Mein Zukunft Bau

Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Verbrennungseffektivität für Brandlastberechnungen

Projektnummer

F20-10-1-023; 10.08.18.7-11.17

Laufzeit / Status

11.2011 - 05.2013 / abgeschlossen

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Projektdetails

Beteiligte

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung -BAM-, BerlinBearbeiter

Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung -BBR-, Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung -BBSR-, Forschungsinitiative "Zukunft Bau", BonnFörderer

Dr.ChristianKnaustBearbeiter

M.Sc.ChristianKuscheBearbeiter

Cluster

Verbesserung der Bau- und Planungsprozesse

Projektbeschreibung

Die Brandlastberechnung für Industriebauten erfolgt in Deutschland entsprechend der DIN 18230-1. Brandlasten bestehen in den meisten Fällen aus verschiedenen brennbaren Feststoffen und Flüssigkeiten, die in Abhängigkeit ihrer Lagerungsart, ihren stofflichen Eigenschaften und den Ventilationsbedingungen unterschiedliche Wärmeleistungen zur Folge haben. Als Eingangsgröße zur Brandlastberechnung berücksichtigt der sogenannte Abbrandfaktor m (m-Faktor) das individuelle Abbrandverhalten von Feststoffen und Flüssigkeiten. Der m-Faktor ist ein dimensionsloser Beiwert, der den Temperatur-Zeit-Verlauf in einem Vergleichsbauteil bei Abbrand eines Stoffes oder Stoffgemisches unter Bezug auf sägerauhes Fichtenholz bewertet. Die Bestimmung des m-Faktors erfolgte bis vor einigen Jahren entsprechend der DIN 18230-2 in dem m-Faktor-Ofen. Bis zu der Verschrottung des letzten in Deutschland existierenden m-Faktor-Ofens wurden mehr als 100 m-Faktoren von verschiedenen Stoffen ermittelt. Zurzeit ist es nicht möglich m-Faktoren für Brandlastberechnungen experimentell zu bestimmen. Da infolge industrieller Entwicklungen zunehmend neu entwickelte Stoffe auf den Markt kommen, deren Abbrandverhalten zu bestimmen ist, ist es notwendig, ein alternatives Verfahren zur Brandlastermittlung zu entwickeln. Dazu werden im Rahmen eines durch das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) geförderten Forschungsprojektes experimentelle Untersuchungen durchgeführt. International wird das Abbrandverhalten von Feststoffen und Flüssigkeiten durch die Verbrennungseffektivität bestimmt. Die Verbrennungseffektivität ist das Verhältnis der während einer Verbrennung effektiv freigesetzten Wärme (effektive Verbrennungswärme) zu der theoretisch maximalen Wärmefreisetzung (Heizwert). Grundlage zur experimentellen Bestimmung der Verbrennungseffektivität ist die Wärmefreisetzungsrate. Um bisher gemessene m-Faktoren nicht verwerfen zu müssen und das Abbrandverhalten zukünftig mit einer der DIN 18230-1 äquivalenten Methode der Brandlastbestimmung zu ermitteln, war es das Ziel, einen theoretischen Zusammenhang zwischen m-Faktor und Verbrennungseffektivität herzustellen. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen wurden für verschiedene Feststoffe (sägerauhes Fichtenholz, mitteldichte Holzfaserplatte - MDF, Polystyrol- PS-B1, Polyurethan-Hartschaum - PUR-B1, PUR-B2, PUR-B3 und Span platte) und einer Flüssigkeit (n-Heptan) die Wärmefreisetzungsrate am Cone Calorimeter und am Single Burning Item Test (SBI) bestimmt. Anhand der experimentell ermittelten Wärmefreisetzungsrate und dem Masseverlust wurde die effektive Verbrennungswärme bestimmt. Über das Verhältnis aus effektiver Verbrennungswärme zu Heizwert wurde die Verbrennungseffektivität für jeden untersuchten Stoff ermittelt. Der zur Berechnung der Verbrennungseffektivität erforderliche Heizwert wurde für jeden Stoff entsprechend der DIN EN ISO 1716 im Bombenkalorimeter experimentell ermittelt. Um den Einfluss des Energieeintrages auf das Abbrandverhalten von Stoffen zu untersuchen wurde am Cone Calorimeter die Wärmestromdichte an der Probenoberfläche (35 kW/cbm, 50 kW/cbm und 70 kW/cbm bzw. 75 kW/cbm) und am SBI die Brennerleistung (33 kW und 51 kW) variiert.

Schlagwörter

Industriebau; Brandlast; Berechnung; Brandlastberechnung; Baulicher Brandschutz; Lagerung; Materialeigenschaft; Normung; DIN 18230; Feststoff; Flüssigkeit; Brandverhalten; Verbrennungseffektivität; Abbrandverhalten;

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