ISI-Studie — Überprüfung der Wirksamkeit der Entrauchung in einem Restaurantbereich per CFD-Simulation bei einer Änderung der Auslegung.
Im Rahmen eines Projekts zur Umstrukturierung eines Gebäudes nutzt EOLIOS seine Expertise in der CFD-Simulation für das Ingenieurwesen der Brandsicherheit (ISI). Die Studie konzentriert sich auf die Qualifizierung der Entrauchungssysteme bei einer Änderung der Auslegung, indem die aeraulischen Bewegungen modelliert werden, um die Rauchgase und die Temperaturen zu kennen, die sich entwickeln werden.
Das Herz der Studie: die optimale Funktionsweise der Entrauchung mit der Installation von raumhohen Trennwänden bewerten. Zwei Konfigurationen wurden untersucht — die eine mit vier raumhohen Trennwänden, die andere kombiniert eine raumhohe Trennwand und drei oben teilweise offene Trennwände.
Der Schutz und die Sicherheit der Anwesenden sind die wesentliche Priorität und die große Herausforderung des Projekts.
Das Wesentliche. Bei der Umstrukturierung eines Gebäudes hat EOLIOS die Entrauchung eines Restaurantbereichs vom Typ N (Unibail) per CFD-/FDS-Simulation qualifiziert. Zwei Kompartimentierungs-Konfigurationen wurden über drei Brandszenarien (Brände A, B, C) und gemäß ISO 23932 verglichen. Ergebnis: Die Sicht bleibt über der kritischen Schwelle (Opazität < 20 m) und die Temperatur unter 40 °C, weit vor der Zeit der Insicherheitbringung der Personen (2 Min. 30). Beide Konfigurationen sind validiert.
In der Brandschutzverordnung für Gebäude mit Publikumsverkehr (ERP) bezeichnet der Typ N Restaurants und Schankbetriebe. Diese Klassifizierung legt spezifische Anforderungen an Evakuierung und Entrauchung je nach aufgenommener Personenzahl fest.
Im Brandfall ist der Rauch eine große Gefahr: Er versperrt die Notausgänge, gibt toxische Gase ab und verringert die Sicht. Das Einatmen von Rauch ist die häufigste Todesursache bei Brandopfern. Die Konformität mit den Normen NF EN 13.945 und NF EN 13.571 ist wesentlich, und EOLIOS bringt dort seine CFD-Expertise ein.
Man unterscheidet fünf Gefahren: die Toxizität (CO/CO₂, Sauerstoffabnahme), die Opazität (Rußpartikel, Panik, behinderte Rettung), die Entflammbarkeit (Ausbreitung durch Konvektion/Strahlung — Rauchgasdurchzündung, Rauchgasexplosion), die Hitze (Verbrennungen, Schäden) und die Mobilität (Ausbreitungsgeschwindigkeit von 0,20 bis 1 m/s).
Diese Phase definiert die Etappen jedes Szenarios: Position und Charakterisierung des Brandherds (strategische Platzierung je nach Zielen) und Variablen der Struktur und der Systeme. Die Methodik beruht auf einem volumetrischen Wärmequellenmodell: Die Flamme wird nicht simuliert, aber die thermischen und toxischen Effekte der Verbrennung werden in einem die Flammenzone darstellenden Volumen auferlegt.
Statt die Flamme selbst zu simulieren, werden in einem definierten Volumen die thermischen und toxischen Effekte der Verbrennung (Wärme und Produkte) auferlegt. Dieser Ansatz gibt die Erzeugung und die Bewegung der Rauchgase wieder, ohne die chemische Verbrennungsreaktion zu modellieren.
Jedes Studienszenario verbindet eine Auslegungslösung, Anfangsbedingungen und einen lokalisierten Brandherd. Ein einziges Szenario integriert verschiedene Auslegungslösungen, um sie wirksam zu vergleichen. Es ist nicht möglich, alle Fälle abzudecken: Es wird darauf geachtet, dass jedes Szenario plausible Versionen darstellt, gestützt auf eine rigorose Analyse.
Die Dimensionierung der Entrauchungsanlagen hängt von der strategischen Lokalisierung der Brandherde ab. EOLIOS verfolgt einen konservativen Ansatz, indem es den Weg der Rauchgase, die Erkennungszeit und die Ansammlung von Wärme und Rauch maximiert — „ungünstigste Fall"-Szenarien, die den Sicherheitsanforderungen entsprechen.
Besondere Aufmerksamkeit gilt der präzisen 3D-Modellierung der Verbindungen zwischen den Räumen (Treppen, Korridore, Türen), im Maßstab von etwa 10 cm, um alle den Durchgang der Rauchgase störenden Elemente zu analysieren. Im CFD-Modell liegt der Schwerpunkt auf der Nachbildung der festen Hindernisse (permanentes Mobiliar), um die Analyse auf die Strömungsdynamik zu konzentrieren und die Entrauchungswege genau zu simulieren.
Gemäß der Norm ISO 23932 wurden die beiden Konfigurationen über drei Brandszenarien (Brände A, B und C) analysiert. Für die Sicht wurde zu keinem Zeitpunkt — selbst 10 Minuten nach dem Brandausbruch — das kritische Kriterium (Opazität < 20 m) überschritten. Für die Temperaturen wird die störende Schwelle von 40 °C nach 10 Minuten nicht erreicht.
Die normativen Kriterien sind weit vor der Zeit der Insicherheitbringung der Personen (TMSP), geschätzt auf 2 Min. 30, erfüllt: Die Evakuierung ist unter den getesteten Bedingungen gewährleistet. Die beiden Konfigurationen (4 raumhohe Trennwände oder 1 raumhohe + 3 niedrigere Trennwände) sind funktionsfähig und wirksam.
Die TMSP ist die Zeit, die alle Anwesenden benötigen, um eine sichere Zone zu erreichen. Die Kriterien für Sicht und Temperatur müssen mindestens bis zu dieser Frist haltbar bleiben; sie wird hier auf 2 Min. 30 geschätzt.
Diese Studie hebt die Bedeutung einer rigorosen Bewertung und einer multilateralen Abstimmung hervor, um wirksame Brandschutzsysteme einzurichten, ohne Kompromiss bei der Sicherheit der Anwesenden.
Zu beachten. Der Vergleich mehrerer Kompartimentierungs-Konfigurationen anhand der ungünstigsten Szenarien validiert eine Auslegung vor den Arbeiten: Eine teilweise offene Lösung kann ebenso sicher sein wie eine raumhohe Kompartimentierung, sofern die Evakuierungskriterien eingehalten bleiben.
Entrauchung eines ERP vom Typ N, Kompartimentierung und Evakuierungskriterien.
In der Brandschutzverordnung für Gebäude mit Publikumsverkehr (ERP) bezeichnet der Typ N Restaurants und Schankbetriebe. Diese Klassifizierung legt spezifische Anforderungen an Evakuierung und Entrauchung je nach aufgenommener Personenzahl fest. Siehe unser Dossier zur Anwendung der IT246 (Entrauchung von ERP).
Die Änderung der Auslegung führt Trennwände ein. Man vergleicht eine Lösung mit vier raumhohen Trennwänden und eine Lösung, die eine raumhohe Trennwand und drei oben offene Trennwände kombiniert, um zu prüfen, dass die Entrauchung in beiden Fällen wirksam bleibt.
Gemäß ISO 23932 muss die Sicht über der kritischen Schwelle bleiben (Opazität unter 20 m) und die Temperatur unter 40 °C. Hier werden diese Kriterien selbst 10 Minuten nach dem Brandausbruch eingehalten, über die drei Szenarien A, B und C.
Die Zeit der Insicherheitbringung der Personen ist die Zeit, die alle Anwesenden benötigen, um eine sichere Zone zu erreichen. Haltbare Bedingungen müssen mindestens bis zu dieser Frist aufrechterhalten werden, hier auf 2 Min. 30 geschätzt.
Nein. Die Flamme wird nicht simuliert: Ein volumetrisches Wärmequellenmodell legt die thermischen und toxischen Effekte der Verbrennung in einem die Flammenzone darstellenden Volumen auf.
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ISI-/CFD-Studie der Entrauchung eines Restaurants vom Typ N: Vergleich zweier Kompartimentierungs-Konfigurationen über drei Brandszenarien (Brände A/B/C), Überprüfung der Kriterien für Sicht (< 20 m) und Temperatur (< 40 °C) gemäß ISO 23932 und Validierung der Evakuierung vor der TMSP von 2 Min. 30.
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