Quantifizierung der CO-Freisetzung bei Schwelprozessen von Holzfaserdämmstoffen in WDVS einschließlich Überprüfung der Anwendbarkeit auf Holz basierender Pyrolysemodelle

Abstract

In der vorliegenden Masterarbeit wird die Kohlenmonoxid-Freisetzung bei Schwelprozessen von Holzfaserdämmstoffen untersucht und anhand einer ausführlichen Versuchsdurchführung mittels des Cone-Kalorimeters quantifiziert. Grundlage der Untersuchung bilden aktuelle Forschungserkenntnisse, die auf eine starke Diffusion von Kohlenmonoxid (CO) durch verschiedene Baustoffe hinweisen. Anhand potenzieller Schadensszenarien erfolgt zunächst eine Analyse möglicher Ereignisse, die zu einem unentdeckten Schwelbrand innerhalb eines Wärmedämmverbundsystemes und somit zu einer Kohlenmonoxid-Emission führen können. Um das Schwelverhalten von Holzfaserdämmstoffen zu quantifizieren, wird anschließend ein Vergleich mit der Pyrolyse von Holz durchgeführt. Im Rahmen der Untersuchung der CO-Freisetzung werden zwei Holzfaserdämmstoffe in einer Versuchsserie bei unterschiedlichen Wärmestromdichten mit Kirschholz verglichen. Weiterhin erfolgt eine analytische Bestimmung der elementaren Bestandteile sowie simultanthermischer Analysen zur Ermittlung der Zersetzungsphasen. Innerhalb einer weiteren Versuchsserie wurde eine Kapselung entwickelt, die einen unterventilierten Brand innerhalb einer Fassade im Maßstab des Cone-Kalorimeter nachbilden soll. Für die Quantifizierung werden mehrere Verfahren verwendet, die neben einer empirischen Bestimmung der CO-Ausbeute auch stöchiometrische Bilanzierungen beinhalten. Zur Überprüfung weiterer toxische Leitkomponenten im Brandrauch wurde zusätzlich eine Kopplung eines Fourier-Transformations-Infrarot- Spektrometers mit dem Cone-Kalorimeter vorgenommen, bei der zwei weitere flammschutzmittelhaltige Holzfaserdämmstoffe betrachtet werden. Abschließend fließen die gewonnenen Erkenntnisse in ein eigens modifiziertes, numerisches Modell ein, welches auf dem komplexen Pyrolysemodell von Fire Dynamics Simulator sowie den Eingangsparametern der simultan-thermischen Analysen basiert. Das vorgestellte Modell zur Simulation des Schwelverhaltens von Holzfaserdämmstoffen liefert durch die Nachbildung des Cone-Kalorimeters einen direkten Vergleich zu den durchgeführten Versuchen mit Holzfaserdämmstoffen. Erste Ergebnisse der Simulation lieferten hierbei eine gute Näherung und somit erste Indizien für eine Validierbarkeit des Modelles.