Simulationen in der Brandschutzplanung einsetzen

Brandverläufe und dabei entstehende Temperaturen oder Rauchentwicklungen lassen sich am Rechner ebenso simulieren und berechnen, wie Menge und Zusammensetzung von Rauchgasen oder Sichtweiten.

Darauf aufbauend können Lösungen für unterschiedliche Problemfälle aus der Bau- und Tragwerksplanung, der Brandursachen und Brandfolgenermittlung oder bei der Untersuchung von Brandphänomenen und Schadensverläufen erarbeitet werden. Falsche Randbedingungen, zu grobe Rechengitter oder vernachlässigte Brandszenarien können allerdings fehlerhafte Ergebnisse liefern. Sie müssen deshalb von Experten hinterfragt und bewertet werden.

Mit rechnergestützten Brand-, Entrauchungs- und Evakuierungssimulationen lassen sich auf der Grundlage mathematisch-physikalischer Modelle individuelle Nachweise erbringen. Das ist insbesondere bei Sonderbauten mit einem hohen Risiko- und Gefahrenpotenzial wie etwa Hochhäusern oder Versammlungsstätten relevant, aber auch bei Gebäuden mit individuellen Architektur- und Nutzungskonzepten. Dass die vom Gesetzgeber geforderten Schutzziele eingehalten werden, kann beispielsweise durch ingenieurmäßige Verfahren und entsprechende Softwarelösungen wie ANSYS Fluent, Firex, CFdesign, Fire Dynamics Simulator oder MRFC nachgewiesen werden. In der Bauplanung dienen Simulationsrechnungen vor allem der Lokalisierung von Problemzonen im Gebäude und der Entwicklung von Konzepten und Lösungen. Individuelle brandschutztechnische Konzepte, Gutachten oder Stellungnahmen lassen sich mit Simulationsrechnungen untermauern.

Sie helfen bei der Dimensionierung und Optimierung brandschutztechnischer Einrichtungen, etwa von Rauchabzügen oder Anlagen für die maschinelle Entrauchung und ermöglichen Aussagen über deren Einfluss auf den Brandverlauf. Da wichtige Daten wie Dichte, Temperatur oder Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt des Brandes berechenbar sind, lassen sich für jeden Punkt innerhalb eines Objekts belastbare Aussagen treffen, auch beispielsweise zur Ruß- oder Rauchgaskonzentration, zur Reduktion des Sauerstoffgehalts oder zur Sichtweite.

Mit exakten Berechnungen der Wärmestrahlung von Flammen und Rauchgasen können auch thermische Belastungen für jeden Punkt der Tragwerkskonstruktion ermittelt werden. Damit lassen sich Stahl- und Verbundtragwerke mithilfe der sogenannten Heißbemessung nach Eurocode-Norm sehr exakt dimensionieren – und damit häufig schlanker, filigraner und kostengünstiger als mit konventionellen Rechenverfahren. Bei haustechnischen Anlagen kann man ermitteln, welche Bereiche und Bauteile einen zusätzlichen Brand- oder Sprinklerschutz benötigen. Die Einsatzmöglichkeiten von Brandsimulationsprogrammen reichen von einfachen Volumenbränden über Flächenbrände bis hin zu komplexen Brandszenarien. Mithilfe von Personenstrom-Simulationen können bauliche, technische und organisatorische Maßnahmen für die Evakuierung von Gebäuden entwickelt und optimiert werden.

Quelle (16)