Bauphysik-Kalender 2021. Группа авторов

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4.2.2 Reproduzierbarkeit der SBI-Ergebnisse

      Im Jahr 2004 wurde ein weiterer Ringversuch mit dem SBI durchgeführt, an dem sich praktisch alle Laboratorien in Europa beteiligten, die einen SBI besitzen (offizielle Prüfstellen und Industrielaboratorien) [2].

      Die Reproduzierbarkeit der Einstufung in die verschiedenen Klassen (durch FIGRA und TSP) war bei vielen Produkten akzeptabel – sie lag im Rahmen der bei Brandversuchen üblichen Abweichungen. Auffällig war jedoch, dass der bei diesem Versuch geprüfte thermoplastische Schaum (flammgeschütztes extrudiertes Polystyrol in einer Dicke von 40 mm, Baustoffklasse B1 nach DIN 4102) extrem hohe Streuungen zeigte. Da die Versuchsbedingungen (Hinterlegung, Befestigung etc.) genau definiert waren, ist davon auszugehen, dass für solche Produkte im SBI nicht immer eine zuverlässige Beurteilung möglich ist.

      Die Bewertung des brennenden Abtropfens/Abfallens konnte in diesem Ringversuch nicht statistisch ausgewertet werden, da nicht genügend Produkte geprüft wurden, bei denen dies auftreten kann. Die Ergebnisse des Ringversuchs geben jedoch Grund zu der Annahme, dass bei der Beobachtung dieses Phänomens die persönliche Einschätzung des Prüfers eine wichtige Rolle spielt und keine zuverlässigen Ergebnisse erzielt werden können.

      Für alle geprüften Produkte hat sich gezeigt, dass die Messergebnisse für die Rauchentwicklung im SBI schlecht reproduzierbar sind. Besonders die Messung des SMOGRA ist mit erheblichen Unsicherheiten behaftet.

4.2.3 Rauchmessung im SBI

Die besondere Bewertung des Anstiegs der Rauchentwicklung in der Anfangsphase des Brandes durch den SMOGRA ist offensichtlich nicht geeignet, die Rauchentwicklung im wirklichen Brandfall zu beurteilen. Im SBI werden Produkte, die erst nach einigen Minuten beginnen Rauch zu entwickeln, aber dann große Mengen Rauch abgeben, zu gut beurteilt, da diese einen niedrigen SMOGRA erhalten, und das Integral der Rauchentwicklung nur innerhalb der ersten 10 Versuchsminuten bewertet wird. Holzprodukte werden z. B. gegenüber vielen Kunststoffen besser bewertet, da im SBI sofort eine Beanspruchung mit offener Flamme und guter Ventilation stattfindet – die Schwelphase, die bei einem realen Brand in der Anfangsphase häufig auftritt und mit erheblicher Rauchentwicklung verbunden ist, wird beim SBI-Versuch übersprungen. Dagegen wird oft bei Kunststoffprodukten durch die intensive Beanspruchung und die relativ große Flamme des Gasbrenners schnell das gesamte Material im Brennerbereich verbrannt, was zu einer starken Rauchentwicklung zu Beginn des Versuchs führen kann. Durch die SMOGRA-Bewertung führt dies zu einer schlechten Klassifizierung, auch wenn das Produkt den Brand nicht weiterleitet und die gesamte entstehende Rauchmenge gering ist.

      Rauchmessungen in dieser Form sind nicht geeignet, Risiken durch Rauchentwicklung zu beurteilen. Zum einen gibt es kein Szenario, das für alle Produkte den kritischsten Fall darstellt – manche Produkte zeigen bei heftiger Verbrennung und starker Sauerstoffzufuhr eine besonders starke Rauchentwicklung (dies ist bei einigen Kunststoffen der Fall), während andere Produktgruppen (z. B. Holzprodukte) unter Schwelbedingungen mit reduzierter Sauerstoffzufuhr eine maximale Rauchentwicklung zeigen.

      Um das Risiko durch Rauchentwicklung abzuschätzen, muss auch die Menge des brennenden Materials in Betracht gezogen werden. Flammgeschützte Kunststoffe können eine hohe spezifische Rauchentwicklung pro verbrannter Materialmenge zeigen, aber da durch den Flammschutz ein Weiterbrennen weniger wahrscheinlich ist, ist die gesamte entstehende Rauchmenge im realen Brandfall oft wesentlich geringer, als bei Produkten, die zu einer schnelleren Brandausbreitung beitragen.

      Besser als durch die Einstufung in Klassen und darauf basierende Vorschriften im Baurecht können mit Methoden des „Fire Safety Engineering“ die entstehenden Rauchmengen in Abhängigkeit vom Rauchentwicklungspotenzial der brennenden Produkte und von der Menge des brennenden Materials abgeschätzt werden. Auch die baulichen Gegebenheiten bzw. das Vorhandensein von Rauchabzügen werden in Modellrechnungen einbezogen. Damit kann dann das tatsächliche Risiko hinsichtlich der Rauchentwicklung beim Brand in einem Gebäude dargestellt werden.

      Trotz dieser Schwierigkeiten wurde in Deutschland mit der neuen Fassung der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (Fassung 2019, veröffentlicht im Januar 2020) für schwer entflammbare Produkte zwingend eine Einstufung in die Rauchklasse s2 oder besser eingeführt. Insbesondere wegen der SMOGRA-Anforderung werden damit bestimmte Bauprodukte wie z. B. PVC-Platten schlechter eingestuft als dies früher mit der Einstufung nach DIN 4102 der Fall war.

4.3 SBI-Prüfung für lineare Produkte

      Ein Beispiel für die erfolgreiche Erarbeitung eines realistischen Bewertungssystems sind die Rohrdämmstoffe. Während bei einer Prüfung im Brandschacht nach DIN 4102 die vertikale Brandweiterleitung direkt beurteilt werden konnte, zeigte sich bei ersten SBI-Prüfungen, dass mit der Prüfung und Klassifizierung, wie sie für flächige Produkte verwendet wird, keine sinnvolle Bewertung des Brandverhaltens von Rohrdämmstoffen möglich ist.

      Um eine realistische Basis für die Einstufung solcher Produkte zu bekommen, wurde von der Industrie zusammen mit dem Schwedischen Forschungsinstitut SP ein Raumversuch in Anlehnung an den Room Corner Test definiert, der die tatsächliche Anwendung dieser Produkte reflektiert (Bild 6).

      Die Rohrdämmstoffe wurden auf Stahlrohre montiert, und der Prüfraum wurde mit insgesamt 90 m isolierten Rohren versehen. Parallel dazu wurden SBI-Versuche durchgeführt.

      Hersteller für die wichtigsten Produktgruppen für diese Bauanwendung beteiligten sich an dem Forschungsprojekt und es wurden die folgenden Produkte geprüft:

       – Flexibler Polyethylen-Schaum

       – Mineralwolle

       – Flexibler Elastomer-Schaum

       – Schaumglas

       – Melamin-Schaum

       – Extrudierter Polystyrol-Schaum (XPS)

       – Polyurethan-/Isocyanurat-Schaum (PUR, PIR)

       – Halbstarres Polyurethan

       – Flachsmaterial

       – PVC-Umhüllungsprodukte

      Bild 6. Modifizierter Room Corner Test für Rohrdämmstoffe

      Tabelle 3. Klassifizierungskriterien für brennbare Rohrdämmstoffe im SBI

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Brand klasse	FIGRAmax [W/s]	THR600s [MJ]	Rauch klasse	SMOGRAmax [m2/s2]	TSP600 [m2]
B *) (oder besser)	≤ 270	≤ 7,5	s1	≤ 105	≤ 250
C *)	≤460