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Although intense wildfire research has been done in the US and in Australia, it cannot be transferred directly to the situation in Europe as the local vegetation has a significant influence on the fire spread. The EU-funded project TREEADS and the so-called German pilot within the project are concentrating on wildfire in Europe. Extensive experimental research is done on local vegeta-tion in Germany and the experimental results are used to adjust the Fire Dynam-ics Simulator (FDS) to local vegetation as a fuel in the calculations. The particle model and the boundary fuel model are developed for the simulation of forest fires. Both models require the kinetic input for the dehydration, pyrolysis, and char oxidation process. This three-step simplified model describes the basic fuel combustion kinetic. Most published simulations use the default kinetic input of pine needles from FDS user manual.
To adjust the simulation to local vegetation, the corresponding kinetic parame-ters have been experimental investigated. Samples of pine needles, moss and other falling leaves were collected, air dried and grinded into powder. The TG analysis of all these samples were done under different heating rate of 5, 10 and 20K/min.
The activation energy and the corresponding pre-exponential factor were calcu-lated. The results show that fire spread depends significantly on the vegetation and comparison with small scale experiments show good agreement using the new kinetic parameters. The new model is applied to a larger scenario and will be compared to the results of large-scale experiments for further validation of the model.
Um die Ausbreitungsmechanismen von Vegetationsbränden und besonders bei Bodenbränden besser zu verstehen, wurden die Einflussfaktoren auf die Brandausbreitung näher untersucht. Da die Brandausbreitung auch in starkem Maße von der lokalen Vegetation abhängt, war eine Charakterisierung der lokalen Vegetation und der Bodenverhältnisse wichtig. Die Wetterverhältnisse spielen einerseits im Vorfeld des Brandes durch längere Dürreperioden als auch während des Brandes, z.B. durch den Windeinfluss, zusätzlich eine große Rolle.
Durch die numerische Simulation kann eine größere Variation der Einflussgrößen abgebildet werden als durch die zeitlich und finanziell begrenzten experimentellen Möglichkeiten. Für die Berechnungen wird der Fire Dynamic Simulators (FDS) mit dem Paket WFDS verwendet. Dadurch kann mit einem vereinfachten 3-Phasen-Reaktionskinetikmodell, bestehend aus Dehydrierung, Pyrolyse, Kohleoxidation, die Ausbreitung von Vegetationsbränden verschiedener Waldbodenarten untersucht werden. Es wurden dazu 6 typische Pflanzenarten und Bodenproben aus Kiefern-, Buchen und Eichenbeständen ausgewählt.
Die gesammelten Waldbodenproben wurden alle hinsichtlich des Wassergehalts, des organischen Gehalts, der Packungsdichte, der Dichte und der statistisch ermittelten Pflanzenartenverteilung charakterisiert. Das kinetische Abbrandverhalten wurde durch Thermogravimetrische Analyse (TGA) untersucht. Alle diese Daten wurden als Eingabeparameter für die Simulation verwendet. Die numerischen Simulationen werden mit Experimenten im kleinen, mittleren und Real-Maßstab validiert.
Um die Ausbreitungsmechanismen von Vegetationsbränden und besonders bei Bodenbränden besser zu verstehen, wurden die Einflussfaktoren auf die Brandausbreitung näher untersucht. Da die Brandausbreitung auch in starkem Maße von der lokalen Vegetation abhängt, war eine Charakterisierung der lokalen Vegetation und der Bodenverhältnisse wichtig. Die Wetterverhältnisse spielen einerseits im Vorfeld des Brandes durch längere Dürreperioden als auch während des Brandes, z.B. durch den Windeinfluss, zusätzlich eine große Rolle.
Durch die numerische Simulation kann eine größere Variation der Einflussgrößen abgebildet werden als durch die zeitlich und finanziell begrenzten experimentellen Möglichkeiten. Für die Berechnungen wird der Fire Dynamic Simulators (FDS) mit dem Paket WFDS verwendet. Dadurch kann mit einem vereinfachten 3-Phasen-Reaktionskinetikmodell, bestehend aus Dehydrierung, Pyrolyse, Kohleoxidation, die Ausbreitung von Vegetationsbränden verschiedener Waldbodenarten untersucht werden. Es wurden dazu 6 typische Pflanzenarten und Bodenproben aus Kiefern-, Buchen und Eichenbeständen ausgewählt.
Die gesammelten Waldbodenproben wurden alle hinsichtlich des Wassergehalts, des organischen Gehalts, der Packungsdichte, der Dichte und der statistisch ermittelten Pflanzenartenverteilung charakterisiert. Das kinetische Abbrandverhalten wurde durch Thermogravimetrische Analyse (TGA) untersucht. Alle diese Daten wurden als Eingabeparameter für die Simulation verwendet. Die numerischen Simulationen werden mit Experimenten im kleinen, mittleren und Real-Maßstab validiert.
Although intense wildfire research has been done in the US and in Australia, it cannot be transferred directly to the situation in Europe as the local vegetation has a significant influence on the fire spread. The EU-funded project TREEADS and the so-called German pilot within the project are concentrating on wildfire in Europe. Extensive experimental research is done on local vegeta-tion in Germany and the experimental results are used to adjust the Fire Dynam-ics Simulator (FDS) to local vegetation as a fuel in the calculations. The particle model and the boundary fuel model are developed for the simulation of forest fires. Both models require the kinetic input for the dehydration, pyrolysis, and char oxidation process. This three-step simplified model describes the basic fuel combustion kinetic. Most published simulations use the default kinetic input of pine needles from FDS user manual.
To adjust the simulation to local vegetation, the corresponding kinetic parame-ters have been experimental investigated. Samples of pine needles, moss and other falling leaves were collected, air dried and grinded into powder. The TG analysis of all these samples were done under different heating rate of 5, 10 and 20K/min.
The activation energy and the corresponding pre-exponential factor were calcu-lated. The results show that fire spread depends significantly on the vegetation and comparison with small scale experiments show good agreement using the new kinetic parameters. The new model is applied to a larger scenario and will be compared to the results of large-scale experiments for further validation of the model.
Verbrennungseffizienzen dienen zur Bewertung des Brandverhaltens von Stoffen im Rahmen der Brandschutzbemessung von Gebäuden.
Da die Verbrennungseffizienz eines Stoffes von den Prüfbedingungen maßgeblich abhängt und kein standardisiertes Bestimmungsverfahren existiert, wurde eine Methode zur Berechnung reproduzierbarer Werte von hölzernen Stoffen anhand des Cone Calorimeters und des Single Burning Item Test entwickelt.
Mittels Propan-Brennern mit einer Brennerleistung 750 kW wurden in einer U-Bahn-Station Heißgasversuche durchgeführt und die zeitlichen und örtlichen Verteilungen der physikalischen Größen (Stoffkonzentration, Temperatur und Rauchgasdichte) erfasst. Laborversuche sowie die Feldversuche sind Validierungsgrundlage für ANSYS CFX und FDS und die später im Rechenmodell der U-Bahn-Station zur Untersuchung der Grundströmung und Rauchausbreitung verwendeten mathematisch-physikalischen Modelle. Der Aufsatz stellt das Projekt ORPHEUS vor und diskutiert die ersten Ergebnisse.
Nach DIN 18230-1 erfolgt in Deutschland die Brandlastberechnungen unter Anwendung
des Abbrandfaktors m. Der Abbrandfaktor m ist ein dimensionsloser Beiwert mit dem die
Brandlast aus einem Stoff oder Stoffgemisch bewertet wird. Neben dem Brandverhalten
des Stoffes berücksichtigt er das Temperatur-Zeit-Verhalten im Bauteil. Die einzige
Prüfapparatur, mit der Abbrandfaktoren bestimmt wurden, ist jedoch nicht mehr existent.
Ein Wiederaufbau der abgeschafften Prüfapparatur wurde wegen apparateabhängigen
Messunsicherheiten und auch aus wirtschaftlichen Gründen als nicht sinnvoll angesehen.
Die Erarbeitung eines äquivalenten Verfahrens zum Abbrandfaktor m unter Verwendung
der Verbrennungseffektivität und unter Berücksichtigung der Bauteilerwärmung war daher
Gegenstand dieses Forschungsvorhabens. Ziel war es für Brandlastberechnungen
nach DIN 18230-1 die Verbrennungseffektivität anzuwenden. Die Verbrennungseffektivität
beschreibet jedoch nur den verringerten Energieumsatz von Stoffen im Brandraum.
Es wurde daher ein Verfahren erarbeitet, dass ergänzend zur Brandlastberechnung unter
Anwendung der Verbrennungseffektivität das Temperatur-Zeit-Verhalten in einem
brandbelastenden Bauteil berücksichtigt.
The time dependent thermal behavior is analyzed with FLUENT for the fluid as well as the solid region (concrete component) in case of a 100 MW n-heptane fire. To study the effect of parameters in mathematical-physical models several sensitivity studies were carried out to investigate the effect on the fluid flow as well as on the component. The influence of soot was additionally considered. FDS simulations as well as empirical calculations considering underlying assumptions are additionally used to examine the plausibility of results from the FLUENT simulations. This is an appropriate method if no experimental results are available. Recommendations are given for choosing parameters in mathematical-physical models e.g. radiation models. The results of the CFD investigations show that considering the influence of soot provides maximum temperatures which were 200 K lower than without soot.
In a bus depot fire in Germany 69 buses were destroyed in 2011. The fire started in one bus. Investigations after the fire showed that most likely a technical defect was the cause of the fire. The fire spread very rapidly to the other buses. The bus depot was in a building, which was also completely destroyed. In recent years several fires occurred in bus depots in Germany. All these fires showed the same rapid fire development, though the 2011 fire was the most severe with a property loss of about 22 million Euro. Operation interruption also is a key issue after these fires. The fire development and fire spread was investigated numerically after the fire with FDS 5 (NIST). The predicted fire spread was in good agreement with the timeline, which could be reconstructed after the fire: a video was made by a monitored location nearby.
Reasons for the rapid fire development and spread were investigated as well as fire safety measures in the building as smoke and heat Ventilation. Extensive experimental investigations of bus materials showed that these materials have poor fire performance compared with materials of other transport vehicles, e.g. trains. The poor fire performance of the bus materials affect directly the fire and smoke development in bus fires. As well as the real cases as the numerical calculations show that is nearly impossible to save the building or other buses in a building, which is used as a bus depot if one bus is already fully in fire. Often the bus fires Start in the engine compartment. Onboard suppression Systems can significantly reduce the hazard of these fires. Different fire safety measures are discussed and recommendations are derived from the investigations to reduce the hazard of bus depot fires.
Der schwerwiegende Brand in einem Busdepot mit einem Verlust von 70 Fahrzeugen im Jahr 2011 in Deutschland hat gezeigt, dass Busdepots nicht wie andere Industriegebäude ausgelegt warden dürfen, ohne die speziellen Anforderungen zu berücksichtigen, die für ein Busdepot mit vielen Bussen innerhalb eines Gebäudes notwendig sind. Die Feuerentwicklung im Busdepot wurde untersucht und die Brandschutzmaßnahmen wurden bewertet. Aufgrund der Untersuchungen der Provinzial Versicherung und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wurden Empfehlungen ausgesprochen, wie der Brandschutz von Busdepots verbessert werden kann.