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Die Entwicklung des „Performance-Based Fire Engineering“ (PBFE) markiert einen grundlegenden Wandel im Brandschutz, der von starren Vorschriften hin zu einer ingenieurwissenschaftlich begründeten Sicherheitsplanung zeigt. Im Mittelpunkt stehen nicht mehr Vorschriften, sondern Schutzziele und Leistungsniveaus.

Viele Wege führen zum Ziel. Unter diesen Wegen gilt es, den effizientesten und sinnvollsten zu wählen. Darin besteht moderne Brandschutzplanung.

Dadurch, dass nicht mehr Positionen im Mittelpunkt stehen, sondern Motive, ist ein flexibler Zugang möglich.

Hoyt Hottel: Der Pionier

Zu den frühen Wegbereitern der „Fire Science“ zählt der Chemieingenieur Hoyt C. Hottel (1903 – 1998), dessen Forschungen am Massachusetts Institute of Technology (MIT) die moderne Verbrennungswissenschaft begründeten. Hottel forschte ab den 1930er-Jahren zu Energie, Strahlungswärmeübertragung und Verbrennung.

Wie so oft, waren es die Forschungen im militärischen Bereich, die Quantensprünge in der Brandforschung erzielten. Während des Zweiten Weltkriegs leitete Hottel die Arbeitsgruppe des „National Defense Research Committee“, die sich mit der Erforschung und Entwicklung von Brandbomben befasste. Nach dem Weltkrieg war er Vorsitzender des Gremiums für thermische Strahlung des „Armed Forces Special Weapons Project“.

Ab 1956 befasste er sich als Vorsitzender des „Fire Research Committee“ der „National Academy of Sciences“ mit der Erforschung von Strategien zur Bekämpfung großflächiger Brände, darunter Waldbrände und Feuerstürme in städtischen Gebieten.

Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) ehrte Hottel 1998 in einem Nachruf mit den Worten zitiert: „Hütet euch davor, den Geist eines Studierenden mit einer Formel zu ersticken, indem ihr mit in Beton gegossenen Antworten lehrt. Seid weniger besorgt um den technischen Inhalt und seine Aktualität – ich sagte weniger besorgt, nicht unbesorgt – und weniger darum, euren Stoff vollständig abzudecken, als vielmehr darum, den Geist der Studierenden zu fordern und sie zum selbstständigen Lernen anzuregen, das hoffentlich ein Leben lang anhält.“

„Plane, jung zu sterben – und höre nie auf, Pläne zu machen“, sagte Professor Hottel, der 35 seiner insgesamt 76 Jahre am MIT das Fuels Research Laboratory leitete. „Schiebe das Sterben einfach so lange wie möglich hinaus.“

Howard Emmons: Das Harvard-Feuer-Modell

Der Physiker Howard Wilson Emmons (1912 – 1998) wirkte ab 1940 an der Harvard University. Emmons war vor allem für hydrodynamische und gasdynamische Studien von Verbrennungsprozessen und ihrer Dynamik bekannt. Mitte der 1960er Jahre unternahmen er und seine Frau Dorothy eine Sabbatical-Weltreise zu Brandschutzeinrichtungen, um den weltweiten Stand der Brandforschung zu verstehen.

Emmons arbeitete an Projekten zur Untersuchung von Feuern in nachgebauten Räumen und entwickelte das „Harvard Fire Model“. Zudem entstanden Computerprogramme zur Simulation von Brandereignissen („Harvard Computer Fire Code“). Emmons kann zu Recht als Begründer der modernen Feuerwissenschaft bezeichnet werden.

In einem Nachruf der „Harvard Gazette“ wird Emmons wie folgt charakterisiert: „Bevor Howard Emmons gemeinsam mit seinen zahlreichen Doktoranden und Gastwissenschaftlern seine wegweisenden Arbeiten zur Grundlagenforschung im Brandschutz durchführte, lag der Schwerpunkt bei Bränden in Wohngebäuden vor allem auf der Entwicklung von Methoden zur Brandbekämpfung. Emmons lenkte den Blick jedoch auf die Entstehung und Entwicklung von Bränden selbst. Wenn er über Wohnungsbrände sprach, erinnerte Howard Emmons häufig daran, dass ein Feuer weit mehr benötigt als lediglich einen brennbaren Stoff. Entscheidend seien ebenso die räumliche Anordnung der brennbaren Materialien sowie deren physikalische und chemische Eigenschaften. Zur Veranschaulichung verwendete er oft ein einfaches Beispiel: Jeder Pfadfinder wisse, dass ein einzelner trockener Holzscheit kein Lagerfeuer erzeuge. Erst die Anordnung von drei Scheiten in Dreiecksform zusammen mit Zunder ermögliche ein gut brennendes Feuer. Gerade dieses komplexe Zusammenspiel aller Einflussgrößen faszinierte Emmons während der letzten Jahrzehnte seiner langen und außerordentlich produktiven Forschungslaufbahn. Im Mittelpunkt seines Interesses standen die Verbrennungsvorgänge selbst, die Konvektion heißer Brandgase, die Bildung von Verbrennungsprodukten, der Wärmestrahlungsaustausch zwischen den Brandbestandteilen und benachbarten Objekten, die Steuerung der Luftzufuhr sowie schließlich die chemischen Reaktionen der Verbrennung. Seine Arbeiten prägten das moderne Verständnis der Brandentstehung und des Brandverlaufs nachhaltig und legten die wissenschaftlichen Grundlagen für die heutige Brandschutzforschung.“

Erst mit dem Übergang des Forschungsschwerpunktes von der Brandbekämpfung zur Erforschung der Branddynamik konnten jene dynamischen Modelle entwickelt werden, die wesentlichen Einfluss auf die effiziente Wahl der Brandschutz-Methoden haben.

Und Europa?

Insbesondere in Großbritannien lehnte sich die wissenschaftliche Brandforschung methodisch an die Forschungen in den Vereinigten Staaten an. Der schottische Chemiker Dougal Drysdale, der ab 1974 an der University of Edinburgh lehrte, veröffentlichte 1985 das Buch „An Introduction to Fire Dynamics“ und setzte damit Weichenstellungen für das „Fire Safety Engineering“. 1974 wurde Margaret Law im Ingenieurbüro ARUP tätig und bewirkte weitreichende Fortschritte im modernen Brandschutzwesen.

Deutschland konzentrierte sich hingegen vorwiegend auf Materialprüfung, Feuerwiderstand, Normung und industriellem Brandschutz. Ulrich Schneider, der in Braunschweig Maschinenbau studierte, wirkte ab 1990 an der Technischen Universität Wien und begründete das „Institut für Baustoffe, Bauphysik und Brandschutz“. 2001 erschien erstmals das Werk „Ingenieurmethoden im Baulichen Brandschutz“.

Der Bauingenieur Dietmar Hosser übernahm 1986 das neu geschaffene Fachgebiet „Brandschutz“ am Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig. Neben einer Neuausrichtung der Forschung im Brandschutz baute er erstmals einen Vertiefungsstudiengang Brandschutz im Bauingenieurwesen auf. Der Schwerpunkt seiner Forschung lag auf Naturbränden, Simulationen und probabilistischen Methoden des Brandschutzes.

Literatur:

[1] „Hoyt Hottel dies at 95; was expert on energy, combustion“ (Link)

[2] „Howard Wilson Emmons“, The Harvard Gazette (Link)