Typ: Bachelorarbeit

Bearbeiter: Alina Weyrich, B.Sc.

Betreuer: Prof. Dr. Oliver Kornadt; Dr.-Ing. Sabine Scheidel

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit werden mögliche Auswirkungen eines modernen und energieeffizienten Gebäudes in Bezug auf den abwehrenden Brandschutz untersucht. Die Gebäude weisen eine hohe Wärmedämmung sowie eine luftdichte Gebäudehülle auf. Ebenfalls betrachtet werden einzelne Komponenten der Gebäudetechnik, wie Lüftungs- und Photovoltaikanlagen, Akkumulatoren und Leitungsführungen. Die moderne und energieeffiziente Bauweise wird der konventionellen Bauweise gegenübergestellt.
Anhand der Analyse von Einsatzberichten sollen Probleme der modernen Konstruktion und Gebäudetechnik herausgearbeitet und analysiert werden. Nachfolgend werden Erkennungsmerkmale für die Feuerwehren dargestellt, um energieeffiziente Gebäude identifizieren zu können. Anhand der zuvor analysierten Einsatzberichte werden Einsatztaktiken und Vorgehensweisen erläutert, die zielführende Löscharbeiten bei modernen Konstruktionen beinhalten.
Einhergehend mit der großen Dämmstärke und Luftdichtheit wird überprüft, inwieweit die Gefahr eines Flashovers durch die Bauweise begünstigt wird. Ebenfalls wird auf das gegenwärtige Mobiliar eingegangen. Durch die furnierten Möbel wird ein Anstieg der Rauchgaskonzentration vermutet. In Bezug auf die These wird die Aktualität der O.R.B.I.T.-Studie untersucht.

Typ: Bachelorarbeit

Bearbeiter: Uriella Nadege Akamanzi

Betreuer: Prof. Dr. Oliver Kornadt; Dr.-Ing. Sabine Scheidel

Zusammenfassung:

Mit dem weltweiten Übergang zu erneuerbaren Energien gewinnen Technologien wie Photovoltaikanlagen und Kleinwindkraftanlagen zunehmend an Bedeutung – sowohl in Wohngebäuden als auch in Gewerbe- und Infrastrukturprojekten. Trotz ihrer ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile bringen diese dezentralen Energiesysteme jedoch besondere Herausforderungen im Brandschutz mit sich, die in der öffentlichen Debatte und bei der Systemplanung häufig unzureichend berücksichtigt werden. Diese Arbeit untersucht die Brandrisiken im Zusammenhang mit solchen Systemen – sowohl auf technischer als auch auf regulatorischer Ebene. Die Analyse bestehender Normen, Fallstudien und Fachliteratur zeigt, dass ein Großteil der Brände bei PV-Anlagen auf vermeidbare Ursachen wie fehlerhafte Installation, defekte Steckverbindungen oder mangelnde Belüftung zurückzuführen ist. Auch Kleinwindkraftanlagen sind nicht frei von Risiken: Überhitzte Komponenten, mechanischer Verschleiß und elektrische Fehler treten besonders häufig in abgelegenen oder schlecht gewarteten Anlagen auf. Dennoch bleibt der rechtliche Rahmen – insbesondere für Kleinwindkraft – oft lückenhaft und uneinheitlich. Diese Arbeit bewertet die derzeitigen Sicherheitsvorgaben in Deutschland und im internationalen Vergleich. Sie hebt bewährte Maßnahmen hervor, wie etwa DC-Freischalter, strukturierte Notfallkennzeichnungen und Konstruktionsänderungen – wie das Vergrößern des Abstands zwischen Solarmodulen und Dachoberfläche, um Hitzestau und Brandübertragung zu verringern. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung präventiver Brandschutzmaßnahmen, klarer Dokumentation und einer gezielten Schulung von Einsatzkräften. Indem der Brandschutz nicht als Hindernis, sondern als Grundlage für langfristige Systemzuverlässigkeit verstanden wird, leistet diese Arbeit einen Beitrag zu einer sicheren und nachhaltigen Energiewende. Sie zeigt auf, wie technische Innovation und praxisnaher Sicherheitsanspruch im gebauten Raum sinnvoll miteinander verknüpft werden können.

Typ: Bachelorarbeit

Bearbeiter: Alisia Kling, B.Sc.

Betreuer: Prof. Dr. Oliver Kornadt; Dr.-Ing. Sabine Scheidel

Zusammenfassung

Diese Arbeit untersucht die technischen, rechtlichen und wirtschaftlichen Kriterien des Bestandsschutzes und definiert die Voraussetzungen, unter denen dieser besteht oder entfällt. Das Ziel besteht darin, die Balance zwischen Brandschutzanforderungen und Bestandsschutz herauszuarbeiten. In diesem Zusammenhang werden sowohl die Vorteile wie der Erhalt von Bauwerken, die damit verbundene ökologische Nachhaltigkeit und die kulturelle Bedeutung, als auch die Nachteile, wie technische Herausforderungen und mögliche Sicherheitsrisiken, beleuchtet. Im Fokus steht die Analyse der baulicher, organisatorischer, anlagentechnischer und abwehrender Maßnahmen eines Mehrfamilienhauses in Rheinland-Pfalz. Dabei wird besonders auf die unterschiedlichen Anforderungen für Voll-, Staffel- und Kellergeschossen eingegangen und es sollen einige Praxisfälle mit Urteilsentscheidungen bei Aufstockungen oder Erweiterungsmaßnahmen beleuchtet werden. Ein zentraler Bestandteil dieser Arbeit wird die Entwicklung einer Bewertungsmatrix sein, welche technische, organisatorische und rechtliche Faktoren des Bestandsschutzes im Brandschutz abbildet. Das Ziel dieser Matrix ist es, klare Kriterien zu erarbeiten, mit denen die Frage „Bestandsschutz – ja oder nein?“ für konkrete Umbau- und Sanierungsmaßnahmen beantwortet werden kann.

Typ: Masterarbeit

Bearbeiter: David di Guilio, M.Sc.

Betreuer: Prof. Dr. Oliver Kornadt; Dr.-Ing. Sabine Scheidel

Zusammenfassung

Die Masterarbeit behandelt die modellhafte Abbildung von Bränden in Innenräumen mithilfe eines vereinfachten Zwei-Zonen-Modells, welches in Microsoft Excel unter Verwendung von VBA (Visual Basic for Applications) implementiert wurde. Ein zentrales Anliegen der Arbeit ist es, physikalisch fundierte Prozesse wie Wärmetransport, Rauchschichtbildung und Massenstromdynamik auf mathematisch reduzierte Weise so darzustellen, dass sie mit praxisüblichen Mitteln nachvollzogen und zur Brandschutzbemessung herangezogen werden können. Zu Beginn werden die grundlegenden Mechanismen des Wärmetransports, Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung sowie der typische Verlauf eines Raumbrandes ausführlich behandelt. Die Brandausbreitung wird dabei idealisiert in vier aufeinanderfolgende Phasen gegliedert: Zündphase, Entwicklungsbrand, Vollbrand und Abkühlphase. Jede dieser Phasen ist durch spezifische thermodynamische Prozesse geprägt. Besonders im Innenraum spielen Faktoren wie begrenzte Sauerstoffzufuhr, Wärmerückstrahlung durch Umschließungsflächen sowie Rauchgasschichtung eine zentrale Rolle für die Branddynamik. Ein wesentliches Element der Brandmodellierung stellt die Wärmefreisetzungsrate dar. Sie ist eine zentrale Ausgangsgröße, auf deren Grundlage Temperaturverläufe, Rauchgasausbreitung und konvektive Strömungsprozesse berechnet werden können. Die Wärmefreisetzungsrate beeinflusst sowohl die Entwicklung der Heißgasschicht als auch die Ausbildung des sogenannten Plumes, also des Auftriebsstroms heißer Brandgase. Zur quantitativen Ermittlung dieser Größe werden verschiedene Ansätze betrachtet. Die Berechnung kann auf Basis der vorhandenen Brandlast erfolgen, durch ventilationsgesteuerte Parameter wie Öffnungsflächen oder unter Zuhilfenahme normativer Vorgaben (z. B. DIN EN 1991-1-2/NA). Die Auswahl des geeigneten Ansatzes hängt maßgeblich vom betrachteten Brandszenario und der Datenverfügbarkeit ab. Nach Bestimmung der Wärmefreisetzungsrate lassen sich weitere relevante Kenngrößen ableiten. Dazu zählen unter anderem die Massenströme innerhalb des Raumes sowie die Höhe der Rauchgasschicht. Letztere spielt im Rahmen des Zwei-Zonen-Modells eine besonders wichtige Rolle, da der Raum konzeptionell in eine obere Heißgasschicht und eine darunterliegende Kaltgasschicht unterteilt wird. Diese Zonierung bildet die Grundlage für die vereinfachte, aber physikalisch plausible Nachbildung von Temperatur- und Sichtverhältnissen in geschlossenen Brandräumen. Darauf aufbauend folgt die Einführung in das Zonenmodell, wobei die Unterscheidung zwischen Einzonen- und Mehrzonenmodell erläutert und die Bedingungen für deren Anwendbarkeit dargelegt werden. Ein zentrales Element des Modells ist die Rauchgasschicht, deren Höhe, Temperatur und Masse wesentliche Einflussgrößen auf das Strömungsverhalten und die thermische Beanspruchung des Raumes darstellen. Die Massen- und Energiebilanzen bilden das mathematische Fundament der Modellierung. Ergänzt wird das Modell durch Submodelle wie das Plumemodell und das Ceiling Jet die, die Bewegung und Energieverteilung innerhalb des Brandraums präziser erfassen. Die Arbeit zeigt auch die Unterschiede zwischen dem vereinfachenden Zonenmodell und dem detaillierteren Feldmodell auf und grenzt beide hinsichtlich ihrer Anwendung und Genauigkeit ab. Anschließend wurde ein Excel-Programm entwickelt, das eine systematische Berechnung der Brandentwicklung erlaubt. Neben der Eingabe von Geometriedaten und Materialkennwerten können Anwender zwischen verschiedenen Brandszenarien wählen. Das Programm berechnet unter anderem die Wärmefreisetzungsrate, Raumtemperaturen und die Entwicklung der Rauchschicht unter Berücksichtigung der Ventilationsöffnungen. Grundlage der Berechnungen sind genormte Formeln, unter anderem aus der DIN EN 1991-1-2/NA, sowie empirisch validierte Modelle wie das von McCaffrey zur Temperaturabschätzung im Plume.

Typ: Bachelorarbeit

Bearbeiter: Elisabeth Ney, B.Sc.

Betreuer: Prof. Dr. Oliver Kornadt; Dr.-Ing. Sabine Scheidel

Zusammenfassung
Im Bauwesen sind Flammschutzmittel für den Brandschutz unerlässlich, um die Brandsicherheit von Gebäuden zu gewährleisten. Sie gehören zum Bereich des baulichen Brandschutzes und dienen dem Schutz von Gesundheit und Leben von Menschen und Tieren sowie dem Sachschutz. Darüber hinaus darf deren Verwendung aber auch nicht zu negativen Auswirkungen auf die Umwelt führen oder sie gar gefährden.
Flammschutzmittel wirken in der Brandentstehungsphase. Ihre Aufgabe besteht darin, die Brandentstehung möglichst zu verhindern sowie die Brandausbreitungsgeschwindigkeit zu hemmen um die Brandausbreitung bis zum Eintreffen der Feuerwehr so gering wie möglich zu halten bzw. eine sichere Evakuierung des Gebäudes zu gewährleisten.
Aufgrund der Gefahren für Gesundheit und Umwelt werden die gesetzlichen Anforderungen an Flammschutzmittel immer weiter verschärft, sodass die Anzahl an verbotenen Flammschutzmitteln zunimmt. Besonders seit Beginn der 2000er Jahre wird sukzessive der Einsatz bestimmter Flammschutzmittel durch die EU verboten. Darunter fallen auch die halogenierten Flammschutzmittel, welche zu den am häufigsten verwendeten Stoffen zählen. Daher müssen praxistaugliche und ökologische Alternativen zu konventionellen Stoffen gefunden werden; vorzugsweise aus nachwachsenden Rohstoffen. Natürliche Flammschutzmittel stellen diese Alternative dar. Jedoch sind die Meisten dieser ökologischen Zuschlagstoffe kaum erforscht und befinden sich lediglich in Einzelfällen im Einsatz. Aus diesem Grund müssen in einem ersten Schritt zunächst mögliche geeignete Stoffe ausgesucht und in Vorversuchen adäquate Zuschlagstoffe identifiziert werden, mit denen weitere Versuche durchzuführen sind.
Ziel dieser Arbeit ist, mittels Durchführung und Auswertung von Flammpunkt- und Brandversuchen die Eignung ausgewählter natürlicher Flammschutzmittel zu untersuchen, um durch deren Einsatz eine Optimierung des Brandverhaltens natürlicher Dämmstoffe zu erreichen. Die für die Versuche vorgesehenen Flammschutzmittel sind Lehm, Mais- und Kartoffelstärke, Molke, Lactose, leichtes und schweres Natriumcarbonat sowie Blähgraphit in drei verschiedenen Körnungen. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse werden Empfehlungen für weiterführende Versuche ausgesprochen.

Typ: Masterarbeit

Bearbeiter: YuYiu Au, M.Sc.

Betreuer: Prof. Dr. Oliver Kornadt; Dr.-Ing. Sabine Scheidel

Zusammenfassung

Große Menschenansammlungen in Bauten und baulichen Anlagen sind heutzutage omnipräsent. Dort, wo Menschen sich ansammeln, können Gefahren auftreten. Dabei müssen die Personen die Möglichkeit zur Eigenrettung haben. Dazu dienen insbesondere die erforderlichen Rettungswege innerhalb und außerhalb von Gebäuden und Anlagen.
Die in Deutschland vorhandenen Bauordnungen und Vorschriften zur Auslegung der Rettungsweg sind in nationale und bundesländliche Ebene zu unterscheiden. Dabei dienen die Mustervorschriften allen Bundesländern als Grundlage für deren landesspezifischen Versionen. Diese geben allerdings keine genauen Angaben wie man die
akzeptable Räumungszeit ermittelt. Derzeit gibt es kein Gesetz, beziehungsweise keine Vorschrift zur einheitlichen Verwendung von Handrechenverfahren oder  computergestützten Simulationsmodellen zur Analyse von Evakuierungszeiten. Dafür gibt es die DIN-Norm, die die Handhabungen dieser Methoden beschreiben. Die Vereinigung zur Förderung des deutschen Brandschutzes e.V. (vfdb) sowie die Richtlinie für mikroskopische Entfluchtungsanalysen (RiMEA e.V.) treiben die Verwendung von Simulationen mit ihrem Leitfaden voran. Zur Ermittlung der Räumungszeit kann grundsätzlich in drei Hauptmodelle unterteilt werden. Das experimentelle Modell erfolgt durch Versuche mit Probanden, die die vorgegebenen Rettungswege durchlaufen. Das makroskopische Modell nutzt die Berechnungsansätze von Kapazitätsanalyse oder das dynamische Strömungsmodell, welches die Dynamik der Bewegung einer größeren Menschenmenge näherungsweise berücksichtigt. Das mikroskopische Modell wird mit Hilfe eines Rechners ausgeführt und basiert auf raumdiskreter, beziehungsweise raumkontinuierlicher Geometrie. Diese Arbeit hat die drei Vorgehensweisen für die Berechnung der Räumungszeit mit einem Beispiel aufbereitet.