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(2017)
Zur Bestimmung von Gefährdungsbereichen wird für Gasausbreitungsberechnungen zurzeit vorwiegend die VDI Richtlinie 3783 herangezogen. Bei der Berechnung der Ausbreitung dichteneutraler oder leichter Gase nach Blatt 1 der Richtlinie kann die Bebauung nicht berücksichtigt werden. Dies und die Frage der Anwendbarkeit im Nahbereich der Quelle waren Gründe die VDI-RL zu überarbeiten. Grundlage hierfür ist ein Lagrange´sches Partikelmodell nach VDI 3945 Blatt 3 in Verbindung mit dem Windfeldmodell in der VDI-RL 3783 Blatt 8.
Vergleichsberechnungen zeigen, dass das Lagrange´sches Partikelmodell im Vergleich zu experimentellen Untersuchungen einer ebenen, ungestörten Grenzschichtströmung eine bessere Übereinstimmung in der Konzentrationsverteilung ergibt, als die VDI-RL 3783 Blatt 1. Die Qualität einer Berechnung mit dem Lagrange´schen Partikelmodell ist wesentlich von der Güte der Windfeldberechnung abhängig. Für drei Gebäudekonfigurationen sind die Windfelder mit dem etablierten diagnostischen Windfeldmodell TALdia und mit dem prognostischen CFD-Tool OpenFOAM berechnet und mit Messwerten verglichen worden. Mit OpenFOAM können nach den bisherigen Untersuchungen qualitativ gleichwertige, eher bessere Windfelder berechnet werden.
Zur Bestimmung von Gefährdungsbereichen wird für Gasausbreitungsberechnungen zurzeit vorwiegend die VDI Richtlinie 3783 herangezogen. Bei der Berechnung der Ausbreitung dichteneutraler oder leichter Gase nach Blatt 1 der Richtlinie kann die Bebauung nicht berücksichtigt werden. Dies und die Frage der Anwendbarkeit im Nahbereich der Quelle waren Gründe die VDI-RL zu überarbeiten. Grundlage hierfür ist ein Lagrange´sches Partikelmodell nach VDI 3945 Blatt 3 in Verbindung mit dem Windfeldmodell in der VDI-RL 3783 Blatt 8.
Vergleichsberechnungen zeigen, dass das Lagrange´sches Partikelmodell im Vergleich zu experimentellen Untersuchungen einer ebenen, ungestörten Grenzschichtströmung eine bessere Übereinstimmung in der Konzentrationsverteilung ergibt, als die VDI-RL 3783 Blatt 1. Die Qualität einer Berechnung mit dem Lagrange´schen Partikelmodell ist wesentlich von der Güte der Windfeldberechnung abhängig. Für drei Gebäudekonfigurationen sind die Windfelder mit dem etablierten diagnostischen Windfeldmodell TALdia und mit dem prognostischen CFD-Tool OpenFOAM berechnet und mit Messwerten verglichen worden. Mit OpenFOAM können nach den bisherigen Untersuchungen qualitativ gleichwertige, eher bessere Windfelder berechnet werden.
Bei Auswirkungsbetrachtungen zur Ermittlung von Gefährdungsbereichen sind Brände immer ein relevantes Szenario. Bei Bränden im Freien steht meistens die Wärmestrahlung im Vordergrund, da durch den großen konvektiven Wärmestrom die Brandgaswolke aufsteigt und die Brandgaskonzentrationen in Bodennähe gering sind. Bei einem Brand in einem Gebäude hingegen spielt die Wärmestrahlung keine Rolle, solange das Gebäude (Gefahr-stofflager) noch intakt ist. Die Brandgase sammeln sich unter dem Dach des Lagers, kühlen ab und werden erst durch die Öffnung von Fenstern oder Rauch- und Wärmeabzügen freigesetzt.
Der freigesetzte Massenstrom und die Brandgastemperatur hängen vom Zeitpunkt der Öffnung der Rauch- und Wärmeabzüge (automatisch oder manuell durch die Feuerwehr) ab. Weitere Einflussfaktoren sind z.B. die Eigenschaften der gelagerten Stoffe, die Art der Lagerung, die Brandschutzeinrichtungen und die Interventionszeit der Feuerwehr. Es wird ein Berechnungsverfahren vorgestellt, in dem diese Einflussfaktoren berücksichtigt werden können, um den Quellterm für eine Ausbreitungsberechnung praxisnah abzuschätzen.
In dem Leitfaden KAS-18 werden in den Beispielberechnungen bei der Freisetzung von Flüssigkeiten bisher die Bildung einer Zweiphasenströmung und der Effekt des Spray-Verhaltens nicht berücksichtigt. Es wird vorausgesetzt, dass auch bei druckverflüssigten Ga-sen reine Flüssigphase aus dem Leck austritt und somit der Massenstrom stark überschätzt. Weiterhin wird angenommen, dass der gesamte Flüssiganteil nach der Flash-Verdampfung ausregnet und eine Lache bildet, aus der dann zeitlich verzögert eine Verdunstung in die Atmosphäre stattfindet. Experimentelle Untersuchungen zeigen allerdings, dass dieser Ansatz zumindest bei der Freisetzung druckverflüssigter Gase nicht konservativ in Bezug auf den gasförmigen Massenstroms ist. In der vorliegenden Veröffentlichung wird zunächst ein Modell zur Berechnung der Zweiphasenströmung vorgestellt und eine zusammenfassende Darstellung einiger Modelle zur Abschätzung des ausgeregneten Anteils der Flüssigphase gegeben. Die verschiedenen Modelle werden mit experimentellen Daten verglichen. Darüber hinaus werden für zwei Freisetzungsszenarien der angemessene Abstand nach KAS-18 mit und ohne Berücksichtigung der Zweiphasenströmung und des Spray–Verhaltens berechnet.