Warum ein Cone Calorimeter (ISO 5660-1) Leben retten kann

Im Juni 2017 brach im 24-stöckigen Grenfell Tower in London ein Feuer aus, das 60 Stunden andauerte und 72 Todesopfer forderte. Untersuchungen bestätigten, dass die Gebäudehülle nicht den internationalen Brandvorschriften entsprach. Diese Tragödie, bedingt durch die schnelle Ausbreitung der Feuerflammen, hätte vermieden werden können, wenn die für dieses Hochhaus verwendete Verkleidung den Anforderungen der „Prüfung des Brandverhaltens“ gemäß ISO 5660-1 oder ASTM E1354 entsprochen hätte.

Was ist eine “Prüfung des Brandverhaltens” gemäß ISO 5660-1?

Brandprüfungsvorschriften sind unerlässlich, um die Entflammbarkeit und Brandausbreitung auf einem überschaubaren Niveau zu halten. Bei der “Prüfung des Brandverhaltens” gemäß den Normen ISO 5660-1 und ASTM E 1354 wird ein Cone Calorimeter verwendet, um die Wärmefreisetzungsrate und dynamische Rauchentwicklung einer Materialprobe einzuschätzen. Produkte, die der Norm ISO 5660-1 entsprechen müssen, sind typischerweise Textilien und Polymere für den öffentlichen oder privaten Verkehr (z.B. in Autos, Züge, Flugzeuge und Boote) sowie Baumaterialien wie Verkleidungen und Bodenbeläge. Das Cone Calorimeter ist auch unverzichtbar bei der Bestimmung der Brandsicherheit von neu entwickelten Materialien.

Wie funktioniert ein Cone Calorimeter?

Ein Cone Calorimeter misst die Brennbarkeit und Entflammbarkeit einer Probe. Die Ergebnisse geben einen Hinweis auf den Beitrag eines Materials zur Brandentwicklung und -ausbreitung. Anstatt ein ganzes Produkt oder einen Aufbau zu testen, verwendet das Cone Calorimeter spezifische Komponenten oder ein Material, das für die Endanwendung repräsentativ ist, um diesen Test durchzuführen.

Eine Probe mit einer Größe von 100 mm x 100 mm wird waagerecht in die Wägezelle eingelegt. Das Material wird mittels Kegelheizung einer kontrollierten Wärmestrahlung ausgesetzt, durch Funken entzündet und dann verbrannt. Die Verbrennungsgase strömen durch den Heizkegel und werden von einem Abluftsystem mit Radiallüfter und Haube aufgefangen. Im Rauchgaskanal werden der Gasstrom, O₂-, CO- und CO₂-Konzentration sowie die Rauchdichte gemessen. Ein photometrischer Laserstrahl ermöglicht Aussagen über die Menge des entwickelten Rauchs.

Warum ist die Wärmefreisetzungsrate (HRR) so wichtig und was hat das “Sauerstoffverbrauchprinzip“ damit zu tun?

Die Wärmefreisetzungsrate (engl. HRR: heat release rate) ist die Rate der durch Feuer erzeugten Wärme. Die HRR ist die treibende Kraft eines Feuers. Daher gilt: Je höher die HRR, desto höher sind die Entflammbarkeit und die sich daraus ergebende Brandgefahr. Das Cone Calorimeter arbeitet nach dem “Sauerstoffverbrauchsprinzip” zur Bestimmung der Wärmefreisetzungsrate. Es beruht darauf, dass pro Kilogramm verbrauchtem Sauerstoff eine x-fache Wärmemenge freigesetzt wird. Das Gerät misst die Änderungen der Sauerstoff- und Gaskonzentration zur Berechnung der Wärmefreisetzungsrate des untersuchten Materials.

Warum ist die Einhaltung der ISO 5660-1 so wichtig?

Das Cone Calorimeter ist ein Brandprüfgerät, das im Bereich der Brandschutztechnik weit verbreitet ist. Es erlaubt die genaue Bestimmung der HRR und gibt Hinweise auf den Beitrag eines Materials zur Brandentwicklung und -ausbreitung, indem es die Entwicklung eines Feuers in einem sehr frühen Stadium beobachtet. Die Möglichkeit, das Brandverhalten eines Materials im realen Maßstab vorherzusagen, ermöglicht im Brandfall eine sichere Evakuierung von Gebäuden, Flugzeugen, Autos oder Booten. Das macht das Cone Calorimeter zu einem echten Lebensretter.

Source Featured Image: https://en.wikipedia.org/wiki/Grenfell_Tower_fire#/media/File:Grenfell_Tower_fire_(wider_view).jpg