Warmtestraling

Warmtestraling is overdracht van energie door elektromagnetische straling. Bij een brand zenden vlammen, hete rook en opgewarmde oppervlakken straling uit. Deze energie kan personen en materialen op afstand belasten, zonder dat hete gassen het ontvangende object hoeven te bereiken. Warmtestraling speelt daardoor een rol bij branduitbreiding, brandoverslag en de bruikbaarheid van vluchtroutes. De belasting op een oppervlak wordt uitgedrukt als stralingswarmtestroomdichtheid, doorgaans in kW/m².

De uitgezonden straling hangt sterk af van temperatuur en stralingseigenschappen. Voor een ideaal zwart oppervlak geldt een relatie met de vierde macht van de absolute temperatuur in kelvin. Werkelijke oppervlakken wijken daarvan af; hun emissiviteit beschrijft die afwijking binnen de gebruikte benadering. Voor vlammen en rook spelen ook roet, gassamenstelling, dikte van de stralende zone en absorptie onderweg een rol. Een universele emissiviteit of een vaste stralingsfractie is daarom niet voor iedere brand geschikt.

Hoeveel straling een doeloppervlak ontvangt, hangt tevens af van afmetingen, afstand, oriëntatie en afscherming. De zichtfactor beschrijft bij geschikte geometrische modellen welk deel van de uitgezonden straling het ontvangende vlak kan bereiken. De bekende afname met het kwadraat van de afstand geldt alleen bij een passende puntbronbenadering. Dicht bij een grote gevelopening of uitgebreide vlam is die vereenvoudiging vaak ontoereikend. Daar moet de ruimtelijke omvang van de bron worden meegenomen.

Ontvangen, geabsorbeerde en netto warmtestroom zijn verschillende grootheden. Een oppervlak reflecteert een deel van de invallende straling en straalt zelf energie uit. Daarnaast kan convectie bijdragen aan opwarming of afkoeling. Bij de beoordeling van ontbranding zijn daarom ook blootstellingsduur, materiaaleigenschappen, vocht en eventuele aanwezigheid van een ontstekingsbron van belang. Een enkele gemeten stralingswaarde bewijst niet dat alle materialen onder die omstandigheden op hetzelfde moment ontbranden.

Voor personen hangt de toelaatbare blootstelling onder meer af van duur, kleding en het gekozen criterium. Voor brandoverslag kunnen genormeerde rekenregels andere criteria en vereenvoudigingen voorschrijven dan een analyse van vluchtveiligheid. Een getal uit de ene toepassing kan niet zonder onderbouwing in de andere worden gebruikt. Een genormeerde brandoverslagberekening en een blootstellingsanalyse voor vluchtende personen kunnen daardoor verschillende rekenwaarden gebruiken, elk afgestemd op het eigen beschermingsdoel.