Digitales Brandfrüherkennungssystem soll Feuer verhindern

Ein großes Feuer, wie der Großbrand der Pariser Kathedrale Notre-Dame, kann verheerende Auswirkungen haben und Schäden in Millionenhöhe verursachen. Ein digitales Brandfrüherkennungssystem soll künftig über national bedeutsame Bauten wachen und mittels Sensoren Alarm auslösen, bevor es zum Schwelbrand kommt.

Entwickelt wird das neuartige Brandfrüherkennungssystem vom Clausthaler Umwelttechnik Forschungszentrum (Cutec) mit Fördermitteln der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU). „Schwelbrände werden von herkömmlichen Brandmeldesystemen häufig nicht rechtzeitig erkannt und entwickeln sich schnell zum Vollbrand“, sagt Andreas Sauter, Abteilungsleiter Ressourcentechnik und -systeme beim Clausthaler Forschungszentrum.

So hat sich etwa das Feuer in der Kathedrale Notre-Dame de Paris im Jahr 2019 innerhalb einer Stunde auf dem gesamten hölzernen Dachstuhl ausgebreitet. Die Brandursache war den Behörden zufolge vermutlich ein Kurzschluss oder eine achtlos weggeworfene Zigarette. Laut dem Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung zählen diese Möglichkeiten zu den Hauptbrandursachen.

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Das Löschwasser der Sprinkleranlagen verursacht laut Andreas Sauter zusätzliche Schäden an den wertvollen Kulturgütern. „Nur frühzeitiges Erkennen und schnelles Reagieren schützen das nationale Kulturerbe vor den katastrophalen Auswirkungen von Bränden“, sagt Constanze Fuhrmann, Leiterin des DBU-Referats Umwelt und Kulturgüter. Sie betont in diesem Zusammenhang auch den Umweltaspekt, da Brände Treibhausgase und umweltschädliche Stoffe freisetzen.

Feuer erkennen, bevor es entsteht

Das neue Brandmeldesystem, ausgerüstet mit sensibel reagierenden Sensoren, soll hier künftig zuverlässig helfen. Denn noch vor der Entstehung eines Schwelbrands heizen sich die Baustoffe auf und chemische Substanzen treten aus. Diese Stoffe werden dann von den Sensoren erkannt. „Die riechen praktisch die austretenden Gase“, verdeutlicht Sauter.

Die Sensoren sollen herkömmliche Brandmeldesysteme zukünftig ergänzen und in verschiedenen Kulturbauten in Niedersachsen, Sachsen-Anhalt und Sachsen getestet werden. Darunter befinden sich die Schlossinsel Bad Pyrmont – durch ihre Lage eine Herausforderung für den Brandschutz – und das Weltkulturerbe „Großes Heiliges Kreuz“ in Goslar, ein 1254 errichtetes Fachwerkgebäude. Das Projekt wird von der DBU mit rund 120 000 € gefördert.

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Gefahr für Kulturgüter nicht nur durch Feuer

Die Digitalisierung könnte künftig nicht nur Feuer verhindern, sondern die Kulturgüter auch vor anderen Gefahren schützen, die beispielsweise durch Erderwärmung und Klimakrise entstehen. „Im Sommer ist vermehrt mit Hitzetagen und längeren Trockenperioden zu rechnen“, so Expertin Fuhrmann. Das führe dazu, dass Dachräume etwa in Kirchen enorm aufheizen und die Holzbalkendecken stark austrocknen. In der Folge bilden sich Risse. Eine Gefahr, die auch bei Kulturgütern wie Altarbildern aus Holz besteht. „Klimatische Bedingungen im Gebäude und Schäden am Holz lassen sich durch Digitalisierung besser ermitteln“, benennt Fuhrmann eine Möglichkeit, das Problem in den Griff zu bekommen.

Vielversprechende Projekte

Zwei Beispiele zeigen, wie das funktionieren kann. So führt das Landesamt für Denkmalpflege Sachsen in Dresden mittels Computern Simulationsberechnungen durch, um die klimatischen Besonderheiten in Dachräumen mit Holzbalkendecken zu erforschen. Ziel ist die Entwicklung eines Planungsinstruments für Städte und Gemeinden, um historische Gebäude besser vor Wärme zu schützen. Das Projekt wird von der DBU mit 300 000 € gefördert.

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Mit 360 000 € Fördersumme unterstützt die DBU ein Projekt des Bayerischen Landesamts für Denkmalpflege in München. Hier soll ein nachhaltiges Schutzkonzept entstehen, um jahrhundertealte Holzbilder zu erhalten. Als Modell dient ein spätmittelalterliches Holztafelbild aus dem Freisinger Dom, das stark unter der Trockenheit leidet. Zum Einsatz kommen zahlreiche digitale Mittel zum sensorischen und messtechnischen Erfassen der klimatischen Parameter wie Temperatur und Feuchtigkeit.

Darüber hinaus nutzen die Forschenden dreidimensionale Laserscans und Zeitrafferaufnahmen sowie Computersimulationen mit unterschiedlichen Klimaverhältnissen. Die umfangreichen Untersuchungen sollen dann eine Risikoabschätzung ermöglichen. Ziel ist es, das Tafelbild zurückzuformen und zu stabilisieren.