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Brandschutz für historische Gebäude: BAM entwickelt Sensorsystem zur frühzeitigen Schwelbranddetektion

Verfasst von: Redaktion
Veröffentlicht am: 17. Juli 2024

2019: Unbekannte Brandursache in Pariser Kathedrale Notre-Dame

Historische Bauwerke stellen eine große Herausforderung hinsichtlich der Bauwerkserhaltung dar. Zu den erforderlichen Sicherungsmaßnahmen zählt nicht zuletzt der Brandschutz. Wie anfällig historische Gebäude für Brände sind, wurde zuletzt beispielhaft an der alten Börse in Kopenhagen deutlich (April 2024, Brandursache unbekannt).

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2019 brach während laufender Reparaturarbeiten ein Feuer in der historischen Kathedrale Notre-Dame in Paris aus. Foto: Wandrille de Préville / Teevee / Wikimedia

Weitere bekannte Beispiele aus der jüngeren Zeitgeschichte sind der Brand der Kathedrale Notre-Dame in Paris 2019 mit ebenfalls unbekannter Brandursache sowie das Feuer in der Herzogin Anna Amalia Bibliothek in Weimar vor 20 Jahren. Für letzteres Ereignis wurde ein Kabeldefekt als Ursache ermittelt.

Schwelbrände in verdeckten Baustrukturen bleiben oft unbemerkt

Ein sehr häufiger Grund für das erhöhte Brandrisiko in historischen Gebäuden liegt in den verwendeten Naturmaterialien wie Holz, Stroh oder Gras, die zum Teil besonders leicht entzündlich sind. Hier können insbesondere Schwelbrände in verdeckten Strukturen wie Holzbalken, Isolationsmaterialien oder zwischen Decken und Böden entstehen und sich schnell ausbreiten.

Oft bleiben diese zu lange unbemerkt, da bereits Aerosole und Gase freigesetzt werden, bevor sichtbare Flammen entstehen oder eine merkliche Temperaturerhöhung auftritt. Eine frühzeitige Branddetektion ist somit von entscheidender Bedeutung.

Laborversuche neben Feldversuchen im Stadtschloss Weimar

Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur Bewahrung von Kulturgut durch Helfermotivation und geringe Brandwahrscheinlichkeiten, kurz BRAWA, hat sich ein Team rund um die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) auf die frühzeitige Erkennung von Schwelbränden fokussiert. Zu den Projektpartnern gehören neben der BAM folgende Einrichtungen und Unternehmen:

  • Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
  • Westfälische Wilhelms-Universität Münster
  • Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin
  • GTE Industrieelektronik GmbH, Viersen
  • Hekatron Vertriebs GmbH, Sulzburg
  • Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes e. V. (VFDB), Lippetal
  • Siemens Aktiengesellschaft, München

Die BAM hat konkret verschiedene Brandszenarien im Labor durchgeführt. Es wurden sowohl Kerzen als mögliche Zündquelle untersucht sowie historische Materialien wie Leitungen bzw. Kabel mit Stoffummantelungen oder altes Bauholz, die heute nicht mehr verwendet werden. Die dabei freigesetzten Brandgase wurden mittels Sensoren identifiziert und umfassend charakterisiert, um ihre Eignung für eine frühe Branddetektion zu bewerten.

Im Stadtschloss Weimar fanden in Zusammenarbeit mit der Klassik Stiftung Weimar zusätzlich Versuche statt, bei denen Ethanol verdampft wurde. Auf diese Weise konnte die Ausbreitung von Gasen im Raum unter realen Bedingungen untersucht werden.

Sensorsystem auf Basis numerischer Simulationen entwickelt

Ergänzend zu den experimentellen Untersuchungen führten die Forschenden numerische Simulationen durch, um die Brandentstehung und -ausbreitung detailliert zu modellieren. Auf Basis dieser Daten hat das Projektteam dann ein Sensorsystem entwickelt, das bereits in der Frühphase der Brandentstehung Alarm auslöst.

"Die gewonnenen Erkenntnisse und entwickelten Modelle bieten wertvolle Werkzeuge für die frühzeitige Detektion und Bekämpfung von Schwelbränden in historischen Gebäuden", so Anja Hofmann-Böllinghaus, Expertin für Brandschutz an der BAM. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm "Forschung für die zivile Sicherheit" gefördert.