Anschrift
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg - Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik - Institut für Apparate und Umwelttechnik
Universitätsplatz 2
39106 Magdeburg
Ergebnisverwendung
Das im Rahmen des Projektes entwickelte Materialmodell bildet das Schwelverhalten von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen im Labormaßstab mit guter Genauigkeit ab. Die unter anderem an der Otto-von Guericke-Universität entwickelten Modelle für das Brandverhalten von Stäuben und Schüttgütern konnten im Rahmen des Projektes erfolgreich für die Entwicklung eines Modells für Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen adaptiert werden. Die für die Modellierung notwendigen Materialparameter konnten für die Referenzmaterialien Holzfaserdämmstoffe und Zellulose bestimmt werden. Die Methodik ist grundsätzlich auch auf andere Dämmstoffe übertragbar. Hieraus ergeben sich wichtige Hinweise auf die Ursache Wirkungsbeziehung des Schwelverhaltens, z.B. der Einfluss der Sauerstoffkonzentration auf die Wärmefreisetzung. Der verwendete Gero-Ofen eignete sich aufgrund seiner gut kontrollierbaren Randbedingungen ideal für Validierungsversuche im Labormaßstab. Gleichzeitig musste festgestellt werden, dass die erforderliche Modellkomplexität zur Abbildung der hochgradig nicht-linear gekoppelten Transport Reaktionsprozesse hoch ist. Dies hat nicht nur eine zeitintensive Berechnung, sondern auch eine Anfälligkeit für numerische Inkonvergenzen zur Folge.
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.
