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t²-Brand-Generator für FDS
Wählen Sie die Brandentwicklungsgeschwindigkeit, die Spitzenleistung und die Brandfläche. Der Generator berechnet die Zeit bis zur Spitzenleistung und die HRRPUA, zeichnet die HRR-Kurve und erzeugt fertige FDS-Zeilen — mit TAU_Q oder mit einer &RAMP-Tabelle.
So wird gerechnet
Ein t²-Brand wächst nach Q(t) = α · t², wobei α der Brandentwicklungskoeffizient ist. Die Spitzenleistung Q wird nach t = √(Q/α) erreicht und bleibt — in diesem Generator — danach konstant. Die α-Werte für langsame, mittlere, schnelle und sehr schnelle Brände sind die klassischen Werte aus NFPA 204 und NFPA 72 (Zeit bis 1055 kW: 600, 300, 150 und 75 s).
In FDS lässt sich dieser Verlauf auf zwei Arten vorgeben. Ein negatives TAU_Q in der &SURF-Zeile ergibt eine t²-Kurve, die nach |TAU_Q| Sekunden die volle Leistung erreicht und danach konstant bleibt (FDS User Guide, Abschnitt 11.1). RAMP_Q mit einer &RAMP-Tabelle bietet volle Kontrolle — Sie können eine Abklingphase, Ventilationsbegrenzung oder Sprinkleraktivierung ergänzen. TAU_Q und RAMP_Q schließen sich gegenseitig aus.
HRRPUA ist die Wärmefreisetzungsrate je Flächeneinheit: Spitzenleistung geteilt durch die Brandfläche. Die Brandfläche muss im Gitter abgebildet werden — bei einem kleinen Brenner auf einem groben Gitter rundet FDS dessen Abmessungen auf die Zellen, und die Leistung ändert sich. Prüfen Sie das in der .out-Datei oder im HRR-Diagramm.
Worauf Sie achten sollten
- Simulationszeit. T_END sollte die Zeit bis zur Spitzenleistung und den Zeitraum umfassen, in dem Sie die Bedingungen bewerten (z. B. Evakuierung oder Eintreffen der Feuerwehr).
- Gitterauflösung. Bemessen Sie die Zelle nach der Spitzenleistung — der FDS-Mesh-Rechner liefert D*/δx. Mehr im Ratgeber t²-Brand in FDS: TAU_Q, RAMP_Q und die Kontrolle der Leistung.
- Das Ergebnis im Modell. FDS schreibt die tatsächliche Leistung in
_hrr.csv. Vergleichen Sie sie mit der Bemessungskurve — Abweichungen entstehen meist durch die im Gitter abgebildete Brandfläche oder durch Sauerstoffmangel.
Häufige Fragen
Was bedeutet ein negatives TAU_Q in FDS?
Ein negatives TAU_Q in der SURF-Zeile bedeutet, dass die Wärmefreisetzungsrate nach t² wächst, nach |TAU_Q| Sekunden die volle HRRPUA erreicht und danach konstant bleibt. Ein positives TAU_Q ergibt einen Anstieg nach tanh.
Welches α sollte ich wählen?
Das hängt von der Brandlast und den angewendeten Regelwerken ab. Als grobe Orientierung (z. B. nach PD 7974-1): Büros — mittel, Verkaufsstätten — schnell, Lager und Industriebauten — sehr schnell. Verwenden Sie die Brandentwicklung, die das im Projekt angewendete Regelwerk vorgibt.
Wie füge ich eine Abklingphase hinzu?
Verwenden Sie die Variante mit der &RAMP-Tabelle und ergänzen Sie am Ende Punkte mit abnehmendem F (z. B. linear auf null). Die Variante mit TAU_Q erlaubt kein Abklingen.
Warum weicht die Leistung in FDS von der Vorgabe ab?
Meist, weil die Brandfläche im Gitter anders ist als vorgesehen (Rundung auf Zellen), oder weil der Brand durch die Sauerstoffzufuhr begrenzt ist. Prüfen Sie die HRR-Spalte in _hrr.csv.
FDS und Smokeview sind Software des National Institute of Standards and Technology; das NIST steht in keiner Verbindung zu fdsrun.