 30Stanna upp och fundera! 323. Det tidiga brandförloppet 353.1 Brandgaser och värmeeffekt 36Brandplym 37Innehåll i oförbrända brandgaser 443.2 Flammor 46Diffusionsflammor 49Förblandade flammor 54Släckning av flammor 633.3 Tryckförhållanden i öppna och slutna rum 65Förhindrad termisk expansion 68Termisk stigkraft 71Tryck i stängt eller nästan helt stängt rum 74Tryck i öppet rum 75Tryckuppbyggnad i rum vid antändning av brandgaserna 763.4 Sammanfattning 81Stanna upp och fundera! 824. Övertändning 854.1 Definition av begreppet övertändning 864.2 Förutsättningar för övertändning 88Effektutveckling 90Ökning av förbränningshastigheten 934.3 Processer i brandgaslagret 974.4 Riskbedömning 99Brandgasernas färg 99Kännetecken på en nära förestående övertändning 102Åtgärder 105

4.5 Sammanfattning 105Stanna upp och fundera! 106Notis Branden i The Stardust Club i Dublin 1085. Fullt utvecklad rumsbrand ochavsvalningsfas 1116. Brandförlopp i utrymme med begränsadventilation 1156.1 Pulsationer 1156.2 Branden har självslocknat 1176.3 Brandförloppet återupptas 1196.4 Självantändning av brandgaserna 1216.5 Backdraft 122Definition av backdraft 124Ett typiskt backdraftscenario 126Tyngdkraftsstyrd strömning 128Antändning av den förblandade regionen 130Förhållanden som leder till backdraft 1356.6 Riskbedömning 137Varningssignaler 137Åtgärder 1396.7 Sammanfattning 144Stanna upp och fundera! 146Notis Branden på 62 Watts Street 1487. Brandgasexplosion 1517.1 Definition av brandgasexplosion 1527.2 Förutsättningar för brandgasexplosion 152Faktorer som påverkar kraften i en brandgasexplosion 1537.3 Riskbedömning 155Kännetecken på en nära förestående brandgasexplosion 155Åtgärder 1557.4 Sammanfattning 157Stanna upp och fundera! 158Notis Explosionen på Grand Hotel i Helsingborg 160

8. Gråzon mellan olika fenomen 1638.1 Att skilja på övertändning och backdraft 1638.2 Att skilja mellan brandgasernas självantändningi öppningen och backdraft 1648.3 Att skilja på självantändning av brandgaserna ochatt brandförloppet återupptas 1648.4 Att skilja mellan backdraft och brandgasexplosion 1648.5 Att skilja mellan övertändning ochbrandgasexplosion 1658.6 Sammanfattning 165Notis Bastubrand i Kiruna 166Ordförklaringar 168Förslag till lösning på kontrollfrågorna 172Kapitel 2 172Kapitel 3 172Kapitel 4 174Kapitel 6 175Kapitel 7 177Beräkningsexempel 178Brännbarhetsgränser 178Övertändning 181Backdraft 182Storhetsguide 183Referenser 187Bildförteckning 190

FörordDenna bok syftar till att skapa en djupare förståelse förbrandförlopp vid inomhusbränder. Boken är skriven framföralltför räddningstjänstpersonal.Varje år omkommer ett hundratal människor i sambandmed bränder runt om i landet. De flesta omkommer i bostadsbränder.Egendomsskadorna vid brand är mycket omfattandeoch enligt försäkringsbranschens statistik förstörsvärden för ca 3,4 miljarder kronor varje år. Det är därför enviktig uppgift att förebygga brand. Genom att satsa stora resurserpå det förebyggande arbetet så kan både antaletdödsoffer minskas och kostnaderna sänkas. När en brandhar uppstått är det mycket viktigt att den kan bekämpas påett tidigt stadium och med riktiga åtgärder.Syftet med denna bok är att bidra till att skapa en fördjupadförståelse för brandförlopp vid inomhusbränder.Tyngdpunkten ligger på förståelsen av de processer somligger bakom inomhusbrand. Huvudsyftet är inte att behandlasjälva brandbekämpningen, t.ex. genom brandventilationeller påföring av släckmedel, även om några avsnittdiskuterar lämpliga sådana åtgärder. Inom området brandbekämpninghänvisas i stället till gällande läroböcker ibrandventilation och släckmedel.Boken gör inte anspråk på att vara heltäckande inomområdet. Brandförlopp i industrilokaler utvecklas t.ex. annorlundajämfört med lägenhetsbränder. I huvudsak beskrivshär bränder i mindre utrymmen, t.ex. i lägenheteroch villor. Grundläggande kunskaper om de faktorer somstyr sådana brandförlopp är nödvändiga för räddningstjänstenspersonal. Det ställs här, liksom vid andra insatser,mycket höga krav på ett korrekt agerande. Det är naturligtvisockså mycket viktigt att känna till och uppmärksammade varningssignaler man kan få under en insats.Under de senaste 10 åren har stora framsteg gjorts inomforskningen på dessa områden. Detta har lett till att synsättetpå rumsbranden i vissa avseende har förändrats.Denna bok bygger på sådan forskning, men också på praktiskerfarenhet från kommunal räddningstjänst.FÖRORD • 7

Boken är tänkt att utgöra basen i den undervisning ibrandförlopp som förekommer på Räddningsverkets skolori Sverige. Den är främst skriven för denna målgrupp. Bokenkan dock vara av intresse även för andra yrkeskategoriersom kommer i kontakt med problem kring inomhusbrand.Det är min förhoppning att boken kommer att tjäna dettasyfte, både genom att användas som lärarhandledning ochsom grundläggande läromedel för att öka kunskaperna ombrandförlopp.Jag är mycket tacksam för all hjälp jag fått under olikastadier av bokens framväxt. Många personer har bidragit.De är så många att jag här inte kan räkna upp dem. Men tiller alla, ingen nämnd och ingen glömd, uttrycker jag minstora tacksamhet.Lars-Göran Bengtsson8 • FÖRORD

ÖversiktBoken utgår från att läsaren har förkunskaper i brandteori,t.ex. när det gäller värmeöverföring genom ledning, konvektion(strömning) och strålning. Det är också bra att hakunskap om värmeeffekt, förbränningsprocess och antändning.(Se till exempel Julia Ondrus bok Brandteori. 1 )Kapitlen följer brandens utveckling i kronologisk ordning.De flesta kapitel avslutas med en sammanfattning. Islutet av några kapitel finns ett antal frågor. Frågorna är tillför att man ska kunna kontrollera om man förstått innehålleti kapitlet. Förslag till lösningar finns längst bak i boken.De första kapitlen (1–3) i boken är av mer grundläggandekaraktär. De följande kapitlen (kap 4–7) behandlarfrämst tre fenomen: övertändning, backdraft och brandgasexplosion.Där ges också förslag på lämpliga åtgärder isamband med de olika fenomenen. I boken beskrivs ocksånågra verkliga händelser, där konsekvenserna manar tilleftertanke.Eftersom de olika fenomenen kan vara svåra att skiljaåt i vissa situationer diskuteras den gråzon som finns mellandem ingående (kap 8).För läsare som vill förkovra sig ytterligare finns ett antalberäkningsexempel. Dessa exempel förutsätter vissa kunskaperi matematik. Exemplen löses fullständigt och är avseddaför dem som vill ha en matematisk förankring. Endastde viktigaste ekvationerna finns med i den löpandetexten.Stora delar av innehållet, och även upplägget, bygger pårapporten Övertändning, backdraft och brandgasexplosionsett ur räddningstjänstens perspektiv. 2 Denna rapport går attbeställa från Räddningsverket.De små upphöjda siffrorna i texten hänvisar till referenslistani slutet av boken. Litteratur som särskilt rekommenderasär där markerad med fetstil.Viktig informationfinns också i faktarutor.Eftersom boken ärskriven för olikayrkesgrupper inomräddningstjänstenär vissa avsnitt merdjupgående änandra.Dessa teoriavsnittär markerade somöverkurs, och liggerpå gul botten.ÖVERSIKT • 9

kapitel 1InledningEn brand kan uppstå och utvecklas på många olika sätt. Detär omöjligt att beskriva och förutsäga varje specifikt brandförlopp,men det går att ge en generell förståelse för hur enrumsbrand utvecklas.Brandens utveckling påverkas framför allt av mängdenbrännbart material och hur detta är placerat i brandrummet.Mycket avgörande är också syretillförseln. Om rummetdär branden uppstår är tillslutet kommer brandens intensitetså småningom att avta vilket medför att brandgasernastemperatur i rummet kommer att sjunka. I vissa fall kan t.ex.ett fönster spricka och därmed ge branden ny fart på grundav syretillförseln. Begrepp som förbränningshastighet ocheffektutveckling (värmeutveckling) är viktiga.För att kunna beskriva en brands utveckling brukarman utgå från den s.k. brandförloppskurvan, se figur 1.Denna figur är av central betydelse och kommer att användaspå flera ställen i boken. På den horisontella axeln angestiden och på den vertikala axeln anges temperaturen påbrandgaserna som samlas under taket – dessa antas här haen genomsnittlig temperatur. I figuren visas förslag på hurbranden kan utvecklas. Tidsperioden från antändning tillövertändning kallas det tidiga brandförloppet. Vi börjarmed att studera detta förlopp.I det tidiga brandförloppet (se figur 1) kommer temperaturenatt öka successivt, om det finns en öppning, t.ex. ettfönster eller en dörr, i det rum där branden startar. Rummetkan vara en normalt möblerad lägenhet. Branden kan utvecklastill en övertändning, vilket medför att alla brännbaraytor i rummet avger pyrolysprodukter. De flammor somINLEDNING • 11

TempFullt utvecklad rumsbrandÖvertändningAvsvalningsfasFigur 1.Brandförloppskurvandärolika brandförloppstruktureras.Tidiga brandförloppetSyrebristTiduppstår kommer att fylla ut hela rumsvolymen, vilket germycket höga strålningsnivåer. Ingen människa kan överlevaen övertändning. Med skyddskläder klarar man sig ett fåtalsekunder. Ur livräddningssynpunkt är det därför en fundamentaluppgift att hindra branden från att nå övertändning.Vid övertändning ökar brandens effektutveckling drastisktoch branden kan bli mycket svårsläckt. Skadorna blirdärför mycket värre. Det är ytterligare en anledning till attdet är så viktigt att bekämpa branden så att övertändninginte uppstår. Långt ifrån alla bränder går till övertändning,endast några få procent enligt Räddningsverkets statistik. 3Efter övertändningen är det främst tillgången på syresom styr effektutvecklingen. Detta stadium benämns fulltutvecklad rumsbrand. Detta skede i brandförloppet är viktigtvid beräkningar av byggnadsdelars bärande och avskiljandeförmåga.Då allt material i rummet har brunnit en längre tid börjarförbränningshastigheten och därmed effektutvecklingenatt sjunka. Detta stadium kallas avsvalningsfasen.De mekanismer som styr övertändning, t.ex. flamspridningoch återstrålning från brandgaslagret, diskuteras ingåendei kapitel 2 och 3. Det är mycket viktigt att lära sig attkänna igen tecknen på en nära förestående övertändning,så att riskerna i samband med räddningstjänstens insatskan minimeras. Dessa kännetecken kan vara helt avgörandeför utgången av insatsen.12 • INLEDNING

Temp1423TidFigur 2. Typiskabrandförlopp dåventilationskontrollinträffar.Om det enbart finns läckageöppningar i ett rum som iövrigt är slutet, växer inte branden till övertändning, pågrund av syrebrist. Brandens intensitet avtar innan övertändningeninträffar. Detta kan ske på en mängd olika sätt,vilket visas i figur 2 och diskuteras översiktligt nedan.Ventilationskontroll innebär att brandens omfattningbestäms av att mängden syre är begränsad. I många fallkommer branden att vara ventilationskontrollerad närräddningstjänsten kommer till platsen. Tiden som det tarför branden att nå ventilationskontroll varierar. Som exempelkan vi välja en brand i en TV-apparat. En brinnandeTV-apparat kan utveckla mellan ca 200 och 500 kW. Dettaleder till att syret i ett rum av normal storlek kommer attvara förbrukat redan ca 3–6 minuter efter brandstart. Brandenkommer därefter att minska i intensitet, och det är vanligtatt den därefter övergår till glödbrand eller självslocknar.En stor del av lägenhetsbränderna i Sverige är ventilationskontrolleradenär räddningstjänsten kommer till platsen.Problemet kvarstår dock eftersom räddningstjänstpersonalöppnar dörren till lägenheterna. Luft kommer då attströmma in i brandrummet, vilket kan leda till att de brandgasersom finns i rummet antänds.Detta sker dock sällan,endasti några få procent av alla bränder (representeras av linje 3i figur 2). Arbetar rökdykarna på rätt sätt och omgående kylerbrandgaserna kan riskerna för antändning av brandgaserminimeras.INLEDNING • 13

Branden släckt/slocknadEndast rökutvecklingBrand i startföremåletBrand i ett rumBrand i flera rumBrand i flera brandcellerOmfattning ej given0 5 10 15 20 25 30 35 40%Figur 3. Procentuellfördelning överbyggnadsbrandensomfattning vid tidpunktendå räddningstjänstenanländer tillplatsen. Observera attbranden endast ienstaka fall har spriditsig till flera rum dåräddningstjänstenanländer.Det är viktigt attkunna tolkabrandförloppet föratt göra en effektivoch säker insats.I enstaka fall kan en antändning av brandgaserna skemycket hastigt och flammorna kastas ut ur rummet med enhastighet av flera meter per sekund. Detta fenomen kallasbackdraft och behandlas mycket utförligt i kapitel 6. Backdraftmedför mycket stora risker och leder ibland till atträddningstjänstpersonal omkommer. Det är därför mycketviktigt att lära sig känna igen varningssignaler på en näraförestående backdraft. Backdraft beskrivs av linje 1 i figur 2.I många lägenhetsbränder begränsas branden till enstakaföremål, och rökskadorna blir lindriga. Branden ärofta kvar i startföremålet när räddningstjänsten anländer.Framför allt två scenarier är vanliga i sådana fall. I detförsta scenariot har branden självslocknat på grund av syrebrist.Den har inte spridit sig nämnvärt från startföremålet.Detta beskrivs av linje 2 i figur 2. Temperaturen är i sådanafall relativt låg, men det kan finnas mycket rök i lägenheten.Det andra scenariot som är vanligt är att branden fortfarandeär bränslekontrollerad när räddningstjänsten anländer.Det finns då fri tillgång på luft och branden styrs avmängden bränsle. Bränslekontroll kan bero på att den totalabrandbelastningen är liten, vilket gör att brandens effektutvecklinginte räcker till för övertändning. Den kan ocksåbero på att bränslekonfigurationen (de brännbara föremålensplacering i förhållande till varandra) i rummet, göratt branden inte sprider sig från startföremålet.14 • INLEDNING

Lägenheten kan vara relativt rökfylld men temperaturenär ofta relativt låg. Detta scenario beskrivs av linje nr 4 ifigur 2. För att kunna avgöra hur stor spridning en brandkommer att få är det viktigt att ha bra kunskap om flamspridningoch antändning.Under 1999 kallades räddningstjänsten till cirka 11 000bränder i byggnader. Drygt 6 000 av dessa var bostadsbränder.Statistiken visar att de flesta bränder går att hanterautan några större problem. Men ett fåtal bränder medförstörre risker. Det är för dessa bränder som det är viktigt attvara ordentligt förberedd. Det gäller också att komma ihågatt situationer som är enkla att hantera för räddningstjänstenkan vara dödliga för de människor som befinner sig ibrandrummet. I många bränder omkommer människor föratt de inandas brandgaser.Vi har nu beskrivit några olika situationer som skullekunna uppstå i ett brandrum. Givetvis ska detta inte tolkassom att dessa är de enda som kan förekomma.Verklighetenär mycket komplex, och hur ett specifikt brandförloppet utvecklasstyrs av en mängd olika faktorer. Vi har redannämnt några, t.ex. bränslemängd, bränslets placering ochtillgången på luft.Andra betydelsefulla faktorer är egenskaperna,speciellt värmeledningsförmågan, hos omslutningsmaterialet(t.ex. väggar, glas).För att kunna förstå rumsbranden behövs goda kunskaperom de fysikaliska och kemiska processer som styr brandensutveckling. Boken innehåller beskrivningar av dessadelar och ger på så sätt ett bra underlag för att förstå olikabrandförlopp och deras varningssignaler.Brandförloppetstyrs framför allt avrummets geometri,öppningarna ochderas storlek,bränslet ochbränslets placering irummet. Andrabidragande faktorerär bl.a. omslutningsytornastermiskaegenskaper, t.ex.densitet ochuppvärmningsförmåga.INLEDNING • 15

kapitel 2BrandstartMan brukar använda uttrycket ”alla bränder är små till enbörjan”, vilket är alldeles sant. Vi ska nu diskutera varförvissa bränder förblir små och därmed inte heller orsakarnågra större skador, men också vad det är som gör att enbrand växer i storlek. Två viktiga processer är antändningoch flamspridning. Dessa kommer att diskuteras ingående.I diagrammet anges temperaturen i brandrummet påden vertikala axeln medan den horisontella axeln anger tiden.Branden kan utvecklas på många sätt beroende på förutsättningarna.Brandstarten, den första delen av brandförloppskurvan,visas i figur 4.TempBrandstartFigur 4. Brandstart.Syrebrist2.1 InitialbrandNär man talar om hur en brand uppstår använder man uttrycketbrandstiftare. Med brandstiftare menas det föremålsom orsakat branden. Brandstiftaren kan vara sådana föremålsom en spis, radio, TV, levande ljus eller ett strykjärn.Man brukar också tala om brandorsak. De tre vanligaste orsakernaär soteld, uppsåtligt anlagd brand och glömd spis.Tekniska fel är också vanliga.Vid dödsbränder är sängkläder de föremål som oftastförekommer. Detta beror på att den vanligaste brandstiftarenvid dödsbränder är cigaretter.Andra vanliga orsaker tillatt människor omkommer är att de på ett eller annat sättfått brand i sina kläder. 4Vi kommer nu att följa brandförloppets olika skeden ikronologisk ordning. Utgångspunkten är att det uppstårbrand i ett föremål. Avgörande för brandens utveckling ärBRANDSTART • 17

Figur 5. Brandstiftareoch brandorsaker.I en bränslekontrolleradbrand styrs effektutvecklingenavbränsletillgången.Ventilationskontrollinnebär attdet är syremängdensom styr effektutvecklingen.Figur 6. Brandförloppetkan ta två olika vägar.Utvecklas eller avta.om det finns tillräckligt med bränsle i själva föremålet eller inärheten av det. Om branden inte sprider sig förblir denbränslekontrollerad och brinner ut av sig själv.När branden är bränslekontrollerad styrs effektutvecklingenav bränsletillgången. I ett sådant läge finns det alltsåtillräckligt med syre för att allt bränsle ska kunna förbrännas.Motsatsen, ventilationskontroll, innebär att det är syremängden,indirekt öppningarnas storlek, som styr effektutvecklingen.Bränslekonfigurationen är avgörande för brandförloppet.Hur växer då branden? Då det finns möjlighet förbranden att sprida sig kommer effektutvecklingen att öka.Värmen från initialbranden kommer då att orsaka att andraföremål antänds.Antändningen är ett mycket viktigt fenomensom kommer att diskuteras längre fram i kapitlet.Flamspridning på materialet är också mycket viktig förbrandens vidare spridning.I de flesta fall är effektutvecklingen från ett föremål intetillräcklig för att branden ska orsaka övertändning.Man brukar tala om initialbrand som det föremål sombranden startar i. Det kan t.ex. vara soffan eller ljuset påbordet (se figur 7).Vi utgår från initialbranden. Det finns i princip två vägarsom branden kan välja när den har startat. Antingenkommer den att utvecklas eller att avta.Situation 1 (branden avtar, se figur 8) är taktiskt sätt myck-18 • BRANDSTART

et enkel att hantera. Ofta finns en del brandgaser i lägenheten,men själva branden är mycket enkel att släcka. Denna situationär mycket vanlig vid bostadsbränder i Sverige.Situation 2 (branden utvecklas, se figur 9) behöver vi ägnamer eftertanke. Och eftersom det är intressant att se vad somhänder när branden sprider sig vidare kommer det efterföljandeavsnittet att ta upp hur/på vilket sätt som brandenkommer att kunna sprida sig under ett inledningsstadium.Bränslets placering i rummet är av avgörande betydelseför det fortsatta förloppet. Porösa och träbaserade materiali inredningen bidrar till snabba brandförlopp. Plaster sprideribland branden mycket snabbt beroende på att de dropparoch på så sätt bildar pölbränder på golvet.Vi kommer nu att behandla antändning av material ochflamspridning på föremål. Det är viktigt att förstå dessaprocesser för att kunna lära sig på vilka sätt en brand ökar iintensitet.Figur 7. Initialbrandkan vara t.ex. ett ljus påbordet eller en cigarettsom antänder en soffa.Figur 8. Brandensprider sig inte.Figur 9. Initialbrandeni soffan växer i storlek.Brandens yta ökar.BRANDSTART • 19

Antändning+ O2 Energi + H2O + CO2+ CO + kolpartiklarm.m.Exoterm processFigur 10. Förbränningsprocessen.Lättantändlighetenhos fasta materialuppskattas medhjälp av den tid dettar innan antändningsker.2.2 Antändning av fasta materialFörbränning är en kemisk reaktion.Det sker närmare bestämten hel serie kemiska reaktioner när bränslet syresätts (oxideras).Bränsle och oxidationsmedel reagerar med varandra. Dåavges värme och ljus. Den kemiska processen åtföljs sålundaav fysikaliska effekter. Värmen är den fysikaliska energi somutvecklas vid den kemiska processen. Ljuset är den fysikaliskaföljden av att det samlas energi i bl.a. sotpartiklar.Antändningen är det första synbara tecknet på förbränning.Det brännbara materialet kan självantända på grundav hög temperatur eller antändas av en extern tändkälla,t.ex. en tändsticka eller en gnista. För fasta material finns enkritisk temperatur vid vilken antändning sker. Denna ärdock i stort sett oberoende av vilket material som brinneroch kan därför inte användas som mått på lättantändligheten.För fasta material måste ytan normalt värmas upp till300–400°C för att antändning med en pilotlåga ska kunnaske. Om det inte finns någon flamma i närheten, måste yttemperaturenvara högre. För självantändning av trä krävsen yttemperatur på 500–600°C. 5Lättantändligheten hos fasta material uppskattas medhjälp av den tid det tar innan antändning sker.Antändningenäger rum när det har bildats tillräckligt med brännbaragaser vid det fasta materialets yta, för att dessa ska kunnaantändas av en liten flamma.Material som t.ex. trä eller papper (organiska polymerer)måste avge ungefär 2 g/m 2 s (gram per kvadratmeter ochsekund) brännbara gaser för att kunna antändas. Plaster(syntetiska polymerer) som har ett högt energiinnehåll, behövercirka 1 g/m 2 s brännbara gaser för att kunna antändas.20 • BRANDSTART

PyrolysgaserFigur 11. Energijämviktvid en yta. Figurenbeskriver hur värmeväxlingensker frånföremålet och visar hurvärmeledningen skergenom föremålet.Figur 11 visar vad som händer vid bränsleytan då materialetutsätts för extern strålning (värmestrålning). Strålningengör att temperaturen stiger till den nivå som behövsför att materialet ska pyrolyseras. Pyrolys innebär en sönderdelningav bränslet. Denna process kräver att den externastrålningen är av en viss storlek. Vid för låg strålningsnivåkommer materialet aldrig att kunna antändas.Experiment har visat vilken mängd värme som behövsför att ett visst material ska kunna antändas vid närvaro aven liten låga. Detta kan mätas med hjälp av en utrustningsom kallas konkalorimeter. I den placeras materialet underen kon som avger en viss strålning. Ovanpå provet finns engnistbildare som kontinuerligt försöker antända materialet.På detta sätt mäts tiden fram till antändningen.Figur 12 visar strålningsintensiteten (kW/m 2 ), samt dentid det tar att antända trä som behandlats på olika sätt. Vikommer senare i boken att redogöra för varför strålningsnivåerrunt ca 20 kW/m 2 är så viktiga.25kW/m 2TäckmåladLaseradTryckimpregnerad, infärgadObehandlad20150 10 20 30 40 50 minFigur 12. Tid till antändningsom funktionav infallande strålning.BRANDSTART • 21

Yttemperatur på fasta materialDet fasta materialets yttemperatur, T s kan beräknas med hjälp av ekvation 1,som härstammar från den s.k. allmänna värmeledningsekvationen. 6Ekvationen är något förenklad, men tillräcklig för vår tillämpning.2q2 t 0,5T s – T i = ______________ Ekvation 1p 0,5 (k3c) 0,5q2 – tillförd värme W/m 2 – Strålningsenergi (i det här fallet från branden)T s – temperaturen vid ytan (°C) på bränsletT i – initialtemperatur (°C) på bränsleytan (ursprungstemperatur)k – värmeledningsförmåga W/m °C (ett högt tal innebär att materialet ledervärme lätt)3 – densiteten i kg/m 3c – specifik värmekapacitet i J/kg °C (innebär förmåga för materialet attlagra värme)t – tid i sekunderFigur 12 visar att täckmålad furu antänds först eftermycket lång tid, om strålningsintensiteten är lägre än20 kW/m 2 . Obehandlad furu antänder däremot redan efter7 minuter vid samma strålning. 20 kW/m 2 motsvarar strålningenfrån ett brandgaslager med en temperatur på ca500°C. Lättantändlighet för fasta material kan alltså uppskattasmed hjälp av den tidsåtgång som en viss värmepåverkanhar innan antändningen kan ske.Ytan värms upp snabbt hos ett material med låg värmeupptagningsförmåga,k3c, medan uppvärmningen hosett material med högt k3c sker långsamt. Tabell 1 visar skillnadeni k3c för olika material.(k3c uttalas kå-rå-ce.)Som exempel kan man jämföra den tid det tar för att enspånskiva och för en träfiberskiva att antändas.Båda materialenpåverkas av samma konstanta strålning, 20 kW/m 2 . Spånskivanantänds efter 180 sekunder. Träfiberskivan, som harbetydligt lägre k3c antänds efter betydligt kortare tid, endast50 sekunder. Experimentet genomfördes i konkalorimetern.Här finns det alltså en gnistbildare som antänder gaserna.22 • BRANDSTART

Tid till antändningTid till antändning kan också beräknas med ekvation 2 som är en omskrivningav ekvation 1. Observera att värmemotståndet vid ytan har försummatsoch att antändningstemperaturen oftast ligger i intervallet 300°C – 400°C.Då antändningstemperaturen, T sa , är känd, kan tiden till antändning, t a ,beräknas:(T sa – T i ) 2t a = ____________ k3c · p Ekvation 24(q2) 2Som ett exempel kan vi ta ett övertänt brandrum. Om temperaturen i rummetär ca 600°C kommer alla ytor att påverkas av strålning i storleksordningen30 kW/m 2 . Om vi beräknar hur lång tid det tar att antända t.ex. en brännbarspånskiva blir beräkningarna enligt följande om vi antar att antändningstemperaturenT sa = 400°C.Värdet på k3c tas från tabell 1.(400 – 20) 2t a = ______________ 120 000 · p u 15 sekunder4(30 000) 2Detta är en grov uppskattning och får absolut inte uppfattas som ett exaktvärde. I ett verkligt fall kommer materialet att föruppvärmas samtidigt somytan kyls då en viss värmestrålning lämnar ytan. Bestämmer man i förväg attytan inte får värmas upp till mer än en viss temperatur går det att beräkna hurlång tid ytan kan utsättas för en viss värme, dvs. en viss infallande strålning,innan den uppnår den i förväg bestämda temperaturen.Material k c 3 k3c(W/mK) (J/kgK) (kg/m 3 ) (W 2 s/m 4 K 2 )Spånskiva 0,14 1 400 600 120 000Träfiberskiva 0,05 2 090 300 32 000Polyuretan 0,034 1 400 30 1 400Stål 45 460 7 820 160 000 000Furuträ 0,14 2 850 520 210 000Tabell 1. Värmeupptagningsförmågaför olikamaterial.BRANDSTART • 23

Figur 13. Värmeblockeras vid ytannär materialet ärvälisolerat.Jämför t.ex. träfiberskiva(till vänster)med spånskiva (tillhöger).FIG2.3 Flamförbränning och glödbrandEn förbränningsprocess kan i praktiken delas upp i flamförbränningoch glödbrand:– Flamförbränning (homogen oxidation), sker när bränsleoch oxidator är i samma fas, t.ex. två gaser.– Glödbrand (heterogen oxidation), sker vid ytan då bränsleoch oxidator inte är i samma fas, t.ex. när bränslet är i fastfas och oxidatorn i gasfas.Ytan hos ettmaterial som har lågvärmeupptagningsförmåga,ett lågtk3c, värms uppsnabbt eftersommindre värme ledsin i materialet. Ettlågt värde innebäratt mer värmestannar vid ytan,vilket gör att ytansnabbare når dentemperatur då detavgår tillräckligtmed brännbaragaser för antändning,vanligtvismellan 300°C och400°C.Förbränning av gaser och vätskor hör till flamförbränning,medan fasta material brinner med båda typer av förbränning.Vi kommer att behandla flamförbränning i kapitel 3och nöjer oss därför med att ta upp glödbrand i detta avsnitt.Glödbrand kan förekomma vid ytan eller inuti porösamaterial där det finns tillgång till syre, så att oxidationenkan fortsätta. Inuti ett poröst material kan även värmenstanna kvar och underhålla pyrolysprocessen, till dess atten eventuell självantändning sker.Det fasta kolskiktet i förkolnade rester är ett poröst material,där glödbrand är vanlig. En glödbrand producerar oftastmycket pyrolysprodukter som inte oxiderar med en gång.Vid rumsbrand avgår pyrolysprodukterna från det brinnandeföremålet och samlas i rummets övre del utan att ha förbränts.Rummet fylls så småningom med brandgaser som tillstor del innehåller kolmonoxid (som är giftig att inandas).Glödbrand kan därför leda till att människor omkommer.Glödbrand eller glödförbränning är vanlig i möblermed stoppad klädsel. Branden uppstår genom att tygstyck-24 • BRANDSTART

en av bomull eller viskos börjar glödförbränna på ett underlagav polyuretanstoppning, t.ex. på grund av en cigarett(se figur 14).Den här sortens stoppningsmaterial står emot glödförbränningganska bra, utan klädsel. Men i en stoppad möbelsamverkar de olika materialen på så sätt att glödbrandenbörjar i tygskiktet och framskrider där. Medan glödbrandeni tyget pågår startar en kombinerad glödbrand och pyrolysi cellplasten. Pyrolys från cellplasten (den gula röken)går in i och förbrukas i tygets glödbrand. Tygets förbränningshastighetökar och ökad mängd pyrolysprodukter avgår.Följden blir att hela stoppmöbeln involveras i branden.Glödbränder kan ofta uppstå inne i konstruktioner ochär därför mycket svåra att komma åt. I en sådan syrefattigmiljö kan ingen låga uppstå, utan de brännbara gasernatransporteras bort och kan antändas på andra ställen. Englödbrand brinner mycket långsamt och kan därför pågå underlång tid.Det är endast få ämnen som brinner med glöd. De äremellertid vanliga. Grillkol är ett exempel. Förutom kolförekommer också sådana ämnen som frigör kol vid förbränning,t.ex. trä. Även en del metaller kan räknas dit, bl.a.finfördelat järn.Gul rökVit rökLuftFörkolningLuftLuftFigur 14. Glödbrand iskumplastmadrass.De flesta cellulosamaterialbildarkolskikt som kan geglödbrand. Ävenvissa plaster kan geglödbrand.2.4 YtflamspridningMed ordet flamspridning avses här initial flamspridning,dvs. när branden uppstår. Givetvis sker flamspridning i ettrum som närmar sig övertändning på samma sätt. Flamspridningkan också ske i ett gaslager. Flammorna uppstårdå långt ifrån den plats där pyrolysgaserna bildats.Flamspridning kan ses som en serie kontinuerliga antändningshändelser.Eftersom antändningen är starkt beroendeav den tidigare nämnda värmeupptagningsförmåganför materialet, blir flamspridningen också beroende av materialegenskapenk3c.Som tidigare nämnts bidrar en snabb flamspridning tillatt brandens yta, och därmed effektutvecklingen, ökar. Dettakan så småningom leda till en mycket farlig situation. Det ärBRANDSTART • 25

Zon som intenåtts avförbränningStrålning från ytaFlamstrålningKonvektion flamma-ytaStrålningsmässigtdomineradLedningStrålning från ytaFlamstrålningKonvektion flamma-ytaBränsleförångningFigur 15. Flamspridningvid vägg.KonvektivtdomineradzonLedningStrålning från ytaFlamstrålningKonvektion flamma-ytaBränsleförångningdärför mycket viktigt att klarlägga vad som påverkar flamspridningen.Figur 15 visar vad som händer vid ytan under en väggbrand.Väggen kan indelas i tre zoner. Den nedersta dominerasav värmeöverföring till ytan genom konvektion (värmeströmning).I den mellersta utgör flamstrålningen denstörsta andelen, vilket beror på att flammans tjocklek ökarmed höjden. Ju tjockare flamman är, desto större andel avvärmeöverföringen sker genom strålning. I den översta zonenhar väggen ännu inte antänts. I figuren motsvarar pilarnaslängd storleken på de olika komponenterna.Den hastighet med vilken flamman sprider sig över ettmaterials yta är främst beroende av:• materialets värmeupptagningsförmåga, k3c• ytans orientering• ytans geometri• den omgivande miljön26 • BRANDSTART

Figur 16. Flamspridningenpå ett lättmaterial (till vänster)och ett tungt material(till höger).2.4.1 Värmeupptagningsförmåga, krcFlamspridningshastigheten är i hög grad beroende av tidentill antändning, som i sin tur är starkt beroende av materialetsvärmeupptagningsförmåga (k3c) som är en materialegenskap.Ju större värmeupptagningsförmåga ett materialhar, desto långsammare är flamspridningen vid dess yta.För fasta material ökar oftast värmeledningstalet (k-värdet)med ökande densitet. Det är oftast densiteten som bestämmerhur snabbt flamman sprider sig över ytan. Därförblir flamspridningen över ytan hos ett tungt material i regellägre än hos ett lätt. Cellplaster kan sprida flamman extremtsnabbt.2.4.2 Ytans orienteringFlamspridningshastigheten är störst uppåt. Nedåtriktadflamspridning är betydligt långsammare, vilket beror på attytan inte förvärms på samma sätt. Däremellan ändras hastighetenberoende på ytans lutning.För vertikal flamspridning uppåt gäller att flamhöjdenför många material, t.ex. träfiber- och spånskivor, blir ungefärdubbelt så stor på samma tid. Om det behövs 30 sekunderför att en 25 cm hög brand ska växa till 50 cm, så växerBRANDSTART • 27

8 H8 H för T = 47 H6 H5 H4 H4 H för T = 33 H2 H2 H för T = 2Figur 17. Schematiskbild av flamspridninguppåt.1 H1 2 3 41 H för T = 1Tid2Figur 18. Flamspridningi de olikariktningarna.Vertikaltuppåt och horisontelltpå undersidan av takgår snabbast.13428 • BRANDSTART

en 1 m hög brand till 2 m på ungefär samma tid, om väggmaterialetär detsamma. (Dessa värden får inte betraktassom exakta.)För flamspridning på undersidan av en horisontell ytagäller samma sak som för vertikal flamspridning uppåt. Däremotkan flamspridning på övre delen av en horisontell yta,eller nedåt på en vertikal yta, betecknas som krypande, eftersomden är långsammare än uppåtriktad flamspridning.Figur 19.Växelverkani hörnet gör att flamspridningengårsnabbare jämfört medom den uppstår mitt påväggen.2.4.3 Ytans geometriI ett hörn sker en växelverkan mellan de båda brinnandeytorna, vilket ger högre hastighet. Ju mindre vinkeln är destosnabbare blir flamspridningen. Detta beror på att värmenhålls kvar i hörnet och på så sätt förvärmer materialet.De brandgaser som bildas blir varmare för att mindremängd luft sugs in i plymen.2.4.4 Omgivande miljöNär omgivningstemperaturen ökar stiger även flamspridningshastigheten.Ytan är förvärmd och antändningstemperaturenuppnås snabbare. Ju högre temperaturen är frånbörjan desto större blir också flamspridningshastigheten.Dessutom blir följden att ju högre temperatur ett materialhar från början, desto snabbare avger ytan tillräckligt medbrännbara gaser.BRANDSTART • 29

Figur 20. Flamspridningi allariktningar.Som exempel kan vi ta situationen då ett brandgaslagervärmer upp takmaterialet under lång tid. När väl flammornahar kommit upp längs väggen är takmaterialet redanuppvärmt och flamspridningen går mycket snabbt.2.5 SammanfattningFörbränning är en kemisk reaktionsprocess, där det sker ensyresättning (oxidation) av bränslet. Det första synliga tecknetpå förbränning är antändning.Antändning av fasta material hör nära ihop med flamspridning,som kan betraktas som en serie antändningar.För fasta material finns en kritisk temperatur vid vilken antändningsker. Denna är dock i stort sett oberoende av vilketmaterial som brinner, och yttemperaturen kan därförinte användas som mått på lättantändligheten. Fasta materialmåste normalt värmas upp till mellan 300 och 400°Cför att en antändning med pilotlåga ska kunna ske. Om detinte finns någon flamma i närheten måste ytan uppnå mellan500 och 600°C (trä).30 • BRANDSTART

Lättantändligheten hos fasta material uppskattas medhjälp av den tid det tar till antändning. Egenskapskombinationenk3c kallas för materialets värmeupptagningsförmågaoch avgör hur snabbt materialets yta värms upp. Ytanhos ett material med låg värmeupptagningsförmåga värmsupp snabbt, ytan hos ett med högt k3c långsamt.Ju lägre k3c ett material har desto kortare blir tiden tillantändning. En porös träfiberskiva antänds därför snabbareän en spånskiva.En förbränningsprocess kan i praktiken delas upp iflambrand och glödbrand.Glödbrand kan förekomma vid ytan eller inuti porösamaterial där det finns tillgång till syre.Vid många inträffade bränder är det en hastig flamspridningsom varit orsak till de allvarliga konsekvenserna.Flamspridningshastigheten beror på ett flertal faktorer, särskiltmaterialets värmeupptagningsförmåga, ytans geometri,den omgivande miljön och ytans orientering.Flamspridningshastigheten blir relativt långsam på ytanav ett material med hög värmeupptagningsförmåga (oftastmaterial med hög densitet). Därför blir flamspridningen överytan hos ett tungt material i regel långsammare än hos ett lätt.Om materialet har föruppvärmts av t.ex. en varm omgivandegasmassa eller av strålning från ett brandgaslager, kanmaterialet nå antändningstemperaturen relativt snabbt. Förvärmdaytor orsakar därmed också snabbare flamspridningän opåverkade ytor.Ytans orientering och den riktning flamman har närden sprider sig har avgörande betydelse för flamspridningshastigheten.Det är främst den vertikala, uppåtriktadeflamspridningen samt flamspridningen längs undersidanav takmaterialet i ett rum som orsakar snabb brandtillväxt.Uppåtriktad flamspridning, där densitetsskillnaden ochluftflödet driver flamman uppåt, gör att flamman från detbrinnande materialet föruppvärmer den del av materialetsom inte har börjat pyrolyseras.Flamspridningen längs undersidan av taket i ett rumkan också leda till snabb brandtillväxt. Detta beror på tvåsaker: för det första tvingar luftflödet flamman framåt, ochBRANDSTART • 31

för det andra har takytan föruppvärmts kraftigt av de varmabrandgaserna som samlas vid taket.Horisontell och nedåtriktad flamspridning på den nedredelen av väggarna i ett rum sker i mycket långsammaretakt. Men i vissa fall, när branden närmar sig övertändning,kan även flamspridning nedåt gå mycket snabbt på grundav förvärmning genom strålning.Avslutningsvis påminns om att detta avsnitt behandlarflamspridning på fasta material. Flamspridning på bådefasta material och i brandgaslager är mycket betydelsefullaur brandspridningssynpunkt. Flamspridning på undersidanav ett brandgaslager är ett mycket vanligt känneteckenpå att någonting håller på att förändras i brandrummet.Denna flamspridning utgör ett viktigt tecken för rökdykarna,som ska bekämpa branden. Vi kommer därför senare iboken att särskilt ta upp flamspridning i brandgaslager.Stanna upp och fundera!1. Antag att ytan på ett material värms upp av envärmekälla. Hur varm måste ytan bli för att gasernasom bildas ska kunna antändas?2. Det är välkänt att flamspridning sker olika snabbtberoende på material. Jämför två material, t.ex. enspånskiva och en träfiberskiva. På vilket material skerflamspridning snabbast? Vad beror det på?3. Hur ser förkortningen av värmeupptagningsförmåganut? Vad betyder de olika bokstäverna i förkortningen?Nämn några material med stor värmeupptagningsförmåga.4. På vilka olika sätt kan värmetransport ske? Ge egnaexempel från vardagslivet på varje typ av värmetransport.5. Flamspridning är av mycket central betydelse när ettbrandförlopp accelererar. Nämn några faktorer sompåverkar flamspridningshastigheten.6. Flamspridningshastigheten beror på i vilken riktningden sker. I vilken/vilka riktningar sker flamspridningsnabbast? Varför är det så?32 • BRANDSTART

7. Ett rum brinner och temperaturen i rummet närmar sig500–600°C. Uppskatta hur lång tid det tar för enspånskiva att antändas om det finns en tändkälla.Spånskivan påverkas direkt av denna strålning. Ledning:Använd ekvationen.8. Flamspridning diskuteras ingående i denna bok.Varförär denna kunskap så viktig för t.ex. rökdykarna?9. Vi antar att en yta värms upp av en extern värmekälla.Ingen tändkälla finns.Vilken temperatur måste ytanuppnå för att gaserna ska kunna självantända?10. Nämn några material med ytor där flamspridning skermycket snabbt.BRANDSTART • 33

kapitel 3Det tidigabrandförloppetKapitel 2 beskrev de fysikaliska processerna antändningoch flamspridning. Nu ska vi beskriva de kemiska processersom är betydelsefulla för brandens tillväxt och som gör attbranden kan sprida sig. De kemiska processerna kan varakomplexa, men är många gånger enklare för räddningstjänstpersonalenatt upptäcka än de fysikaliska.Viktiga begrepp att känna till är oförbrända gaser, förblandadeflammor och diffusionsflammor m.m. Många avde kemiska processer som vi diskuterar i detta kapitel förekommergivetvis också under andra tidpunkter i brandförloppet.Vi utgår från en situation där ett brandgaslager börjar bildasunder innertaket, samtidigt som branden fortsätter attöka i intensitet.Vad sker med brandgaser som bildas under etttak och vad är det som kan inträffa i rummet om brandgasernabörjar brinna? Det är fortfarande fråga om det tidigabrandförloppet, och brandens intensitet ökar på grund avatt förbränningshastigheten och därmed effektutvecklingenökar. Ett sådant tidigt brandförlopp är markerat i figur 21.Antändning och flamspridning sker på olika föremål.För att kunna utföra en insats på bästa sätt är det viktigtatt vara väl förtrogen med vad som händer under det tidigabrandförloppet. De processer som sker i brandrummet idetta skede är mycket komplexa. Det är fortfarande frågaom en bränslekontrollerad brand, dvs. syremängden är tillräckligför att förbränna allt bränsle. Det spelar ingen rollom rummet är öppet eller stängt, eftersom syremängden irummet räcker till förbränningen.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 35TempFigur 21. Det tidigabrandförloppet, dåbrandgaser samlasunder taket.Syrebrist

Figur 22. Brandgaserbörjar samlas undertaket. Miljön i nedredelen av rummet ärfortfarande sådan atten människa kan vistasdär en kortare tid.Figur 23. Branden harspridit sig ordentligt.Det är ofta i denna situation som räddningstjänsten anländertill platsen. Att då kunna avgöra om branden ärbränslekontrollerad eller ventilationskontrollerad är mycketviktigt och kommer att påverka insatsen i stort. Är brandenbränslekontrollerad kommer inte effektutvecklingenatt öka när dörren öppnas, och man behöver inte vara oroligför att brandgaserna hastigt ska antändas.3.1 Brandgaser och värmeeffektNär rumsbranden växer (eftersom värmeeffekten ökar)äger en rad komplexa processer rum i brandgaslagret. I vissafall kan brandgaserna antändas. För att det ska ske krävs36 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

att där finns både tillräckligt med bränsle och syre samt någontyp av tändkälla.Antänds brandgaserna sprids branden mycket snabbtoch i vissa fall ökar också trycket, vilket påverkar bådemänniskor och byggnadskonstruktioner.Flammorna kan ge upphov till brännskador på människor.Tryckökningen kan påverka både människor ochbyggnadskonstruktioner. I de flesta fall sker emellertid antändningenav brandgaserna både lugnt och kontrollerat.3.1.1 BrandplymNär ett fast material värms upp börjar det avge gaser. Dennaprocess kallas pyrolys.Pyrolys startar vanligen vid temperatureri intervallet 100–250°C. Det är pyrolysgasernasom börjar brinna när de blandas med syret. Pyrolysprocessenutgör en kemisk sönderdelning, eller kemisk omvandling,från komplexa till enklare beståndsdelar. En delav de gaser som bildas vid bränsleytan kommer inte att förbrännasi flamman. Dessa oförbrända gaser kommer attfölja med plymen och lagras i brandgaslagret. I figur 24 visasnågra exempel på vilka produkter som finns i ett brand-FIG 24gaslager.Det är här på sin plats med en beskrivning av själva plymen,eftersom den på många sätt bestämmer brandens utveckling.Den vanligaste plymen uppstår när en diffusionsflammasprider sig på ett brännbart material.CO2H2OH2OCO2COCO2COCC H2H2COFigur 24. En mängdolika produkter följerLuft Luft sugs sugs in i plymen in i plymen med brandplymen ochsamlas i brandgaslagret.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 37

ABCFigur 25. Brandplymensolikaområden.A: GasströmsplymB: Ojämn flammaC: Kontinuerlig flammaPå grund av olika temperaturer i en massa uppstår endensitetsskillnad. Den varma delen av massan som har lägredensitet kommer att stiga uppåt i förhållande till denomgivande massan – den del som har lägre temperatur ochdärmed högre densitet. Detta sker ovanför brandkällan.Brandplymen är den varma gasström som bildas i ochovanför en naturlig flamma 7 . Brandplymens egenskaper ärberoende främst av brandens storlek, dvs. den värmeeffekten brand utvecklar. Dessa egenskaper påverkar brandensfortsatta förlopp, t.ex. hur snabbt en byggnad fylls medbrandgaser, och vilken värmepåverkan omgivande konstruktionerfår ta emot.Brandplymen kan delas in i tre områden:• Området nära flambasen, med den kontinuerliga flamman• Området med ojämn flamma• Gasströmmen ovanför flamman, karakteriserad av avtagandegashastighet och temperatur, den del som i vardagslagbrukar kallas för plymen.Temperaturen och gashastigheten inne i brandplymen ärdirekt beroende av hur mycket värme som brandkällan avgeroch höjden ovanför brandkällan. Inblandningen av omgivandeluft ökar massflödet i plymen. Brandplymens temperaturoch hastighet i vertikalled minskar med höjden.Brandgaser, som bildas vid en brand, består av två komponenter8 . Den första komponenten, som både vikt- ochvolymmässigt är den starkt dominerande, utgörs av den luftsom ”sugs” eller blandas in i gasströmmen och lämnas opåverkadav kemiska reaktioner. Mängden brandgaser vid enbrand är därför i stort sett lika med den mängd luft somblandas in i brandplymen. Den bildar den gasström somför brandgaserna från branden upp i brandgaslagret, underförutsättning att det finns öppningar i rummet.Den andra komponenten innehåller de sönderdelningsochreaktionsprodukter som bildas vid branden, nämligengaser (CO 2 ,CO,H 2 O, CH 4 m.fl.) och partiklar i fast form(sot) eller vätskeform (exempelvis tyngre kolväteföreningar).En mera noggrann beskrivning av de komponenter38 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

FörbränningseffektivitetFörbränningseffektiviteten brukar betecknas med bokstaven x. Den maximalaenergimängden erhålls om x är lika med 1,0.Det är graden av ofullständig förbränning, vilken brukar betecknas med 1-x, som avgör hur mycket potentiell energi som kan lämnas oförbrukad i detövre brandgaslagret. När brandgaserna antänds kan denna energi i vissa fallomvandlas till värme och öka strålningen i rummet. För plaster kan x vara sålågt som 0,5.Vid förbränning av metanol är x nästan 1,0. Dessa värden gällervid fri tillgång till luft. Om det finns en begränsad mängd luft kommer x att blilägre, dvs. det kommer att finnas mer oförbrända gaser i brandgaslagret.Mindre oförbrända gaserSyretillförselMer oförbrända gaserSyretillförselFigur 26. Det ärsyretillförseln somavgör om det bildasoförbrända brandgaserfrån självabrandhärden. Jumindre mängd syresom kommer in irummet, desto störremängd oförbrändabrandgaser bildas.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 39

Produktionen avoförbrända brandgaserär avgörandeför ombrandgaslagretska kunna antändas.Om deoförbrända brandgaserna,somsamlats i brandgaslagret,antändskommerstrålningsnivåernaatt öka drastiskt irummet. Dettaleder i sin tur tillatt andra materialantänds. Brandenväxer snabbt ochsprider sig.Figur 27. (motståendesida) Svarta brandgaserströmmar ut urrummet, mycketpotentiell energi följermed. Som vi ser är detinte allt som förbrännsutanför heller.som kan bildas vid en brand ges i nästa avsnitt, avsnitt 3.1.2.Oförbrända brandgaser bildas alltid om förbränningensker under otillräcklig syretillförsel. Men även när syretillförselnär tillräcklig för att förbränna allt bränsle bildas alltiden del oförbrända brandgaser.De brännbara produkter som finns i brandgasernakommer från:1. Pyrolys från material som inte är i kontakt med självabrandhärden. Eftersom temperaturen oftast är hög uppevid taket är det vanligt att brännbara takmaterial pyrolyseras.2. Ofullständig förbränning från själva brandhärden.Ju mer ofullständig förbränningen är desto fler brännbaraprodukter finns i brandgaserna. Ju sämre tillgång på luftdesto mer ofullständig förbränning. Detta ökar sannolikhetenför att brandgaslagret ska kunna antändas.Det bör observeras att en del av den potentiella energisom finns i brandgaslagret är mycket svår att utvinna, ävenom brandgaslagret antänds. För sotpartiklar krävs t.ex. atttemperaturen uppgår till u 1 000°C, för att den potentiellaenergin ska omvandlas till värme.Det är därför man ofta ser svarta brandgaser strömma utur brandrummet, även om temperaturen i rummet är hög.Sotpartiklarna kännetecknas av den svarta färgen, figur 27.Vi har tidigare nämnt effektutvecklingen. Den mängdvärmeenergi som frigörs under ett tidsintervall, t.ex. en sekund,kallas för värmeeffekt och uttrycks i J/s (Joule per sekund)eller W (watt). Effektutvecklingen är ett mycket viktigtbegrepp, eftersom det ger oss möjlighet att bedömabrandens storlek, vilket i sin tur gör att släckinsatsen kan dimensioneras.Vid dimensioneringen av släckinsatsen jämförsden utvecklade brandeffekten med den kapacitet somolika släckmetoder och släckmedel har.Värmeeffekten från en bränsleyta bygger på att en vissmängd pyrolysgaser lämnar bränsleytan. Förbränningshastighetenstyrs av flera faktorer (se figur 28).Ventilationen har stor inverkan på förbränningseffektiviteten.Ju mindre ventilationen är, desto lägre blir förbrän-40 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

Extern strålningVärme från lågorFigur 28. Energibalansvid en bränsleyta.Värme som ledsin i materialetEn lägenhetsbrandkan utveckla eneffekt på omkring2–5 MW, att jämföramed t.ex. entändsticka som utvecklar80 W ellercigarett som utvecklar5 W.Exempel på andraeffekter är ensoffa, som utvecklar1–2 MW, och enpapperskorg, somberoende på innehåll,utvecklarmellan 0,05 och0,3 MW.ningseffektiviteten; och mer gaser samlas i brandgaslagret. Iett rum som är tillslutet är det därför stor risk att det finnsmycket oförbrända gaser. Detta beror givetvis också på attandra ytor pyrolyserats.Under de senaste decennierna har övergången från träbaseradematerial till syntetiska polymerer medfört en nysituation inom brandskyddsområdet. Vissa egenskaperskiljer sig väsentligt; exempelvis karakteriseras cellplasterav låg värmeledningsförmåga, k, och låg densitet, se tabell 2.Detta medför att cellplaster antänds snabbt och gerupphov till en snabb flamspridning. Resultatet kan bli attbranden utvecklas till övertändning på mycket kort tid.Snabba övertändningar kan också orsakas av vissa plaster,som droppar när de brinner. På så sätt sprids brandenmycket snabbt och åstadkommer hög effektutveckling.Bränslekonfigurationen är därför mycket avgörande för omen brand ska växa till övertändning.En stor skillnad finns även i de förbränningstekniskaegenskaperna. Förångningsvärmet DH L , den mängd energisom behövs för att förånga ett kilo av materialet, kan varieramycket, liksom förbränningsvärmet DH C , som är denmängd energi som frigörs när ett kilo av ämnet förbränns.Kvoten mellan DH C och DH L kallas förbränningsvärde ochrepresenterar förhållandet mellan utvecklad värme och det42 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

Värmeeffekt från en bränsleytaVärmeeffekten kan räknas ut med följande formel:Q = m2A f DH c x Ekvation 3där Q – värmeeffekt i Wm2 – förbränningshastighet i kg/m 2 sA f – bränsleytans storlek i m 2DH c – förbränningsvärme vid fullständig förbränning i MJ/kgx – förbränningseffektivitet som är ett mått på hur effektivt bränsletförbrukas. 1,0 motsvarar fullständig förbränning, dvs. all energiutvinns.Följande är ett enkelt beräkningsexempel: Räkna ut brandeffekten somutvecklas när en heptanpöl med diametern 1,2 meter brinner. Ekvationen gåratt använda både för fasta och vätskeformiga bränslen.Vi behöver följande värden (hämtas från annan litteratur 5 ) i beräkningarna:DH c = 44,6 MJ/kgx = Antas till 0,7 (normalt värde för kolväten)m2= 0,075 kg/m 2 sA f = p ·D 2 /4 = 3,14 · 1,2 · 1,2/4 = 1,13 m 2Detta ger en effektutveckling på totalt 0,075 · 1,13 · 0,7 · 44,6 · 10 6 = 2,6 MWIndirekt visar ekvation 3 hur mycket energi som kan lagras i brandgaslagret.1-x är den del av energin som följer med brandplymen och lagras i brandgaserna,i det här fallet cirka 1,1 MW.Material k c 3 k3c(W/mK) (J/kgK) (kg/m 3 ) (W 2 s/m 4 K 2 )Spånskiva 0,14 1 400 600 120 000Träfiberskiva 0,05 2 090 300 32 000Polyuretan 0,034 1 400 30 1 400Tabell 2. Skillnader ik3c för olika material.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 43

Både materialegenskaperochventilationsförhållandenäravgörande förproduktionen avoförbrända gaser,och hur brandfarligtett materialär i en visssituation.Vissa plaster har etthögt energiinnehåll.Om ventilationen ärdålig kan manfå en stor mängdofullständigaprodukter i brandgaserna.Förbränningav plasterbidrar ofta till deförhållanden somgör att övertändningkanuppstå.värme som förbrukas för att förånga det brinnande materialet.Siffran motsvarande DH C och DH L , säger hur mångagånger mer värme som utvecklas, än som förbrukas underförbränningen. Fasta material utvecklar ca 3–30 gångermer värme än de förbrukar.Att jämföra olika material genom att jämföra deras enstakaegenskaper, säger inte allt om deras beteende vid enverklig brand. Det är ändå värdefullt att känna till dem ochskillnader mellan olika material.Vissa plaster, s.k. termoplaster, mjuknar och smälter närtemperaturen höjs. Materialen beter sig därefter som envätska. Den strålningsvärme som avges från flammor viden brand kan även medföra att plastföremål på relativt stortavstånd från branden kan mjukna eller smälta, utan att dedirekt deltar i branden. Det smälta materialet kan sedan antändasgenom strålning från branden, genom brinnandedroppar, eller genom att något brinnande föremål faller nedi det smälta materialet.Förbränningsvärme är den värmemängd som kan frigörasfrån ett brinnande material. Mängden frigiven värmeenergiuttrycks i J/kg. Den värmemängd som kan utvecklasligger för trä vid fullständig förbränning på mellan17 och 20 MJ/kg.Det förekommer stora skillnader mellan förbränningsvärmenför plasterna. Vissa utvecklar nästan ingen energialls. Andra plaster, t.ex. termoplaster, kan utveckla en förbränningsvärmesom är jämförbar med eldningsolja, ca40–50 MJ/kg.3.1.2 Innehåll i oförbrända brandgaserTidigare nämndes att förbränning bildar en stor mängdprodukter. Sker en förbränning under god syretillförseluppstår stora mängder koldioxid och vatten, vilka i sig inteär brännbara. Beroende på tillgängligt syre och materialetsbeståndsdelar kan också en mängd andra produkter bildas.Några av dem redovisas här. 5Kolmonoxid (CO) är den vanligast förekommande gasen utöverkoldioxid och vatten och utgör oftast den primära44 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

dödsorsaken när människor omkommer vid brand. Gasenär mycket brännbar och har ett brett brännbarhetsområde.CO är en färg- och luktlös gas, vilket gör den svår att upptäcka.Kolmonoxid bildas i stora mängder då takmaterialetbestår av trä. Halter på 10–15 % kan uppnås.CO-halten kan variera från 0 % ända upp till 15 % underspeciella bränslekonfigurationer. CO-halten är kritiskvid 1 500 ppm vilket motsvarar 0,15 vol%.CO-halt % Skadeverkan0,1–0,12 Obehagligt efter 1 timme (yrsel, huvudvärk)0,15–0,2 Farligt vid inandning efter 1 timme(förlamning, medvetslöshet)0,3 Farligt vid inandning 1/2 timme1,0 Dödlig vid inandning 1 minCyanväte (HCN) produceras vid ofullständig förbränningav produkter som ull, silke, nylon och polyuretan. Gasen ärlätt att förbränna och utgör ett gift som snabbt leder tillkvävningsdöden. Den är färglös.Kvävedioxid (NO 2 ) och andra oxider av kväve produceras ismå kvantiteter från tyger och i större mängd från bl.a. viskos.Kvävedioxid verkar kraftigt irriterande på lungornaoch kan orsaka omedelbart dödsfall. Den är en luktfri gasmed en karakteristisk brun färg. Cyanväte och kvävedioxidbildas ofta samtidigt.Ammoniak (NH 3 ) produceras vid förbränning av bl.a. ull,silke och nylon. Koncentrationerna är vanligtvis låga i sambandmed byggnadsbränder. Ammoniak har en karakteristisklukt och orsakar irritation vid låga koncentrationer.Detta leder dock inte till döden. Ammoniak är färglös ochbildas sällan i sådana koncentrationer att de är farliga förmänniskan.Klorväte (HCl) bildas vid pyrolys av vissa isoleringsmaterialför ledningar, som polyvinylklorid, men även för materialsom behandlats med brandhämmande medel och klorera-DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 45

de akryler. Klorväte är starkt frätande. Andas man in detkan det leda till döden om man inte flyttar sig från den platsdär den bildas. Klorväte är en färglös gas.Oförbrända kolväten bildas vid förbränning av kolväteföreningar.De innehåller CH (kol och väte) i olika kombinationer.Dessa är färglösa. Samtidigt som det bildas oförbrändakolväten bildas det också rena kolföreningar (C), vanligenkallat sot. Sotet består av kolpartiklar som slås ihop, iblandtillsammans med något väte. De utgör det svarta inslaget ibrandgasen. Sotet bildas oftast vid underventilerade förhållanden.Kolpartiklarna är mycket svåra att utvinna energi ur.Glödande sotpartiklar ger flammor deras karakteristiskagula färg.I samband med en brand bildas givetvis en stor mängd pyrolysprodukterfrån material som inte har någon direkt kontaktmed brandhärden. Dessa produkter kan vara mycket renapyrolysgaser.Våra skyddskläderkan stå emot högvärme kort tid.RB-90 klarar 1 200°Ci sju sekunder innanandra gradensbrännskada uppstår.Rökdykareklarar bara någraminuter i 200–300°C.3.2 FlammorBrandgaslagret kan i många fall antändas. Ibland råder ventilationskontrolloch ibland bränslekontroll. Vi tänker ossatt vi fortfarande har bränslekontroll och ska nu diskuteravilka flammor som kan uppstå i denna situation. Flamspridningeni brandgaser går olika snabbt beroende på vilkensorts flamma som uppstår.I detta kapitel diskuteras de olika flamtyperna. Lite längreupp på brandförloppskurvan kan brandgaserna antändas, sefigur 30. Branden är fortfarande bränslekontrollerad. Detfinns fortfarande tillräckligt med luft för att förbränningenska kunna fortgå. Det spelar ingen roll om rummet är stängteller öppet men vi närmar oss ventilationskontroll.Vi har tidigare nämnt att brandgaserna kan antändasom proportionerna är de rätta, vilket kan vara mycket farligtför t.ex. rökdykarna. Om brandgaserna antänds kommerstrålningsvärmen att öka kraftigt. Det kan leda till attbrandförloppet accelererar, men detta styrs givetvis också46 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

av tillgången på syre. I samband med rökdykning gäller detatt vara uppmärksam på att brandgaserna kan ändra karaktäroch antändas. Det är också viktigt att komma ihåg attbranddräkten endast klarar att utsättas för flammor i någrafå sekunder.Flammor brukar beskrivas som en region, där det skeren reaktion mellan bränsle och luft. Denna region brukaroftast avge någon typ av strålning, ofta i form av ett gultsken. Det finns dock ämnen, som inte avger gult sken utanblått, t.ex. vissa alkoholer.Alkoholförbränning är väldigt effektiv.Det medför att endast få sotpartiklar bildas och vi fårett blått sken istället för ett gult. 9För att förbränning ska kunna ske måste det finnasbränsle och luft. Det är viktigt att komma ihåg att oavsett ombränslet är flytande eller fast så måste det omvandlas till gasför att brinna. Enda undantaget är glödbrand, som behandlatstidigare i kapitel 2.Om en flamma uppstår på en bränsleyta, t.ex. som pölbrand,så orsakar värmen från flamman att vätskan förångas,och på detta sätt kommer förbränningen att kunna fortgå.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 47Figur 29. Brandenbörjar närma sig övertändning,strålning tillalla andra delar avbrandrummet ökar.TempFigur 30. Det tidigabrandförloppet,branden är fortfarandebränslekontrollerad.Syrebrist1

Om brandgasernaskulle antändas i ettslutet utrymme ärdet troligt attbranden övergår tillventilationskontroll,om det inte tillkommernågraöppningar.Det finns två olika typer av flammor: förblandade flammoroch diffusionsflammor. De har olika egenskaper. För attkunna förstå de olika fenomen som uppstår i rumsbrandenär det nödvändigt att också förstå flammornas egenskaper.En flamma är resultatet av en kemisk reaktion mellanbränsle och luft. En viss mängd energi krävs för att startareaktionen.Förblandade flammor uppstår när bränsle och luft redan ärblandade och när blandningen är innanför brännbarhetsområdetinnan antändning sker.För att en flamma ska uppstå behövsen tändkälla, t.ex. en gnista. I enstaka fall skulle gasernakunna antända utan gnista, vilket brukar kallas självantändning.Men självantändning av brandgaser är sällsynt.Diffusionsflammor uppstår när bränsle och luft möts.Bränsle och luft är alltså inte blandade innan antändningsker. Blandningen sker i stället genom molekylär diffusion,som är en relativt långsam process, även om processen påskyndasav en hög temperaturVi tänker oss en plåtburk med lite brännbar vätska påbotten. Den omgivande temperaturen är högre än vätskansflampunkt, vilket gör att gaserna ovanför vätskeytan hamnarinom brännbarhetsområdet. Kastar vi ner en tändstickaså kan detta leda till att det blir en liten puff. Detta är en förblandadflamma. Därefter kommer flamman att utbreda sigpå vätskeytan. Då är det fråga om en diffusionsflamma.En bättre förståelse för de olika flammorna kan nås mednågra exempel från vardagslivet: 101. Stearinljuset är ett typiskt exempel på en diffusionsflamma,där bränslet och luften möts i ett litet tunt skikt runtveken.2. En pölbrand är exempel på att båda flamtyperna samexisterar.När antändning sker kommer en förblandadflamma att snabbt sprida sig över ytan. Därpå uppstår endiffusionsflamma som upprätthåller förbränningen.3. Ett eldklot kan uppstå då ett moln av bränsle, som innehållermycket lite luft, antänds. Koncentrationen inom48 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

molnet är alldeles för hög för att en förblandad flammaska kunna uppstå. Däremot kommer det att finnas enförblandad zon i utkanten av molnet och där kan det alltsåske en förblandad förbränning.4. Om en gas läcker ut från ett rör med högt tryck kommerdet att ske en blandning mycket snabbt, vilket kan leda tillatt en del av blandningen kommer att ligga inom brännbarhetsområdet.Om en antändningskälla finns uppståren förblandad flamma.5. I ett brandgaslager finns det ofta mycket bränsle och luftmed lågt syreinnehåll. Det är därför mycket osannoliktatt ett sådant lager kommer att utveckla en förblandadflamma. En diffusionsflamma kommer att sprida sig påundersidan av brandgaslagret eller högre upp i lagret.6. I vissa fall blandar sig brandgaserna och luften när luftströmmar in i ett brandrum där förbränning pågått undersyrebrist. Detta kan leda till att en förblandad blandninguppstår och antändningen kan då bli hastig.7. I till branden angränsande rum kan brandgaserna ochluften blandas väl och ligga inom brännbarhetsområdet.Antänds blandningen kan förbränningen bli hastig. Enförblandad flamma uppstår och utbreder sig mycketsnabbt. Detta brukar kallas brandgasexplosion.Beroende på hur väl förblandade brandgaserna är kommertvå olika typer av flammor att kunna uppstå. Det är mycketviktigt att kunna skilja dessa båda typer åt.Vi beskriver först diffusionsflammorna, eftersom de ärvanligast vid den normala rumsbranden. Därefter behandlasförblandade flammor.Två olika typer avflammor kan uppståom brandgasernaantänds; förblandadeflammoroch diffusionsflammor.3.2.1 Diffusionsflammor *Ett brinnande stearinljus kan användas för att förklaragrundläggande förbränningsprinciper. Bränslet utgörs avdet smälta stearinet i stearinljusets flytande lilla pöl. Bränsletsugs upp i veken där det övergår till gasfas. Stearinljusetär ett vanligt exempel på diffusionsflamma.* Det här avsnittet bygger på Julia Ondrus bok Brandteori. 1DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 49

KoldioxidVattenSyreBränsleFigur 31. Stearinljus,bränsleskikt ochsyrerikt skikt.BränsleskiktSyreskiktReaktionsskiktVärmen från flamman gör att stearinet smälter, menden är inte tillräcklig för att förånga det. Stearinet måstedärför förflyttas genom veken till flamområdet, där temperaturenär högre. De komplexa kolväten (långa kolkedjor)som stearinet består av bryts ner till enklare beståndsdelar imitten av stearinljusets flamma.Bränslemolekylerna transporteras till reaktionsskiktet.Reaktionsskiktet kallas ibland förbränningszonen. Där blandasbränslemolekylerna med syremolekyler från den omgivandeluften.Denna transport kallas diffusion och innebär etttransportförlopp där två eller flera gaser blandas.När bränslet och syret har blandats i en viss proportiontill varandra och är tillräckligt varma för att antända skeren exoterm kemisk reaktion. Uttrycket ”exotermisk” betyderatt något sker under värmeutveckling. En sådan reaktionavger energi. Energin används till att värma upp de produktersom bildas vid reaktionen. Syret och bränslet fortsätterdiffusionsprocessen mot reaktionsskiktet. En kontinuerligdiffusionsflamma uppstår.Flammans synliga lysande del består av värmestrålningfrån glödande sotpartiklar. Vid oxidationen i reaktionszonenbildas främst koloxider (koldioxid och kolmonoxid),vatten och värme. Den inre delen av flamman, som är fylld50 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

med bränslemolekyler, innehåller för lite syre för att förbränningska kunna äga rum där. Den bränslerika atmosfärenär alltså inte själv brännbar. Förbränningen sker i ställeti periferin, där bränsle och syre har diffunderat in i varandra.Reaktionsskiktet är det ställe där de är sammanblandadei rätt proportion till varandra. I detta tunna skikt ärbränsle och luft väl blandat.Diffusionsflammor är oftast gula, vilket beror på att debildar sot. Förblandade flammor har inte samma tendens.Det bör dock tilläggas att det finns diffusionsflammor sominte sotar så mycket. De liknar därför förblandade flammor.Diffusionsflammor utmärker sig genom att förbränningensker med ungefär samma hastighet som bränslegasoch syre från luften diffunderar i varandra. En diffusionsflammaär resultatet av en förbränningsprocess där bränslemolekylerblandas med syre genom laminär (jämsides)och/eller turbulent (virvlande) inblandning. Då uppstår laminärarespektive turbulenta diffusionsflammor. Turbulensgör att blandningsprocessen påskyndas.Alla naturligaflammor äregentligendiffusionsflammor;de är beroende avdiffusionen.De flammor somräddningstjänstpersonalenhanterarär i de flesta falldiffusionsflammor.Laminära diffusionsflammorNär ett stearinljus brinner uppstår en typisk diffusionsflamma,där bränsle och syre från luften strömmar jämsidesmed varandra med låg hastighet. Sammanblandningensker laminärt och förbränningen i reaktionsskiktet blirjämn. Om diffusionen sker långsamt, behöver syret ochbränslet blandas under en längre tid för att kunna brinna.På liknande sätt kan brandspridning i byggnader ske. Långtfrån den ursprungliga brandkällan kan en brännbar blandningav bränsle och syre uppstå och antända.Turbulenta diffusionsflammorFöljande exempel utgår från en gasbrännare. Om hastighetenpå bränslet ökas kommer flamman så småningom attövergå från att vara laminär till att bli turbulent. När hastighetenhos det utströmmande bränslet blir högre än inblandningenav syre från luften sker sammanblandningen ivirvlar. Det kallas för turbulent inblandning. Inblandningenav syre sker även här genom diffusion, men förbränning-DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 51

Figur 32. Laminärdiffusionsflamma tillvänster. Turbulentdiffusionsflammatill höger.Vid de flestabränder utgörsflammorna avturbulentadiffusionsflammor.en blir ojämn och oregelbunden. Även om turbulens gör attförbränningshastigheten ökar, är förbränningshastighetenhos en turbulent diffusionsflamma mycket lägre än hos enförblandad flamma.Turbulenta flammor karakteriseras av• oregelbunden virvelrörelse• snabb diffusion• tunt och oregelbundet reaktionsskiktTurbulenta flammor åtföljs, till skillnad från laminära, oftaav ljud och snabba förändringar i utseendet. Turbulensenkan ske i alla gasformiga medier.Diffusionsflamman uppstår i gränsskiktet mellan bränsleoch luft. Man kan därför inte använda brännbarhetsgränser52 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 53Figur 33. Flammor påundersidan av brandgaslagret.

SyretillgångBränsletillgångSkikt med hög halt av bränsleoch låg halt av syreFigur 34. En högkoncentration avbränsle högt upp, lederså småningom till attflammorna kommer påundersidan av brandgaslagret.för att beskriva en diffusionsflamma, eller begrepp som mageroch fet, som är förknippade med förblandade flammor,för att beskriva en diffusionsflamma.När ett brandgaslager börjar brinna är det nästan alltidfråga om diffusionsflammor.Vid brand i ett rum uppstår i många fall ett brandgaslagersom inte är homogent. Detta kan t.ex. bero på att detskett en kraftig pyrolys av takmaterialet. Syrehalten blir dåmycket låg precis under taket. Koncentrationen av bränsleblir inte heller jämnt fördelad i hela brandgaslagret. Syretmåste då diffundera in i bränslet för att det ska kunna uppståförbränning (se figur 33).3.2.2 Förblandade flammorUtgångspunkten för vår diskussion är att brandgaser harfyllt ut ett utrymme. Gasmassan är förblandad och befinnersig inom brännbarhetsområdet. Med förblandad menas attbränslet är jämnt fördelat och blandat med luft. När lagretbörjar brinna uppstår förblandade flammor. Detta avsnittetkommer att beskriva begrepp som brännbarhetsgränseroch förbränningshastighet. För att beskriva förblandadeflammor använder vi oss av reaktionsformler, som ett brasätt att ge exempel på blandningar.Ett brandgaslager innehåller olika ämnen i gasfas, av vilkavissa kan vara brännbara. Men för att ge en enkel beskrivningav brännbarhetsgränser diskuteras först vad somhänder vid antändningen av en gasmassa som enbart bestårav bränsle och luft (se figur 35 och 36).54 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

Figur 35. Förblandadflamutbredning i”akvariet”. Akvarietanvänds för attdemonstrera brännbarhetsområdenför olikagaser.Vanligast är attman använder gasoloch luft.VentilFigur 36. Brandgaserhar läckt in i angränsandeutrymme.Detta är ett brandscenariodär förblandadeflammorkan uppstå.BrännbarhetsgränserFör att en förblandad gasmassa ska kunna brinna krävs attbränslekoncentrationen ligger inom vissa gränser, så kalladebrännbarhetsgränser. Området mellan den undre brännbarhetsgränsenoch den övre brännbarhetsgränsen kallasbrännbarhetsområde. Brännbarhetsområdets storlek är ämnesberoende;olika ämnen har olika stora brännbarhetsområden.Tabell 3 på nästa sida visar brännbarhetsgränserna förnågra olika gaser. Principen för brännbarhetsområdet ärdensamma oavsett om man beaktar en ren gas eller pyrolysgasernafrån ett fast ämne. Värdena är uppmätta i sambandmed försök. Det är också möjligt att beräkna dessavärden och hela beräkningsgången finns på sidan 178.Som tabellen visar varierar brännbarhetsområdet avsevärtberoende på vilken gas som är aktuell.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 55

olika gaser. 11 Hexan 1,2 47 7,4 310Gaser Undre bränn- Övre brännbarhetsgränsbarhetsgränsVol % g/m 3 Vol % g/m 3Kolmonoxid 12,5 157 74 932Vätgas 4,0 3,6 75 67Metan 5,0 36 15 126Etan 3,0 41 12 190Propan 2,1 42 9,5 210Tabell 3. BrännbarhetsgränsernaButan 1,8 48 8,4 240för Pentan 1,4 46 7,8270Stökiometrisk förbränningFrågan är varför ett ämne bara kan brinna inom vissa brännbarhetsgränser.I exemplen nedan används det enkla kolvätet metan.Att metan är en ren gassaknar betydelse här. Det kommer senare att visa sig att det lika gärna skullekunna röra sig om en blandning av en mängd olika gaser, som kan finnas i ettverkligt brandgaslager. Utgångspunkten är att den förblandade gasmassanhåller rumstemperatur.I ekvationen nedan förutsätts en stökiometrisk förbränning av gasmassan.Det bildas alltså bara koldioxid och vatten.Allt syre används i förbränningen,vilket i ekvation 4 nedan innebär att det inte finns några fria syremolekyler påhögersidan.CH 4 + 2O 2 + 79/21 · 2N 2 P CO 2 + 2H 2 O + 79/21 · 2N 2 + Värme Ekvation 4Om blandningen är stökiometrisk blir temperaturen hög. Detta beror på att denenergi som utvecklas används till att värma upp ett fåtal produkter. Den högstatemperatur som kan uppnås kallas adiabatisk flamtemperatur och betecknas T f .Då används all energi som utvecklas till att värma upp produkterna.De övre och undre brännbarhetsgränsernaI tabell 4 är T f är den adiabatiska flamtemperaturen vid den undre brännbarhetsgränsen.DH c är den energimängd som omvandlas vid förbränning av enmol av bränslet och C p är gasens värmekapacitet. Det har visat sig, experimen-56 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

CH4+ 2 + 2++ 2O2 = CO2 + 2H2O + VärmeFigur 37. Fullständigförbränning (kvävetutelämnat).Ämne DHc C p T f(kJ/mol) (J/mol · K) (K)Metan 800 81,3 1 600Kolmonoxid 283 33,2 1 600Koldioxid 0 54,3 0Vatten 0 41,2 0Kväve 0 32,7 0Syre 0 34,9 0Tabell 4. Materialdataför några olikaämnen. 11tellt, att produkterna måste uppnå ca 1 500–1 600 K (1 300 C) för att förbränningenska kunna fortgå. Detta innebär att den adiabatiska flamtemperaturenvid den undre brännbarhetsgränsen är ca 1 500–1 600 K. 11Vid stökiometri (idealisk blandning) är den adiabatiska flamtemperaturenett par hundra grader högre än vid den undre brännbarhetsgränsen.Vid denövre brännbarhetsgränsen har det också visat sig, teoretiskt, att temperaturenska uppgå till ca 1 600 K för att förbränningen ska kunna fortgå. 11 Det bördock tilläggas att den adiabatiska flamtemperaturen är något ämnesberoende;i nedanstående beräkningar tas dock ingen hänsyn till detta.Sambandet DH c = S (C p · DT) kan användas för att räkna ut hur mångagrader (DT) en gasmassa med värmekapaciteten S C p uppvärms, om energinsom utvecklas vid reaktionen är DH c . Här antas att all energi som utvecklas(DH c ) används för att värma upp reaktionsprodukterna. Ingen hänsyn tas tillmöjliga förluster till omgivningen, och temperaturhöjningen kan därmedsägas vara adiabatisk temperaturhöjning.Adiabatisk innebär inga värmeförluster.I verkligheten finns givetvis förluster.När man ska beräkna den undre brännbarhetsgränsen utgår man frånDET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 57

antagandet att produkternas temperatur måste uppnå 1 600 K för attförbränningen ska kunna fortgå. Ekvation 5 nedan innehåller ett överskott avluft på båda sidor.79 79XO 2 + CH 4 + 2O 2 + (X + 2) · __ N 2 D CO 2 + 2H 2 O + (X + 2) · __ N 2 + XO 221 21Ekvation 5X symboliserar ett luftöverskott. Detta överskott verkar som en termiskbarlast och tar upp en del av värmet som utvecklats (flammorna kyls).Ekvation 5 är förenklad jämfört med verkliga förhållanden. I själva verketsker ett stort antal reaktionssteg på vägen mot högerledet. Koldioxid ochvatten bildas inte förrän i sista reaktionssteget.Samma metod används för att lösa ut den övre brännbarhetsgränsen. Idetta fall finns det ett överskott på bränsle. Detta överskott av bränsle måsteockså värmas upp till ca 1 600 K. 1 600 K har teoretiskt visat sig gälla även vidden övre brännbarhetsgränsen. Detta extra bränsle kan likställas med entermisk barlast och fungerar egentligen som ett släckmedel. Det extra bränslettar också upp energi. Ekvation 6 blir i detta fall enligt nedanstående. Det börtilläggas att reaktionerna är mycket mer komplexa än vad som visas här, menför att underlätta förståelsen används detta förenklade uttryck. I verklighetenbildas t.ex. C, CO, C 2 och H 29 . I vissa fall genomgås flera hundra delreaktionerför att nå fullständig förbränning.X står här för det extra bränsle som finns med. Ekvationen balanseras och vilägger till XCH 4 på båda sidor för att symbolisera ett fritt antal metanmolekyler.79 79XCH 4 + CH 4 + 2O 2 + 2 · __ N 2 D CO 2 + 2H 2 O + 2 · __ N 2 + XCH 421 21Ekvation 658 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

Temperaturens inverkan på brännbarhetsgränsernaI beräkningsexemplet på sid. 58 behandlades en gasmassasom från början höll ungefär rumstemperatur. Brännbarhetsgränsernaändras när gasmassans temperatur höjs.Temperatur °C27 5,7 %127 5,2 %227 4,8 %327 4,3 %427 3,8 %Undre brännbarhetsgränsenTabell 5. Temperaturensinverkan på undrebrännbarhetsgränsenför metan.Den undre brännbarhetsgränsen sjunker med högre temperatur.Mindre energi behöver frigöras vid förbränningenför att gasmassan ska antända och brinna med flamma.Detta innebär indirekt att en mindre mängd bränsle behövsför att förbränningen ska kunna fortgå.Temperaturen är mycket betydelsefull när man uppskattarfaran för att brandgaslagret ska kunna antändas. Juhögre temperatur desto mer pyrolysgaser har bildats ochdärmed har antändning underlättats. Att brännbarhetsområdethar vidgats är oftast av mindre betydelse.Brännbarhetsgränser för gasblandningarHittills har vi diskuterat en gas eller ett ämne. I ett brandgaslagerfinns dock många olika gaser. Principerna för brännbarhetsgränsergäller även gasblandningar.Rena kolväten, t.ex. metan och propan, är specialfall.Mängden bränsle, angiven i g/m 3 , som behövs för att gasernaska antändas är nästan oberoende av molekylvikten. Figur38 nedan visar undre och övre brännbarhetsgränsernaför kolväten med olika molekylvikt. Det syns tydligt att denundre brännbarhetsgränsen är nästan konstant för de flestakolväten.Den övre gränsen varierar däremot kraftigt med molekylviktenav kolvätet (se figur 38).För vissa ämnen har stökiometrin kraftigt förskjutits iDET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 59

Bränsle (g/m 3 )400300Övre200100UndreTändenergi (mJ)1.51.00.50 5 10 15 20C n H 2n+203 5 7 9 11 13Volym % metanFigur 38 (till vänster).Brännbarhetsgränsernasvariationmed molekylvikten; när ett heltal. För metanär n = 1.Figur 39 (till höger).Mängd tändenergi somkrävs för metan.riktning mot den undre brännbarhetsgränsen. Detta berorpå att luften och det aktuella bränslet kan ha mycket olikavärmekapacitet (termisk barlast). Detta medför att brännbarhetsgränsernapåverkas. Givetvis påverkar också ämnetsenergiinnehåll. Överskottsluft eller överskottsbränslekan bara tolereras till en viss nivå. När denna mängd bränsle/luftöverskrids sjunker temperaturen under 1 600 K ochflammorna slocknar.Figur 38 visar att den undre brännbarhetsgränsen liggernästan konstant för de flesta kolväten, ca 50g/m 3 . Ett brandgaslagerinnehåller en mängd andra produkter, så det kaninte direkt konstateras att 50g/m 3 alltid är ett rimligt värde.Den undre brännbarhetsgränsen kan variera från ca 50g/m 3till upp till flera hundra g/m 3 .TändenergiNedan antas att en gasmassa ligger innanför brännbarhetsområdet.Luft och bränsle finns således i brännbara proportioner.En tredje komponent, en tändkälla, krävs för en antändning.Den energimängd som behövs för att antändagasmassan varierar inom brännbarhetsområdet för metan,enligt figur 39.Vid stökiometri behövs lägst mängd energi, vilket för-60 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

klaras med att energin som tillsätts enbart går åt till att värmaupp produkterna koldioxid och vatten. Vid den undrebrännbarhetsgränsen går energin också till att värma uppöverskottsluft.Vid den övre brännbarhetsgränsen går energindelvis åt till att värma upp överskottsbränsle.Det är svårt att uppskatta den kritiska gnistenergin. Generelltkan sägas att gnistor som uppkommer när mantrycker på ljusknappen i ett rum, eller gnistor från ljusrör,är tillräckliga för att tända en gasblandningEn annan typ av antändning är spontan antändning ellersjälvantändning. Då antänds det brännbara mediet, t.ex.en gasblandning, genom en spontan process. För ett ochsamma medium är självantändningstemperaturen alltidhögre än antändningstemperaturen vid påtvingad antändning.Självantändning är vanlig i temperaturer mellan 500och 600°C 1 . Men det är sällan gaserna självantänder i verkligasituationer. Observera att vi inte berör fenomenet självantändningi fasta material som är en delvis annan process.Förbränningshastighet och flamhastighetUnder förutsättning att gaserna är förblandade kommerden laminära förbränningshastigheten att variera beroendepå var någonstans inom brännbarhetsområdet blandningenbefinner sig. Den laminära förbränningshastigheten ärden hastighet med vilken den kalla oförbrända gasen rörsig in i flamman. Detta begrepp är något diffust eftersomman inte ”ser” denna hastighet.Om blandningen ligger nära de yttre brännbarhetsgränsernakommer förbränningshastigheten att bli relativt lång-Flamhastighet ärden hastighet somflamman rör sigframåt med.Laminär förbränningshastighet (m/s)0.50.40.30.20.100Propan MetanMetan PropanM5 10 15 Volym %Figur 40. Förbränningshastighetensvariation med ämneoch bränsle uppskattat ivol%. Som bilden visarså är hastighetenmycket lägre vidgränserna.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 61

sam. Ligger blandningen nära stökiometri sker förbränningensnabbare eftersom mer energi frigörs. Det är dock inte såatt förbränningshastigheten kommer att öka ju högre andelbränsle som finns i gasmassan,utan förbränningshastighetennår sitt toppvärde ungefär i närheten av stökiometri ochsjunker sedan mot den övre brännbarhetsgränsen.Figur 40 anger den laminära förbränningshastigheten förmetan respektive propan. Förbränningshastigheten kommeratt påverka tryckuppbyggnaden i ett rum. Ju närmare stökiometridesto snabbare förbränning.Om vi jämför utvecklad effekt vid undre brännbarhetsgränsenoch stökiometri så utvecklas det mer energi vidstökiometri, eftersom fler procent bränsle förbränts. Dettaleder till att förbränningshastigheten blir större vid stökiometrijämfört med undre brännbarhetsgränsen.Liknande jämförelser kan göras vid stökiometri ochden övre brännbarhetsgränsen. När vi hamnar på dennaövre del i brännbarhetsdiagrammet så är det mängden syresom avgör hur mycket energi som kan utvecklas.Ju mer rika på energi gaserna är desto snabbare blir förbränningshastigheten.Förbränningshastigheten (S u ) är beroendeav energiutvecklingen.Vissa plaster har ett högt energivärde, vilket gör attbrandgaserna kan innehålla mycket potentiell energi om förbränningensker under underventilerade förhållanden. NärAntändningskällaTunn reaktionszonZon med oförbränd gasFigur 41. Flamutbredningi en förblandadgasmassa. 12FörbränningshastighetFlamhastighet62 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

andgaserna sedan antänds kommer förbränningen att fåett hastigt förlopp. Detta har diskuterats i föregående avsnitt.Flamhastighet eller flamfrontshastighet kallas den hastighetmed vilken den tunna reaktionszonen, som visas iovanstående figur, färdas genom en gasmassa. Denna uppskattasmed utgångspunkt från en fix punkt, t.ex. antändningskällani figur 41. Flamhastigheten är relaterad till denlaminära förbränningshastigheten S u .3.2.3 Släckning av flammorVi har nu konstaterat att det finns olika sorters flammor,och att vissa gasmassor bara kan brinna under speciella betingelser.Vi har sett hur vissa flammor slocknar eller merkorrekt inte kan existera när förhållandet mellan bränsleoch luft inte är det rätta längre. Samma sak gäller vid släckning.Det vi gör när vi släcker en brand är att vi tillför ettsläckmedel (t.ex. vatten) som gör att flamman belastas termiskt.Detta brukar kallas gasfasverkan. Temperaturensjunker då under den adiabatiska flamtemperaturen ochflamman slocknar.Man kan också diskutera kylning av själva bränsleytan närman talar om släckning. Det är vad som sker när man förhindrarpyrolys från själva materialet. De båda släckmekanismernaär avskilda men hör ändå ihop. När vi slår bortflamhärden i närheten av ett material för vi ju bort återstrålningsmekanismentill bränsleytan, vilket innebär att vibåde påverkar gasfasen och indirekt också bränsleytan.För nästan alla släckmedel uppnås släckverkan genomatt man sänker temperaturen på flammorna eller på ytan avdet brinnande materialet.Vid släckning med pulver reducerast.ex. syrehalten i luften endast marginellt. 13Vatten är det vanligaste släckmedlet. Vatten släcker genomatt kyla ner det brinnande materialet (ytverkan) till entemperatur, som är så låg att materialet inte längre avger tillräckligtmed brännbara gaser. Vatten släcker också genomatt vattenångan upphettas och tar energi från flammorna(gasfasverkan) 14 .DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 63

Relationen mellan flamhastighet och förbränningshastighetI praktiken är flamhastighet och laminär förbränningshastighet aldrig sammasak.Vid förbränning trycks flamfronten framåt pga. den expansion av varmagaser som sker, och produkterna värms upp bakom reaktionszonen (se figur42). De varma produkterna kan inte expandera fritt utan är instängda bakomflamfronten. Expansionen kan ske mycket hastigt i vissa fall!TempFörvärmningszonReaktionszonT fFlamtemperaturFigur 42. Förstoringav den tunnareaktionszonen ifigur 41.T oTidSambandet mellan S f , flamfrontshastigheten, och den laminära förbränningshastigheten,S u , kan visas i en mycket förenklad ekvation. Flamfrontenutbreder sig sfäriskt och de varma förbränningsgaserna bakom flamfrontenkan inte expandera fritt.Flödet antas vara laminärt vilket ger följande samband:S f = S u · E Ekvation 7där E är expansionsfaktorn.E = (T f /T i )(N b / N u ) Ekvation 8därT f – Produkternas temperaturT i – ursprungstemperaturen av de oförbrända gasernaN b – summan av de produkter som finns efter reaktionenN u – summan av de reaktander som finns före reaktionenN b /N u varierar för många gaser men i de flesta fall ligger kvoten runt 1.Vi kandärför anta attS f = S u · (T f /T i ) Ekvation 964 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

Om turbulens påverkar systemet blir flammans yta större och S u ökas med enfaktor b. Ekvationen blir då:S f = S u · b · (T f /T i ) Ekvation 10b varierar beroende på inredning, öppningar m.m. eller användning av fläkt.Normala värden ligger mellan 1–5. Detta leder till att S f blir ännu högre.Det bör tilläggas att T f är störst vid stökiometriska förhållanden. Dettamedför att expansionsfaktorn är störst vid stökiometri, upp till ca 8, medanden kan sjunka till 5–6 vid brännbarhetsgränserna. Expansionsfaktorn iexemplet bygger på att gaserna har rumstemperatur. (Eftersom brandgasernaoftast är varmare än rumstemperaturen, blir expansionen ofta lägre.)Släckmekanismer – gasfasverkanReaktionsformeln i ekvation 11 nedan kan användas för att beskriva hur enflamma slocknar. När vi släcker en flamma med vatten tillför vi alltsåvattenmolekyler på båda sidor i reaktionsformeln, vilket gör att flamtemperaturensjunker och flamman slocknar. Reaktionen är den fullständigareaktionen mellan metan, CH 4 ,och luft.H79 792 O + CH 4 + 2O 2 + 2 · __ N 2 D CO 2 + 2H 2 O + 2 · __ N 2 + H 2 O21 21Ekvation 11Vattnet (ånga) tar alltså energi från blandningen och sänker temperaturen till ennivå där flamförbränning är omöjlig.3.3 Tryckförhållanden i öppna och slutna rumTryckförhållanden i både öppna och slutna rum kommeratt behandlas i detta avsnitt. Det är tryckbilden som styrhur brandgaser och luft rör sig genom de öppningar somalltid finns i en byggnad. Givetvis kommer tryckbilden attskilja sig om det finns större öppningar i rummet jämförtmed om rummet är så gott som stängt.Vi befinner oss fortfarandei det tidiga brandförloppet. Det spelar egentligenDET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 65

ingen roll för våra exempel om branden är bränslekontrolleradeller ventilationskontrollerad. Det beror på att pyrolysav t.ex. takmaterial i vilket fall som helst kan leda till högahalter av oförbrända gaser, även om branden skulle varabränslekontrollerad.Det är mycket viktigt att kunna bedöma tryckbilden iett utrymme. Tryckförhållandena är mycket viktiga eftersomde kommer att påverka resultatet av vår insats, specielltvid ventilering men också vid släckning.Vi koncentrerar oss på de tryckskillnader som har medbranden att göra. Det är också viktigt att skilja mellantryckskillnader och absoluta tryck. Atmosfäriska tryckförhållandenär en sak medan den tryckskillnad som uppståröver öppningar vid en rumsbrand är något helt annat.Flöden av gaser sker alltid från ett ställe med högretryck till ett ställe med lägre tryck. Utflödet av brandgaserfrån ett brandrum och inflödet av luft till ett brandrum bestämsalltså av tryckskillnaden mellan brandrummet ochomgivningen.Tryck anges i enheten Pascal, Pa. Atmosfärens normalatryck är på 101 300 Pa, eller 101,3 kPa. Som jämförelse kannämnas att ett övertryck på 1 Pa motsvarar trycket från ettpappersark mot skrivbordsskivan.Vid ett övertryck på 100Pa är det svårt att öppna dörren i ett rum. En glasruta somär 1 mm tjock och har ytan 1 m 2 splittras vid ett övertryckpå mellan 1 000 och 5 000 Pa, beroende på konstruktionoch infästning.Det är fördelaktigt att dela upp de pådrivande tryckskillnadernai två kategorier. Den första kategorin är dettryck som skapas av själva branden. Den andra är de normalatryckskillnader som alltid finns i en byggnad, ellermellan byggnaden och dess omgivning, och som vid enbrand kan medverka till spridning av brandgaser.Normala tryckskillnader kan indelas i tre typer:• Tryckskillnader alstrade av temperaturskillnader mellanute- och inneluft.• Tryckskillnader alstrade av vindpåverkan.• Tryckskillnader alstrade vid mekanisk ventilation.66 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

FIG 45NeutrallagergerFigur 43. Exempel påtryckbild i ett brandrum.Rummet är öppet.Tryckskillnader som skapas av branden utgörs av två typer:• Tryckskillnader som uppkommer till följd av förhindradtermisk expansion.• Tryckskillnader som uppkommer på grund av brandgasernasstigkraft.Den relativa storleken hos dessa faktorer varierar, beroendepå byggnaders utformning och läge, yttre påverkan m.m.Omständigheterna varierar kraftigt såväl inom byggnadersom mellan olika byggnader, samt över tiden. Det är docknaturligt att de av branden skapade tryckskillnaderna dominerari närheten av branden. När avståndet från brandenökar och brandgaserna kyls av dominerar de normalatryckskillnaderna allt mer.Tryckskillnaderna orsakar ett flöde av brandgaser somofta sprids snabbt till angränsande delar av byggnaden.Spridningen kan ske genom öppningar eller springor i tak,golv eller väggar, längs korridorer, uppför (och i vissa fallnerför) vertikala schakt för trappor, hissar eller ventilation,eller genom ventilationssystemets kanaler.I den här boken koncentrerar vi oss på de tryckskillnadersom orsakas av branden.Vi kommer att diskutera dessaingående och därefter diskutera hur tryckbilden ser ut i treDET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 67

skilda situationer, som vi ofta ställs inför när vi anländer tillen brandplats.De tre situationerna är:1. Rummet är stängt eller nästan helt stängt.2. Rummet är öppet, t.ex. genom dörr eller fönster.3. Tryckuppbyggnad i rum vid antändning av en gasmassa.Normalt finns ettvisst läckage ibrandrum vilketmedför att trycketsällan blir mer ännågra tiotal pascal.Vi ska dock komma ihåg att de andra tryckskillnader somkan uppkomma, t.ex. av vinden, kan vara av samma storleksordningsom de som skapas av branden. För en mernoggrann beskrivning av de olika tryckskillnaderna hänvisastill. 7,8,153.3.1 Förhindrad termisk expansionNär en brand uppstår i ett rum som är helt stängt kommertrycket att byggas upp. Det beror på att brandgaserna värmsupp men hindras från att expandera. För små eller måttligaTryckuppbyggnad i ett slutet rumEffektutvecklingen S från en papperskorg är konstant och ca 100 kW. Rummetsvolym V sätter vi till 60 m 3 . Utgångspunkten vid beräkningen är av dettatryck är mass- och energibalansen för en avgränsad kontrollvolym. Observeraatt effekten S sätts kW.Vi utgår från en lufttemperatur på 293 K (20°C). 3 a ärluftdensiteten och sätts till 1,2. C v är specifik värmekapacitet vid konstantvolym och sätts till 0,7.(p – p a ) QtVi använder ekvationen: _______ = _______ Ekvation 12p a V3 a c v T a(p – p a ) Qt (100 · 1)_______ = _______ = ______________ D ca 700 Pap a V3 a c v T a 60 · 1,2 · 0,7 · 293Tryckökningen blir då ca 700 Pa/s. Efter 10 sekunder utsätts en fönsterruta på1 m 2 för en belastning av ca 7 kN, vilket under verkliga förhållanden mer änväl räcker för att glasrutan ska spricka.68 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

Figur 44. Luft/brandgaservärms upp,expanderar och tarstörre plats, vilket medföratt trycket ökar.temperaturskillnader är dessa tryck små, men för bränderdär temperaturen kan nå många hundra grader kan en sådantryckskillnad få en avsevärd effekt, i synnerhet om brandenutvecklas snabbt. Om brandens storlek är konstant kommertrycket att växa linjärt, dvs. det växer linjärt med tiden.För att se storleksordningen av trycket kan vi undersökaen brand i en papperskorg i ett normalt kontorsrum.Exemplet ovan bygger på att rummet är hermetisktstängt, dvs. helt saknar öppningar. I verkligheten blir trycketsällan så högt att fönsterrutor splittras. Det beror på attde flesta utrymmen inte är helt täta.Normalt finns ett visst läckage i brandrummet, till exempeli form av komfortventilation eller otätheter vid fönsteroch dörrar. Tryckökningen blir normalt därför endastnågot eller några enstaka tiotal pascal. I vissa fall kan trycketkanske uppgå till några hundra pascal.Vid öppningsarean 1 m 2 blir övertrycket till följd av termiskutvidgning i storleksordningen 0,1 Pa, alltså mycketlågt. Detta innebär att tryckökningen till följd av förhindradtermisk utvidgning normalt kan försummas vid bränderi rum med normala fönsteröppningar. Tryckökningar istorleksordning några hundra pascal är vanliga vid normalarumsbränder.Tryckökningen tillföljd av förhindradtermisk utvidgningkan normalt försummasvidbränder i rum mednormala fönsteröppningar.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 69

Tryckuppbyggnad i ett utrymme med läckageöppningarEtt kort exempel får illustrera detta. Här förutsätts att läckageöppningenbefinner sig på golvnivå (se figur 45). Den utströmmande luften har alltsåsamma temperatur som omgivningen.Värmeförlusterna till väggarna försummas,liksom ändringen i det adiabatiska arbete som uträttas vid tryckökningen.Antag samma situation som i det förra exemplet, ett brandrum medvolymen 60 m 3 och en brand om 100 kW. Rummet är helt tillslutet, med undantagför en liten läckageöppning som är som är 2 cm hög och en meter bred,alltså 200 cm 2 vilket är ett realistiskt exempel på läckagearea eller springa.(Q/c p T e A e ) 2Vi använder ekvationen: Dp = __________ Ekvation 1323 edär C p är specifik värmekapacitet vid konstant tryck, T e temperaturen i denutströmmande gasen,A e läckagearean och 3 e densiteten hos den utströmmandegasen.Insatta värden ger:(Q/c p T e A e ) 2 (100/1 · 293 · 0,02) 2Dp = _________ = ________________ u 120 Pa23 e 2 · 1,2Den maximala tryckökningen blir då ca 120 Pa, något som de flesta fönsterrutorklarar av.Figur 45.Läckage igolvnivå.Luft70 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

ÖvertryckNeutrallagerUndertryck3.3.2 Termisk stigkraftI ett brandrum uppstår tryckskillnaden på grund av uppvärmningav luften (brandgaserna). De varma gaserna harlägre densitet än omgivningens opåverkade luft och stigerdärför uppåt i brandrummet. Vi talar i detta sammanhangom termisk stigkraft. Vi får ett övre varmt brandgaslageroch ett undre lager som till största delen består av luft.Brandgasernas rörelse uppåt kan hindras när de når taket,men den termiska stigkraften finns kvar i gaserna, vilketpåverkar tryckskillnaden över brandrummets öppningar.Så länge brandgaserna har högre temperatur än denomgivande luften, och därmed lägre densitet, kommer deatt stiga uppåt. Stigkraften tillsammans med den termiskaexpansionen gör att brandgaserna tränger ut ur högt belägnaöppningar. Detta syns ofta tydligt i öppningar till brandrummetdär frisk luft strömmar in genom öppningens nedredel och varma brandgaser strömmar ut genom den övredelen.Brandgaser kyls av när de stiger uppåt eftersom kall luftblandas in i plymen. Det medför att brandgaserna i högabyggnader eventuellt inte når taket. På samma sätt kanbrandgaserna sjunka mot golvet då de strömmar i en korridoroch kyls av mot tak och väggar.Flödet av brandgaser sker från ett högre tryck till ett lägre.Tryckskillnaden i den övre delen av rummet gör attbrandgaserna sprider sig ut ur öppningarna där. Det är allt-Figur 46 (till vänster).Tryckbilden i ettnormalt rum vidtermisk stigkraft. I övredelen i rummet bildasett övertryck i förhållandetill utomhustrycket.Figur 47 (till höger).Varm luft, liksomvarma brandgaser, ärlättare än kall ochstiger därför uppåt(i normal fallet).Flödet av brandgasersker från etthögre tryck till ettlägre.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 71

Beräkning av termisk tryckskillnadVi betraktar ett brandrum med ett väl definierat brandgaslager som har denabsoluta temperaturen T g och vill beräkna den tryckskillnad som åstadkommergasflödet i öppningen. Tryckbilden ges av figur 48. Räknad frånneutrallagret blir tryckskillnaden i öppningens plan på höjden hDp = (3 a – 3 g )gh Ekvation 14där Dp är tryckskillnaden,3 a är den omgivande luftens densitet,3 g är brandgasernasdensitet,g är gravitationskonstanten och h är höjden från neutrallagret.Figur 48. Tryckbildeni ett brandrum föreövertändning.För att i ekvation 14 kunna införa experimentellt uppmätta temperaturer istället för densitet som är svår att mäta, används allmänna gaslagenpM3 = ____ Ekvation 15RTInsatta värden p = 101,3 · 10 3 N/m 2M = ca 0,029 kg/molR = 8,31 J/mol · KMed typiska värden för tryck p, molmassa M, allmänna gaskonstanten R ochtemperaturen T uttryckt i Kelvin, kan uttrycket förenklas till3533 = ____ Ekvation 16TDetta uttryck kan användas eftersom brandgaser har ungefär samma fysikaliskaegenskaper som luft. Genom att kombinera ekvation 14 och ekvation 16 kommervi fram till ekvation 17 som kan användas för att beräkna tryckskillnaden.72 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

Dp = 353(1/T a – 1/T g )gh Ekvation 17Antag en lokal med ett 1 m tjockt brandgaslager räknat från neutrallagret.Brandgaserna har temperaturen 200°C. Hur stor blir den termiskatryckskillnaden?Tryckskillnad kan beräknas ur uttrycket Dp = D3gh. Densiteten för luftmed temperaturen 20°C är 1,2 kg/m 3 , och för brandgaser med temperaturen200°C är densiteten 0,75 kg/m 3 . Detta ger en densitetsskillnad mellan luft ochbrandgaser om 1,2 – 0,75 = 0,45 kg/m 3 .Räknat per meter brandgaslager med utgångspunkt från neutrallagret,alltså h = 1 m, blir tryckskillnaden:Dp = 0,45 kg/m 3 · 9,81N/kg · 1 m = 4,5 N/m 2 = 4,5 PaTryckskillnaden mellan utomhus- och inomhusluften är alltså 4,5 Pa en meterovanför neutrallagret.Hur tryckskillnaden varierar beroende på temperaturen i brandgaserna ochbrandgaslagrets tjocklek framgår av figur 49. Då brandgaslagret i normalalokaler kan bli upp till ett par meter tjockt innebär detta att den termiskatryckskillnaden skulle kunna bli upp till 15 Pa vid normala rumshöjder. Dettagäller alltså när brandgaserna har möjlighet att strömma ut ur rummet.Termisk tryckskillnad (Pa)3030Brandgaslagrets tjocklek (m)430303030300 100 200 300 400 500Brandgastemperatur (°C)3210.5Figur 49. Hur den termiska tryckskillnaden varierar med brandgasernastemperatur och brandgaslagrets tjocklek räknat från neutrallagret.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 73

så ett övertryck i den övre delen i rummet jämfört medutomhus. Detta gör att brandgaser strömmar ut. Tryckskillnadeni nedre delen av rummet är negativ jämfört medutomhus. Det råder alltså undertryck och kall luft sugs ingenom de nedre öppningarna. Någonstans mellan den övreoch nedre delen är tryckskillnaden noll. Detta läge kallasneutrallagrets höjd.Trycket på grund avförhindrad termiskexpansion uppgårmaximalt till någrahundra pascal.3.3.3 Tryck i stängt eller nästan helt stängt rumSom vi tidigare diskuterat så kommer trycket att bero påhur stora läckage som finns i rummet. Om rummet skullevara helt tillslutet skulle trycket bli extremt högt och förstörat.ex. fönsterrutorna. Detta sker inte under normalarumsbränder. Bostäder har ju normala läckageareor.Man brukar räkna läckageareor som normala vid värdenpå 1,25 cm 2 /1m 2 omslutningsyta. 16 Detta innebär normalt atttrycket på grund av förhindrad expansion maximalt uppgårtill några hundra pascal, oftast är det ännu lägre, i storleksordningenstaka tiotal pascal.Figur 50. Termiskexpansion i ettbostadsrum.74 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

HöjdInneUteTryckHöjdInneUteNeutrallagerFigur 51 (överst). Tryckförhållandenai ett brandrumnär det fortfarande är övertrycki hela rummet kännetecknasav att tryckkurvan”Ute” ligger till vänster om”Inne”. Observera att ingabrandgaser har läckt ut urrummet ännu så länge.Figur 52. Tryckförhållandenai ett brandrum med en tydligtvåzonsskiktning och etttydligt neutrallager. Ovanförneutrallagret finns ett övertryckdvs. gaserna strömmarut genom rummet. Nedanförneutrallagret finns ett undertryckvilket medför att luftströmmar in i rummet.Tryck3.3.4 Tryck i öppet rumEn brands tillväxt inomhus ger normalt en tvåzonsskiktningmed ett varmt övre brandgaslager och ett kallt nedreluftlager. Lagren är normalt stabilt skiktade på ett visst avståndfrån golvet. Observera att tryckkurvan för utomhusluftenhar en negativ lutning dvs. det atmosfäriska trycketminskar ju längre upp i atmosfären vi kommer.I brandens inledning råder övertryck i hela rummet.Finns en öppning kommer att luft pressas ut genom helaöppningen vilket beror på den tryckökning som brandenskapar. Ganska snart når brandgaslagret ner till öppning-DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 75

HöjdInneUteNeutrallagerTryckFigur 53. Tryckbilden iöppningen till ett heltbrandgasfyllt ellerövertänt brandrum.ens underkant och brandgaser börjar att strömma ut. Samtidigtfortsätter den termiska expansionen att pressa ut kallluft och det är fortfarande övertryck i hela rummet.Eftersom bränder normalt inte upptäcks förrän brandgaserbörjat strömma ut ur brandrummet (såvida det inte finnsbrandvarnare eller automatiskt brandlarm) är det först nuräddningstjänsten larmas.De skeden som är mest intressantaför räddningstjänsten under en brand, blir de två följande:I det första av dessa två skeden, se figur 52, ändrasströmningsbilden så att kall luft börjar strömma in i brandrummetoch ett neutrallager bildas. Neutrallagrets höjd,alltså den höjd där trycket i brandrummet är detsammasom omgivningens, visas i figuren.Under neutrallagret är det undertryck och ovanför neutrallagretär det övertryck jämfört med omgivningen.Hur stortryckskillnaden är beror bland annat på gastemperaturen.En fullt utvecklad brand visas i figur 53. Rummet är heltfyllt av brandgaser eller övertänt och tryckkurvorna utgörsav två räta linjer. I nedre delen av rummet är det undertryckoch i övre delen av rummet är det övertryck.3.3.5 Tryckuppbyggnad i rum vid antändning avbrandgasernaDetta avsnitt behandlar det tryck som uppstår då en gasblandningantänds inne i ett relativt slutet utrymme. Tryckförändringarkan inträffa på olika stadier i ett brandförlopp,inte bara under det tidiga brandförloppet. Avsnittet innehållerockså information om byggnadsdelars tålighet mot tryck.76 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

Ventil10 % av rummets volymAntändning av brandgaser kan ske i själva brandrummetmen också i andra utrymmen, dit brandgaser har läckt.Tryckuppbyggnaden beror på att gasernas volym ökardå antändning sker.Volymökningen skapar en snabb tryckökning.Skillnader mellan förblandade ochicke förblandade gasmassorOm en explosion inträffar i ett stängt utrymme kommer etttryck att alstras inne i rummet. Detta beror på att gasmassanexpanderar när reaktionen utvecklar energi. Om detinte finns några öppningar eller om öppningarna är mycketsmå, kommer trycket att stiga i rummet. Även om det finnsstörre öppningar är de kanske inte tillräckliga för att tryckavlastarummet.Tidigare i detta kapitel har diskuterats hur olika gasblandningarkan antändas. Förbränningshastigheten varierar,beroende på olika faktorer. Om gasmassan är förblandadkommer expansionen av gasen att gå mycket snabbt. Enförblandad gasmassa sprider flamman med en hastighet avu 3–5 m/s. 10 Detta kommer att orsaka en snabbare expansionän om en diffusionsflamma skulle sprida sig i brandgaslagret.Man kan beräkna hur mycket trycket kommer attöka i rummet beroende på hur tillslutet det är. Ju störreöppningarna är desto mindre blir tryckuppbyggnaden. Observeraatt flamutbredningen och tryckökningen skermycket snabbt, ibland på en sekund, vid antändning av enförblandad gasmassa.I nedanstående exempel belyses tryckskillnaden mellanen förblandad flamma och en diffusionsflamma.I ett rum antas en viss volym brandgas finnas (se sche-Figur 54 (till vänster).Tryckökning vidantändning.Figur 55 (till höger).Brandgaserna breder utsig i rummet.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 77

Obs! Beräkningarna 18kan bara ge en grovuppskattning avtrycket i rummet ochfår absolut inte ses somnågra exakta resultat.matisk figur 55). Gasen antänds och trycket beräknas förolika öppningsareor. Gasmassan expanderar mellan 5 och 8gånger när den tänder. Detta förutsätter att brandgaserna ärrelativt kalla från början. Detta blir en kraftig tryckökningom det inte finns några öppningar. Normala läckage finnsdock nästan alltid. 17Vi antar nu att gasmassan är förblandad, vilket innebäratt flamhastigheten är i storleksordningen 3–5 meter persekund. Flamman kommer att sprida sig över hela rummetpå ungefär en sekund. Detta är givetvis grova antaganden,eftersom S u (förbränningshastigheten) varierar kraftigt beroendepå vilken typ av gas det gäller och var inom brännbarhetsområdetgasmassan befinner sig.Först är gasmassan förblandad:Pa1000008000015 vol % gasmassa10 vol % gasmassaFigur 56. Tryck sombildas om gasmassanär förblandad föreantändning.600004000020000000.01 0.1 0.5m 2Pa1000008000015 vol % gasmassa10 vol % gasmassaFigur 57. Tryck sombildas om gasmassaninte är förblandad föreantändning.60000400002000000 0.010.05m 2Gasmassan brinner nu istället som en diffusionsflamma. Dettar ett antal sekunder innan gasmassan har brunnit av, beroendepå olika faktorer. Ett grovt antagande görs som innebäratt gasmassan brinner av på 5–6 sekunder, då rummetär 3 meter brett.Figurerna ovan visar klart skillnaden mellan om gasmassanantänds som förblandad gasmassa eller som diffu-78 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

sionsflamma. I figur 57 har beräkningar ej utförts för ”stora”öppningar, eftersom det visar sig att tryckökningen redanär så låg vid små öppningar.Vid de flesta bränder är gasmassan inte förblandad. Omgasmassan vore förblandad skulle dörrar och fönster undernormala rumsbränder tryckas ut. Sådan är inte verkligheten.Det är mycket sällsynt med lägenhetsbränder, där dörrareller fönster har spruckit på grund av trycket. I kapitlen4, 6 och 7 diskuteras i vilka situationer det kan vara realistisktatt anta att gasmassan är förblandad. Begreppet deflagrationär förknippat med antändning av en förblandadgasmassa och används ofta i brandsammanhang.Begreppet brandgasexplosion används ofta i brandsammanhangoch innebär att en större brandgasvolym har blivitförblandad innan antändning sker. Ju närmare stökiometriblandningen befinner sig desto kraftigare blir tryckökningen.Detta beror på att flamfrontshastigheten är högre.Explosion kan definieras som ”En exoterm kemisk process,som när den äger rum vid konstant volym ger upphov tillen plötslig och betydande tryckökning”. Ibland hör man diskussionersom ”branden spred sig explosionsartat”. Dettaär ofta felaktigt.Trycktålighet hos olika byggnadskomponenterNågra av de vanligaste kolvätena t.ex. metan och propan,kan vid stökiometriska blandningar orsaka tryck på upp till8 bar om de antänds inne i ett slutet rum. 12 Inga byggnaderkan stå emot ett sådant tryck, såvida de inte är specialkonstrueradeför ändamålet. Vanligtvis kommer de klenastedelarna av byggnaden att ge vika och göra det möjligt förgaserna att passera ut. Detta kommer att minska tryckuppbyggnaden.Det kan dock fortfarande vara så att ventilationsareornaär för små, vilket i sin tur medför att kraftigarebyggnadsdelar kan ge vika.Tabell 6 (nästa sida) visar vid vilka tryck olika byggnadsdelarförstörs. 12 Siffrorna för trycken nedan måste ansesvara överslagsmässiga och beror på vilket material detrör sig om och hur experimenten har utförts. Glasrutors tålighetkan t.ex. variera mycket.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 79

Tabell 6. Trycktålighethos olikakonstruktioner.Typiska tryck vid vilka olika byggnadskonstruktioner förstörsKonstruktionTryck (mbar) Tryck (Pa)Glasfönster 20–70 2 000–7 000Rumsdörrar 20–30 2 000–3 000Lättväggar(trästomme och träskiva) 20–50 2 000–5 000Dubbla gipsplattor 30–50 3 000–5 00010 cm tegelvägg 200–350 20 000–35 000DetonationI tidigare avsnitt har det diskuterats hur en deflagration kanuppstå vid antändning av en förblandad gasmassa, vilketresulterar i en mycket snabb flamspridning i gaserna. Det ärmöjligt för flammor att transporteras ännu snabbare, rentavsnabbare än ljudet, under mycket speciella förhållanden.Detta kallas detonation. I en detonation orsakas reaktionennär gas och luft blandas av en kompression och upphettningav de gaser som följer efter en tryckvåg, även kalladchockvåg.Chockvågen och flamfronten är sammankopplade ochtransporteras genom gas/luft- blandningen med hög hastighet.Hastigheten når ofta upp till ljudets hastighet. Trycketsom alstras av en detonation är mycket komplext och kan bliså högt som 20 bar. 12 Detta tryck alstras på millisekunder.Viden detonation minskar hastighet och täthet över reaktionszonensamtidigt som trycket ökar.Detonationer inträffar nästan aldrig i samband medbränder. De detonationer som har inträffat sker när blandningarhar befunnit sig i smala rör där förhållandet mellanlängden och diametern är mycket stort. Då detonationer ärsällsynta inom detta område behandlas de inte vidare i dennabok.Detonationer förknippas oftast med explosiva material,exempelvis dynamit.80 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

3.4 SammanfattningI många sammanhang kommer brandgaslagret att innehållaoförbrända produkter. Ju sämre ventilation desto störremängd oförbrända gaser. Detta tillsammans med en mängdpyrolysprodukter från material som inte är i närheten avsjälva brandhärden gör att brandgaserna kan antändas.Energin i brandgaslagret kan frigöras om proportionernamellan bränsle och luft är riktiga, samtidigt som entändkälla är närvarande. Om energin i brandgaslagret frigörs,dvs. om flammor uppstår, kommer strålningsnivån irummet att öka kraftigt.När brandgaslagret antänds kan det uppkomma flammorav två slag:• Diffusionsflammor, där syret diffunderar in i bränslet.• Förblandade flammor, där bränslet och luften har blandatsinnan antändning sker.En diffusionsflamma uppstår i gränsskiktet mellan bränsleoch luft. Vid de flesta inomhusbränder är det diffusionsflammorsom vi ser.Under en rumsbrand kommer olika tryckbilder att styraflödet av brandgaser. Det är viktigt att kunna känna igentryckbilder, eftersom detta kommer att påverka insatsen.De tryck som skapas av branden är av två typer:– Termisk expansion– Termisk stigkraft.Tryckskillnaden till följd av förhindrad termisk expansionär oftast liten i normala byggnader, eftersom där finns ettvisst läckage.Om brandrummet har en stor öppning kommer flödetatt styras av den termiska stigkraften. Detta tryck är oftast istorleksordningen enstaka tiotal pascal men kan ändå påverkainsatsen.Om ett brandgaslager antänds inomhus kan ett högttryck bildas. Om hela eller större delar av gasmassan är förblandadinnan antändning sker, kommer tryckökningen attbli kraftig, om inte rummets öppningar är tillräckliga för attDET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 81

tryckavlasta rummet. Det räcker med en liten volym av dentotala rumsvolymen för att tryckökningen ska bli mycketstor. Ju större öppningsfaktorn är desto mindre blir tryckuppbyggnadenoch ju mer energi gaserna innehåller destohögre blir förbränningshastigheten.Förblandade förlopp orsakar ofta mycket farliga situationeroch risken för brännskador och tryckskador ärmycket stora.Om diffusionsprocesserna dominerar i brandgaslagretkommer inte expansionen av gaserna att ske lika häftigt ochförloppet är enklare att kontrollera; tryckökningen i rummetblir inte lika kraftig.I brandsammanhang används ibland orden mager ochfet för att beskriva brandgaslagrets sammansättning. Dessabegrepp förutsätter att gasmassan är förblandad vilket inteär fallet vid de flesta rumsbränder.Stanna upp och fundera!1. I vilka brandsammanhang kan man använda ordenmager och fet?2. Vilket tryck kan teoretiskt bildas i ett brandrum om enförblandad gasmassa antänds?3. Beskriv de olika kategorier av tryckskillnader som finns.Vilka skapas av branden?4. Förklara skillnaden mellan olika typer av flammor.5. Med vilken hastighet rör sig en förblandad flamfront?6. Vad är en deflagration?7. Vad är en detonation?8. Begreppen bränslekontroll och ventilationskontrollanvänds ofta i brandsammanhang.Vilken är skillnadenmellan dessa begrepp? Varför är det viktigt att veta ombranden är bränslekontrollerad eller ventilationskontrollerad?9. Vilka produkter bildas när det brinner?10. Vilka ämnen kan man finna i ett brandgaslager?11. Vilken faktor styr hastigheten på en diffusionsflamma?12. Redogör för tryckbilden i ett öppet rum.82 • DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET

13. Redogör för tryckbilden i ett hermetiskt slutet rum och iett relativt tillslutet rum (endast mindre läckage).14. Vilken flamma dominerar vid den normala rumsbranden?15. Fönster och dörrar tillhör normalt de klenastekomponenterna i en byggnadskonstruktion.Vilket tryckkrävs för att dessa konstruktioner ska ge vika?16. Ungefär hur stora tryckskillnader bildas i ett rumberoende på termisk stigkraft? Vi förutsätter ett rummed takhöjden 2,4 meter.17. På vilket sätt påverkar det brinnande materialetbrandförloppet? Spelar det någon roll om materialet sombrinner är av plast eller trä?18. Hur tror du att bruket av tvåglas- och treglasfönster ibostäder har förändrat utvecklingen av rumsbranden?19. Balansera en reaktionsformel med propan och luft.Förklara hur det skulle vara möjligt att markera detextra syre och bränsle som finns då vi närmar ossbrännbarhetsgränserna.20. Förklara varför en flamma inte kan existera utanförbrännbarhetsområdet.DET TIDIGA BRANDFÖRLOPPET • 83

kapitel 4ÖvertändningI detta kapitel beskrivs de mekanismer som leder till att enövertändning kan uppstå. Den grundläggande förutsättningenär att det finns tillräckligt med bränsle i förhållandetill rummets volym. Branden ges möjlighet att utvecklas tillövertändning genom att det finns öppningar i rummet. Kapitletinnehåller också en beskrivning av vad som sker ibrandgaslagret vid övergången till den fullt utvecklade rumsbranden.Det är speciellt intressant att studera vilken typ avflamma som är involverad när fenomenet övertändning inträffar.Vi befinner oss fortfarande vid brandförloppskurvansuppgång. Hittills har vi beskrivit brandens utveckling underdet tidiga brandförloppet. Vi har inte tagit hänsyn tillbrandrummets öppningar utan antagit att branden fortfarandeär bränslekontrollerad.Vi har i många avseenden varitinne på situationer som kan uppstå både om branden ärbränslekontrollerad eller om den är ventilationskontrollerad,t.ex. vid antändningen av brandgaserna.Vi har nu kommit till en situation där branden har spriditsig till olika föremål i rummet.Men branden är fortfarande bränslekontrollerad. Detfinns alltså fri tillgång till luft för fortsatt förbränning. Brandenkan ta olika vägar. Den tidpunkt när ventilationskontrollinträffar varierar beroende på en rad faktorer. Nedanståendebeskrivning gör inget anspråk på att vara fullständig eftersomförloppet kan utvecklas på många olika sätt. Figur 58 ärdärför schematisk och visar två grundläggande fall; situation1 och situation 2.Vi går nu vidare med att behandla situation 1. BrandenTempÖvertändningTidiga brandförloppetFigur 58. Brandensolika förlopp.1. Branden kanväxa till övertändning.Brandrummet har dågod tillgång på luft,vilket i princip innebäratt det finns öppningari rummet.2. Om syrebrist uppståri brandrummetkommer intensitetenatt minska ochtemperaturen attsjunka, vilket kan ledatill att branden självslocknareller övergårtill glödbrand.Fullt utvecklad Fullt utvecklad rumsbrand1.2.SyrebristÖVERTÄNDNING • 85

Figur 59. Branden harspridit sig till andraföremål i rummet.Snart är hela rummetinvolverat.har fri tillgång på luft/syre och brandförloppet fortsätter.Värmen ökar i brandgaslagret och strålningen mot de nedredelarna i rummet kommer då att öka. Detta förloppkommer att kunna accelerera och därmed leda till s.k. övertändning.Övertändningar i byggnader är ibland orsaken till attmänniskor omkommer, och det är därför viktigt att kännatill vilka situationer som orsakar övertändningar.När det tidiga brandförloppet övergår till övertändningfinns det i princip inte längre några möjligheter för människorsom befinner sig i byggnaden att överleva. Det är därförmycket viktigt att branden åtgärdas innan den når övertändning.Några få procent av alla rumsbränder resulterar i övertändning.Räddningstjänstpersonal måste därför ha grundläggandeförståelse för de faktorer som påverkar rumsbrandensutveckling, dvs. de faktorer som gör att en brand växermot övertändning.4.1 Definition av begreppet övertändningBegreppet övertändning har använts åtminstone under desenaste 40 åren. Definitionen har varit vag och under senareår har det uppstått olika tolkningar av begreppet. Begreppsom rollover, mager övertändning, spreadover och flameoverhar förekommit som ersättnings- och/eller komplette-86 • ÖVERTÄNDNING

ingsbegrepp, utan någon enad struktur. Tyvärr innebärdetta att det finns gott om utrymme för missförstånd. Detvore utomordentligt bra om alla kunde enas om samma definition(förslagsvis ISO-definitionen), som kan användasav alla, varsomhelst i världen, oavsett om man jobbar inomräddningstjänsten, inom försäkringsbranschen eller somkonsult. Enas man om begreppet övertändning finns intelängre behov av så många andra termer. Undantaget är begreppenbackdraft och brandgasexplosion, som beskrivs ikapitlen 6 och 7.Många definitioner av begreppet övertändning är snarlika.Några av de vanligaste anges av den internationellastandardiseringsorganisationen (ISO) och av Fire ResearchStation, ett forskningsinstitut i England.ISO-definitionen av övertändning lyder: 19”The rapid transition to a state of total surface involvement ina fire of combustible materials within an enclosure”Definitionen kan dock göras mer detaljerad. Vi har därförvalt att förtydliga den på följande sätt:”Under en rumsbrand kan det inträffa ett stadium där den termiskastrålningen från branden, de varma gaserna och de varmaomslutningsytorna orsakar att alla brännbara ytor i brandrummetpyrolyseras. Detta plötsliga och sammanhängandeövergångsstadium av ökande brand kallas ”övertändning”.Denna definition är snarlik den som används t.ex. i England.20 Av definitionen följer att övertändning inte klassificerassom en mekanism utan som en övergångsperiod,somär beroende av ett antal mekanismer som var och en bidrartill att initialbranden växer till den fullt utvecklade branden.Begreppet övertändning, vilket kallas ”flashover” påengelska, används i många länder, exempelvis England,USA, Spanien, Japan, Nya Zeeland och Australien.En övertändning leder alltid till den fullt utveckladebranden. Punkt A i figur 60 kan motsvara stadiet då flammornanått taket i ett rum. Vid tidpunkt B har den fullt utveckladebranden uppstått.Tiden mellan A och B kan i vissa speciella fall vara kort,En övertändningleder alltid till denfullt utveckladebranden.ÖVERTÄNDNING • 87

TempFullt utvecklad rumsbrandPunkt BÖvertändningAvsvalningsfasFigur 60. Övertändningutgörs av en tidsperiod.Tidiga brandförloppetPunkt ASyrebristTidendast ett fåtal sekunder. Övertändning kan sägas bestå avtidsperioden från det att branden är lokalt belägen till dessatt hela rumsvolymen är involverad i flammor. Periodenslängd beror bl.a. på rumsgeometrin.Denna beskrivning förutsätter att branden är bränslekontrolleradtill en början, dvs. att det finns en öppning i rummet.När övertändningen inträffar övergår branden till att bli ventilationskontrollerad.Detta kan förklaras genom att alla depyrolysprodukter som bildas inne i rummet inte kan förbrännaspå plats, pga. syrebrist. De oförbrända gaserna kommerdå att brinna utanför rummet, vilket syns i form av flammor.Den effekt som krävs för att orsaka övertändning i ettnormalstort rum (3,6 · 2,4 · 2,4) m 3 med en dörr (0,8 · 2)m 2 är i storleksordningen 500–1 000 kW (se vidare beräkningari beräkningsbilagan). Detta kan jämföras med ensoffa som utvecklar mellan 1 000 och 2 000 kW. I figur 61 visaren bildsekvens hur övertändning uppnås.4.2 Förutsättningar för övertändningEtt mycket stort antal fullskaleexperiment, som utförtsbåde i Sverige och internationellt, har visat att för att enövertändning ska kunna inträffa, krävs det att brandenöverstiger en kritisk nivå som mäts i form av avgiven värmeeffekt(kW). Denna nivå beror främst på rummets storlek,väggarnas termiska egenskaper och ventilationsarean.Det krävs en viss bränslemängd/yta.88 • ÖVERTÄNDNING

ÖVERTÄNDNING • 89Figur 61. Ett brandförlopputvecklas tillövertändning.

Eftersom övertändning är en tidsperiod är det svårt attange en exakt definierad tidpunkt för när den inträffar. Dekriterier som används är framför allt temperaturen i brandgaslagretoch strålningen till golvet. Resultat från olika försökvisar att resultaten varierar stort. Det är svårt att finna två avvarandra oberoende experter som skulle kunna utpeka exaktsamma tidpunkt vid en övertändning. Det räcker med attman lyckas nå en uppskattning inom 5–10 sekunders differens.En sådan tidsskillnad gör att temperaturen i rummethinner ändra sig kanske 100°C. Den hastighet som temperaturenökar med i övertändningsperioden är mycket hög.Vad temperaturen beträffar, varierar uppmätta värdenvid övertändning mellan 450–771°C. Dock ligger de flestavärden i regionen 600–700°C. Strålningsvärdena varierarfrån 15 kW/m 2 till 33 kW/m 2 . De flesta värden ligger docköver 20 kW/m 2 . Att dessa värden skiljer sig åt beror givetvisockså på att försöken utförts med olika bränslen och konfigurationer.Samtidigt beror det på att försöksledarna inte visuelltuppfattar övertändningen vid exakt samma tidpunkt.Generellt kan sägas att när temperaturen är över 600°C ibrandgaslagret anser de flesta att en övertändning har inträffat.Likaledes anser majoriteten att en strålningsnivå påmer än 20kW/m 2 är tillräcklig för att orsaka övertändning iett rum.Experimentella observationer har visat att strålningenvid golvnivå måste uppgå till ungefär 20 kW/m 2 och temperaturenunder taket till ca 600°C (för takhöjder på ca2,5–3,0 m) för att en övertändning ska kunna inträffa. I dettaskede ökar strålningsnivåerna i rummet kraftigt, vilketleder till att pyrolysen ökar eftersom bränsleytan ökar. Deflesta av dessa experiment har utförts i rum med öppningarav varierande storlek.4.2.1 EffektutvecklingEffektutvecklingen styrs antingen av tillgången till syre ellerbränslets förbränningshastighet.När syretillgången är tillräcklig och brandens storlekkontrolleras av bränslets förbränningshastighet, kallasbranden, som tidigare nämnts, bränslekontrollerad. När90 • ÖVERTÄNDNING

Effektutveckling som krävs för övertändningKorrelationer av data från över 100 experimentella brandförsök har utförts ivarierande rumsstorlekar. 21 Försöken har bildat underlag till ekvation 18nedan. Ekvationen kan användas för att bestämma vilken mängd bränsle somförbrukas när branden växer till övertändning. Den värmeutveckling somkrävs för övertändning kan beskrivas med följande formel:Q fo = 610(h k A T A W H ) 0,5 Ekvation 18där Q fo – den värmeeffekt som behövs för att initiera övertändning (kW)h k – värmeövergångstalet (kW/m 2 K) som anger hur mycket värmesom upptas av omslutningsytornaA T – inre omslutningsarean i rummet (m 2 )A W – area av ventilationsöppning (m 2 )H – höjden på ventilationsöppningen (m)Ekvation 18 har tagits fram för rum av vanlig rumsstorlek. Den har dock visatsig gälla också för betydligt större rum. En mängd olika bränslen har testats,bl.a. trä, plast och olika gaser. Både fönster och dörrar har använts somöppningar. Materialet i väggar och tak har haft mycket varierande egenskaper.Denna ekvation har dock vissa begränsningar. Den gäller endast för bränslekontrolleradebränder och när brandkällan inte är placerad nära någon vägg.Vore den placerad i närheten av en vägg skulle koefficienterna i ekvationen varaannorlunda. Ekvationen gäller för temperaturer mellan ca 20 och 700°C 7 .För att visa användningsområdet för ekvationen finns ett beräkningsexempelpå sid. 181. Ekvationen används ofta i dimensionerande syfte.Den fullt utvecklade branden är ventilationskontrollerad, vilket gör attekvation 18 inte kan tillämpas i detta stadium. När branden är ventilationskontrolleradbegränsas nämligen effektutvecklingen i rummet av den mängdluft som strömmar in genom öppningen. Denna mängd ges av ekvation 19.När övertändningen väl skett kan man använda ekvation 19 för att uppskattaden faktiska effektutvecklingen.I verkligheten används inte all luft som går in i rummet till förbränningen.Därför utvecklas inte lika mycket energi i rummet som ekvationen 19 ger, menapproximationen får anses vara fullgod i vår tillämpning.m a = 0,5 A w H Ekvation 19där n a (kg/s) är massflödet av den inströmmande luften,A w (m 2 ) är arean avöppningen, och H (m) är höjden av öppningen. forts. nästa sida →ÖVERTÄNDNING • 91

Mängden energi som frigörs när syret i 1 kg luft reagerar fullständigt medbränsle är ca 3 MJ/kg. En vanlig dörröppning på 2 · 1 m 2 möjliggör en effektutvecklingpå 4,2 MW, om det antas att allt syre används till förbränningen.Det extra bränsle som eventuellt finns kommer att brinna utanför rummet.Viktigt att beakta är också att en del brinner utanför rummet. Med hjälp avekvationen beräknas bara vad som maximalt utvecklas inne i rummet.Figur 62. I detta fall ärbranden ventilationskontrollerad.En del aveffekten utvecklasinne i rummet ochen del utanför.92 • ÖVERTÄNDNING

Relationen värmeeffekt och förbränningshastighetQ = mDH cx Ekvation 20därDH c – förbränningsvärmet (J/kg)x – förbränningseffektivitetm – förbränningshastighet (kg/s)tillgången till syre är begränsad och effektutvecklingen påverkasav detta kallas branden ventilationskontrollerad.Brandeffekt relateras ofta till befintlig utrustning ochvad man klarar att släcka. Som en jämförelse kan man sägaatt rökdykare klarar ungefär att bekämpa en brand på15–20 MW. Denna effekt är större än den normala lägenhetsbranden.22 Släckförmågan är givetvis beroende på åtkomlighetoch individuell förmåga hos rökdykarna.Den värmeeffekt som krävs för övertändning kan omräknastill förbränningshastighet (mängd pyrolys frånbränslet) med hjälp av ekvation 20. 114.2.2 Ökning av förbränningshastighetenI detta avsnitt ska vi diskutera vilka processer som gör attförbränningshastigheten, indirekt effektutvecklingen, ökarså att övertändning kan inträffa.Figur 63 visar schematiskt värmebalansen vid en bränsleyta.I detta fall antar vi att vi har ett föremål som är placeratpå golvet. Detta är givetvis inte helt representativt för ennormal rumsbrand, men för att lättare förstå mekanismernadiskuterar vi utifrån denna figur.Det är stor skillnad om t.ex. en möbel förbränns ute idet fria eller inne i ett rum, där den påverkas av strålningfrån flammor och väggar samt av brandgaser. Återstrålningenökar och då avger bränslet mer pyrolysgaser ochbrandens effekt ökar.Vi har alltså konstaterat att det behövs en viss effektutvecklingi form av förbränningshastighet. Förbränningshastighetenstyrs av:ÖVERTÄNDNING • 93

1. Flamspridning och antändning (initialbrandens areaökar)2. Ökad intensitet av förbränningen på en bestämdbränsleytaDessa två mekanismer är sedan var för sig beroende av treprocesser som är nära knutna till varandra, nämligen:p2 loss (den energi som når bränsletmen som inte användstill förångning)p2 f (värmen från flamman)(strålningen från omgivande områden)p2 extq2 lossI början av brandförloppet används en stor del av den energisom transporteras till bränslet för att höja temperaturenhos bränslet istället för att producera ångor från ytan. Ettexempel på detta är en brinnande termoplast som intekommer att nå sin maximala förbränningshastighet förränen stor del av materialet har smält till en pölbrand. Dennaprocess tar upp mycket energi. Efter ett tag kommer dockbränslet och dess underliggande ytor att bli mättade medvärme och då kommer p2 loss att minska. Enligt ekvation 21ökar då förbränningshastigheten.Extern strålningVärme från lågorFigur 63.Värmebalansvid en bränsleyta.Värme som ledsin i materialet94 • ÖVERTÄNDNING

Värmebalans vid en bränsleytaVärmebalansen vid en bränsleyta kan beskrivas med ekvation 21. 11q2 f + q2 ext – q2 lossm = _____________ A Ekvation 21L vdär n är förbränningshastigheten i g/s,p2 f är värmeövergången från flammantill den brinnande ytan (kW/m 2 ) och A är bränslearean i m 2 .p2 ext ärstrålningen till bränsleytan (kW/m 2 ) från de varma omslutningsytorna, t.ex.väggarna, taket och brandgaslagret.q2 loss motsvaras av den energi som leds in i materialet utan att direkt användastill att förånga bränslet. Då materialet har blivit mättat kommer värdet attminska. L v (kJ/g) är förångningsvärmet, dvs. den värmemängd som behövsför att 1g gas ska lämna bränsleytan. Förångningsvärmet antas ofta vara enmaterialkonstant men är, för många material, en funktion av materialetstemperatur.q2 fVärmen från flamman (initialbranden) bidrar dels till attförånga materialet under initialbranden, dels till att värmaupp materialet utanför denna. Detta leder till flamspridningoch ökad bränsleyta. Flamspridningshastigheten beror ihög grad på vilka material som är inblandade, men kanskeännu mer på konfigurationen av bränslearean runt initialbranden.Flamspridningen går exempelvis mycket snabbarepå en vertikal yta jämfört med en horisontell.När materialet väl har antänts kommer en brännbarväggbeklädnad att sprida flammorna mycket snabbt och geförlängda flammor under taket. Strålningsnivåerna i rummetökar då drastiskt. Detta inträffar ofta strax innan rummetblir övertänt (se figur 64).Observera att vi inledningsvis diskuterade ett materialsflamspridning på golvnivå, men principen för ökning avförbränningshastighet är givetvis densamma oavsett varmaterialet sitter. Flamspridningen leder till att övertändningkan uppstå eftersom effektutvecklingen ökar. Dettabeskrivs i figur 64.I ett flertal uppmärksammade olyckor under de senasteÖVERTÄNDNING • 95

Figur 64. Flamspridningunder taket.åren har brandförloppen varit mycket hastiga. Några exempelär King’s Cross tunnelbanestation i London där fleramänniskor omkom och diskoteksbranden på StardustClub i Dublin 23 . I dessa fall har flamspridningsprocessenvarit helt avgörande för de tragiska händelseförloppen.q2 extÖkningen av förbränningshastigheten hos material somredan brinner i ett rum sker när värmestrålningen ökarfrån de övre delarna i rummet. Uppmätta värden visar attförbränningshastigheten kan öka många gånger om närmaterial påverkas av extern strålning 24 .Hur stor ökningenblir beror på det specifika materialet.Vid en rumsbrand samlas brandgaserna under taket.Den övre delen av rummet fylls också av brandgaser, underförutsättning att gaserna inte passerar ut genom befintligaöppningar. De instängda brandgaserna och de varma övreytorna resulterar i värmestrålning till både bränslet och övrigabrännbara ytor. Detta bidrar till ökad förbränningshastighethos redan brinnande ytor samt uppvärmning avannat potentiellt bränsle. Detta ger en ökad flamstorlek,som i sin tur ökar temperaturen, som i sin tur ökar återstrålningenetc.Den externa strålningen kommer också att bidra till attflamspridningsprocessen går snabbare. Under förutsättningatt brandrummet innehåller tillräckligt med bränsleorsakar detta ett accelererande förlopp.96 • ÖVERTÄNDNING

Figur 65. Fåtölj sompåverkas av strålningutvecklar högre effekt.4.3 Processer i brandgaslagretFörbränningen av brandgaslagret är karakteristisk förövertändningsprocessen. Brandgaslagret brukar antändasstrax innan övertändningen äger rum.Vi har tidigare diskuterat flammor i brandgaserna ochkonstaterat av de består av diffusionsflammor. Det beror påatt brandgaserna inte hinner blandas innan de antänds eftersomde hela tiden ”äts upp” av den pågående branden.Därför går det inte att bygga upp några större mängder förblandadegasmassor.Om brandgaslagret innehåller oförbrända brandgaserkan detta leda till förbränning, som i sin tur kan leda till enkraftig ökning av den externa strålningen.De oförbrända brandgaserna bildas när syretillförselninte är tillräcklig. Men också när det finns tillräckligt medsyre bildas alltid en viss mängd oförbrända brandgaser. Jumindre syre desto mer oförbrända gaser. I dessa situationerfinns det också mycket pyrolysprodukter från främst detbrännbara takmaterialet.När flamman växer i storlek nås ett stadium där flamtoppentränger igenom brandgaslagret och slår i taket. Nårflamtoppen taket är situationen kritisk. När flamman brederut sig under taket, strålar den mycket till ytorna i rummetsnedre del. När brandgastemperaturen under innertakethar nått ca 600°C kan övertändningsprocessen starta. 25Då brandgaslagret sänker sig, minskar syretillförseln tillden övre delen av flamman och förbränningen blir mindreFigur 66. I detta fallutgår vi från att detbara finns bränsle igolvhöjd. På så sätt kanbeskrivningen görasenklare.ÖVERTÄNDNING • 97

BränsletillgångBränslerik atmosfärUtveckling av brand på ytanFigur 67. Utveckling avbrand på undersidanav brandgaslagret.effektiv. Brandgaslagrets temperatur ökar också eftersomvarmare luft tränger in i plymen. När förbränningen dåökar, till följd av högre återstrålning, kommer en större delav flamman att penetrera brandgaslagret, vars innehåll nubestår av större mängder oförbrända brandgaser. Samtidigtminskar syret tills lagret är helt uttömt.Utvecklingen av brand på ytan skapar en instabilitet påundersidan av brandgaslagret med en brinnande gasmassa(med temperaturer på 800–1 000°C). Detta stimulerar attvarma brandgaser och luft blandas in i brandgaslagret (sefigur 67).Strålningen ökar nu kraftigt, vilket leder till att förbränningshastighetenökar. Detta är stadiet precis innan helarummet är involverat i branden.Ovanstående diskussion bygger på att det finns tillräckligtmed bränsle för att förbränningshastigheten ska öka,och att tillgången på luft är fri.Ju mer bränsle som finns i brandgaslagret, desto störresannolikhet är det att flamman kommer att brinna på undersidanav lagret. Detta har observerats i många praktiska fall.Men det är ändå svårt att generalisera genom att påstå attflamman alltid brinner på undersidan av brandgaslagret. 2698 • ÖVERTÄNDNING

En avgörande faktor kan också vara hur bränslekonfigurationi brandrummet ser ut. Denna kommer att styraluftströmmarna i rummet. Om ytskiktet i taket är brännbartkommer det att bildas en bränslerik blandning närmasttaket, vilket förstärker sannolikheten för att flammanska brinna på undersidan av lagret. Det är också svårt attobservera exakt var flammorna existerar i rummet, eftersomdet är svårt att se flammor genom tjocka brandgaser.Det är av mindre vikt att veta exakt var flammorna kanexistera. Rökdykarna kommer ändå att förstå vad som skerpga. värmen.Strålningsnivånkommer att bli högnär brandgaslagretantänds,oberoende av varflammornabefinner sig.4.4 RiskbedömningAtt kunna bedöma faran i särskilda situationer är viktigtunder räddningsinsatser. Under inga omständigheter fårpersonalens säkerhet sättas på spel. Rökdykarna är specielltutsatta, eftersom de ofta arbetar i en farlig miljö och har tilluppgift att söka efter människor i rökfyllda utrymmen.Förhållandena kan ändras drastiskt på ett fåtal sekunder.Därför är det av största vikt att rökdykarna och denpersonal som jobbar utanför byggnaden mycket väl kännertill tecknen på att en övertändning snart kan ske. Iblandmåste man kunna agera omedelbart.Brandgasernas färg tas ofta som ett sådant kännetecken.Men det räcker inte. För att få en säker uppfattning om nären övertändning är nära förestående måste man kunna vägasamman ett antal olika kännetecken.4.4.1 Brandgasernas färgBrandgasernas färg säger inte tillräckligt om hur nära föreståendeen övertändning är. Det beror på att det egentligeninte finns någon säker koppling mellan färgen och hur farligen viss situation är.I många fall beror brandgasernas färg på om branden ären flambrand eller en glödbrand. I litteraturen 20 nämns bl.a.följande brandgaser som farliga:• tjock, tung, svart brandgas; bildas ofta vid förbränningav kolväten och innehåller sot, vilket ger den karakteris-Det är viktigt attskilja på förblandadeflammoroch diffusionsflammor.Underden normalaövertändningsperiodenär flammornaav typendiffusionsflammor,vilket gör attbrandförloppet ide flesta fall går attkontrollera. Dettaförutsätter att utrymmetär ungefärlika stort som i ennormal lägenhet.ÖVERTÄNDNING • 99

tiska färgen. Ju mer underventilerad branden är destofler oförbrända produkter alstras.• snabba färgförändringar hos brandgasen, från tjock, tätoch svart till gul eller grågul.• gul brandgas, som beror på salpeterhaltiga och svavelhaltigapolymerer (t.ex. däckmaterial).• tjocka böljande moln av gul brandgas.• vit kall brandgas, t.ex. från glödande skumgummi.Kännetecknen påförestående övertändningmåstebedömas utifrånden specifikasituationen.Tonviktenska inteläggas på ett endakännetecken,exempelvis brandgasernasfärg. Omman däremot vägersamman ett antalkännetecken fårman en bra uppfattningom när enövertändning ärnära förestående.Detta är bara några av exemplen på vad som sägs kännetecknabrandgasernas färg. Eftersom brandgasernas densitetoch färg beror på vilket material det är som brinner måsteman därför också känna till såväl brandrummets innehållsom geometri. Då brandgaserna ibland måste studerasnattetid vid olika typer av gatljus eller andra ljuskällor, ökarsvårigheterna att med hjälp av färgen få en tillräckligt brauppfattning också av det skälet.Ett exempel på att man inte kan betrakta brandgasernasfärg som ett säkert tecken är explosionen vid ”CathamDockyard” i London. 27 En glödbrand i skumgummimadrasserfyllde hela byggnaden med brännbara pyrolysprodukter.En explosion inträffade när man försökte ventilerabyggnaden. Brandgaserna uppfattades som kalla och hadeen vit färg. Man drog därför slutsatsen att de var ofarliga.Två brandmän omkom.Madrasser av skumgummi är tillverkade av naturligtgummi. Detta gummi brukar också kallas latex. Skumplastgörs av polyuretan, ett tillverkat gummi. Polyuretan är vanligti madrasser, skumgummi är däremot sällsynt, men kan förekomma.Skumgummi (eng. foamed rubber) har lättare för attbrinna som glödbrand, medan polyuretan lättare brinnermed flamma. Polyuretan kan visserligen i vissa fall ocksåavge grå brandgas, men inte lika sval som skumgummi.Risken i samband med plastbränder, att det byggs uppexplosiva brandgaser, är störst där det finns skumgummi.Tändkällor som cigaretter, som inte flammar upp, kan ledatill glödbränder, som avger svala gråa brandgaser. Det är lättatt misstolka dessa brandgaser. 28Mängden skumgummi som finns i bostäder är normalt100 • ÖVERTÄNDNING

Figur 68.Vita brandgaser är definitivt inte ofarliga. I det härfallet är bränslet någon typ av träskivor placerade i taknivå.Brandgasernas färg beror till stor del på om det är en glödellerflambrand.ÖVERTÄNDNING • 101

Kraftigt ökad rumstemperaturFlammor i brandgaslagretSnabbt sjunkade neutrallagerBrandgasernas hastighetgenom öppningarna ökarBrännbara ytor avger pyrolysgaserFigur 69. Olika känneteckenpå en nära föreståendeövertändning.Vita brandgaserär definitivt inteofarliga.inte tillräcklig för att nå de koncentrationer som krävs fören explosion.Även andra material kan under vissa ventilationsförhållandenavge gråvita pyrolysgaser (se t.ex. figur 68). Färgenberor ofta på om branden är en glöd- eller flambrand.4.4.2 Kännetecken på en nära förestående övertändningRumstemperaturen är en avgörande faktor för övertändning.Här följer några kännetecken på hur en övertändningkan förutsägas. I vissa fall kan brandgasernas färg eller färgskiftningkomplettera punkterna.• Rumstemperaturen ökar kraftigt. Det ser ut som ombranden ”skjuter fart”. När temperaturen stiger ökartryckskillnaden mellan rummet och omgivningen. Neutrallagretsläge i öppningen, dvs. läget där tryckskillnadenär noll, kommer att sänka sig snabbt neråt.• Flammor börjar synas uppe i brandgaslagret.• Samtidigt som temperaturen ökar kommer också brand-102 • ÖVERTÄNDNING

Figur 70. Branden är lokalt belägen i hörnet. Ännu finns ingatecken på att brandförloppet ska kunna accelerera.Figur 71. Tjugo sekunder senare. Branden är nu fullt utveckladoch temperaturen i hela utrymmet överstiger 500°C.ÖVERTÄNDNING • 103

Brandgastemperatur700600500400300200100100 200 300 400 500SekFigur 72. Temperaturkurvanför försöket.Övertändning inträffarmycket hastigt.Släckningsarbetetbörjar vid 350 s.gasernas hastighet genom öppningarna att öka. Det är lättareför personal utanför byggnaden att observera detta.• Alla brännbara ytor avger pyrolysgaser, vilket beror påatt strålningsnivån i rummet ökar drastiskt. Det ”ryker”från föremål i rummet.• Flammor börjar sprida sig längs med taket. Detta kanbero på två saker: dels att takmaterialet är brännbart, vilketger en flamspridning längs taket, dels att flammornafrån branden är längre än takhöjden. Flammorna blir dåtvungna att ”vika sig” för att finna syre till förbränningen.Båda dessa situationer, då flammorna breder ut sigunder taket, orsakar en kraftig återstrålning till alla delarav rummet vilket gör att mer bränsle kan pyrolyseras.Övergången från en lokalt placerad brand till en brand sominvolverar hela rummets volym kommer under vissa förutsättningaratt gå mycket snabbt. Observationer under fullskaleförsökvisar att tiden från det att situationen verkarlugn till dess att rummet är övertänt kan vara mycket kort,ca 15–20 sekunder. 29Det är därför svårt att göra en exakt uppskattning av omövertändningen är nära förestående eller inte. Brandförloppetshastighet är naturligtvis starkt beroende av vilken typav bränsle det är frågan om och bränslekonfigurationen.Det tar ofta tid att värma upp väggarna, och fram till dess104 • ÖVERTÄNDNING

går brandförloppet ofta relativt långsamt. Räddningstjänstenspersonal får vara mycket observant.4.4.3 ÅtgärderDet är mycket viktigt att försöka släcka branden innanövertändningen sker, eftersom möjligheterna att rädda liv,egendom och miljö är mycket gynnsammare då. Givetvismåste riskerna sättas i relation till vad som kan uppnås medinsatsen.Som vi har diskuterat tidigare kan brandförloppetibland accelerera helt oväntat, och det kan ställa till problem,speciellt vid långa inträngningsvägar. Larmställen uthärdarbara övertändning i ett litet antal sekunder. Kommunikationenmellan rökdykarledaren och rökdykarna ärdärför många gånger livsviktig.Det är också viktigt att komma ihåg att ett normaltstrålrör inte klarar hanteringen av större bränder än i omfånget15–20 MW. 30 Detta mått är större än det som utvecklasi den normala lägenhetsbranden, men lägenhetsbränderdär flera fönsterrutor gått sönder närmar sig sådana mått.Effektutvecklingen vid ventilationskontrollerade brändergår att uppskatta med hjälp av öppningarnas storlek.4.5 SammanfattningDen svenska definitionen av övertändning lyder:”Under en rumsbrand kan det inträffa ett stadium där den termiskastrålningen från branden, de varma gaserna och de varmaomslutningsytorna orsakar att alla brännbara ytor i brandrummetpyrolyseras. Detta plötsliga och sammanhängandeövergångsstadium av ökande brand kallas ’övertändning’ ”.Övertändningar uppstår i lokaler där det under ett visstskede finns god tillgång på luft. Rummet har en öppning avnågot slag. Definitionen förtydligar att man måste nå denfullt utvecklade branden för att en övertändning ska sägasha inträffat. En viss effektutveckling krävs, vilket motsvararen viss förbränningshastighet.Förbränningshastigheten påverkas av strålningen frånÖVERTÄNDNING • 105

flamman, de varma brandgaserna och de varma väggarna.När övertändningen inträffar övergår branden oftast från attvara bränslekontrollerad till att bli ventilationskontrollerad.Strax innan övertändningen sker antänds ofta brandgaslagret.Detta leder till en instabilitet som gör att bränsletoch luften blandas och förbränns.Processen styrs av en diffusionsflamma. Det går därförinte att använda ord som mager och fet för att beskriva enövertändning. Övertändningen har inget med förblandadeflammor att göra.Övertändning kan uppstå på ett fåtal sekunder. Det ärdärför det är så viktigt att räddningstjänstpersonalen ärvälinformerad om fenomenet övertändning och om de förhållandensom leder till den. På så sätt kan också en nära föreståendeövertändning förhindras. Detta är speciellt viktigtnär man befinner sig i större lokaler eller när inträngningsvägarnaär långa.Kännetecknen för övertändning är förknippade medden temperaturökning som sker.Vanliga kännetecken är:• Flammor börjar synas uppe i brandgaslagret• Brandgasernas hastighet ut genom öppningar ökar• Neutralzonens läge förändras.Brandgasernas färg/färgskiftning kan användas som känneteckenendast om man har tillräcklig bakgrundsinformationom branden.Stanna upp och fundera!1. Vilka flammor är involverade när det sker en övertändning?2. Vilken temperatur uppstår under övertändning?3. Övertändning beskrivs som en period. Hur lång tid är detfråga om?4. Vilka mekanismer är avgörande för en övertändning?5 Hur ska man skydda sig mot en övertändning?6. Vilka kännetecken finns för övertändning?7. Enligt statistiken uppkommer övertändning relativtsällan.Varför är det så?106 • ÖVERTÄNDNING

8. Hur många procent av bostadsbränderna leder till övertändningi Sverige?9. Jämför två rum, det ena har mineralull, det andra betong ide omslutande konstruktionerna. I vilken lokal behövsmest bränsle för att orsaka en övertändning?ÖVERTÄNDNING • 107

Branden i The Stardust Clubi DublinExemplet illustrerarhur avgörande flamspridningsprocessenär,för om övertändningska uppstå eller inte.På Stardust Club, ett diskotek i Dublin, inträffade 1981 en brandmed ovanligt snabbt förlopp. Branden involverade en läktaremed måtten 17x10 m 2 , se figur 73. Den började på läktaren somär markerad med ett ”A”i figur 73. 23Läktaren lutade uppåt, mot bakväggen, där höjden var 2,4 m.Läktaren, som för tillfället var tom, var ofullständigt avskild frånhuvuddelen av dansgolvet med hjälp av en stor rullgardin (sefigur 74). Den västra läktaren bestod av rader med säten som var0,9 meter breda. Sätena bestod av polyuretan med ett överdrag avPVC. Raden längst bak var placerad tätt intill bakväggen.Bakväggen hade en brännbar beklädnad och undertaket bestodav obrännbar mineralull.Branden började på bakre raden (se position Z i figur 74).Den spred sig snabbt längs raden. Personerna ute i den storahallen märkte då att det var en liten brand i lokalen. Flammornaspred sig snabbt längs bakväggen, och därefter gick brandförloppetenormt snabbt. Inom några få sekunder hade brandeninvolverat hela läktaren, som blev totalt övertänd. Brandgaseroch flammor spreds ut över den stora danslokalen.Branden rekonstruerades på Fire Research Station i England,och rekonstruktionen visade bl.a. att när ett säte antändes längshela sin längd producerades strålningsnivåer på ca 100 kW/m 2mot bakväggen.Kombinationen av brännbara säten och brännbar väggbeklädnadmöjliggjorde en effektutveckling på 800 kW/m ibakre delen av rummet. Det medförde att flammor spred sig uppunder taket och på så sätt producerade höga strålningsnivåer påsätena framför. En oväntad händelse under försöken var attvärmestrålningen från flammorna strax framför bakväggen stegtill 100–200 kW/m 2 , vilket är väldigt mycket.Detta resulterade i att toppen på sätena framför exponerades108

AFigur 73 (ovan). Planritningav diskoteket.ZFigur 74 (till vänster).Sektionsritning överläktaren.för en värmestrålning på 60 kW/m 2 . En sådan mängd är tillräckligför att orsaka antändning inom några få sekunder. Dettamedförde att lokalen blev övertänd mycket snabbt.Värt att notera i sammanhanget är att innertaket kollapsadeoch drog med sig en bit av yttertaket. Detta gjorde att värme- ochbrandgasbelastningen minskade. 48 människor omkom vid dennatragiska olycka, och det hade säkert blivit fler om inte taket rasat in.109

kapitel 5Fullt utvecklad rumsbrandoch avsvalningsfasÖvertändningen leder fram till den fullt utvecklade rumsbranden.Under den fullt utvecklade rumsbranden kommeren del av förbränningen att ske utanför rummet. Detta berorju på att branden är ventilationskontrollerad, och att brandendå producerar ett överskott av brännbara gaser. Resultatetblir att flammor slår ut genom byggnadens öppningar.Den fullt utvecklade rumsbranden kan pågå under långtid, ibland i flera timmar, till största delen beroende på denmängd bränsle som finns i rummet. Temperaturer på800–900°C är vanliga. Så länge det finns bränsle i rummetoch tillgång på syre för förbränning, håller sig temperaturenpå denna nivå.Länge har det ställts ganska höga krav på att byggnadersbärande konstruktioner ska kunna motstå brand. Tillgängligstatistik visar att dödsfall eller skador på människor vidTempFullt utvecklad rumsbrandÖvertändningTidiga brandförloppetSyrebristAvsvalningsfasFigur 75.Brandgastemperaturenunder brandens olikaskeden.TidFULLT UTVECKLAD RUMSBRAND OCH AVSVALNINGSFAS • 111

112 • FULLT UTVECKLAD RUMSBRAND OCH AVSVALNINGSFAS

and mycket sällan beror på att byggnadskonstruktionenkollapsar. För byggnader som inte helt kan utrymmas vidbrand är dessa högt ställda krav väl motiverade. Det är ocksåviktigt för räddningstjänsten att det går att lita på stommensbärande förmåga. Den bärande konstruktionen dimensionerasolika, beroende på byggnadstypen. Det ärvanligt att klassificera byggnader till att motstå brand upptill flera timmar.Den fullt utvecklade branden i ett rum påverkas bl.a. av:• Mängd och typ av brännbart material• Densitet, form och placering av materialet• Tillgänglig mängd luft• Rummets storlek och geometri• Egenskaper hos rummets omgivande konstruktionAvsvalningsfasen kan pågå under lång tid, och det är mycketvanligt att branden här återgår till att bli bränslekontrollerad.Under detta stadium är glödbränder mycket vanliga.Ofta minskar konstruktionsmaterialets hållfasthet genomvärmepåverkan. Detta kan leda till ett lokalt ras ellertill att hela byggnaden kollapsar.Stålmaterial är mycket känsliga för värme och förlorarvid 500°C hälften av sin hållfasthet. Betong har kvar ungefär75 % av sin hållfasthet vid 500°C. 1 Träkonstruktionerminskar i omfång genom förbränning och att det uppstårkolskikt. Träbalkar blir klenare och därmed svagare. Minskattvärsnitt innebär minskad hållfasthet.Figur 76 (motståendesida). Fullt utveckladbrand. En del avförbränningen skerutanför rummet.FULLT UTVECKLAD RUMSBRAND OCH AVSVALNINGSFAS • 113

kapitel 6Brandförlopp i utrymmemed begränsad ventilationI detta kapitel ska vi diskutera hur bränder utvecklas i utrymmenmed begränsad ventilation. Syrebristen gör att brandeninte utvecklas till övertändning utan istället minskar i intensitet.Temperaturen sjunker, samtidigt minskar förbränningen.Avsvalningen av bränsleytorna går långsamt, vilket innebäratt stora mängder pyrolysgaser fortfarande bildas. Vikommer inte att passera punkt B, vilket ju är en förutsättningför att en övertändning ska kunna ske. Detta scenario är vanligtnär branden utvecklas i ett stängt rum och när inga öppningaruppstår, genom att t.ex. ett fönster går sönder. Brandförloppetföljer den markerade linjen i figur 77.Vi har nu en situation där det kan finns mycket oförbrändabrandgaser i rummet. Samtidigt är syrekoncentrationenlåg. En rad olika händelser kan inträffa när räddningstjänstenkommer till platsen. Vi kommer att diskuterafyra olika utfall av branden, av vilka några är vanligare änandra. De fyra utfallen är: 1. Branden har självslocknat, 2.Brandförloppet återupptas, 3. Självantändning av brandgaserna,4. Backdraft.Innan dessa utfall sker kan det uppkomma pulsationer ibrandförloppet. Vi kommer därför först att beskriva pulsationernaoch sedan diskutera de fyra ovannämnda utfallen.6.1 PulsationerEn ventilationskontrollerad brand innebär att brandens effektutvecklingbegränsas av den mängd syre som kommerin i rummet. Detta leder ibland till att branden ”andas”.TempÖvertändningFullt utvecklad Fullt rumsbrand utvecklad rumsbPunkt APunkt BFigur 77. Brandförloppetsutvecklingdå syremängdenbegränsar effektutvecklingen.Fyra utfall av brand:1. Branden harsjälvslocknat2. Brandförloppetåterupptas3. Självantändningav brandgaserna4. BackdraftSyrebristBRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 115

Brandgaser pressas ut på grund av övertryckSyrebrist uppstårTemperaturen sjunkerNy luft sugs in på grund av undertryckAntändning blir möjligFigur 78. Brandenpulserar.TempFigur 79. Pulsationernainritade i brandförloppskurvan.SyrebristTid116 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

Pulsationerna inleds med att effektutvecklingen minskartill följd av den begränsade syremängden. Då temperaturensjunker kommer även gasvolymen i brandrummet att minska,vilket leder till att det bildas ett visst undertryck. Luftkan på nytt sugas in i brandrummet, och när syret reagerarmed de brännbara gaserna uppstår en förbränning.När brandgaserna antänds ökar volymen, vilket resulterari ett övertryck. Brandgaser pressas då ut genom de befintligaöppningarna. Detta leder på nytt till syrebrist, vilketbegränsar effektutvecklingen och nästa pulsation tar fart.Brandens pulsation kan beskrivas av figur 79.Det är svårt att avgöra i vilka situationer branden kanbörja pulsera. Pulsationerna beror bl.a. på öppningarnasstorlek i förhållande till den effekt som utvecklas.6.2 Branden har självslocknatOm branden fortsätter i syrefattig miljö är det mycket sannoliktatt den så småningom självslocknar eller övergår tillglödbrand. Det sker troligen innan temperaturen i brandrummethar ökat tillräckligt för att leda till kraftig pyrolysav andra bränsleytor i rummet. Om bränsleytan samtidigtär begränsad blir sannolikheten för att gasmassan ska kunnaantändas låg.När temperaturen sjunker kommer trycket också attminska i brandrummet, vilket medför att det inte trycks utså mycket brandgaser. Det kan därför ta lång tid innanbranden upptäcks.Denna situation är mycket vanlig vid lägenhetsbränder.Ofta får lägenheterna ganska omfattande rökskador, menatt släcka branden medför oftast inga problem.Även i den situationen kommer förhållandena i brandrummetatt vara mycket farliga för människor. Brandgasernainnehåller en rad farliga ämnen, t.ex. kolmonoxid, sommedför att sovande inte vaknar när det brinner. Brandvarnareär i det läget livsviktiga. I den situationen räddar deverkligen liv.Figur 83 redovisar resultat från en rumsbrand. Brandenstartar i ett stängt utrymme. Som synes blir branden venti-TempSyrebristFigur 80. Branden harsjälvslocknat på grundav syrebrist.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 117

Figur 81 (ovan).Branden är på väg attsjälvslockna i ett slutetutrymme. Brandgasernasänker sig neröver brandhärden.Fri sikt finns endastvid golvet.CO2HCNHCNCO2CONO2COCCHClH2COFigur 82 (till höger).Brandgaserna innehålleren mängd giftigaprodukter.lationskontrollerad efter ca 300 sekunder och då minskartemperaturen och effektutvecklingen.Temperaturen sjunker snabbt och pyrolysen av materialetavstannar relativt snabbt. I detta fall innehåller intebrandgaserna tillräckligt med brännbara gaser för att kunnatändas. Människor utan andningsskydd kan emellertidändå omkomma i rummet på grund av de giftiga brand-118 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

Brandgastemperatur450400350300250200150100500200 400 600 800 1000SekFigur 83. Temperatureni ett stängt brandrum.gaserna. När dörren öppnas till utrymmet kan brandgasernaströmma ut, men gaserna som är relativt kalla, antändsinte och branden är lätt att släcka.6.3 Brandförloppet återupptasVi utgår nu från en situation där branden har hunnit spridasig till en rad andra föremål innan syrebrist uppstår. Värmepåverkani brandrummet har varit stor. Brandrummethar fyllts upp med brandgaser, som innehåller en hel deloförbrända gaser. Detta innebär att branden får möjlighetatt växa till en fullt utvecklad brand om det tillförs luft igen.Vi antar att rökdykarna öppnar dörren till lägenheteneller att ett fönster går sönder på grund av värmen. Följdenblir att det strömmar ut brandgaser genom öppningensövre del, samtidigt som det strömmar in luft genom öppningensnedre del; neutrallagret stiger. Luftströmmen göratt initialbranden flammar upp på nytt och branden växer.Flammorna når upp i brandgaslagret och en flamfront rörsig ut genom rummet.Detta scenario utgör en fortsättning på det avbrutnabrandförloppet. Tillväxten är snarlik den som inträffar nären brand utvecklas och leder till övertändning i ett rum,som har en öppning redan inledningsvis vid brandstarten.Figur 85 (se nästa sida) visar detta förlopp.Förloppet är ofta lugnt, eftersom de flammor som uppstårär diffusionsflammor. Branden återupptar det avbrutnaTempSyrebristFigur 84. Brandförloppetåterupptas ochbranden når den fulltutvecklade branden.Fullt utvecklad rumsbrandAvsvalningsfasTidBRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 119

Figur 85. Brandförloppetåterupptas. Dörren öppnasoch brandgaserna strömmarut. Efter ett tag kan manobservera flammor uppeunder taket och snart synsflammor i hela utrymmet.Figur 86. Brandgasernasjälvantänder vid kontaktmed luften.120 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

andförloppet och utvecklas till övertändning, om detfinns tillräckligt med syre och bränsle.6.4 Självantändning av brandgasernaI sällsynta fall kan brandgaserna självantända, t.ex. när manöppnar en dörr. För detta krävs att brandgasernas temperaturär hög. Temperaturerna behöver oftast ligga mellan500–600°C.Det syrefattiga utrymmet innehåller brandgaser, somhar en temperatur som överstiger den termiska tändpunkten,vanligtvis över 500–600°C.Då brandgaserna tillåts strömma ut genom en öppning,som kanske uppstått då rökdykarna tränger in i rummet,kommer brandgaserna att blandas med luft (syre). Eftersomgasernas temperatur befinner sig över den termiskatändpunkten kommer luft/bränsleblandningen att självantändaoch brinna utanför utrymmet.När luft strömmar in i utrymmet blandas brandgasernaut, och resultatet blir att det går att se hur branden successivtväxer in i rummet. Flammorna är i detta fall diffusionsflammor.Detta scenario är egentligen en fortsättning på dettidigare brandförlopp, som avbröts på grund av syrebristen.Branden kan nu nå den fullt utvecklade rumsbranden,under förutsättning att öppningen är tillräckligt stor.Brandförloppet kan accelerera till en fullt utvecklad rumsbrand(se figur 87).TempSyrebristSjälvantändning avbrandgaser genom attsyre tillförsTidFigur 87. Brandgasernastemperatur äri det här fallet högre ännormalt.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 121

Denna situation uppstår oftast när det finns någon mindreöppning i utrymmet. Öppningen förser branden medsyre och är placerad så att utflödet av brandgaser blir begränsat.Ett exempel på detta kan vara en lägenhetsbrand,där brandgaser strömmar ut genom någon sprucken rutapå baksidan av byggnaden. När sedan dörren till trapphusetöppnas kan gaserna vara heta och självantända.Stänger man till utrymmet, sedan man utanför dörrenhar sett en självantändning av brandgaserna, kommer lågornaatt försvinna allt eftersom syret förbrukas.Självantändning av brandgaser kan ibland observerasdå man försöker ventilera en vindsbrand. Brandgasernatänder då direkt vid kontakt med luften. Detta förutsättergivetvis att branden är ventilationskontrollerad.Det kan vara svårt att uppfatta utifrån om brandgasernasjälvantänder i öppningen eller om flammorna härstammarfrån rummets inre delar.6.5 BackdraftDetta avsnitt ger en definition av fenomenet backdraft. Vidarebeskrivs ett typiskt scenario om inströmningen av luftdå en öppning görs. Avsnittet beskriver också vilka förhållandensom leder till att backdraft inträffar och känneteckenpå nära förestående backdraft.I enstaka fall kan brandgaser antändas mycket snabbt.Detta brukar kallas backdraft. Antändningen kan ske såkraftfullt att man inte hinner reagera. Backdraft är ett mycketfarligt fenomen som kan överraska räddningstjänstens personal.Det är därför mycket viktigt att kunna identifiera de situationersom kan leda till backdraft.En backdraft kan inträffa på följande sätt: En brand harblivit ventilationskontrollerad. Det har samlats mycketoförbrända gaser i brandrummet. Då öppnas dörren ochdet strömmar in luft. Luftströmmen skapar en förblandadgasblandning – en förblandad zon. Tändkällans placeringspelar här en avgörande roll. Det är placeringen som avgörhur mycket brandgaser som blir förblandade innan antändningsker.122 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 123Figur 88. Brandmännenhar precisslagit in rutan för attventilera ut brandgaser.När luft strömmar intänder brandgasernaoch ett eldklot kastas utur öppningen.

TempFullt utveckladrumsbrandBackdraftFigur 89. Backdraftinnebär en hastigökning av temperaturoch tryck.SyrebristTidLufttillförseln är denutlösande faktornför backdraft.Det uppstår en diffusionsflamma och en förblandadflamma. I den förblandade zonen, som uppstår mellan detbränslerika brandgaslagret och den inkommande luften,breder en förblandad flamma ut sig mycket snabbt. Bakomdenna flamma pressas de varma pyrolysprodukterna nedåtoch blandas med det luftrika skiktet. Detta orsakar en diffusionsflamma.Som synes sker det alltså en snabb förbränningoch expansion i brandrummet, vilket gör att de brandgasersom inte antänds i brandrummet ”skjuts ut” och antändsutanför. Genom att backdraft är en snabb och kraftigexpansion av brandgaser blir resultatet en eldboll utanföröppningen. Backdraft kan leda till stadiet ”fullt utveckladrumsbrand” men ibland bara till att utrymmet töms påbrandgaser och kvar i rummet blir bara små brandhärdareller glödbränder.6.5.1 Definition av backdraftFenomenet backdraft har ännu inte definierats av internationellastandardiseringsorganisationen. De definitioner avfenomenet som används internationellt (t.ex. NFPAs, FRSsoch IFEs) är dock likartade. Begreppet backdraft används imånga länder, bl.a. USA, England, Japan och Nya Zeeland.Fire Research Station (FRS) har föreslagit följande definition(översatt till svenska):Begränsad ventilation kan leda till att en brand producerarbrandgaser som innehåller stora mängder oförbrända124 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

gaser. Om dessa samlas, kan tillförseln av luft till brandrummet,när en öppning görs, leda till en deflagration somsprider sig genom rummet och ut genom öppningen. Dennadeflagration kallas ”backdraft”. 20National Fire Protection Association (NFPA) har följandedefinition:”Backdraft is the burning of heated gaseous products ofcombustion when oxygen is introduced into an environmentthat has a depleted supply of oxygen due to fire. This burningoften occurs with explosive force.” 20Institute of Fire Engineers (IFE) föreslår följande:”An explosion of greater or lesser degree, caused by the inrushof fresh air from any source or cause, into a burning building,in which combustion has been taking place in a shortageof air.” 20Definitionerna är snarlika och vilken som används ärrelativt oväsentligt. I vissa definitioner används ordet”explosive” vilket indikerar att en explosion skulle uppstå.Så behöver dock inte vara fallet; backdraft inträffar ofta påett relativt lugnt sätt.Sverige använder en egen definition, i riktlinje med deövriga. Den lyder:”Backdraft är den förbränning av oförbrända brandgasersom kan inträffa då luft introduceras i ett utrymme vars syreinnehållär starkt reducerat på grund av branden. Förbränningenkan då ske mer eller mindre snabbt.”En backdraft förutsätter att en viss del av innehållet är förblandat,annars klassificeras inte händelsen som en backdraft.31I en backdraft ingår följande moment:• Oförbrända gaser ackumuleras• En luftrik ström kommer in• En välblandad region av oförbrända gaser och luft uppstår• En tändkälla antänder gaserna i den välblandade regionen• En turbulent deflagration uppstår i rummet• Ett eldklot trycks ut ur rummet.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 125

Backdraft kan uppstå när branden blir ventilationskontrolleradpå ett mycket tidigt stadium, exempelvis om rummetär stängt från början, eller om det endast har begränsadeöppningar (se figur 89).När syrenivån sjunker avtar temperaturen i rummet.Om dörren till rummet sedan öppnas kan brandgasernaantändas och orsaka en backdraft (se figur 89). När backdraftenhar inträffat kan hela rummet involveras i flammor,vilket leder till en fullt utvecklad rumsbrand. Backdraft kanorsaka stor skada i utrymmet utanför eftersom tryckuppbyggnadenkan bli mycket hög där.Figur 90. Bilden visaren ventilationskontrolleradbrand somgått tillbaka till englödbrand. Det bildasoförbrända brandgaser.6.5.2 Ett typiskt backdraftscenarioEn brand börjar i ett rum. Förbränningen sker antingensom flamförbränning eller glödbrand. Rummet har en begränsadventilationsöppning, t.ex. normala läckageareor.Branden växer till dess att syrenivån i rummet blir begränsad.Under denna period kommer ett varmt brandgaslageratt ha bildats under taket och det sänker sig neråt. Allteftersombrandgaslagret växer kommer luften, som dras in ibrandplymens övre del, att innehålla allt högre mängderoförbrända gaser och allt lägre andel syre.Denna process leder till ofullständig förbränning. I taktmed att effektutvecklingen pga. syrebrist minskar samlasoförbrända gaser i det varma brandgaslagret. Därefter kommerbranden antingen att fortgå som en glödbrand ellersjälvslockna, beroende på mängden bränsle och ventilationsöppningensstorlek.Allteftersom tiden går kommer koncentrationen avoförbrända gaser att öka. Det bildas en bränslerik atmosfäri rummet. Bränslets karaktär är mycket avgörande för hurmycket gaser som kommer att ha bildats.Vissa material harlättare för att avge pyrolysprodukter än andra.En dörr eller ett fönster öppnas därefter i rummet. Dettakan ske t.ex.i samband med att räddningstjänsten tränger in ien lägenhet eller att ett fönster spricker. De varma brandgasernaströmmar ut genom öppningen, och det kommer attsugas in luft i den nedre delen av öppningen (se figur 91).Detta inflöde av kall luft kallas tyngdkraftsstyrd ström-126 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

ning (engelska: gravity current). 32 När luften rör sig in irummet blandas den med de bränslerika brandgaserna ochdet bildas en förblandad gasmassa i en viss zon. Den turbulentaomrörningen sker på luftströmmens ovansida ellergenom den turbulens som alstras när det står föremål, t.ex.möbler, i vägen för luftströmmen.Figur 93 nedan visar den turbulenta mixningen längsmed luftströmmen. Denna mixning skapar en blandningsom kan ligga innanför brännbarhetsområdet, då pyrolysprodukternaspäds ut.Om brandgaserna befinner sig inom brännbarhetsområdetoch en antändningskälla är närvarande, t.ex. en flamma,glödande partiklar eller en elektrisk gnista, kommerblandningen att antändas.Figur 92 visar hur flamman sprider sig längs den mixaderegionen.Det är flamman som orsakar den snabba expansion avbrandgaserna, som tvingar det resterande bränslet medmycket hög hastighet ut genom öppningen där de oförbrändagaserna blandas med frisk luft. När flamman utbredersig i det förblandade skiktet orsakar antändningen enomedelbar tryckökning. Detta resulterar i ett eldklot, somär mycket karakteristisk för backdraft. Ju mer oförbrändabrandgaser det finns, desto större eldklot bildas.Koncentrationen av brännbara ämnen måste vara högför att blandningen ska hamna inom brännbarhetsområdetnär de bränslerika gaserna späds med luft. 33I en backdraft är flammorna delvis förblandade flammor,vilket medför att händelseförloppet blir snabbt.Figur 91. Luftströmmar in ochbrandgaserströmmar ut.Backdraft uppstår isituationer därbranden blirventilationskontrolleradpå ettmycket tidigtstadium.Figur 92. Antändningav den förblandaderegionen, motsvarandedet mörka området.Varma brandgaserMixningKall luftFigur 93. En idealiseradbild av tyngdkraftsstyrdströmning in i rummet.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 127

Strömningen som gör att brandgaser och luft blandas ärhelt avgörande för händelseförloppet. Därför ska vi nu tareda på vad det är som styr strömningen in i rummet.6.5.3 Tyngdkraftsstyrd strömningSom tidigare nämnts kommer kall luft att strömma in irummet om det öppnas. De varma brandgaserna strömmardå ut, och eftersom strömningen styrs av tyngdkraften skapardet en blandning inom brännbarhetsområdet.Hastigheten hos den inströmmande luften beror på bl.a.följande faktorer:• Rummets storlek (Hur lång tid tar det för luftströmmenatt komma in i rummet?)• Rummets öppningsfaktor (olika typer av öppningar gerolika mixning).• Densitetsskillnaden (styr luftströmmens hastighet).• Takhöjden (skapar olika tyngdkraft i låga respektivehöga rum).• Turbulens (kan t.ex. bero på att brandmännen sitter idörröppningen).Figur 94 är enbart kvalitativ, hämtad från en datorsimulering.34 Första sekvensen är tagen när luftströmmen är på vägin i rummet, och den andra bilden är tagen när luftströmmenhar vänt mot bakväggen. Blått motsvarar luft och röttmotsvarar brandgaser. Grönt och gult är blandat i något förhållandeoch skulle kunna motsvara en brännbar region.Mixningen kommer att uppstå pga. att det skapas turbulensnär luftströmmen passerar in i rummet. Givetvis ärområdet mellan det bränslerika skiktet och luftströmmenmest välblandat.Om luftströmmen vänder mot bakväggen blir den blandaderegionen mycket större. Sammanfattningsvis kan mansäga att en eventuell fördröjning kan bli mycket farlig.Om strömmen får möjlighet att reflekteras mot bakväggenkommer det förblandade området att öka mycket. Detmåste beaktas vid inträngning i en lägenhet. En fördröjningkan vara mycket farlig.För att få en uppfattningen om hur lång tid det tar för en128 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

Figur 94. I detta fall äröppningen ett fönster.Bilderna visar att enmycket större del blirförblandad när luftströmmenhar vänt motbakväggen och är påväg ut igen. 34luftström att komma in i ett rum är det bra att känna tillnågra schablonvärden. Hastigheter på luftströmmen i storleksordningen≈ 1–2 m/s kan ses som ett sådant schablonvärde.Hastigheten kan beräknas med en enkel ekvation,som finns beskriven på sid. 182.Ju högre brandgasernas temperatur är desto snabbarerör sig luftströmmen in i rummet.En brandman öppnar dörren, kryper in i lägenhetenoch stänger därefter dörren efter sig. I de flesta fall är denluftström han har släppt in tillräcklig för att skapa enbrännbar blandning inne i rummet. Det är mycket viktigtatt veta vad som händer när man öppnar en dörr till ett brinnanderum.Ju högre brandgasernastemperatur är, destosnabbare rör sigluftströmmen in irummet.Brandgastemperatur (°C)150 1,1300 1,6500 2,2v (m/s)Strömningen i rummet uppstår när flödet passerar öppningenskanter. Där alstras turbulensen. På samma sättalstras turbulens när det finns mycket inredning i rummet,eller när vi själva kryper omkring inne i rummet eller t.ex.Tabell 7. Luftströmmenshastighetvid olika temperatur(ungefärliga värden).Värdena påverkasbland annat avrummets höjd och typav öppning.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 129

använder en fläkt. Därmed inte sagt att man inte bör användafläktar. Snarare bör man iakttaga särskild försiktighetoch vara medveten om riskerna när man använder enfläkt.När vi nu går vidare ska vi diskutera antändning av gasmassan.Då är det viktigt att ha kännedom om hur brandgasernamixas.6.5.4 Antändning av den förblandade regionenNedanstående beskrivning förutsätter ett rum som öppnasefter ett litet tag. När rummet öppnas kommer det in luftsom blandas med de bränslerika brandgaserna i rummet.För att antändning ska kunna ske krävs att det finns entändkälla i den förblandade regionen. Antändningen kanske vid olika tidpunkter i förloppet. Den förblandade regionenkommer att uppstå på olika platser och dessa varierarmed tiden.1. När luftströmmen är på väg in i rummet.2. När luftströmmen ska lämna rummet.3. Med mycket lång fördröjning när luftströmmen lämnatrummet.Den förblandade regionen kommer i dessa olika fall att varaolika stor, och detta medför att antändningen kommer att resulterai olika kraftiga backdraft. Tändkällan i figurerna nedanär placerad längst in i rummet vid bakväggen. I verkligafall kan tändkällan givetvis befinna sig varsomhelst i rummet.1. När luftströmmen är på väg in i rummetOm antändningen uppstår när luftströmmen är på väg in irummet kommer en förblandad flamma att utvecklas igränsskiktet, se figur 95. Observera att bilderna endast schematisktbeskriver vad som händer. Som tidigare är det gulaoch gröna någon typ av förblandad zon.När de förblandade gaserna antänds kommer det attfinnas en turbulent förbränningsregion bakom den förblandadeflamman (se figur 96). Denna region uppstår dåde varma produkterna stiger upp och pressar ner de oförbrändabrandgaserna. Gaserna träffar det luftrika skiktet130 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

Figur 95. Luftströmmenhar precisnått bakväggen. Detblandade området ärstort.Figur 96. Här visas deolika typer av flammorsom utvecklas. I underkantensyns en förblandadflamma ochmot bakväggen endiffusionsflamma.och förbränns. Expansionen trycker ut de resterandebrandgaserna genom öppningen. Det är detta som skapardet karakteristiska eldklotet. 32Ju större del av volymen som är förblandad vid antändningdesto snabbare blir förloppet. Förblandade flammoroch diffusionsflammor visar stora skillnader när det gällerförbränningshastigheter. I detta exempel finns tändkällanplacerad i den förblandade zonen, vilket är en förutsättningför antändning.I många verkliga fall finns tändkällan långt nere i brandrummet,t.ex. vid glödbränder. Tändkällan är ofta initialbranden,som flammar upp.2. När luftströmmen ska lämna rummetOm antändningen inte sker förrän luftströmmen har reflekteratsmot bakre väggen kommer det förblandade områdetatt vara mycket stort (se figur 97).BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 131

Figur 97. En större delär förblandad närluftströmmen vänt,nästan halva rummetsvolym.Om gasblandningen antänds blir flamman mer sfärisk isin utbredning, och tryckökningen blir kraftigare på grundav att en större del av gasmassan är förblandad. Ju mindreöppning rummet har desto större blir tryckökningen irummet. Flammans utbredning visas i figur 98. 32Resultatet av expansionen blir ett stort eldklot utanförrummet. Eldklotets storlek beror på hur mycket oförbrändagaser som har samlats i rummet.3. Med mycket lång fördröjning, då luftströmmen har lämnatrummetNär den inkommande luftströmmen har blandats med debränslerika gaserna och studsat mot bakväggen och därefterlämnat rummet, består den nedre delen av rummetnästan enbart av ren luft. Trots detta kan det fortfarandefinnas brännbara gaser ovanför dörrkarmen i rummet (sefigur 101).När antändningen inträffar sker flamspridningen i höjdmed dörrkarmen. Då de brännbara gaserna har mindre volymblir effektutvecklingen inte lika kraftig. Det är dockviktigt att observera att det i större, framför allt högre lokaler,kan finnas större mängder brännbara gaser. Då är riskernastora.Fördröjningen kan vara ett antal minuter. Figur 102 visarhur flamman sprider sig i höjd med dörrkarmen, ochhur de resterande gaserna slungas ut ur rummet och brinneri en mindre eldboll. I det här försöket har alltså tändkällanvarit placerad högt uppe i rummet.Om avståndet är stort mellan dörrens övre kant och taketkan mycket gaser blandas där och skapa allvarliga kon-132 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

Figur 98. Här visas attflamman är mer sfäriski sin utbredning närantändning sker på denreflekterande luftströmmen.Figur 99 och 100. Eldklotsom skapas pga.expansion av de varmabrandgaserna.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 133

Figur 101.Det finnsfortfarande brännbaragaser högst uppe irummet.Figur 102. Flammansprider sig i höjd meddörröppningen. Längrener i rummet finns ingabrännbara gaser.sekvenser, även om miljön i nedre delen av rummet är bra.Detta har inträffat några gånger i Sverige.Om vi jämför de tre situationerna kan vi konstatera attden största tryckökningen uppstod vid antändning medanluftströmmen är på väg att lämna rummet. Detta beror påatt det förblandade området då är som störst. Ju mindreöppning desto större tryck.Observera att antändningskällans placering givetvis styrde förlopp som kommer att bli följden. I figurerna ovan finnständkällan placerad långt bak i rummet och en bit från golvet.Om en tändkälla skulle finnas någon annanstans så kommergivetvis inte förloppet att se likadant ut. Detta är viktigt134 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

att veta när man diskuterar olika backdraftsituationer. Tändkällanmåste finnas i den brännbara regionen exakt vid rätttillfälle. Sannolikheten för detta är relativt liten. Detta är en avorsakerna till att backdraft inte inträffar så ofta.6.5.5 Förhållanden som leder till backdraftAtt säga exakt vilka förhållanden som skapar backdraft ären svår uppgift. Man kan dock ange några av de faktorersom krävs för att en backdraft ska uppstå.Att backdraft sällan inträffar beror på att vi är bra på attkyla brandgaserna med vatten och att det sällan finns tillräckligmängd brännbara gaser och tändkälla närvarandevid samma tidpunkt. I allmänhet är det svårt att åstadkommade höga bränslemängder som krävs.Följande faktorer påverkar uppkomsten av backdraft:• Närvaron av en tändkälla. En tändkälla måste finnasinom den brännbara regionen. Oftast finns det mestbrännbara området i gränsskiktet mellan det bränslerikabrandgaslagret och den inströmmande luften. I mångafall kan tändkällorna finnas långt nere i rummet. Det ärkanske främst därför som backdraft inte är en så vanligföreteelse.• Bränslets placering (och typ av bränsle). Ju högre uppbränslet är placerat i rummet desto mer brännbara pyrolysprodukterkommer att bildas där. 35, 36 Den självklaraförutsättningen är givetvis att det finns tillräckligt medbränsle i rummet för att den gaskoncentration som krävsför backdraft ska uppnås.• Öppningarnas placering/storlek (ursprungsöppningarna).Ju lägre ner öppningen sitter desto mindre andel av pyrolysprodukternaförsvinner ut genom öppningen. Omöppningen är för liten är det sannolikt att branden självslocknar.Är den för stor kommer branden att växa tillövertändning direkt. Öppningen behöver därför varalagom stor. Observera att detta gäller den öppning somfinns i rummet när branden startar, dvs. inte den öppningsom görs vid inträngningen.• Isoleringen i rummet. Ju bättre isolerat rummet är destoBastubränder kanleda till backdraft.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 135

Figur 103. Bastu. Ettvanligt scenario somkan leda till backdraft.högre temperatur bildas där. Temperaturen kan också bibehållaslängre tid även om branden i det närmaste harsjälvslocknat. Speciellt om bränslet är högt placerat irummet kommer mycket oförbrända produkter att bildas.Ju lägre pyrolystemperatur bränslet har desto lättareuppnås den koncentration som krävs för att backdraftska kunna uppstå. Koncentrationen av bränsle måstevara mycket hög. 37Vid bastubränder förekommer de flesta av dessa faktorer.Det finns gott om bränsle som är placerat högt uppe i rummet.Utrymmet är välisolerat, vilket gör att temperaturenbibehålls länge. En springa på dörrens nedre kant tillåterofta att en mindre mängd syre kan komma in i brandrummet.Halten oförbrända gaser är uppenbarligen tillräckligvid bastubränder.136 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

Figur 104. Brandgaserläcker ut ur en byggnadmen inga flammor synstill. Räddningsledarenöverväger vad han skagöra.6.6 RiskbedömningGivetvis finns det risker med att hantera en ventilationskontrolleradbrand. Dessa situationer kan vara mycket riskfylldaoch tyvärr är det inte alltid enkelt att upptäcka varningssignaler.Det är svårt att veta vad som kommer att skeinnan vi går in i utrymmet. Men ju fler varningssignalersom passar in på backdraft, desto större är sannolikhetenatt en sådan inträffar. Är kännetecknen inte så tydliga kannågon av de andra situationerna uppstå.Här får vi göra en återblick till övertändningsavsnittet därbrandgasernas färg diskuterades ingående. Brandgasernasfärg kan ibland användas som kännetecken på en nära föreståendebackdraft.Enbart brandgasernas färg kan inte användas,men i kombination med ett antal andra kännetecken kanman få en bra uppfattning om det är någon fara för en backdraft.Den utlösande faktorn vad gäller backdraft är luft.Nedan anges ett antal kännetecken på en nära föreståendebackdraft.6.6.1 VarningssignalerDet är viktigt att göra noggranna riskbedömningar, bådeföre och under en pågående insats. Nedanstående tecken iBRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 137

Bränder i slventilationOljiga avlagringar på fönsterglasOljiga avlagringar påVarma dörrar och fönsterVarma dörrar och fönsPulserande brandgase brandgaser från små öppningarVisslande ljudVisslande ljudBränder i slutna utrymmen därventilationen är minimalFigur 105.Varningssignalerför backdraft.Brandgasernas färgär ingen säkervarningssignal.kombination, bör uppfattas som varningssignaler på ennära förestående backdraft. Att enbart beakta brandgasensfärg som en varningssignal är således långt ifrån tillräckligt.Innan brandmannen öppnar dörren till brandrummetmåste följande beaktas:• bränder i slutna utrymmen där ventilationen är minimal,t.ex. slutna rum eller undertaksutrymmen.• oljiga avlagringar på fönsterglas, vilket är ett tecken på attpyrolysprodukter kondenserat på kalla ytor. Tecken påunderventilerad brand.• varma dörrar och fönster som indikerar att branden pågåttett tag, kanske med begränsad ventilation.• pulserande brandgaser från små öppningar i rummet,alltså kännetecken på underventilerade förhållanden.När luften kommer in i rummet sker en förbränning, vilketgör att syret tar slut samtidigt som temperaturen stiger.Därefter sjunker temperaturen långsamt och närtrycket minskat lite kan luft sugas in i rummet.• visslande ljud i öppningar som kan relateras till brandenspulsation.I de fall där beslut om inträngning tas bör brandmannenvara uppmärksam på följande kännetecken, precis när hanhar öppnat brandrummet eller tittar in i rummet. Ocksådessa tecken, i kombination, kan vara varningssignaler fören nära förestående backdraft.138 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

• en orange glöd eller en icke synlig brand som kännetecknaratt branden pågått en längre tid med syrebrist.• brandgas som dras tillbaka genom öppningen vilketkännetecknar att en luftström kommer in i rummet.Varmabrandgaser kommer att lämna rummet, kanske genomen annan öppning, och ersättningsluft kommer attdras in genom öppningen. Det kan se ut som om brandgasernadras mot branden.• Neutrallagret befinner sig nära golvet.• Visslande ljud kan uppkomma på pga. att luft dras inmed hög hastighet genom små öppningar. Tyvärr kanbackdraften då redan vara ett faktum och de personersom befinner sig i öppningen kan komma att skadassvårt, till och med dödligt.Figur 106. Räddningsledarenmåste värderariskerna i förhållandetill vad som kan uppnåsmed insatsen.6.6.2 ÅtgärderDet är mycket viktigt att vi gör riskbedömningen noggrant.Varje inblandad är sitt eget skyddsombud och bör funderakring frågor som t.ex.:BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 139

Figur 107. Brandgasernaväller ut frånen vindsbrand.1. Hur tät är konstruktionen? Finns det läckage i golvnivå?Är utrymmet välisolerat?2. I vilken fas är branden? Bränslekontrollerad eller ventilationskontrollerad?Hur länge har det brunnit?3. Var finns den största brandpåverkan? Var kan tändkällorfinnas? Var ska vi ventilera?4. Hur stor är brandbelastningen? Mängden brännbart materialoch hur det är placerat kan avgöra mängden brännbaragaser.Vilket material är det fråga om?5. Hur sker luftinströmning vid insats? Bildas det mycketturbulens? Turbulens kan påverka förloppet.Det är givetvis viktigt att tänka på, och ta ställning till derisker som är förknippade med den inriktning som manväljer. 38 Precis som det står i 11 § i AFS 1995:1 ”Räddningsledarenska se till att de risker som rök- och kemdykare utsättsför är rimliga med tanke på vad som kan uppnås medinsatsen”.Om riskerna tycks vara för stora i förhållande till måletmed insatsen kanske man blir tvungen att använda en defensivtaktik.Vid risk för backdraft är det bäst att ventilera utrymmetdirekt till det fria, om detta är möjligt.140 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

Ventileringen ska ske så högt som möjligt för att få utoförbrända brandgaser. Eftersom det finns ett övertryck ärdet viktigt att det finns en ”fri väg” ut för en eventuell backdraft.Annars kan tryckökningen bli mycket stor. Backdraftär en kortvarig händelse. Därför har rätt klädda brandmängoda möjligheter att klara sig, även om de blir överraskadeav en antändning.Man kan också försöka att kyla brandgaserna. Bäst görman det utan att öppna utrymmet, t.ex. genom dimspik ellerskärsläckaren.Dimspiken finns i två utföranden, dimspik attack och dimspikbegränsning. Tillvägagångssättet är följande: först slårman ett hål i konstruktionen. Därefter slår man in dimspiken.Eftersom man vid denna släckning inte öppnar dörraroch fönster eller gör håltagning får man inte in något extralufttillskott i branden som skulle kunna öka brandens intensitet.Dimspiken ger ungefär 70 l/min vid 8 bars tryck.Dimspik kan med fördel användas vid t.ex. vindsbränder,där branden ännu inte brutit igenom taket (se figur 108).Figur 108. Dimspik.Skärsläckaren är en utrustning som är under utveckling iSverige. Skärsläckaren har en unik förmåga att penetreraväggar och ytskikt i kombination med avsevärd släckförmåga,egenskaper som är mycket värdefulla vid brandbekämpning.Vattendropparnai strålen sänker temperaturen mer effektivtän ett vanligt dimstrålrör. 39Skärsläckaren finns i två varianter. Den första versionensom togs fram är fast monterad på utsidan av korgen på hä-Figur 109. Skärsläckaremed handhållen lans.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 141

Figur 110. Skärsläckaremed fast monteradlans.varen. I detta utförande körs den på trycket 200 bar och gerungefär 40–50 liter/min. Den finns också som handhållenlans och körs här på 300 bars tryck och ger ungefär 30 liter/min.I vissa fall kan det vara nödvändigt med en snabb invändiginsats inifrån, t.ex. vid en livräddningssituation. Iblandmåste man öppna utrymmet. Då finns det två alternativaförhållningssätt:1. Öppna dörren snabbt. Kyl. Stäng dörren snabbt. Upprepatills temperaturen och trycket har minskat i rummet.Observera att om dörren är öppen bara ett fåtal sekunderär det tillräckligt för att det kommer in för mycketluft, vilket möjliggör en backdraft.2. Rökdykarna kryper in och drar igen dörren efter sig såsnabbt som möjligt, och kyler brandgaserna. Denna metodkan medföra stora risker för personalen. Det är viktigtatt inte fastna i dörröppningen. Förutom att riskerna ärstörre där bidrar det också till att skapa ökad turbulens.142 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

Figur 111. Övertrycksfläkt.I vissa fall kan en övertrycksfläkt användas vid ventilationskontrolleradebränder. Det är dock stor risk att brandens effektökar då, eftersom det kan komma in luft i utrymmet.Fläktar bör användas med stor försiktighet i en backdraftsituation.Fläktar orsakar kraftig turbulens, vilket ledertill att brandgaserna blandas och därmed kan bli antändningsbara.Brandgaserna ska kylas före ventilering.Annars är det stor risk att de antänds. Samtidigt medförfläktanvändning att ett utrymme snabbt kan tömmas påbrandgaser. Man måste bedöma om fläktar ska användasfrån fall till fall. I detta val finns inga givna svar.Fläktar böranvändas med storförsiktighet vidventilationskontrolleradebränder.BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 143

Fyra utfall av brand:1. Branden harsjälvslocknat2. Brandförloppetåterupptas3. Självantändningav brandgaserna4. Backdraft6.7 SammanfattningVi har sett att det kan uppstå åtminstone fyra olika situationernär vi befinner oss i ett ventilationskontrollerat läge ochluft tillförs brandrummet: 1. Branden självslocknar, 2.Brandförloppet återupptas, 3. Självantändning av brandgaserna,4. Backdraft uppstår.De vanligaste situationerna är nr 1 och 2, men situation4 är den absolut farligaste. Detta är skälet till att den beskrivsmest utförligt.En backdraft inträffar då en mängd oförbrända gasersamlats i brandgaslagret. Om t.ex. en dörr öppnas kommeren luftström att sugas in i brandrummet. Det uppstår envälblandad region, som kan antändas om det finns någontändkälla närvarande. Detta leder i sin tur till en flamfront,som sprider sig ut genom öppningen och skapar ett eldklot.Processen kan således sägas genomgå följande skeden:• Ansamling av oförbrända brandgaser.• Inflöde av luftström.• Mixning av luft och brandgaser.• Antändning av den förblandade regionen.• Turbulent deflagration.• Bildandet av eldboll utanför brandrummet.Den förblandade regionen är ungefär lika stor för en dörröppningsom för en fönsteröppning. Mixning skapas närströmmen passerar en skarp kant på väg in i rummet. Mixningkan också skapas av rökdykarna när de befinner sig idörröppningen.Om luftströmmen får vända mot bakväggen kommerdet förblandade området att bli mycket större. Sker antändningi det läget blir tryckökningen mycket kraftigare än omantändningen sker när luftströmmen är på väg in i rummet.Ett tredje scenario inträffar om luftströmmen har lämnatrummet lång tid innan antändningen inträffar. Det kandå fortfarande finnas brännbara gaser ovanför dörrkarmen.I de flesta fall kommer inte den antändningen att orsakanågon kraftig backdraft, vilket helt enkelt beror på attden brännbara gasmassan är så liten. I större lokaler, framförallt där avståndet mellan taket och överkanten av öpp-144 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

ningen är stort, kan volymen bli mycket större. Situationenkan förefalla lugn och brandpersonal kan avancera långt ini rummet utan att märka att det finns kvar brandgaser. Närantändningen sker blir konsekvenserna allvarliga.Backdraft är en kortvarig händelse till skillnad frånövertändning. Den utlösande faktorn för backdraft är tillförselnav luft. För övertändning är temperaturen den utlösandefaktorn, som gör att strålningsnivån i rummet ökar.En backdraft består av både en förblandad flamma ochen diffusionsflamma. I den förblandade zon som uppstårmellan det bränslerika brandgaslagret och den inkommandeluften utbreder sig en förblandad flamma mycket snabbt.Bakom denna flamma pressas de varma pyrolysprodukternaneråt och blandas med det luftrika skiktet. Detta orsakar endiffusionsflamma. Skillnaden i förbränningshastighet hos enförblandad flamma och en diffusionsflamma är mycket stor.Ju mer av brandgaserna som har förblandats destosnabbare blir flödet ut genom öppningen. Det är därför enbackdraft blir kraftigare om antändningen sker när luftströmmenhar reflekterats mot bakväggen och är på vägmot öppningen. Ju mindre öppningen är desto kraftigareblir tryckökningen.Gränserna mellan en övertändning och en backdraftkan i många fall vara flytande. De får avgöras från fall tillfall. Ett exempel: En rumsbrand har pågått en längre tid. Dethar samlats oförbrända gaser i rummet. Dörren öppnas tillrummet. Det tar ca 20–30 sekunder innan man kan se någonflamma inne i rummet. När flammorna kommer ut genomöppningen är hastigheten låg och det bildas inget eldklotutanför rummet. Är detta en backdraft eller en normal övergångtill den fullt utvecklade branden?Någonstans finns ju givetvis en gräns mellan en övertändningoch en backdraft men den är inte alltid lätt att hitta.Detta beskrivs i kapitel 8.Backdraft är ett sällsynt fenomen. Detta beror på att debränslekoncentrationer som krävs för att backdraft skakunna uppstå är mycket höga. Om en backdraft uppstår berorbland annat på följande faktorer:BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 145

• närvaron av tändkälla• bränslets placering• öppningarnas placering/storlek• isoleringen i rummet.Kännetecken för en förestående backdraft är framför alltpulserande brandgaser från små öppningar och inget synligttecken på brand.I många verkliga fall av backdraft får olyckorna allvarligakonsekvenser. Förklaringen är ofta att det är så svårt attuppfatta varningssignalerna för en backdraft. 40,41Stanna upp och fundera!1. Vilka flammor är inblandade i en backdraft?2. En backdraft innefattar ett antal moment.Vilka?3. Backdraft inträffar mycket sällan enligt statistiken.Varför är det så?4. Vilka kännetecken finns på en backdraft?5. Uppstår backdraft pga. ventilationskontroll ellerbränslekontroll?6. Hur kan man skydda sig mot en backdraft?7. Vilken taktik kan man använda?8. Leder en backdraft alltid till en fullt utvecklad brand?9. Vilka är förutsättningarna för att en backdraft skakunna uppstå?10. Nämn någon lokaltyp där du tror att backdraft kanuppstå.11. Ibland kan man se att en brand pulserar. Förklara vaddet är som sker då.12. Vad ska du titta på när du gör en riskbedömning inför eninsats?13. Du öppnar en dörr till en lägenhet där en ventilationskontrolleradbrand har pågått ett tag.Vilka olika utfallkan man förvänta sig?14. Vilket av dessa utfall tror du är vanligast?15. När du öppnar en dörr till en lägenhet självantändergaserna direkt. Är detta vanligt? Varför blir det så?146 • BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION

16. Förklara hur en ventilationskontrollerad brand kan ledatill övertändning.17. Vad avgör storleken på ett eldklot i en backdraftsituation.18. Hur kan det komma sig att en flamma kan komma utmed 15–20 m/s i en backdraft när flammor normalt rörsig betydligt långsammare?19. Kan en brand i ett enstaka föremål vara farlig urbackdraftsynpunkt?BRANDFÖRLOPP I UTRYMME MED BEGRÄNSAD VENTILATION • 147

Branden på 62 Watts StreetNew Yorks brandkår fick den 24 mars 1994 larm om rökutvecklingfrån en skorsten på ett trevåningshus på Manhattan iNew York. 42 Byggnaden innehöll fyra lägenheter, en per våning.Samtliga lägenheter hade ingång från ett gemensamt trapphus,utom lägenheten i källarplanet, som hade egen ingång. Byggnaden,som var från slutet av 1800-talet men nyrenoverad, ansågsvara mycket tät. I figur 112 visas en skiss av huset.När räddningstjänsten, tre släckbilar och två stegbilar, anländekom rök från skorstenen, men inga andra tecken på brand syntes.Personalen fick i uppgift att öppna takluckan i trapphuset, och tvårökdykargrupper fick i uppdrag att via samma trapphus ta sig in ilägenheterna på första våningsplanet, dvs. bottenvåningen, respektiveandra våningen. Rökdykargruppen på bottenvåningenöppnade lägenhetsdörren och noterade att luft drogs in i lägenheten.Därpå följde en varm utåtgående luftström, och det uppstoden backdraft med flammor som sträckte sig från dörrenvidare ut i trapphuset. Flammorna sträckte sig från första våningenända upp genom tackluckan i trapphuset och varade i 6,5 minuter.Rökdykargruppen på första våningsplanet (bottenvåningen) hannducka och dra sig tillbaka ut genom trapphuset. Rökdykargruppenpå andra våningen hade ingen reträttväg och de tre brandmännenomkom i denna backdraft.Exemplet visar att det krävs försiktighet även vid insatser somtill det yttre ser ut att vara rutinmässiga och välkända. Det kanfinnas parametrar som gör att insatsresultatet blir förödande omde vanliga åtgärderna används vid fel situationer.Var kom då allt bränsle ifrån, som kunde underhålla flamman sålänge? En skiss över bottenvåningen visas i figur 113.Lägenhetsinnehavaren hade lämnat sin bostad omkring klockanhalv sju på morgonen. Han hade placerat en soppåse på denavstängda gasspisen i köket och troligen var det spisens tändlågasom antände påsen. Branden spred sig därefter till ett antal148

spritflaskor och vidare till trägolvet och annat brännbart. Dörraroch fönster var stängda; den enda källan till förbränningsluft vari vardagsrummet, genom skorstenen till den öppna spisen. Detvar från denna skorsten rök och gnistor upptäcktes, omkring entimme efter det att innehavaren lämnat bostaden. Till en börjanfungerade skorstenen som tryckavlastning och efter ett tagbörjade rök välla ut.Branden pågick alltså länge under kraftigt underventileradeförhållanden. Den typen av förbränning producerar en mängdoförbrända gaser i form av kolmonoxid och andra gaser. Studiervisar att när någon öppnar dörren till lägenheten blandas det inluft och de varma oförbrända brandgaserna kan förbrännas. Detär dock ovanligt att så mycket bränsle samlas som i detta fall.Vid National Institute of Standards and Technology (NIST) iUSA genomfördes en datorsimulering av branden. Indata byggdedels på uppgifter från brandmännen, dels på mätningar vidbrandplatsen.Vid simuleringarna kunde situationen återskapasoch det visade sig rimligt att så mycket oförbrända brandgaseransamlats i rummet att flamman kunde brinna i 6,5 minuter.Figur 112. Byggnadenpå 62 Watts Street.Branden var på bottenvåningenoch de omkomnabrandmännenbefann sig på andravåningsplanet.Figur 113. Planritningöver bottenvåningentill byggnaden på62 Watts Street.BrandstartKökBadSovrum149

kapitel 7BrandgasexplosionGenom boken har vi följt inomhusbrandens utveckling i ettdiagram där olika situationer kan identifieras. Diagrammetbehandlar dock endast det som händer i brandrummet ochinte förhållandena i angränsande rum. Brandgasexplosionerinträffar oftast i angränsande rum. I detta kapitel diskuterasvilka situationer som kan leda till en brandgasexplosion.Dessutom diskuteras hur en brandgasexplosion kandefinieras och hur höga tryck den kan bilda.En backdraft kan ge upphov till kraftiga tryckökningar,om ventilationsöppningarna i rummet är små. Däremot geren övertändning inte upphov till några särskilt kraftigatryckökningar. Förutsättningen för en backdraft är att ventilationsförhållandenaändras under brandförloppets gång.Ju större del av gasmassan som är förblandad innan antändningsker, desto kraftigare blir tryckökningen.Vanligtvisär det bara en liten del av gasmassan som är förblandad ien backdraftsituation.I vissa situationer kan brandgaserna blandas mycket välmed luften innan de antänds. Detta är vanligast i utrym-Figur 114. Brandgasernahar läckt in iangränsande utrymmeoch antänds av ensticklåga.BRANDGASEXPLOSION • 151

men som gränsar till brandrummet, och där det nästan intefinns någon öppning. Eftersom utrymmet då inte kantryckavlasta en eventuell antändning blir deflagrationenmycket kraftig. Den kan förstöra hela byggnadskonstruktioner.Det är detta fenomen som kallas brandgasexplosion.Brandgasexplosioner kan också inträffa i brandrummet,något som dock är mer sällsynt.7.1 Definition av brandgasexplosionBegreppet brandgasexplosion finns inte definierat som enISO-standard. Begreppet används dock i många länder, ochde definitioner som existerar är snarlika. I den här bokenanvänds följande definition:När brandgaserna läcker in i utrymmen som gränsar tillbrandrummet kan de blandas mycket väl med luften. Dennablandning kan fylla ut hela eller delar av volymen och liggainom brännbarhetsområdet. Om blandningen antänds kantryckökningen bli mycket kraftig. Detta kallas brandgasexplosion.Det är viktigt att betona att en brandgasexplosion är en deflagration,inte en detonation. Den kan alltså jämställas meden explosion. Begreppen deflagration och detonation hardiskuterats tidigare i kapitel 3. En brandgasexplosion uppstårutan att någon öppning i rummet ändras. För att enbackdraft ska uppstå krävs att ventilationsförhållandena irummet ändras under brandförloppets gång. Givetvis kangränsen mellan de både begreppen i vissa fall vara flytande.Detta återkommer vi till i kapitel 8.7.2 Förutsättningar för brandgasexplosionRisken för brandgasexplosion är störst i rum som gränsartill brandrummet. I sådana utrymmen kan blandningenvara väl förblandad. Det enda som saknas för antändningav gasmassan är en tändkälla. Den resulterande effektutvecklingenoch flamspridningen sker i en väl förblandadgasmassa, vilket leder till att gaserna expanderar mycket152 • BRANDGASEXPLOSION

kraftigare än vid övertändningar och backdraft. Den tändkällasom behövs för att tända en förblandad gasmassa kanvara mycket liten (se kapitel 3).Ett alternativt scenario för brandgasexplosion kaneventuellt uppstå i brandrummet. Om det endast finns enliten öppning i brandrummet, dvs. om öppningen inte ärtillräcklig för att orsaka en övertändning i brandrummet,kommer branden att fortgå under syrebrist. Detta leder tillatt en stor mängd oförbrända brandgaser ansamlas i brandrummet.Branden i rummet kan skenbart även självslockna.Om temperaturen fortfarande är hög i rummet kanmycket oförbrända gaser ansamlas i brandgaslagret, specielltom det finns mycket brännbart material högt uppe irummet. Om rummet är välisolerat kan temperaturen varahög under en lång tid. 35Detta kan förefalla ofarligt, men efter lång tid börjarrummet kylas och luft sugs in. Den bränslerika atmosfärenblandas med luft. Syrehalten stiger upp mot ca 10 vol%, somär den ungefärliga mängd som behövs för att gaserna skakunna tändas. Gaserna i rummet har nu blandats mycketväl, men de tänder inte eftersom det inte finns någon tändkällanärvarande. Tändkällan, t.ex. glöd som fladdrar uppfrån initialbranden, kan uppstå senare och antända en mereller mindre förblandad gasmassa. 36 Brandgasexplosionenblir kraftig.Sannolikheten att tändkällan uppstår när gasmassan ärförblandad måste dock anses vara liten. Brandgasexplosionerär svåra att förutsäga och därmed också svåra att skyddasig emot. De inträffar bara några få gånger per år i Sverige.Tyvärr är de så farliga att de kan få dödliga konsekvenser. 407.2.1 Faktorer som påverkar kraften i enbrandgasexplosionVentilationsöppningens/öppningarnas storlekJu större öppningen är desto lättare tryckavlastas rummet.Om rummet är i det närmaste stängt blir trycket myckethögt om gasmassan antänds. Teoretiskt sett skulle tryck påupp till åtta bar kunna uppstå i ett helt slutet rum.BRANDGASEXPLOSION • 153

Andelen förblandad volymJu större del av rumsvolymen som är förblandad desto störreblir tryckökningen. Det räcker med att ett fåtal volymprocentav brandgaserna är förblandade för att trycket skabli mycket högt, se tidigare kapitel 3.Byggnadsdelarnas trycktålighetDen klenaste byggnadsdelen ger vika först, därefter kommertrycket att minska. Om byggnaden vore helt sluten ochbyggnadsdelarna klarade tryckökningarna skulle trycketkunna bli upp till 8 bar. 12 I de flesta byggnader finns t.ex.fönster, vilket medför att tryckökningen oftast är måttlig.Nedanstående tabell visar ungefärliga värden för hur högttryck olika byggnadsdelar tål:Typiska tryck vid vilka olika byggnadskonstruktioner förstörsKonstruktion Tryck (mbar) Tryck (Pa)Tabell 8. Trycktålighethos olikakonstruktioner. 12Glasfönster 20–70 2 000–7 000Rumsdörrar 20–30 2 000–3 000Lättväggar(trästomme och träskiva) 20–50 2 000–5 000Dubbla gipsplattor 30–50 3 000–5 00010 cm tegelvägg 200–350 20 000–35 000Förbränningshastigheten (Su)Ju högre förbränningshastighet desto snabbare expansion.Hastigheten beror av vilket ämne som deltar i förbränningenoch varierar också beroende på var antändningen av gasmassansker i förhållande till stökiometri.Förbränningshastighetenär högst vid stökiometriska förhållanden. En vanlig missuppfattningär att blandningen måste ligga mycket nära stökiometriför att resultera i stora tryckökningar. Men trycketblir mycket högt även när gasblandningen ligger nära brännbarhetsgränserna.Förbränningshastigheten påverkas ocksåav turbulensen i rummet. Ju högre turbulens desto högre förbränningshastighet.Turbulensen påverkas t.ex. av inredningeni rummet eller genom brandmännens rörelser.154 • BRANDGASEXPLOSION

ExpansionsfaktornJu högre sluttemperatur produkterna får i förbränningsprocessen,desto mer expanderar de. Ju mer de expanderar, destostörre blir tryckökningen. Produkternas temperatur berordels på vilket ämne som deltar i förbränningen,dels på var någonstansinom brännbarhetsområdet blandningen antänds.7.3 Riskbedömning7.3.1 Kännetecken på en nära föreståendebrandgasexplosionTyvärr är det mycket svårt att förutsäga en brandgasexplosion.Det kan i sin tur leda till direkt olämpliga handlingar.Därför kan också en brandgasexplosion få allvarliga konsekvenser.När riskbedömningen genomförs bör följande beaktas:• Finns det dolda utrymmen? Om så är fallet är det möjligtatt det kan samlas brandgaser där. Dolda utrymmen ärvanliga mellan tak och undertak och vid sneda tak.• Är konstruktionen i sig brännbar? Om så är fallet kanman misstänka att materialet på ”andra sidan väggen”kan pyrolyseras när värmen leds genom konstruktionen.Detta gäller givetvis också de föremål som kan finnasnära väggen.• Är genomföringarna dåligt utförda? Då kan man misstänkaatt brandgaser lätt kan läcka från brandcellsgränsersom för övrigt verkar intakta.Kännetecknen finns i detta fall mer på förebyggande underhåll.Dåliga genomföringar är något som måste åtgärdaslångt i förväg. I vissa fall kan det vara möjligt att installerasprinkler eller detektorer, som upptäcker när det samlasbrandgaser, såväl i brandrummet som i angränsande utrymmen.7.3.2 ÅtgärderOm det redan har bildats brandgaser i det angränsande utrymmetär situationen mycket svår att lösa. Det är till attbörja med mycket svårt att inertera gaserna genom attBRANDGASEXPLOSION • 155

Figur 115. Det ärviktigt att på ett tidigtstadium ventileraangränsande utrymmeeller att sätta utrymmetunder övertryck.156 • BRANDGASEXPLOSION

spruta in finfördelat vatten på dem. Brandgaserna kanmycket väl vara relativt kalla och därför mycket svåra attförånga vatten på. Ändå är de ju livsfarliga, temperaturenhar ingen betydelse i detta fall.Bestämmer vi oss för att ventilera utrymmet måste vivara försiktiga så att vi inte orsakar gnistbildning, vilket ärallra farligast. Detta kan bli svårt, om vi måste genomförahåltagning för att få ut brandgaserna. I andra fall är det kanskeinte möjligt att ventilera utrymmet på ett enkelt sätt,och då står vi inför en ännu svårare situation.Så den övergripande slutsatsen måste bli att brandgasexplosionerenklast undviks genom förebyggande underhåll,samt att utrymmet ventileras på ett tidigt stadium innan dethar hunnit bildas brandgaser inom brännbarhetsområdet.Förutsättningen är givetvis då att brandkåren får ett tidigtlarm och snabbt kan vara på plats.På brandplatsen kan det vara viktigt att få tag i personersom är välbekanta med objektet. Om vi på ett tidigt stadiumfår tillgång till ett bra ritningsunderlag, så underlättardet arbetet avsevärt.Ibland hinner vi kanske trycksätta utrymmet innan detfylls med brandgaser. Det räcker dock med mindre läckageför att det ska bli svårt att göra detta.7.4 SammanfattningEn brandgasexplosion uppstår då en förblandad gasmassaantänds i ett rum eller ett utrymme. Det vanligaste är att detsker i ett utrymme i närheten av brandrummet. Där kanbrandgaserna blandas väl. Det är till största del förblandadeflammor som styr detta fenomen. Brandgasexplosionenkan också inträffa i brandrummet, men det är mer sällsynt.Hur kraftig tryckökning brandgasexplosionen orsakarberor bl.a. på följande:• ventilationsöppningens/öppningarnas storlek• andel förblandad volym• byggnadsdelars trycktålighet• förbränningshastigheten (S u )• expansionsfaktorn.BRANDGASEXPLOSION • 157

Det bör tilläggas att det, när man jämför den tryckökningsom uppstår, inte finns någon skarp gräns mellan en brandgasexplosionoch backdraft. Backdraft förutsätter dock attnågon ventilationsöppning ändras. Karakteristiskt för brandgasexplosionär att brandgaserna är förblandade och atttryckökningen därför kan bli mycket stor. Under en övertändningär det däremot diffusionsprocessen som styr.Vid läckage av brandfarliga vätskor bildas ofta storamängder förblandade volymer, vilket kan leda till kraftigatryckökningar om de antänds. Detta beror på vätskornasflampunkt.Givetvis kan samma situation uppstå även när brandfarligavätskor inte är inblandade. Enda skillnaden är attbrandgaser innehåller en hel del partiklar som verkar somtermisk barlast och som därför sänker förbränningshastighetennågot.Kännetecknen på en nära förestående brandgasexplosionkan i många fall vara svåra att uppfatta. De har till stordel med byggnadstekniska åtgärder att göra, t.ex. hur genomföringarär utförda, om brandcellsgränserna är intaktaoch om det finns dolda utrymmen. Detektorer eller sprinklerkan hjälpa till att förebygga brandgasexplosioner. Åtgärderpå platsen kan bli att ventilera eller trycksätta utrymmetinnan brännbara brandgaser samlas.Stanna upp och fundera!1. Varför uppstår brandgasexplosioner så sällan?2. Vilka faktorer avgör hur kraftig en brandgasexplosionblir?3. Vilka flammor är involverade i en brandgasexplosion?4. Behöver gasmassan uppta hela volymen för att det skabli höga tryck?5. Hur höga tryck kan teoretiskt uppstå i en brandgasexplosion?6. Hur höga tryck kan praktiskt uppstå i en brandgasexplosion?7. Varför är det osannolikt att en brandgasexplosion skauppstå i brandrummet?158 • BRANDGASEXPLOSION

8. Vilka kännetecken finns på en nära föreståendebrandgasexplosion?9. Hur ska vi göra för att förhindra en brandgasexplosioni ett utrymme?10. Vilka förebyggande brandskyddsåtgärder kan förhindrabrandgasexplosioner?BRANDGASEXPLOSION • 159

Explosionen på Grand Hoteli HelsingborgBrandgasexplosioner inträffar som tur är inte så ofta. Det sominträffade på Grand Hotel i Helsingborg var dock en sådanolycka.Klockan 20.39 den 12 januari 1995 kom ett automatisktbrandlarm från Grand Hotell till Helsingborgs brandförsvar.Någon minut senare kom det också ett telefonlarm från hotellet.Personalen tyckte att det luktade rök från konferensavdelningen.När räddningsstyrkan anlände till olycksplatsen några få minuterefter larmet hördes en kraftig explosion. Stora fönsterrutorkrossades i byggnaden och glassplittret hamnade ute på gatan. Dentryckvåg som skapades var således kraftig.Utredningen visade efteråt att branden börjat i en bastu, somvar belägen mitt på andra våningsplanet. Bastun låg i anknytningtill en hotellkorridor (se figur 116). Hotellkorridoren var ca 25meter lång.Branden hade orsakats av ett elfel och troligen pågått enlängre tid utan att det automatiska brandlarmet hade reagerat.Bastun var avskild från korridoren med dubbla gipsskivor ochdessa lyckades begränsa branden. Men brandgas kunde läcka uttill ett utrymme mellan undertaket och det ordinarie taket; dettautrymme fanns ovanför hotellkorridoren (se figur 117).Utrymmet var 2,2 meter brett och 1,2 meter högt ochinnehöll bl.a. ventilationskanaler. Hotellkorridoren var somnämnts ca 25 meter lång, vilket innebar att en stor volym fylldesmed brandgaser. I detta utrymme fick brandgaserna möjlighetatt blanda sig mycket väl med luften, eftersom det inte fannsnågon tändkälla i inledningsskedet. Blandningen befann siginom brännbarhetsområdet när den sedan antändes. Tändkällankan möjligtvis ha varit en sticklåga från bastun.Antändningen orsakade en kraftig brandgasexplosion, ochtrycket uppskattades till ca 50–250 mbar övertryck. Detta160

BastuKorridorca 2 mca 25 mMellanutrymmeBastu25 m1,2 mFigur 116 (ovan).Planritning över 2:avåningsplanet (obs,ej skalenlig figur).Figur 117. Sektionsritningöver bastu.(obs, ej skalenlig figur).medförde att glassplitter sköts in i väggarna, dörrar sprängdes,fönsterrutor trycktes ut på gatan och stora delar av undertaketrasade ner. Denna typ av förbränning, dvs. när en störrebrandgasvolym antänds inom brännbarhetsområdet, ger enavsevärd tryckökning. Ju närmare stökiometri blandningenbefinner sig desto större blir tryckökningen när antändningensker.Fem personer skadades vid denna brandgasexplosion, dockingen allvarligt. Totalt fanns 32 personer på hotellet när deninträffade.161

kapitel 8Gråzon mellanolika fenomenVi har hittills beskrivit några fenomen som kan uppstå irumsbranden. Tidigare har vi poängterat att brandförloppenkan utvecklas på skilda sätt. I verkligheten möter viibland situationer som ligger någonstans mellan olika fenomen.Nedan ska vi belysa fem situationer som kan vara svåraatt skilja åt.Det är förståelsen avde olika processernasom är det viktiga,men självklart ären enhetlig terminologiockså viktig.8.1 Att skilja på övertändning och backdraftEn övertändning beror på att det finns god tillgång på luftoch att det finns en viss mängd bränsle. Backdraft har etthelt annat ursprung och uppstår då det finns ett begränsatluftflöde in i byggnaden/rummet, vilket gör att förbränningenpågår med begränsad syretillförsel. Det bildas då enmängd oförbrända gaser, som i ett senare skede kan antändasnär luft tillförs.Hur kommer det sig då att dessa situationer skulle varaså svåra att skilja åt? Vi utgår ifrån en ventilationskontrolleradbrand där en dörr eller ett fönster öppnas och luftströmmar in.Vi konstaterar direkt att det inte blir någon häftig backdraftutan att flammorna kommer smygande ut genomöppningen.Denna situation har tidigare benämnts ”brandförloppetåterupptas”, vilket är precis vad som sker. Om det nu skullefinnas ett litet större område med brandgaser som är förblandadeså skulle flammorna komma snabbare ut motöppningen.Det säger sig då själv att vi befinner oss i någon slagsTempSyrebristFigur 118. Gråzonen.Fullt utveckladrumsbrandGRÅZON MELLAN OLIKA FENOMEN • 163

gråzon, där mängden förblandad brandgas styr hur snabbtförloppet blir. Är det vi ser en backdraft eller en fortsättningpå ett avbrutet brandförlopp? Givetvis får det bli en bedömningssituationfrån fall till fall. Detta illustreras i figur 118.8.2 Att skilja mellan brandgasernas självantändning iöppningen och backdraftSituationen där brandgaserna självantänder uppstår dåbrandgaserna har en temperatur som är högre än den termiskatändpunkten. I vissa fall då detta sker kan det skapas turbulenssom sprider sig in i rummet och rör om kraftigt,vilketkan leda till en backdraft av mindre format. Detta är sällsyntmen har inträffat i enstaka situationer. Situationen ligger givetvisi samma gråzon men utgår från en brandförloppskurvasom ligger på en högre utgångstemperatur än tidigare (sefigur 118).8.3 Att skilja på självantändning av brandgaserna och attbrandförloppet återupptasDet kan vara svårt att uppfatta den situation då brandgasersjälvantänder i öppningen. Ibland ser det ut som om lågornauppstår där, men de kan egentligen ha sitt ursprunglängre in i rummet. Det kan därför vara svårt att avgöra ombrandgaserna självantänder eller om brandförloppet återupptas.8.4 Att skilja mellan backdraft och brandgasexplosionBackdraft och brandgasexplosion har helt olika ursprung.Backdraft uppstår i ett rum där ventilationsförhållandenahar ändrats. Det kan t.ex. vara ett rum där rutorna sprickeroch släpper in luft, vilket medför antändning. Brandgasexplosionuppstår oftast i ett utrymme som gränsar tillbrandrummet. Därför är inte brandgasexplosionen med ide grafer som presenteras i denna bok.Generellt kan sägas att en backdraft leder till lägre tryckuppbyggnadän en brandgasexplosion. Backdraft förutsätteratt ventilationsförhållandena förändras och att detta i sig verkarsom tryckavlastning. I kapitlet om brandgasexplosionerdiskuterades också att det kan uppstå en brandgasexplosion i164 • GRÅZON MELLAN OLIKA FENOMEN

andrummet, men att det är sällsynt. Detta beror på att detoftast finns en tändkälla, som förbrukar den brännbara gasmassanså fort den uppstår. I regel uppstår inte tillräckligtstor mängd brännbar gasmassa.Man får försöka skapa sig en uppfattning om huruvidaantändningen beror på att en ventilationsöppning har förändratseller inte. Har den med ventilationsförändring attgöra är det fråga om en backdraft.8.5 Att skilja mellan övertändning och brandgasexplosionDessa båda situationer är enklast att skilja från varandra,eftersom övertändning involverar diffusionsflammor medanbrandgasexplosion involverar förblandade flammor.Det är därför mycket osannolikt att dessa situationer förväxlas.8.6 SammanfattningSammanfattningsvis kan konstateras att det är viktigt attförstå de processer som styr uppkomsten av brandfenomenenför att kunna uppfatta vad det är som egentligen har inträffat.Givetvis har också begreppen som sådana centralbetydelse, eftersom det i situationer som kräver snabb ochkorrekt handling inte finns utrymme för missförstånd.Generellt kan det sägas vara svårt att skilja mellan olikafenomen som hör samman med samma flamtyp. Övertändninginvolverar ju diffusionsflammor medan backdraftinvolverar både förblandade flammor och diffusionsflammor.Det kan då vara svårt att skilja dessa åt. Om vi iställetjämför övertändning med brandgasexplosion som involverarförblandade flammor så är det mycket lättare att skiljadessa åt.GRÅZON MELLAN OLIKA FENOMEN • 165

Bastubrand i KirunaHändelsen inträffade den 5 oktober 1999. 43 Räddningstjänsten iKiruna fick larm om bastubrand på Malmfältens folkhögskola. Enminut efter det att räddningstjänstens fordon rullat ut frånstationen, kom även automatlarm från folkhögskolan. På platskonstaterade räddningstjänsten att trapphuset vid bastun var fylltmed vit, ljus rök.Rökdykare sattes in för att via trapphuset gå ner i källaren ochsläcka. De sökte först av biljardrummet intill bastun för attsäkerställa att det inte fanns någon kvar där och fortsatte sedanmot bastun. Ingen högre temperatur registrerades vid dörren,däremot hördes knastrande ljud från bastun. När rökdykarnaöppnade bastudörren kändes ett mycket starkt insug genomdörröppningen. Ögonblicket därefter slog en blåaktig låga utfrån bastun. Brandgaserna utanför bastun antändes och en smällhördes – allt inom bråkdelen av en sekund.Rökdykarledaren matade slang när han hörde en kraftigsmäll. Han såg en tavla komma flygande, hörde glas krossas ochrök tryckas ut genom huvudentrén. Oroad anropade han rökdykarna.De svarade omedelbart att det inte var någon fara.BiutrymmeBastuBiljardrumFigur 119. Planritningöver källarvåningen.Observera att trapphusetär öppet och lederupp till entréplanet.BiutrymmeAngreppsväg166

I angränsande utrymmen till trapphuset i markplan hade delarav undertaket rasat. Detta trots att trapphuset utgjorde en egenbrandcell och sålunda var avskilt från de angränsandeutrymmena.Skadorna var störst längst upp i trapphuset, där ett glaspartikrossats samt en låst dörr tryckts upp, och delar av dörrkarmenslitits loss. Frånsett att stora delar av huset rökfylldes begränsadesskadorna till själva bastun, som blev totalt utbränd.Det troliga förloppet var följande: Branden i bastun hadepågått under en längre tid, och stora delar av värmen och brandgasernahade stannat kvar där. Brandgaserna kom dock ut blandannat i trapphuset, men hade inte tillräckligt hög temperatur föratt lösa ut värmedetektorerna. Brandgaserna i trapphusetblandades även ut med luft och hamnade inom brännbarhetsområdet.Då rökdykarna öppnade dörren till bastun fanns enbränslerik atmosfär i bastuutrymmet. Den blåaktiga lågan, somslog ut från bastun, antände brandgaserna utanför. Själva brandförloppetvar inte så våldsamt i källardelen som högre upp itrapphuset. Där var skadorna som värst.Stängd och regladbastudörrBastuRD1RD2AngreppsvägFigur 120. En detaljskissöver bastun.Angreppsvägen äralltså direkt ner fråntrapphuset och rakt in ibastun. Observera attsidoutrymmena förstsöktes av.167

OrdförklaringarAdiabatiskflamtemperaturAvsvalningsfasBackdraftBrandgasexplosionBrännbarhetsområdeBränslekontrollDeflagrationOm all energi som frigörs vid en förbränning går åt till attvärma upp de produkter som bildas vid förbränningen, kallasden temperatur som uppnås för adiabatisk flamtemperatur.Det är den högsta temperatur som kan förekomma.Adiabatisk flamtemperatur förekommer dock sällan ipraktiken eftersom en del energi förloras vid förbränningen.Avsvalningsfasen är perioden efter den fullt utvecklade rumsbranden.Här börjar temperaturen att sjunka eftersombränslet börjar att ta slut. Branden blir bränslekontrollerad.Begränsad ventilation under ett brandförlopp kan leda till attdet produceras en stor mängd oförbrända gaser. Om enöppning plötsligt tillkommer så kan den inströmmandeluften blandas med brandgaserna och skapa en brännbarblandning någonstans i rummet. Om det finns en tändkälla avnågot slag t.ex. en glöd så kommer detta att leda till enantändning av gasmassan, vilket i sin tur resultera i en mycketsnabb förbränning. Expansionen av gasvolymen leder till attresterande oförbrända gaser trycks ut genom öppningen ochorsakar ett eldklot utanför öppningen. Detta fenomeninträffar sällan, men kan vara extremt farligt.När oförbrända brandgaser läcker in i utrymmen angränsandetill brandrummet så kan dessa blandas mycket väl med luftenoch skapa en brännbar blandning.Om en tändkälla finnstillgänglig eller uppkommer på annat sätt så kan brandgasernaantändas med mycket stor förödelse som resultat.Dettafenomen uppkommer som tur är sällan.Det område inom vilket gas/luftblandningar går att antända.Efter antändning och i början av brandens utveckling kallarman branden bränslekontrollerad, eftersom det finnstillräckligt med luft för förbränningen och brandensutveckling styrs helt av bränslets egenskaper och dessplacering. En brand kan också vara bränslekontrollerad i ettsenare skede av branden.Deflagration används för att beskriva en flamspridning i enförblandad gasmassa. I brandsammanhang rör sig168 • ORDFÖRKLARINGAR

DetonationDiffusionsflammaEffektutvecklingExpansionsfaktorExplosionFullt utveckladrumsbrandFörblandade flammorFörbränningseffektivitetFörbränningshastighetflamfronten med hastigheten ca 3–5 m/s. En brandgasexplosionär alltså en deflagration.Detonation syftar på en förbränningssituation som leder tillatt flammor transporteras mycket snabbt, ibland tomsnabbare än ljudet. Chockvågen och flamfronten ärsammankopplade och transporteras genom gas/luftblandningen med hög hastighet. I praktiken orsakasdetonationen av fasta sprängämnen, inte av gasblandningar.En diffusionsflamma uppstår då bränslet och luften inte ärblandade med varandra då antändning sker. Bränsle och luftdiffunderar in i varandra och ett brännbart område uppstår igränsskiktet mellan dem. Stearinljuset är ett vanligt exempel.När ett material förbränns kommer värme att utvecklas. Denutvecklade värmen mäts i Watt (J/s).När en gasblandning antänds kan temperaturen stiga upp tillen faktor 8. Detta gör att volymen ökar med motsvarandestorleksmått.En exoterm kemisk process som, när den sker vid konstantvolym, ger upphov till en plötslig och betydande tryckökning.Detta stadium inträffar efter att övertändning uppnåtts.Branden är här ventilationskontrollerad och det är vanligtmed brandgastemperaturer i storleksordningen 800–900°C.Flammor sprider sig ut genom byggnadens öppningar. En delförbränning sker alltså utanför rummet.En förblandad flamma uppstår då bränslet och luften är välblandade med varandra innan antändning sker.Ett ämne som brinner frigör sällan all sin energi även omsyretillförseln är god. En del lämnas oförbrukad i den plymsom för brandgaserna till taket. Ju sämre syretillförsel destomer oförbrända gaser produceras.Förbränningshastighet är den hastighet med vilken pyrolyssker från ett material, kallas ibland också pyrolyshastighet.Denna mäts ofta i enheten g/m 2 s. Förbränningshastighet användsockså för att beskriva med vilken hastighet en flammarör sig i en gasmassa. Enheten är då m/s. Det är mycket viktigtatt hålla isär dessa två.ORDFÖRKLARINGAR • 169

Förbränningsvärme, DH cFörångningsvärme, DH v(ibland L v )Laminär strömningOförbrända gaserPulsationPyrolysStökiometri(ideal blandning)Tidigt brandförloppÄr ett mått på hur mycket energi materialet avger när detbrinner. Enheten är MJ/kg eller kJ/g.Förångningsvärmet är den värmemängd som behövs för att1 g gas skall lämna bränsleytan.Det förekommer två olika typer av strömning. Detta visar sigt.ex. när rök strömmar upp ur en smal skorsten. Först rör sigröken i parallella skikt utan att blanda sig. På ett visst avståndfrån utsläppet ändrar emellertid strömningen karaktär ochrökpartiklarna rör sig i oregelbundna banor med överlagradevirvlar. Den skiktade strömningen kallas laminär och denoregelbundna turbulent. Ordet laminär kommer från detlatinska ordet lamina (platta, skiva) och turbulent från detlatinska ordet turbulentur (orolig, stormig).Fortgår branden under otillräcklig syretillförsel kommer detatt bildas oförbrända brandgaser. Oförbrända gaser bildasalltid även om det finns god tillgång på luft. De oförbrändagaserna innehåller potentiell energi som kan frigöras undersenare skede och orsaka temperaturhöjning.Pulsationer uppstår ibland då branden går in i ett ventilationskontrolleratläge. Om det finns någon öppning i utrymmet såkan branden få tillgång till luft så att förbränning skall kunnaske. Detta leder i sin tur till att det bildas ett övertryck irummet och temperaturen stiger. Branden minskar på grundav syrebrist och temperaturen sjunker så småningom och nyluft kommer att kunna sugas in i rummet.Pyrolys är en kemisk sönderdelning eller annan kemiskomvandling från komplexa till enklare beståndsdelar, orsakadgenom inverkan av värme.När det finns precis så mycket luft som behövs för att förbränna bränslet fullständigt råder stökiometri. Då bildas enbartkoldioxid och vatten. Detta förekommer ytterst sällan ipraktiken.Motsvarar perioden från att branden startar tills att övertändninginträffar. Under denna period kan branden spridasig från startföremålet och det finns stora risker för demänniskor som finns i byggnaden att skadas.170 • ORDFÖRKLARINGAR

TurbulensfaktorTurbulent strömningVentilationskontrollÖvertändningNär flamman utbreder sig kommer flammans area att öka ochden bryts upp vilket gör att flamfrontens area blir större. Dettaleder till att förbränningshastigheten ökar.Det förekommer två olika typer av strömning. Detta visar sigt.ex. när rök strömmar upp ur en smal skorsten. Först rör sigröken i parallella skikt utan att blanda sig. På ett visst avståndfrån utsläppet ändrar emellertid strömningen karaktär ochrökpartiklarna rör sig i oregelbundna banor med överlagradevirvlar. Den skiktade strömningen kallas laminär och denoregelbundna turbulent. Ordet laminär kommer från detlatinska ordet lamina (platta, skiva) och turbulent från detlatinska ordet turbulentur (orolig, stormig).Allt eftersom branden växer kan den eventuellt bli ventilationskontrollerad,då det tillgängliga syret inte är tillräckligtför att förbränna de pyrolysgaser som bildas. Brandens effektutvecklingstyrs då helt av den mängd luft som finns tillgängligoch branden kallas därför ventilationskontrollerad.Övertändning är en övergångsperiod från det att branden ärlokalt belägen tills att hela rummet är involverat i branden.Övertändning inträffar när brandens effektutveckling överstigeren viss kritisk nivå. Bidragande orsaker till att brandenseffekt ökar är flamspridning över brännbara ytor ochåterstrålning från det varma brandgaslagret. Övertändning ärövergången från det tidiga brandförloppet till den fulltutvecklade rumsbranden.ORDFÖRKLARINGAR • 171

Förslag till lösning på kontrollfrågornaKapitel 21. I normala fall i storleksordningen 300–400°C.2. Flamspridning sker snabbast på en träfiberskiva eftersomvärmeupptagningsförmågan är mindre för dettamaterial.Ytan på materialet värms då upp snabbare.3. k3c. k står för värmeledningsförmågan,3 står fördensiteten och c för värmekapaciteten. Stål och furuträhar höga värden.4. Genom ledning, konvektion och strålning. Ledninginnebär att ett material leder värmen genom kroppen.T.ex. leds värme genom stål mycket bra och kan vid t.ex.fartygsbränder göra att material i kontakt med stålkonstruktionenkan antändas. Konvektion innebär attvärme överförs från t.ex. varma brandgaser till envärmedetektor. Strålning innebär att angränsandebyggnader kan antändas när de påverkas av högastrålningsnivåer.5. Flamspridningshastigheten påverkas främst av materialetsvärmeupptagningsförmåga, ytans orientering,ytans geometri samt förvärmning av materialet.6. Vertikalt uppåtriktad flamspridning och flamspridningpå undersidan av ett tak. Detta beror på att ytornaföruppvärms kraftigt.7. Beräkningen finns i kapitel 2. Överslagsmässigt tar detungefär ca 5–15 sekunder.8. Flamspridning gör att effektutvecklingen kan ökadrastiskt på några få sekunder. Rökdykarna måste varaberedda på att agera snabbt och korrekt om enövertändning är nära förestående.9. I normala fall ca 500–600°C.10. Plastmaterial med en låg värmeupptagningsförmågat.ex. polyuretan. Porösa träfiberskivor är ett annatexempel.Kapitel 31. Mager och fet kan användas när en gasmassa ärförblandad.2. Ca 8 bar.172 • FÖRSLAG TILL LÖSNINGAR PÅ KONTROLLFRÅGORNA

3. Dessa brukar delas in i normala tryckskillnader ochtryckskillnader skapade av branden. Normalatryckskillnader kan bestå av vindpåverkan, komfortventilationoch temperaturskillnader mellan ute- ochinneluft. Tryckskillnader skapade av branden är förhindradtermisk expansion och termisk stigkraft.4. Förblandade flammor uppstår när bränsle och luft ärförblandade innan antändning sker medandiffusionsflammor uppstår när bränsle och luft inte ärförblandade när antändning sker.5. En förblandad flamfront rör sig med ungefär 3–5 m/s.6. En deflagration är en flamutbredning i en förblandadgasmassa.7. En detonation är en flamutbredning i en förblandadgasmassa där en chockvåg är sammankopplad medflamfronten vilket leder till att mycket höga tryck ochhastigheter kan uppstå.8. När branden är bränslekontrollerad styrs effektutvecklingenav bränslet.Vid ventilationskontrolleradebränder så styrs effektutvecklingen av öppningarnasstorlek. Det är mycket viktigt att veta om branden ärbränsle- eller ventilationskontrollerad, t.ex. när mananvänder fläkt. Konsekvenserna av att tillföra luft kandå förutsägas.9. Det bildas en mängd produkter vid brand bl.a. koldioxidoch vatten som är de vanligaste. När förbränningseffektivitetensjunker bildas oförbrända gaser såsom kolmonoxid och oförbrända kolväten.10. Givetvis kan man hitta de produkter som beskrivs ifråga 9 men också en mängd luft som har följt medplymen upp.11. Hastigheten styrs av med vilken hastighet molekylernadiffunderar in i varandra. Denna hastighet ökar t.ex.med temperaturen.12. I ett öppet rum kommer det att finnas ett övertryck uppei rummet vilket gör att brandgaser läcker ut. I rummetsnedre del finns ett undertryck vilket gör att luft sugs in.13. I ett slutet rum kommer det att finnas ett övertryck ihela rummet som följd av termisk expansion. Men såFÖRSLAG TILL LÖSNINGAR PÅ KONTROLLFRÅGORNA • 173

fort mindre läckage uppkommer så kommer tryckökningtill följd av termisk expansion att minska ochtryckbilden kommer att se ut som i ett öppet rum.14. Under den normala rumsbranden dominerardiffusionsflamman.15. I storleksordningen 2 000–7 000 Pascal.16. Ca 15–20 Pascal. Det beror på hur varma brandgasernaär.17. Materialet avger en viss mängd värmeenergi vid förbränningoch kan i vissa fall droppa och spridabranden. Flamspridningen går olika snabbt beroendepå specifikt material.18. I flera fall är rutorna intakta när brandkåren kommertill platsen. Detta innebär att branden kan ha gått in iett ventilationskontrollerat förlopp.19. Det extra syret kan markeras på båda sidor medsymbolen X. På samma sätt kan det extra bränsletmarkeras på båda sidor. Ekvationen balanseras med 5syremolekyler. Produkterna blir 3 koldioxid och 4vattenmolekyler. Propan innehåller 3 kol och 8 väte.20. Utanför brännbarhetsområdet kommer inte flammanatt kunna existera eftersom det finns en för stor termiskballast. Den utvecklade energin är alltså inte tillräckligför att värma upp alla produkterna så att förbränningenkan fortgå.Kapitel 41. En övertändning styrs av diffusionsflammor.2. Ca 500–1 000°C3. Perioden variera beroende på en rad förutsättningar,bl.a. rummets geometri. Ibland är perioden bara någrafå sekunder.4. Framför allt återstrålning från brandgaslagret ochflamspridning på olika ytor.5. Skydd mot övertändning handlar framför allt om attkunna förutsäga när en brand närmar sig övertändning.Då behövs det bra kunskaper i brandförlopp. Kunskaperom kännetecken är mycket viktigt. Mer konkret handlardet om att minska temperaturen i brandgaserna så att174 • FÖRSLAG TILL LÖSNINGAR PÅ KONTROLLFRÅGORNA

inte återstrålningen och effektutveckling blir för höga.6. I litteraturen nämns bl.a. förändring av brandgaslagretsläge, hastigheten på de utströmmande brandgaserna,pyrolys från olika bränslepaket och flammor ibrandgaslagret. Brandgasernas färg eller ändring i färgkan användas med viss försiktighet.7. I många fall sprider sig branden inte från startföremåletoch brandens effekt är då inte tillräcklig för attorsaka övertändning. I vissa situationer blir brandenventilationskontrollerad och effektutvecklingenbegränsas då innan övertändning nås.8. Några få procent.9. I lokalen där det är betong i den omslutandekonstruktionen. Detta beror på att mer energi försvinnergenom värmeledning.Kapitel 61. En backdraft involverar både förblandade flammoroch diffusionsflammor.2. Ansamling av oförbrända brandgaser, inströmning avluft, blandning av gaser och luft, antändning mednågon typ av tändkälla, en turbulent deflagration uppståroch ett eldklot utanför rummet3. Förhållandena som behövs är mycket speciella.Sannolikhet för att en tändkälla skall finnas i det ögonblicksom den förblandade regionen uppstår i rummetär mycket låg.4. Pulsationer från små öppningar runt t.ex. dörrkarmar,varma dörrar och fönster, ingen synlig brand ochvisslande ljud runt öppningar.5. Backdraft uppstår när branden varit ventilationskontrolleradett tag.6. Genom att kyla brandgaserna innan de tänder eller attventilera ut brandgaserna innan man går in iutrymmet. Här finns det många alternativ. Rätt klädselär viktigt i dessa situationer.7. Det bästa är att försöka kyla brandgaserna innan mansläpper in för mycket luft.FÖRSLAG TILL LÖSNINGAR PÅ KONTROLLFRÅGORNA • 175

8. Nej, det beror på strålningsnivåerna och vilka materialsom finns i närheten.9. Det måste finnas en hög koncentration av oförbrändabrandgaser. Detta kan skapas genom att byggnaden ärvälisolerad, att det finns mycket brännbart materialhögt uppe i rummet, att det finns mindre läckageareorlångt ner i rummet och att en tändkälla kan uppstå.10. Bastu är vanlig.11. När förbränning sker i ett relativt tillslutet rumkommer ett övertryck att bildas som leder till attbrandgaser pressas ut genom öppningarna. Samtidigtsjunker syrehalten och flamman slocknar. Efter ett tagsjunker temperaturen vilket leder till att ett undertryckuppstår och ny luft kan då sugas in i rummet. Därefterär antändning möjlig igen. Det är mycket svårt attförutsäga om en brand kommer att pulsera eller inte.12. Fundera på i vilket stadium branden är, hur länge dethar brunnit, överväga riskerna och jämföra med vadsom kan vinnas med insatsen.13. Backdraft, att brandförloppet återupptas, branden kanha självslocknat eller att brandgaserna självantänder idörröppningen.14. Branden har självslocknat eller att brandförloppetåterupptas och branden ökar i intensitet.15. Det är inte vanligt. Fenomenet uppstår eftersombrandgasernas temperatur är högre än självantändningstemperaturen.Gaserna tänder i direkt kontaktmed luften.16. Om branden är ventilationskontrollerad när vi öppnardörren så får den ny fart och brandförloppet kan dååterupptas.17. Den mängd oförbrända gaser som finns i rummet ochblandningen. Ju större del av brandgaserna som ärförblandade desto högre tryck.18. Det beror på att det bildas ett övertryck i brandrummet.19. Troligtvis inte, men man kan aldrig vara helt säker.176 • FÖRSLAG TILL LÖSNINGAR PÅ KONTROLLFRÅGORNA

Kapitel 71. Många faktorer ska infalla samtidigt. En brännbarblandning skall finnas i ett sidoutrymme och entändkälla måste finnas där också.2. Andel förblandad volym, byggnadsdelarnastrycktålighet och ventilationsöppningarnas storlek.3. Förblandade flammor4. Nej, det räcker med en mindre del av gasmassan.5. Ca 8 bars tryck om utrymmet är helt stängt.6. Inte högre tryck än vad som bildas då den klenastekonstruktionen ger vika. Därefter sjunker trycket.7. Det kommer mycket sällan att kunna bildas en så stormängd förblandad gasmassa i själva brandrummeteftersom där oftast finns en tändkälla fortlöpande.8. Tyvärr väldigt få. Ofta ligger detta på det förebyggandeplanet. Ibland kan man skapa sig en uppfattning omdåligt isolerade genomföringar och fundera på var detkan finnas dolda utrymmen. Ofta inträffar brandgasexplosioneri utrymme som man inte visste existerade.9. Om det är möjligt trycksätt utrymmet innan dethinner byggas upp farliga koncentrationer.10. Se till att brandcellsgränser är intakta. Detektorer ellersprinkler kan också hjälpa till att förebyggabrandgasexplosioner.FÖRSLAG TILL LÖSNINGAR PÅ KONTROLLFRÅGORNA • 177

BeräkningsexempelBrännbarhetsgränserBeräkningsexempel: Undre brännbarhetsgränsenUtgångspunkten är den stökiometriska reaktionen förmetan. Ett okänt antal mol syrgas adderas på båda sidor.Den energi som utvecklas kommer att gå åt för att värmaupp ett antal extra produkter jämfört med vid stökiometri.X löses ut och andelen metan i blandningen beräknas.Följande reaktionsformel används:XO79 792 + CH 4 + 2O 2 + (X + 2) · __ N 2 D CO 2 + 2H 2 O + (X + 2) · __ N 2 + XO 21 212Metan utvecklar 800 KJ/mol och C p för de ingåendeprodukterna hämtas från tabell 4 sid 57.Sambandet DH c = S (C p · DT) används, där DT ärskillnaden mellan den adiabatiska flamtemperaturen ochbegynnelsetemperaturen. Begynnelsetemperaturen sättstill 300 K och den adiabatiska flamtemeraturen antas till1600 K.800 000 79 79__________ = 54,3 + 2 · 41,2 + X · 34,9 + X · __ 32,7 + 2 · __ · 32,7(1 600 – 300) 21 21Ekvationen ger X = 1,47 och med hjälp av detta räknasandelen metan i blandningen ut, alltså antalet mol CH 4delat med det totala antalet mol reaktander.______________________ 1= 5,7 vol%1,47 + 1 + 2 + (1,47 + 2) 79 __21Ekvationen ger att 5,7 % av reaktanderna är metan. Denundre brännbarhetsgränsen för metan är alltså 5,7 % .Detta räknas om till g/m 3 med hjälp av densiteten förmetangas. Sambandet blir:16/29 · 1,2 = 0,65 kg/m 3Massan blir då lika med 0,65 · 0,05 ≈ 35 g/m 3 .178 • BERÄKNINGSEXEMPEL

Man bör beakta att denna beräkning bygger på utgångstemperaturen300 K och att den kemiska reaktionen ärförenklad. I vissa tabeller bygger data på annan temperaturmen framför allt på experiment där den riktiga reaktionsformelnanvänds indirekt.Beräkningsexempel: Övre brännbarhetsgränsenMetan utvecklar 800 KJ/mol och C p för de ingåendeprodukterna hämtas från tabell 4.Sambandet DH c = S (C p · DT) används, där DT ärskillnaden mellan den adiabatiska flamtemperaturen ochbegynnelsetemperaturen. Begynnelsetemperaturen sättstill 300 K och den adiabatiska flamtemeraturen sätts till1973 K, vilket är något högre än normalt. 11 Reaktionsformelnär enligt följande:79 79XCH 4 + CH 4 + 2O 2 + 2 · __ N 2 D CO 2 + 2H 2 O + 2 · __ N 2 + XCH 421 21800 000 79__________ = 54,3 + 2 · 41,2 + X · 34,9 · 2,33+ 2 · __ 32,7(1 973 – 300) 21Ekvationen ger X = 1,17 och med hjälp av detta räknasandelen metan ut i blandningen.________________ 1,17 + 1 = 18 vol%791,17 + 1 + 2 + (2) __21Ekvationen ger att 18 % av reaktanderna är metan. 18 %räknas om till ett antal g/m 3 med hjälp av densiteten förmetangas. Sambandet blir:16/29 · 1,2 = 0,65 kg/m 3Massan blir då lika med 0,65 · 0,18 = 117 g/m 3 .BERÄKNINGSEXEMPEL • 179

Man bör beakta att denna beräkning bygger på begynnelsetemperaturen300 K och att reaktionsformeln ärmycket förenklad. I vissa av de tabeller som finns byggerdata på annan temperatur men framför allt på experimentdär den riktiga reaktionsformeln används indirekt.Beräkningsexempel: Temperaturens inverkan på undrebrännbarhetsgränsenUtgångspunkten är beräkningsexemplet där den undrebrännbarhetsgränsen för metan beräknades. Begynnelsetemperaturen,T 0 , byts ut i beräkningarna och ersätts med500 K. Beräkningar är mycket approximativa men ger engrov uppskattning av temperaturens inverkan på den undrebrännbarhetsgränsen.Sambandet DH c = S (C p · DT) används, där DT ärskillnaden mellan den adiabatiska flamtemperaturen ochbegynnelsetemperaturen. Begynnelsetemperaturen sättstill 500 K. Reaktionsformeln är enligt tidigare (seBeräkningsexempel: undre brännbarhetsgränsen.)800 000 79 79__________ = 54,3 + 2 · 41,2 + X · 34,9 + X · __ 32,7 + 2 · __ 32,7(1 600 – 500) 21 21Ekvationen ger X = 2,18 och med hjälp av detta räknasandelen metan ut i blandningen.______________________ 1= 4,8 vol %2,18 + 1 + 2 + (2,18 + 2) 79 __21Ekvationen ger att 4,8 % av reaktanderna är metan. Dettakan jämföras med den beräknade undre brännbarhetsgränsenfrån det tidigare exemplet, 5,7 %, där begynnelsetemperaturenantogs vara 300 K.Om temperaturen fortsätter att höjas kommer i principäven små mängder bränsle att vara brännbara. Den övre180 • BERÄKNINGSEXEMPEL

ännbarhetsgränsens temperaturberoende kan beräknasmed samma metod.ÖvertändningBeräkningsexempel: Effektutveckling som krävs för övertändningAntag ett rum med måtten 3,6 m · 2,4 m · 2,4 m.Öppningen är en dörr med bredden 0,8 m och höjden 2 m.De omslutande materialen är lättbetong. Beräkna deneffektutveckling som behövs för att branden i rummet skallutvecklas till övertändning.Figur 121.Vilkeneffektutvecklingbehövs för att nåövertändning?Inledningsvis räknas h k ut. För relativt korta tider bestämsh k av h k = (k3c/t) 0,5 där k3c är materialegenskaper och t ärtiden från det att branden börjar. k3c för lättbetong ärungefär 75 000 W 2 s/m 4 K 2 . Tiden antas vara 10 minuter; viddenna tidpunkt kan man anta att räddningstjänstenanländer.h k beräknas med uttrycket k3c/t och blir lika med 0,0112 kW/m 2 KVärdena sätts in i ekvationen:Q fo = 610(h h A T A W H ) 0,5Denna ger: Q fo = 610 (0,0112 · 44,48 · 1,6 · 2 0,5 ) 0,5 = 650 kWDetta kan jämföras med en soffa som utvecklar ca 1–2 MW.Effekten som behövs är alltså mycket mindre än detta.BERÄKNINGSEXEMPEL • 181

Om vi istället hade beräknat effektutvecklingen sombehövs för att ge övertändning efter 2–3 minuter skulle denblivit mycket större. Du kan själv prova genom att varieratiden (t) i utrycket för h k .BackdraftBeräkningsexempel:Hastigheten hos den inkommande luftströmmenRummets storlek är 2,4 · 2,4 · 6 m 3 och öppningen är enbred springa som motsvarar ungefär en tredjedel avhöjden, d.v.s. 0,8 meter. Bredden på öppningen är ca 2,2meter. Brandgastemperaturen är ca 150°C. Detta ger enungefärlig brandgasdensitet på 0,84 kg/m 3 . Luftens densitetär ca 1,2 kg/m 3 vilket ger bb = (1,2 – 0,84)/0,84 u 0,42v* hämtas från referens 32. Detta värde hör ihop medöppningens storlek i förhållande till geometrin, i detta fallden breda springan.v* = v/(g · h · b) 0,5 vilket gerv = 0,35 · (9,81 · 2,4 · 0,42) 0,5 u 1 m/sDetta ger enligt ekvationen ovan en hastighet på ca 1 m/svilket också visuellt verkar vara en bra approximation. Detär viktigt att inte använda detta resultat som något exaktvärde utan bara som ett överslagsvärde. Det kan därmedkonstateras att det kan ta ett antal sekunder innan enbrännbar blandning når antändningskällan, om den ärplacerad långt in i rummet.Ovanstående ekvation går också bra att applicera på denutgående luftströmmen och det är viktigt att konstatera attdet kan ta många sekunder innan luftströmmen, som harreflekterats vid bakre väggen, når dörröppningen igen.Blandningen i rummet kan då vara mycket väl blandad ochantändningen kan därmed leda till mycket snabb effektutvecklingmed livsfarliga konsekvenser.182 • BERÄKNINGSEXEMPEL

Storhetsguide(T sa – T i ) 2t a = ____________ k3c · p4(q2) 2T s – T i =2q2 t 0,5______ ________p 0,5 (k3c) 0,5T sa – temperaturen på ytan vid antändningsögonblicket (°C)t a – tid till antändning (s)q2 – tillförd värme W/m 2 – Strålningsenergi(I det här fallet från branden)T s – temperaturen vid ytan (°C) på bränsletT i – initialtemperatur (°C) på bränsleytan(ursprungstemperatur)k – värmeledningsförmåga W/m °C – Ett högt tal innebäratt materialet leder värme lätt3 – densiteten i kg/m 3c – specifik värmekapacitet i J/kg °C – Innebär förmågaför materialet att lagra värmet – tid i sekunder (s)Q = m2A f DH c xQ – värmeeffekt i Wm2 – förbränningshastighet i kg/m 2 s eller g/m 2 sA f – bränsleytans storlek i m 2DH c – förbränningsvärme vid fullständig förbränning i J/kgx – förbränningseffektivitet som styr hur effektivtbränslet förbrukas (dimensionslöst)DH c = S (C p · DT)DT – temperaturdifferensen (°C)C p – gasernas värmekapacitet (J/mol · K)DH c – förbränningsvärmen vid fullständig förbränning(MJ/kg eller kJ/g)STORHETSGUIDE • 183

S f = S u · E (m/s)E – expansionstal (dimensionslöst)S u – laminär förbränningshastighet (m/s)S f – flamhastighet (m/s)E = (T f /T i )( N b /N u )T f – temperaturen av produkterna (K)T i – ursprungstemperaturen (K)N b – summan av de produkter som finns efter reaktionenN u – summan av de reaktander som finns före reaktionenS f = S u · (T f /T i )S f = S u · b · (T f /T i )b – turbulensfaktorn (dimensionslöst tal)Dp = (3 a – 3 g )ghDp –tryckskillnaden i Pag – gravitationskonstanten (m/s 2 )h – höjden (m)3 a – den omgivande gasens densitet (kg/m 3 )3 g – gasernas densitet (kg/m 3 )pM3 = ___RTM – molekylvikt (kg/kmol eller g/mol)R – 8,31 (J/molK)T – temperaturen (K) Obs! Ej C° i ekvationen.p – trycket (Pa)Dp = 353(1/T a – 1/T g )gh353 – konstantT a – omgivningens temperatur (K)– gasernas temperatur (K)T g184 • STORHETSGUIDE

______ (p – p a ) Qt = _______p a V3 a c v T aQ – effektutvecklingen (W)V – utrymmets volym (m 3 )P a – det normala trycket (Pa)P – bildat tryck (Pa)t – tiden (s)T a – temperaturen (K)3 a – densiteten för vanlig luft (kg/m 3 )c v – specifik värmekapacitet vid konstant volym (J/kgK)(Q/c p T e A e ) 2Dp = _________23 eQ – effektutvecklingen (W)C p – specifik värmekapacitet vid konstant tryck (J/kgK)3 e – densiteten på utströmmande gas (kg/m 3 )T e – temperaturen på utströmmande gas (K)A e – läckagearean (m 2 )Q fo = 610(h k A T A W H ) 0,5Q fo – den värmeeffekt som behövs för att initieraövertändning (kW)h k – värmeövergångstalet (kW/m 2 K) som anger hurmycket värme som leds in i omslutandekonstruktioner.A T – inre omslutningsarean i rummet (m 2 )A W – area av ventilationsöppning (m 2 )H – höjden på ventilationsöppningen (m)610 – konstant framtagen genom regressionm a = 0,5A w Hm a – massflödet av den inströmmande luften (kg/s)A w – arean av öppningen (m 2 )H – höjden av öppningen (m)STORHETSGUIDE • 185

Q = mDH cxQ – värmeeffekt (W)DH c – förbränningsvärmet (MJ/kg eller KJ/g)x – förbränningseffektivitet (dimensionslöst)m – förbränningshastighet (kg/s)q2 f + q2 ext – q2 lossm = _____________ AL vq2 loss – värmeförluster från bränsleytan (kW/m 2 )q2 ext – strålning från omgivande delar (kW/m 2 )q2 f – värmeövergång från flamman (kW/m 2 )m – förbränningshastigheten i g/sA – bränslearean i m 2L v – förångningsvärmet (kJ/g)v* = v/(g · h · b) 0,5 vilket gerv – hastigheten på luftström (m/s)v*– dimensionslöst Froudes talh – rummets höjd (m)g – tyngdkraften (m/s 2 )b – densitetsskillnad mellan medier (dimensionslöst)186 • STORHETSGUIDE

Referenser1. Ondrus, J., Brandteori, Räddningsverket, 19962. Bengtsson, L-G., Övertändning, backdraft och brandgasexplosionsett ur räddningstjänstens perspektiv,Institutionen för brandteknik, Lunds universitet,Lund, 19993. McIntyre, C., Munthe, J.; Räddningsinsatser,Räddningsverket, Karlstad, 19964. Erlandsson, U., Sirenen nr 8, Räddningsverket,Karlstad, 19995. Ondrus, J., Brandförlopp, Institutionen för brandteknik,Lunds Universitet, Lund 19906. Analytisk lösning av värmeledningsekvationen,Institutionen för brandteknik, Lunds Universitet, Lund19907. Karlsson, B., Quintere, J., Enclosure Fire Dynamics,Institutionen för brandteknik, Lunds Universitet, Lund19978. Bengtsson, L-G., et al, Brandventilation i teori ochpraktik, R53-146/96, Räddningsverket, Karlstad,19969. Glassman, Irvin., Combustion,Third edition,Department of Mechanical and Aerospace Engineering,Princeton University, Princeton, New Jersey 199610. Drysdale, D.D., Brenton, J. R., Flames in Fires andExplosions, Fire Engineers Journal, July, 199711. Drysdale, D., An introduction to Fire Dynamics,John Wiley and Sons, Chichester 198512. Harris, R.J., The investigations and control of gasexplosions in buildings and heating plant, London 198313. Holmstedt, G., Kompendium i släckmedel och släckverkan,avdelningen för brandteknik, Lunds tekniskahögskola, Lund, 199914. Särdqvist, S., Manuell brandsläckning med vatten,avdelningen för brandteknik, Lunds tekniska högskola,Lund 1999REFERENSER • 187

15. Svensson, S., Brandgasventilation, Räddningsverket,Karlstad, 200016. Gordonova, P., Spread of smoke and fire gases via theventilation system,Department ofBuilding Sciences,Lunds university, Lund 199817. Backvik, B., et al, En handbok om brandskyddsteknik förventilationssystem, ISBN 91-630-4419-6, Stockholm199618. Andersson, P., Datorprogram FREIA, Institutionen förbrandteknik, Lunds Universitet, Lund19. ISO/IEC Guide 52, Glossary of Fire Terms andDefinitions, International Standards Organisations199020. Chitty, R., A survey of backdraft, Fire Research andDevelopment group, Home Office 199421. McCaffrey, B.J., Quintiere, J.G., Harkelroad, M.F.,Estimating room temperatures and the likelihood offlashover, Fire Technology 17 98-119 18 122 (1981)22. Särdqvist, S., Initial Fires, ISSN 1102-8246, Departmentof Fire Safety Engineering, Lund University, Lund 199323. Rasbash, D.J., Major Fire Disasters Involving Flashover,Fire Safety Journal,Vol. 17, No. 2, 199124. Friedman, R., Behavior of fires in compartment,International symposium in Fire Safety of combustiblematerials, (Edinburgh University), 197525. Beyler, C.L., Major species production by diffusionflames in two-layer compartment enviroment,FireSafety Journal, 10 47–56 (1986)26. Bengtsson, L-G., Experiment och modeller,Institutionen för brandteknik, LTH, Lund 199727. Wolley,W.D.,Ames, S., The Explosion Risk of StoredFoam Rubber, Building Research Establishment, CP36/75 197528. Hägglund,A., Lundin, B., Plaster och brand, SBF,Svenska Brandförsvarsföreningen, Stockholm, 197929. Bengtsson, L-G., Resultat av fullskaleförsök, SANDÖ,Räddningsskolan i Sandö, 1997188 • REFERENSER

30. Särdqvist, S., Svensson, S., Lundström, S. Släckförsökvid brand i stor lokal, Räddningsverket, ISBN 91-7253-048-0, Karlstad 200031. Fleischmann, C., Pagni, P.J.,Williamson, R.B.,Quantitative Backdraft Experiments, Proceedings ofthe 4th International Symposium on Fire SafetyScience (IAFSS) 199432. Fleischmann, C., Backdraft phenomena,University ofCalifornia, NIST-GCR-94-646, 199433. Gottuk, D.T., Peatross, M.J., 1995 Class B FirefightingDoctrine and Tactics: Final Report,Naval ResearchLaboratory,Washington DC 199634. Gojkovic, D., Initial Backdraft Experiments,Avdelningenför brandteknik, Lunds universitet, Lund, 200035. Hayasaka, H., Kudou.Y., Backdraft experiments in asmall compartment,Hokkaido University,Sapporo,Japan 199736. Hayasaka, H., Kudou.Y., Burning rate in a small compartmentfire, Hokkaido University, Sapporo, Japan 199737. Millar, D.J., Full Scale Limited Ventilation FireExperiments, Fire Engineering Research report,University of Canterbury 199538. Arbetarskyddsstyrelsens författningssamling, Rök- ochkemdykning,AFS 1995:1, ISBN 91-7930-295-539. Bengtsson, L-G., Fullskaleförsök med skärsläckaren,Helsingborgs Brandförsvar, Helsingborg, 200040. Croft,W.M., Fires involving Explosions – A literatureReview, Fire Safety Journal,Vol. 3, 198041. Dunn,V., Beating the backdraft, Fire Engineering/April 45–48, 198842. Bukowski, R.W., Modelling a backdraft, NFPA Journal,nov/dec 199543. Kiruna Räddningstjänst, Sirenen 7/98, Räddningsverket,Karlstad, 1999REFERENSER • 189

BildförteckningTecknade illustrationer och foton:Per Hardestam om ej annat anges.Omslagets framsida samt sid 6: Peder DoverborgOmslagets flik, författarfoto: Daniel Jönssons. 10 övre bild: Peter Frennessons. 10 undre bild, 16, 34, 84 samt 162: Olle Johanssons. 110, 114: Peter Lundgrens. 150: Roland StregfeltFigur nr:20, 32 till höger, 33: Sven-Ingvar Granemark27, 62, 76: Nils Bergström28, 63: Illustration Per Hardestam, på foto Peder Doverborg29: Peder Doverborg35: Jan Tapani68: Bild ur videofilm, Jan Tapani70, 71, 81: Bild ur videofilm, Sven-Ingvar Granemark88: Bild ur videofilm, Birger Markusson94, 95, 97, 101: Daniel Gojkovic/Rapporten Initial backdraftexperiments96, 98, 99, 100, 102: Bild ur videofilm, Charles Fleischmann106, 107: Kjell Nilsson109, 110: Bo Andersson111: Peter Lundgren.190 • BILDFÖRTECKNING