Bauphysik-Kalender 2021. Группа авторов
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bis zum Auftreten dieser Wärmeentwicklung errechnet. Ein zusätzliches Kriterium für die Beurteilung von Produkten im SBI ist das Integral der Wärmefreisetzung THR (Total Heat Release) in den ersten 10 Versuchsminuten.
Bei manchen Produkten kann in den ersten Sekunden des Versuchs ein „Peak“ der Wärmeentwicklung auftreten, der durch das lokale Austreten entzündlicher Gase aus dem Produkt bei der Erwärmung verursacht wird. Der daraus resultierende steile Anstieg der Wärmefreisetzung am Anfang des Versuchs würde dann trotz eines guten Verhaltens im weiteren Verlauf zu einer schlechten Beurteilung führen. Da ein kurzes Aufflackern zu Beginn der Brandbeanspruchung, das nicht zu einer größeren Entzündung oder Brandweiterleitung führt, nicht sicherheitsrelevant ist, wurde der sogenannte „threshhold value“ eingeführt. Damit wird dieser anfängliche „Peak“ nicht berücksichtigt, wenn das Integral der Wärmeentwicklung zu diesem Zeitpunkt klein genug ist.
Dies ist für eine Reihe von Kunststoffen von Bedeutung, wie z. B. für PIR (Polyisocyanurat – brandschutztechnisch optimierte Variante von Polyurethan), Melaminschäume und Phenolharzprodukte, insbesondere, wenn brennbare Treibgase enthalten sind. Auch wenn Produkte (z. B. Dämmstoffe) mit sehr dünnen Deckschichten versehen sind, die zu Beginn der Brandbeanspruchung aufflammen und dadurch für eine sehr kurze Zeit schlagartig Wärme entwickeln, kann ein solcher Peak zu Beginn des Versuches auftreten.
Trotz der Einführung des threshhold value ist der FIGRA nicht in allen Fällen für eine Risikobeurteilung geeignet. Vor allem Produkte, die erst spät im SBI-Versuch beginnen zu brennen, dann aber mit großer Energiefreisetzung brennen, werden relativ gut beurteilt. Dies wird auch nicht durch den zusätzlichen Klassifizierungsparameter THR600 (Total Heat Release) kompensiert, denn das Integral der Wärmefreisetzung wird nur für die ersten 10 Minuten des Versuchs bewertet (die Versuchsdauer beträgt 20 Minuten). Das trifft z. B. für eine Reihe von Holzprodukten zu.
Für die Rauchentwicklung wurde analog zum FIGRA ein SMOGRA (Smoke Growth Rate) definiert, der sich aus dem Quotienten aus der Rauchentwicklung und dem Zeitpunkt, zu dem diese auftritt, errechnet. Auch hier wurde versucht, eine Korrelation zum Room Corner Test herzustellen. Dies erwies sich jedoch als wesentlich problematischer als beim FIGRA.
Zusätzlich wird das Integral der Rauchentwicklung während der ersten 10 Versuchsminuten (TSP600 – Total Smoke Production) für die Klassifizierung der Rauchentwicklung verwendet. Die Korrelation zum Room Corner Test war bei den geprüften Produkten nicht zufriedenstellend, und es zeigte sich, dass im ersten SBI-Ringversuch weder die Vergleichbarkeit zwischen den Labors, noch die Wiederholbarkeit der Einzelversuche in den einzelnen Labors den Anforderungen genügte. Daraufhin erhielt die Universität Gent den Auftrag, die Rauchmessung im SBI zu verbessern. Es wurden Änderungen im Messverfahren und beim Abluftstrom vorgenommen. Ohne erneute Überprüfung wurde dann die Rauchklassifizierung mit in das Klassifizierungssystem aufgenommen. Eine weitere Korrektur der Rauchmessung erfolgt in der Revision der SBI-Norm von 2020 – der Beitrag des Hauptbrenners zur Rauchentwicklung wird von der gemessenen Rauchentwicklung subtrahiert. Diese hat allerdings nur für wenige Produkte Auswirkungen. Die Rauchklassifizierung muss bei allen Produkten im CE-Zeichen neben der Brandklassifizierung angegeben werden.
Tabelle 2. Klassifizierungskriterien für brennbare Baustoffe im SBI
| Brandklasse | FIGRA [W/s] | THR600s [MJ] | Rauch klasse | SMOGRA [m2/s2] | TSP600 [m2] |
| B*) (oder besser) | ≤ 120 | ≤ 7,5 | s1 | ≤ 30 | ≤ 50 |
| C*) | ≤ 250 | ≤ 15 | s2 | ≤ 180 | ≤ 200 |
| D | ≤ 750 | - | s3 | - | - |
*) Seitliche Flammenausbreitung bis zur Außenkante des langen Probenflügels nicht erlaubt
Zusammenfassend wird die Klassifizierung brennbarer Bauprodukte nach der Norm EN 13501-1 bezüglich der SBI-Messergebnisse in Tabelle 2 dargestellt.
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