Anschrift
Hochschule Magdeburg-Stendal (FH) - Fachbereich Wasser, Umwelt, Bau und Sicherheit
Breitscheidstr. 2
39114 Magdeburg
Ergebnisverwendung
Das im Rahmen des Teilvorhabens entwickelte Materialmodell bildet das Schwelverhalten von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen im Labormaßstab mit guter Genauigkeit ab. Auf Grundlage der bisherigen Ergebnisse kann das Modell entsprechende Vorhersagen über das Dämmstoffverhalten (ohne die Berücksichtigung eines mehrschichtigen Bauteils) treffen. Für die ausgewählten Referenzmaterialien konnten alle zur Modellierung notwendigen Parameter bestimmt werden, wobei eine Übertragbarkeit der Methodik auf weitere Materialien möglich ist. Durch Entwicklung des PyroProBiD-Modells können Schwelprozesse in Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen erstmals auf Grundlage eines gekoppelten Transport Reaktionsmodells vorhergesagt werden. Dies trägt maßgeblich zum Verständnis der komplexen Vorgänge innerhalb einer Pyrolyse bei. Während das Schwelverhalten von Dämmstoffen unter Berücksichtigung von gekoppelten Wärme-, Feuchte und Strömungsmechanismen mit guter Näherung beschrieben werden konnten, ist eine universelle Übertragbarkeit auf die Bauteilebene ausstehend. Das entwickelte Dämmstoffmodell kann als Grundlage für die Entwicklung von universellen Bauteilmodellen dienen. Für die Entwicklung dieser "digitalen Zwillinge" ist jedoch eine umfangreiche Modellweiterentwicklung erforderlich. Hierzu müssen insbesondere das Materialverhalten der zusätzlichen Bauteilschichten sowie die Wechselwirkungseinflüsse zwischen Baustoff und Bauteilverhalten numerisch berücksichtigt werden.
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines validierten, numerischen Pyrolysemodelles welches die Grundlage für die Modellierung des Reaktionsverlaufes für alle gebräuchlichen Dämmstoffe aus nawaRo bilden soll. Um das Modell für eine möglichst große Bandbreite an Baustoffen zu erstellen, werden zunächst einige repräsentative Baustoffe untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei zunächst auf Holz, Holzfasern und Zellulose. Im späteren Verlauf wird die Übertragbarkeit auf weitere NaWaRo-Dämmstoffe wie Hanf, Flachs, Jute und Kork überprüft, deren Schwelprozesse physiko-chemisch ähnlich sind. Zunächst werden die notwendigen Eingangsparameter anhand verschiedener Methoden der physikalischen Chemie bestimmt. Im nächsten Schritt werden labormaßstäbliche Versuche in unterschiedlichen Geometrien durchgeführt und mittels inverser Modellierung mit den Simulationsergebnissen verglichen. Dabei werden insbesondere die Wärme- und Stoffströme in Zusammenhang mit den Faktoren für eine Auslösung und Fortentwicklung der Schwelprozesse betrachtet. Abschließend sollen mehrere Versuchsreihen in größerem Maßstab zur Validierung und Überprüfung der Anwendbarkeit in der Praxis dienen. Die entwickelten physikalischen Zusammenhänge der Schwelprozesse können als Ausgangspunkt für allgemeine Rechenverfahren der nationalen bzw. europäischen Brandschutznormen dienen. Zukünftige Prüfanforderungen an nawaRo-Dämmstoffe, die mit Brandversuchen einhergehen, können somit im Vorfeld potenziell reduziert oder sogar durch das Modell substituiert werden. Durch das zu entwickelnde Modell ist es bei einem gleichbleibenden Sicherheitsstandard möglich, die Zeitdauer der Realbrandversuche, welche zum Teil mehrere Tage beträgt, um einen Großteil zu reduzieren. Die Ergebnisse werden dabei anwenderorientiert aufbereitet und herstellerübergreifend verwendbar gemacht, sodass Markthürden zur Anwendung von Dämmstoffen aus nawaRo unter Beibehaltung des Schutzzielniveaus weiter reduziert werden.
