Brandsimulation

Die Simulation von Bränden in Gebäuden, respektive die Berechnung der Rauch- und Wärmeausbreitung gehört zu den schwierigeren Aufgaben der numerischen Simulation. Neben speziellen Kenntnissen der physikalisch-chemischen Prozesse bedarf es auch vertiefender Kenntnisse über die eingesetzten numerischen Verfahren.
Gerade diese Verflechtungen von brandschutzspezifischen Know-How mit Strömungsdynamik, Verbrennungskinetik und numerischer Mathematik führt dazu, dass die Simulationsanwendung und die Interpretation der Ergebnisse für viele Brandschutz-Sachverständige eine nicht oder nur schwer einschätzbare Black-Box ist.
Gleichzeitig werden mit Hilfe der Simulationstechnik Lösungsansätze begründet, die mit der Anwendung der bisherigen Methoden nicht möglich sind. Die Simulationsrechnungen sollen hierbei die Auswirkungen eines mutmaßlichen Brandereignisses vorhersagen, so zum Beispiel:

• die Rauchausbreitung bzw. die wirksame Entrauchung

  

  Gerade für die Flucht von Menschen müssen die Fluchtwege über eine bestimmte Zeit benutzbar bleiben. Mit Hilfe von Simulationen zur Rauchausbreitung werden die Schadstoffkonzentrationen und die optische Rauchdichte vorhergesagt und die geplanten Entrauchungsmaßnahmen bewertet.

• die Temperaturbeanspruchung von Bauteilen

  

  Sowohl für die Flucht von Menschen, als auch für die Rettungs- und Löschmaßnahmen der Feuerwehren dürfen die Temperaturen in den Flucht- und Rettungswegen nicht zu hoch sein. Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die durch den Brand entstehende Temperaturbelastung an tragenden Bauteilen. Diese dürfen für die Dauer der Rettungs- und Löschmaßnahmen nicht versagen.

• das Ansprechverhalten von Branddetektoren

  

  Damit der anlagentechnische Brandschutz in Form von Brandmeldeanlagen, Sprinkleranlagen oder Rauchabzügen wirksam werden kann, müssen diese den Brand zunächst detektieren. Unter anderem mit Hilfe von Simulationsrechnungen werden diese Ansprechzeiten ermittelt und Aussagen über den Zeitraum getroffen, in dem sich ein Brand ungestört entwickeln kann. Dies ist nicht nur in Gebäuden, sondern auch in Verkehrsmitteln von Interesse.

• die Wirksamkeit von Fluchtwegsplanungen

  

  In neueren Ansätzen wird die von der Brandsimulation berechnete Brand- und Rauchausbreitung mit Simulationsmodellen für die Berechnung des Evakuierungsverhaltens gekoppelt. Auf diese Weise wird die Evakuierung eines Bauwerks fallbezogen simuliert und die Wirksamkeit der Fluchtwegsgestaltung nachgewiesen.
  
  

Die diesen Anwendungen zugrunde liegende Technologie bedarf großer Sorgfalt. Weder Computergläubigkeit und blindes Vertrauen in die immer realistischere grafische Darstellung der Rechenergebnisse, noch die kategorische Ablehnung sind gerechtfertigt.
Die Simulationstechnik ermöglicht uns vielmehr einen Wechsel in der Sicherheitsbetrachtung. Anstatt durch starre technische Regelungen die Entwicklung neuer Architektur bzw. die Realisierung neuer benötigter Bauformen zu verzögern, beziehungsweise diese Regeln immer erst nach Schadensereignissen und erlittenem Leid zu verbessern, können durch den sorgsamen Einsatz der Simulationstechnik mögliche Probleme im Vorfeld erkannt und vermieden werden.

Hierfür ist allerdings eine sorgfältige Plausibilitätsprüfung derartiger sicherheitsrelevanter Brandsimulationen notwendig, die Gegenstand meiner wissenschaftlichen Arbeit ist.