Grabeneffekt

Der Grabeneffekt (engl. trench effect) ist eine Überlagerung von zwei gut bekannten aber verschieden Phänomenen: Der Coandă-Effekt aus der Flussdynamik und dem Flashover aus der Branddynamik.

Beschreibung des Phänomens

Der Coandă-Effekt ist die Tendenz eines schnellbewegten Stromes von Luft von einer nahe gelegenen Oberfläche abgelenkt zu werden. De Luftstrom bewegt sich dadurch gebunden an die Oberflächenausrichtung.

Der Flashover ist eine plötzliche Durchzündung von Pyrolysegasen, die durch die Erhitzung verschiedener Materialien bei einem Brand entstehen. Wenn das richtige Verhältnis aus stöchiometrischem Gas/Sauerstoffgemisch und Temperatur besteht kommt es zu einem Flammsprung mit Druckerhöhung (also eine Art Explosion). Bei dieser Durchzündung stehen dann alle entzündlichen Flächen eines Brandraumes spontan in Flammen.

Der Grabeneffekt tritt auf wenn ein Feuer in der nähe einer steilen Oberfläche brennt. Die Flammen streben nicht wie man es erwarten würde nach oben, sondern legen sich gemäß dem Coandă-Effekt auf die Oberfläche. Die Flammen heitzen die Oberfläche oberhalb des Brandes so weit auf, das einerseits es zum Ausschwitzen von Pyrolysegase kommt, andererseits die Entzündungstemperatur der Oberfläche erreicht wird. Dann kommt es in Übereinstimmung mit der Flashovertheorie zu einer Durchzündung, bei der schlagartig die gesamte schräge Oberfläche in Flammen steht. Die Flammen schießen über das obere Ende der schiefen Ebene hinaus, wobei enorme Temperaturen entstehn. Dadurch kann es zum Entzünden des Raumes oberhalb der schiefen Ebene kommen.

Erkenntnisgewinnung

Der Grabeneffekt ist noch nicht sehr lange bekannt. Als es 1987 zu dem verherrenden Feuer im Londoner King’s Cross St. Pancras-U-bahnhof kam, konnte man sich nicht erklähren, wie ein zunächst kleines Feuer auf einer Rolltreppe mit Holzstufen zu einem plötzlichen Flammstoß führen konnte, der die Halle oberhalb entzündete und so viele Menschen das Leben kostete. Eine Computersimulation zeigte den bisher unbekannten Grabeneffekt auf, was die Programmierer aber zunächst als Simulationsfehler sahen. Erst verschiedene Modellaufbauten der Rolltreppe konnten beweisen, dass es einen bisher unbekannten Durchzündungseffekt gibt.

Quellen

Y. Wu & D. Drysdale, Study of upward flame spread on inclined surfaces HSE contract research report no. 122, 1996. ISBN 0-7176-1289-9
K. Moodie, The King's Cross Fire: Damage Assessment and Overview of the Technical Investigation Fire Safety Journal, vol 18 (1992) 13-33
S. Simcox, N.S. Wilkes & I.P. Jones, Computer Simulation of the Flows of Hot Gases from the Fire at King's Cross Underground Station Fire Safety Journal, vol 18 (1992) 49-73
K. Moodie & S.F. Jagger, Results and analysis from the scale model tests Paper presented at I Mech E seminar, The King's Cross Underground Fire: fire dynamics and the organisation of safety 1 June 1989; ISBN 0-85298-705-6
A.F. Roberts, The King's Cross Fire: a correlation of the eyewitness accounts and results of the scientific investigation Paper presented at I Mech E seminar,The King's Cross Underground Fire: fire dynamics and the organisation of safety 1 June 1989; ISBN 0-85298-705-6

Siehe auch