Von der NCSU entworfene Unterkünfte könnten Feuerwehrleuten bei der Bekämpfung von Waldbränden helfen, sagen Forscher

Veröffentlichungsdatum: 14. Juni 2022

RALEIGH – Forscher der North Carolina State University haben herausgefunden, dass vier neue Designs für Notunterkünfte zum Schutz von Feuerwehrleuten, die in Waldbränden eingeschlossen sind, die Überlebenszeit in der Notunterkunft im Vergleich zum aktuellen Industriestandard verlängern könnten. In Laborsimulationen von Waldbrandbränden – bei denen ein Waldbrand über eine Gruppe eingeschlossener Feuerwehrleute oder Ausrüstung hinwegfegt – blieben die Temperaturen in den Notunterkünften länger innerhalb der Überlebensgrenzen, und es dauerte länger, bis die Notunterkünfte aufbrachen.

Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse Erkenntnisse aus dem Labor sowie aus in ganz Nordamerika durchgeführten Feldtests könnten die Entwicklung neuer, besserer Unterkünfte vorantreiben. Darüber hinaus hoffen sie, dass die Ergebnisse in neue Standards für die Gestaltung und Prüfung von Unterkünften einfließen werden.

„Für den Feuerwehrmann in der Wildnis ist der Einsatz einer Schutzhütte das Letzte, was er tun möchte – es ist der letzte Ausweg, die letzte Verteidigungslinie“, sagte der Co-Autor der Studie Roger Barker, Burlington Distinguished Professor für Textiltechnologie an der NC State und Direktor des Textile Protection and Comfort Center (TPACC). „So etwas wie ‚feuerfest‘ gibt es zwar nicht, aber wir versuchen, mehr Zeit zu gewinnen. Wir konnten zeigen, dass unsere Notunterkünfte die Zeit bis zum Ausfall verlängern können – eine Zeit, die überlebenswichtig sein könnte.“

Ein Problem bei der Industriestandard-Schutzhülle besteht darin, dass die äußere Aluminiumschicht bei Kontakt mit direkter Flamme schmilzt.

„Angesichts der Versagensmechanismen von Notunterkünften, die wir bei Waldbränden beobachtet haben, dachten wir, wir könnten bessere Notunterkünfte entwickeln, die einen besseren Schutz bieten, indem sie eine innere Hitzeblockierbarriere und zusätzliche Wärmedämmung in die Konstruktion integrieren“, sagte der Hauptautor der Studie Joseph Roise, Professor für Forstwirtschaft und Umweltressourcen an der NC State. „Wir wissen, dass wir eine bessere Unterkunft schaffen können.“

Mit diesem Ziel vor Augen entwarfen die Forscher zwei führende Prototypen und zwei leichtere Versionen mit einem Gewicht von weniger als 5 Pfund. Sie fügten Isoliermaterialien hinzu und experimentierten mit verschiedenen Nahtdesigns, um zu verhindern, dass sie auseinanderfallen.

Im TPACC-Labor testeten die Forscher die Designs anhand des Industriestandards in einer Testkammer namens PyroDome Turbulent Flame Fire Shelter Test System. Sie beschossen die Unterstände 60 Sekunden lang mit direkter Flamme von Propanbrennern und maßen, wie lange es dauerte, bis die Temperatur am Boden der Unterstände 302 Grad Fahrenheit erreichte, die Temperaturschwelle zum Überleben. Sie installierten außerdem Kameras im PyroDome, um zu sehen, wann die innere Schicht der Schutzräume aufbrechen würde.

Alle Prototypen hatten im Vergleich zum Standard verbesserte Überlebensmetriken, die die Überlebensgrenze in weniger als 40 Sekunden erreichten. Unterdessen lag die Temperatur in einem ihrer Designs bei weitem nicht an der Überlebensgrenztemperatur von 60 Sekunden.

Die Forscher testeten auch die Leistung der Unterkünfte unter verschiedenen Bedingungen bei kontrollierten Verbrennungen in Kanada, Kalifornien, North Carolina und South Dakota. Sie stellten jedoch fest, dass die Feldtests aufgrund der Wind-, Treibstoff- und Brandbedingungen nicht zuverlässig genug waren, um statistisch signifikante Schlussfolgerungen zu ziehen.

„Wir sind durch ganz Nordamerika gereist, um unterschiedliche Brandbedingungen zu finden, die zu unterschiedlichen Arten von Brandrisiken führen würden“, sagte Barker. „Wir haben festgestellt, dass es im Feldtest eine große Variabilität gibt, was bestätigt, wie nützlich es für uns war, PyroDome zu haben.“

Bei den beiden Tests in Südkalifornien herrschten die besten Brennbedingungen, und die Forscher sahen einen ihrer Prototypen hat bei einem Brand gut abgeschnitten. In einem Test in South Dakota, Forscher beobachteten Ausfälle von Unterständen, als Graswurzeln Feuer fingen und sich unter den Wänden im Unterstand ausbreiteten. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, den Bereich rund um den Unterstand vollständig zu räumen und sogar darunter zu kratzen, um sämtliches organisches Material zu entfernen.

„Wenn man eine Stichprobe von zwei hat, kann man keine statistischen Vergleiche anstellen“, sagte Roise. „Aber wir haben gesehen, dass nach dem Test in Kalifornien einer unserer leistungsstärksten Prototypen die volle Wucht des Feuers abbekam. Von außen war es völlig verbrannt, aber von innen war es unbeschädigt.“

Laut Barker könnten die neuen Erkenntnisse Herstellern und Entwicklern dieser Unterstände ein neues Ziel bieten, auf das sie abzielen können, sowohl im Hinblick auf die Art und Weise, wie sie getestet werden können, als auch auf minimale Leistungsanforderungen.

Die Studie „Feld- und umfassende Labortests von Prototypen von Wildland-Feuerschutzunterkünften“ wurde online im veröffentlicht Internationale Zeitschrift für Wildlandbrände. Zu den weiteren Autoren gehören neben Barker und Roise John Williams, ein ehemaliger Forschungsassistent für Forstwirtschaft und Umweltressourcen an der NC State, und John Morton-Aslanis, ein Forschungsassistent bei TPACC. Die Studie wurde vom DHS FEMA Assistance to Firefighters Grant Program finanziert.

(C) NCSU

Originalquelle des Artikels: WRAL