Computersimuleringer kan øge chancen for at bestå facadebrandtests

Facadekonstruktioner skal ligesom alle andre byggevarer have dokumenterede brandtekniske egenskaber for at kunne anvendes lovligt i byggeriet. Med det øgede fokus på biobaserede materialer også i facadekonstruktioner er behovet for facadetests stigende. Det er nemlig ikke så ligetil at bygge biobaseret og brandsikkert på én og samme gang, hvilket kan stille store krav til produktudviklingen og resultere i flere brandtests i udviklingsfasen.

Ved hver brandtest opnås på nuværende tidspunkt kun data og dokumentation for én bestemt måde at bygge en facade (den kommende europæiske facadestandard forventes dog at gøre det muligt at dække flere varianter pr. test). Derfor arbejder DBI på at udvikle værktøjer, der kan hjælpe byggevareproducenter i produktudviklingsfasen, og en af metoderne til at forudsige brandpåvirkninger er computersimuleringer. Arbejdet på dette område skrider fremad – også selvom der stadig er lang vej til helt at kunne erstatte brandtests med simuleringer.

I et nyt studie har Guoxiang Zhao, postdoc ved DBI, nu afprøvet en CFD-baseret model (Computational Fluid Dynamics, se faktaboks), hvor han simulerede, hvordan en brand i et etagebyggeri påvirker en ikke-brandbar facade og derefter holdt resultaterne op mod data fra en tilsvarende, reel brandtest udført på DBI’s svenske søsterinstitut RISE.

Simulerede data passer med virkelige målinger

Simuleringerne viste sig at stemme nogenlunde overens med dataene fra de fysiske brandtests, og resultaterne er netop publiceret i artiklen Numerical investigation of thermal exposure on external walls in the harmonized European approach to assess the fire perfomance of facades, der er udkommet i juniudgaven af det videnskabelige tidsskrift ’Fire and Materials’.

- Vi har taget de første skridt med at simulere en ubrandbar facade. Vores mål var at forudsige den temperaturfordeling og flammehøjde over tid, som data fra brandtestene viste. Og ind til videre ser det ganske lovende ud, siger Guoxiang Zhao.

Modellen har vist sig god til at fange den generelle udvikling i en facadebrand, men kommer dog både med over- og undervurderinger. F.eks. viste målingerne i RISE’s brandtest, at temperaturen inde i ’lejligheden’ var 9 % højere end forudsagt, ligesom temperaturen i stuevinduet også var 17,6 % højere i virkeligheden. Højden på flammerne – godt 5 meter – var noget lavere end forudsagt, hvilket dog også skyldes, at der er brugt forskellige metoder i simulering og brandtest til at fastslå flammehøjden.

Kan med tiden simulere brandbare facader

At simuleringerne kan afvige 10-20 % af de målte resultater, kan måske lyde af meget, men Guoxiang Zhao slår fast, at det er helt i tråd med det forventede.

For resultaterne betyder nemlig, at Guoxiang Zhao og resten af forskerholdet er godt på vej til at kunne erstatte nogle af brandtestene med computersimuleringer – eller i første omgang hjælpe med at træffe kvalificerede valg af løsninger, når en facade skal dokumenteres via en brandtest. Det vil øge chancen for en bestået test og forkorte produkters time-to-market. Så ønsker man som bygherre, rådgiver eller producent at dokumentere en facades brandtekniske egenskaber, kan en kombination af simulering og brandtest være den rigtige tilgang.

- F.eks. håber vi at kunne bruge simuleringer til hjælpe med at finde den optimale bredde på de flammeafbøjere, man ofte indsætter mellem etagerne i biobaserede og brandbare facader, lyder det fra den kinesiskfødte forsker.

Simpel model af bål gav bedste resultat

I simuleringerne blev det firkantede træbål i testopstillingen forsøgt modelleret på forskellig vis for at se, hvad der gav de mest virkelighedstro data. Spøjst nok viste det sig, at den helt simple model, hvor ’klodsen’ kun antoges at afgive varme fra toppen, gav bedre resultater end de mere virkelighedstro alternativer, hvor flammer og varme også kunne udbrede sig fra siderne af klodsen.