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Verbrennung und Verschwelung von Kunststoffen simuliert
Die Simulation hat in jedem Augenblick die Bedingungen ganz genau im Griff, jedes Molekül ist genau definiert, auf jeden interessierenden Aspekt kann bei Bedarf genau fokussiert werden. Und für die Richtigkeit der Aussagen sorgen hochentwickelte chemische Reaktionsmodelle, die erst kürzlich an Universitäten entwickelt und optimiert wurden. Und bei xirrus simulation bereits operativ erhältlich sind.Warum interessieren uns die Details der Zwischenprodukte während der Verbrennung?
Holen wir etwas weiter aus.Gegenwärtige Alarmsysteme für Brände in Tunneln beruhen meist auf der Detektion von Rauch oder erhöhter Temperatur. Sie reagieren erst auf ein bereits weit entwickteltes Feuer - also relativ spät.
Ziel eines Projektes im Auftrag des Bundesamts für Strassen (ASTRA) ist, einen Sensor zu finden, der ähnlich einer Hundenase auf die Brandprodukte von entstehenden Bränden anspricht und so Brände deutlich früher zu detektieren vermag. So soll die Sicherheit in Strassentunneln vergrössert werden.
Auf welches Brandprodukt soll der Sensor ansprechen? Das Vorhaben wird erschwert, da die Tunnelluft auch die Abgase von Verbrennungsmotoren in konzentrierter Form enthält. Typische Brandgase wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid oder Methan kommen also nicht in Frage. Die Fachliteratur erweist sich als lückenhaft.
Unser Teil des Projekts
Die chemisch simulierte Verschwelung und Verbrennung einer Vielzahl von Kunst- und Naturstoffen unter unterschiedlichen Bedingungen konnte diese Lücke schliessen. Umfangreiche Kataloge von Brandzwischenprodukten und Komponenten der unvollständigen Verbrennung konnten im digitalen Labor präzise erfasst und verarbeitet werden. In den langen Listen wurden dann Substanzen identifiziert, die bei allen Bränden unter allen Umständen auftraten, sich aber nicht in normaler Tunnelluft finden lassen.
xirrus ist weltweit der erste Anbieter von chemischer Reaktionsdynamik-Simulation. Die weitgehend automatisierten Prozesse im digitalen Labor erwiesen sich dabei als rascher, effizienter und kostengünstiger als ausgiebige Literaturstudien und experimentelle Messung.
Die Zukunft
Die Idee des Gassensors wird nun weiter evaluiert. Die Verfügbarkeit passender Sensoren wird geprüft, deren optimale Platzierung im Tunnel abgeklärt und die nötige Empfindlichkeit durch die Verdünnung der Brandgase vom Brandherd zum Sensor im befahrenen Tunnel abgeschätzt. Ein realer Brandversuch im Versuchsstollen soll schliesslich die Ergebnisse validieren.
Dieses Projekt wurde als Konsortium von drei Firmen durchgeführt. Die VSH Versuchsstollen Hagerbach AG ist für Projektleitung und Brandversuche zuständig. Combustion Flow Solutions GmbH übernahm die Simulation der Gasausbreitung sowie die Literaturstudie. xirrus GmbH war verantwortlich für Gasanalyse und Sensorevaluation.
Gasanalytik zur frühzeitigen Branddetektion in Tunneln
Der Bericht zu Handen des UVEK für das ASTRA vom 1. Dezember 2013→ PDF webviewer (6.5 MB)
Feines Näschen für Gase
Die Technische Rundschau über unser Projekt am 20. April 2012 in der Rubrik Forschungs-Dienstleistungen→ PDF download
Bessere Warnsysteme: Gas-Sensoren gegen Inferno
20minuten über unser Projekt am 2. März 2012 in der Rubrik Wissen→ online Story
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