Strahlungsberechnung in Brandräumen: Entzündung brennbarer Objekte durch Rauchgas- und Flammenstrahlung

Strahlungsberechnung in Brandräumen: Entzündung brennbarer Objekte durch Rauchgas- und Flammenstrahlung - Teil 1

Schneider, Ulrich

Die Berechnung der Wärmestrahlung bei Bränden ist wesentlicher Bestandteil der Ingenieurmethoden im Brandschutz und muss bei der Simulation von Bränden mit Zonen oder CFD-Modellen berücksichtigt werden. In vielen Simulationsberechnungen, z.B. bei der Anwendung von CFD-Strömungsmodellen zur Berechnung der Rauchabfuhr, wird auch heute noch die Wärmestrahlung entweder gar nicht oder nur mit einem geschätzten Strahlungswärmeverlustanteil pauschal berücksichtigt. Dieser Ansatz entspricht nicht dem Stand der Technik, denn die Theorie der technischen Wärmestrahlung, insbesondere die Strahlung von Partikelstäuben (Ruß), Gasen und Feststoffen wurde seit den 1950er-Jahren intensiv erforscht, sodass diesbezüglich auf eine Vielzahl einschlägiger Literaturstellen und Standardwerke zurückgegriffen werden kann. Der Beitrag behandelt die wesentlichen Grundlagen der Wärmestrahlung und des Wärmeaustausches durch Strahlung fester Oberflächen, Gasen und Flammen. Behandelt werden die Berechnung von Einstrahlzahlen und die Emission von Brandgasen. Anhand eines Beispiels wird die Wärmestrahlung in einer Halle mit einer Rauchschicht vollständig durchgerechnet. Für die Berechnung von Flammentemperaturen wurde ein spezielles Modell entwickelt. Die lokale Strahlungswärme in Folge der Gas- oder Flammenstrahlung bei Bränden wird anhand eines neu entwickelten Geometriemodells vorgestellt. Aus der Berechnung wird ein Modell für die Entzündung von Objekten im Nahbereich von Brandquellen (Flammen und Gasschichten) abgeleitet. Die Berechnungen sind auch dafür geeignet, die Gefahren durch Strahlungswärme für die Feuerwehr zu beurteilen.