Ingenieurmodell zur brandschutztechnischen Bemessung von Bauteilen auf der Basis von experimentell ermittelten Verbrennungseffektivitäten

Blume, Gary Werner

In dieser Arbeit wird ein Ingenieurmodell zur Ermittlung der äquivalenten Branddauer tä auf der Basis numerischer Berechnungen (Zonenmodell) in Verbindung mit einem experimentellen Ansatz zur Bewertung des Abbrandverhaltens von Brandlasten entwickelt. Ausgangsgröße ist die rechnerische Brandbelastung q. Das Abbrandverhalten wird durch die Verbrennungseffektivität CHI, eine in Laborversuchen direkt messbare Größe, bewertet. Die Verbrennungseffektivität gibt den Anteil der bei der Verbrennung freisetzbaren Wärmemenge an, der maximal bei 1 liegen kann. CHI ist für die meisten Brandlasten bei den in der Praxis vorkommenden Rand- und Lagerungsbedingungen noch nicht gemessen. Die grundsätzliche Vorgehensweise zur experimentellen Bestimmung der Verbrennungseffektivität CHI im Room-Corner-Test (RCT) nach ISO 9705 mit Hilfe der Sauerstoffkalorimetrie unter Berücksichtigung variierter Ventilationsbedingungen wird dargelegt und auf einige typische brennbare Stoffe angewendet. 2 feste brennbare Stoffe - Holz und Polyethylen-Granulat - sowie 2 brennbare Flüssigkeiten - Hydrauliköl und Glykol - wurden als Brandlasten gewählt. Alternativ wird gezeigt, dass die Verbrennungseffektivität auch im kleineren Maßstab mit einem modifizierten Cone-Kalorimeter nach dem Prinzip der Sauerstoffkalorimetrie bestimmt werden kann. Dadurch wird die notwendige Durchführung von Reihenuntersuchungen zur Bestimmung der Verbrennungseffektivität für die Vielzahl der praxisrelevanten Brandlasten ermöglicht.

This paper introduces an engineering model for calculating the equivalent time of fire exposure based on numerical calculations (zone model) in association with an experimental method assessing burning behavior of fire loads. Fire load density q is the basic quantity. Combustion efficiency CHI, measured in real fire tests, determines burning behavior. CHI can assume a maximal value of 1. For most fire loads CHI has yet to be determined considering realistic boundary conditions. The principle method of experimentally determining CHI in the Room-Corner-Test according to ISO 9705 is by using the oxygen consumption method under consideration of varying ventilation conditions for different fire loads. By example here this was demonstrated by two typical solid fuels, wood and polyethylene, and two liquid fuels, hydraulic oil and glycol. An alternative testing method based on the use of a modified cone calorimeter is also discussed. This small scale apparatus allows for repetition testing of a large variety of fuels.

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Blume, Gary Werner: Ingenieurmodell zur brandschutztechnischen Bemessung von Bauteilen auf der Basis von experimentell ermittelten Verbrennungseffektivitäten. 2002.

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