Entrauchung Mit Unterschiedlichen Entrauchungsprinzipien

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Entrauchung mit unterschiedlichenEntrauchungsprinzipien

Technische PublikationenEntrauchung mit unterschiedlichen EntrauchungsprinzipienDieser Fachartikel beschreibt an Hand eines Hotelkomplexes die unterschiedlichenEntrauchungsprinzipien, die zur Personenrettung und zur Brandbekämpfung möglich sind.studierte Allgemeinen Maschinenbau an der GHK in Kassel. 1990 begann er als Messingenieurfür die Abteilung Forschung und Entwicklung bei der Babcock-BSH in Bad Hersfeld.Anschließend wechselte er in den Vertrieb für Reinraumkomponenten und leitete von 1997 bis2003 den Vertrieb und das Marketing des Geschäftsbereiches Serienventilatoren.Heute ist er Geschäftsführer der TROX TLT in Bad Hersfeld und Leiter der AGE (Aktionsgemeinschaft Entrauchung) sowie stellvertretender Leiter des Arbeitskreises „Entrauchung“beim VDMA.01/2013 – dPublikationen – 4.5 – 3Technische PublikationenDipl.-Ing. Udo Jung (Jahrgang 1966)

Technische PublikationenEntrauchung mit unterschiedlichen EntrauchungsprinzipienIn den offiziellen Statistiken werdendie Toten aufgeführt, die in Deutschland jährlich durch Brandereignisseam Brandort verstorben sind. Die Todesursache ist bei 80 % der FälleBrandrauch.Die Opfer, die erst auf dem Weg zumoder im Krankenhaus versterben,werden nicht zentral erfasst. Aus denZentren der Schwerstbrandverletztenkann man erfahren, dass dort nochfast die Hälfte der eingeliefertenschwerstverletzten Patienten an dendurch die Rauchgase hervorgerufenen irreparablen Lungenschädigungen verstirbt. So hochgerechnet haben wir es in Deutschland jährlich mitetwa 2500 Brandtoten zu tun. Dazukommen unzählige Lungenschädigungen bei den Überlebenden, aberauch bei zahlreichen Einsatzkräften.Dem Rauch kommt folglich für dieSelbst-, die Fremdrettung und denLöschangriff große Bedeutung zu.Technische Änderungen vorbehaltenDieser Artikel beschreibt an Hand eines Hotelkomplexes die unterschiedlichen Entrauchungsprinzipien, diezur Personenrettung und zur Brandbekämpfung möglich sind. Er will demAnwender helfen, das für die jeweilige Aufgabe passende Entrauchungsprinzip zu erkennen und die richtigeAnlagenausführung zu finden. Im Regelfall sollte die Entrauchungsanlageautomatisch ausgelöst und die erforderliche Zuluftzufuhr sichergestelltwerden.Für die Prinzipien der Verdünnungund Schichtung sind die technischenMöglichkeiten seit vielen Jahren bekannt. Sie werden daher in diesemBeitrag nur prinzipiell dargestellt.Sonderlösungen zur Rauchabschnittsbildung werden ausführlichererläutert.Die eigentliche Bemessung und Ausführung einer Entrauchungsanlage istden jeweiligen Normen und Richtlinien zu entnehmen und nicht Gegenstand dieses Artikels. Die Auslegungund Dimensionierung der Anlagewurde mit den Europäischen, deutschen und österreichischen Normenabgeglichen.01/2013 – dGesamtkonzeptBild 1: Zeitliche Abfolge der Rauch und Temperaturentwicklung in Abhängigkeit von Schutzzielund AnlagentechnologieDer Artikel ist fast deckungsgleich mitdem VDMA Blatt 4, September 2007„Entrauchungsprinzipien“. An dem Infoblatt hat der Autor mit gearbeitetund die dortigen Erkenntnisse anHand einer Versammlungsstätte ineinem Hotelkeller erläutert.Grundlagen der Entrauchung und uf im nÜberleben hat Vorrangvor dembewussten Denken.Panik blockiertdas GroßhirnBild ng30 Minuten10 Minute30 Minuten10 MinutenFremdrettung,Brandbekämpfung– erst nach Eintreffender Feuerwehr10 Minuten nach AlarmierungBild 3Der „Mensch„ ist bei solchen Ereignissen ein unberechenbarer Faktor. Er reagiert nur unzureichend auf Alarme; unter Panikeinfluss ist er kaum zu führen. Daher ist es wichtig, dass Rettungswege, Flure und große komplexe Gebäude über die entsprechenden technischen Einrichtungenverfügen. Nur auf diese Art ist die Eigen- und Selbstrettung über einen gewissen Zeitraum sichermöglich.Publikationen – 4.5 – 5Technische Publikationen1. 2. Einleitung

Technische PublikationenEntrauchung mit unterschiedlichen EntrauchungsprinzipienDie Rauchabführung ist zur effektivenSelbstrettung, Fremdrettung undBrandbekämpfung eine wesentlicheVoraussetzung. Sie verhindert dieunkontrollierte Rauchausbreitungund die Ansammlung entzündbarerRauchgasgemische (Flash-over) imBrandraum. Ferner werden der Sachschutz, die Schädigung oder der längerfristige Ausfall der Gebäude nacheinem Brandereignis sowie der Umweltschutz positiv beeinflusst.Die Prinzipien der Entrauchung umfassen im Allgemeinen die folgendenBereiche:1. Rauchabfuhr durch VerdünnungVermischen des Brandrauches mitunkontaminierter Luft und Abfuhrvon Rauchgas.2. Rauchabfuhr durch SchichtungSchaffungvonraucharmenSchichten durch natürliche odermaschinelle Rauchabzugsanlagen.3. Rauchabschnittsbildung durchlufttechnische MaßnahmenVerhinderung von Rauchübertrittvon einem Rauchabschnitt in benachbarte Bereiche ohne baulicheAbtrennung unter Einsatz lufttechnischer Maßnahmen.4. Rauchfreihaltung (z. B. Sicherheitstreppenräume)Verhinderung des Raucheindringens in selbst brandlastfreie Räume durch Überdruck.Entrauchung/Rauchkontrolle in Gebäuden Prüfung und Einordnung der Entrauchungs-Ventilatorenerfolgt nach der EN 12 101 Teil 3 Rauch und Wärmeabfuhr durch Schichtung mit BRA/RWAgem. TRVB S 125. In Deutschland nachDIN 18 232 Teil 5 Rauchverdünnung durch Luftwechsel gem. ÖNORM H 6029.In Deutschland keine entsprechende Norm vorhanden. Rauchverdrängung durch RDA/DBA gem. TRVB S 112.In Deutschland/Europa nach EN 12 101 Teil 6.Bild 4Zur Sicherstellung der Selbst-, Fremdrettung und des Löschangriffs imBrandfall schreibt der Gesetzgeber invielen Sonderbauvorschriften eineraucharme Schicht vor. Innerhalb eines Brandraumes steigen die erwärmten Brandgase zunächst nachoben und breiten sich dann aus. Allerdings ist bei niedrigenergetischenBränden, dessen Ursache oft „moderne Bauprodukte“ aus Kunststoffsind, ein frühzeitiges Absinken in denRettungsweg zu beobachten. DiesesPhänomen ist bei der Dimensionierung von Entrauchungsanlagen zur„Sicherstellung von Rettungswegen“zu berücksichtigen.Weiterhin ist zu beachten, dass dieRettungswege meist gleichzeitig dieAngriffswege der Feuerwehr sind.Die Einsatzkräfte der Feuerwehr können zwar sich selbst durch entsprechende Ausrüstung gegen die Atemgifte des Rauchs schützen, nicht aberdie schlechte und fehlende Sichtdurch den Rauch kompensieren. Damit die Schutzziele der Rettungswege und der Angriffswege der Feuerwehr erfüllt werden, ist eine raucharme Schicht von mindestens 2,5 mnotwendig. Der Begriff „raucharm“berücksichtigt, dass eine geringfügige Raucheintragung durch Schwadenbildung allgemein akzeptiert wird.Ein weiteres Schutzziel kann darinbestehen, die unkontrollierte Rauchausbreitung aus dem vom Brandherdbetroffenen Raumbereich in benach-Publikationen – 4.5 – 6barte Bereiche zu verhindern. Durchdie Beaufschlagung von Treppenräumen und Fluren mit Überdruck undentsprechendem Luftstrom wird derEintrag von Rauch verhindert. DieseSysteme erfordern neben einer genauen Abstimmung der Luftströmeund der Drücke eine garantierteBrandlastfreiheit des zu schützendenBereiches.3. Rauchabfuhr durchVerdünnungUnter der Rauchableitung durch Verdünnung des Rauches versteht mandas Vermischen des Brandrauchesdurch Einbringen von unkontaminierter Luft bei gleichzeitiger Abfuhr desRauchgas-/Luftgemisches. Bei einerVermischung entsteht eine gleichförmige Rauchgasverteilung im Raum.Hierbei können sich allerdings keineraucharmen Schichten ausbilden!Derartige Systeme können z.B. für innen liegende Technik- und Lagerräume oder Garagen etc. verwendetwerden. Bei mechanischen Lüftungsanlagen ist ein Luftwechsel von mindestens Lw 6.10 1/h sicherzustellen. Eine weitere Methode derVerdünnung ist die Lüftung durch Öffnen von Fenstern und Türen. In diesem Fall wird der Luftaustauschdurch Windeinflüsse und die Ener-01/2013 – dTechnische Änderungen vorbehalten2. Entrauchungsziele

Technische PublikationenEntrauchung mit unterschiedlichen EntrauchungsprinzipienAuch Strahlventilatoren (Jet-Ventilatoren) erzeugen in Strömungsrichtung eine Verdünnung. Jet-Ventilatoren werden bspw. in Tiefgaragenoder Tunneln eingesetzt, um gerichtete Raumströmungen aufzubauen.Durch die große Impulsleistung derVentilatoren ist auf der abströmendenSeite mit einer kompletten Verrauchung des Rauchabschnittes zurechnen. Der Einsatz von Jet-Ventilatoren erfolgt nur in Verbindung mit zusätzlichen, ausreichend bemessenenMaßnahmen zur Abfuhr von Rauchgas und Nachführung von unkontaminierter Luft. Die Rettungswege imEinflussbereich von solchen Systemen sind hierbei besonders zu betrachten.Die Rauchabfuhr durch Verdünnungist nicht zur Rauchfreihaltung für Rettungswege geeignet. Bei diesemPrinzip kann man keine Anforderungen an die Luftqualität und die Entrauchungszeit stellen.4. Rauchabfuhr durchSchichtungTechnische Änderungen vorbehaltenBei der Rauchabfuhr durch Schichtung ist es erforderlich, im zu entrauchenden Raum bzw. Rauchabschnitteine Luftströmung aufzubauen, dieeine Schichtenbildung innerhalb desRaumes ermöglicht.Bei der Entrauchung strebt man imAllgemeinen die Ausbildung von zweiSchichten innerhalb eines Rauchabschnittes an. Dies sind zum einen die„Rauchgasschicht“, in der die Rauchgase, die über einem Brandherd aufsteigen, einströmen, und zum anderen die „raucharme Schicht“, die imgünstigsten Fall völlig frei von Rauchgasen sein sollte. Entsprechend wirdeine weitestgehend horizontaleSchichtung bei der Dimensionierungeiner Entrauchungsanlage angestrebt.Entrauchungsanlagen führen Rauchgase aus einem Rauchabschnitt ab.Gemäß Kontinuitätsgesetzt muss die01/2013 – dSchutzziele und Bemessung„Kleine“ Brandräume:„kleine“ Räume mit Brandlasten, die keine Aufenthaltsräume sind bzw.vernachlässigbare Evakuierungszeiten besitzenSchutzziel: Keine rauchfreie Schicht! Schutz angrenzender Fluchtwege/Flure durch Differenzdruck(kontrollierter Unterdruck) Rauch-/WärmeabfuhrAblagentyp: Entrauchungsanlage;Rauchverdünnungsanlagen RVARauch-Verdünnungsanlagen(Kleine BraRVAndräume;keine EigH 6029 and nicht geregeltÖsterreich Ö-Norm H6029 – 12facher LuftwechselBild 5Einsatz der TRVB S 125RWA/MRA ermöglichen oder erleichtern im Brandfall– die Sicherung der Fluchtwege,– den schnellen gezielten Löschangriff der Feuerwehr,– den Schutz der Gebäudekonstruktion, der Einrichtungund des Inhaltes,– Die Reduzierung der Brandfolgeschäden durchThermische ZersetzungsprodukteBild 6Luftmasse, die über die Entrauchungsanlage dem Rauchabschnittentnommen wird, diesem auch wieder zugeführt werden. Es müssen somit zwingend Abluftöffnungen undZuluftöffnungen vorhanden sein. Zwischen den Abluftöffnungen und denZuluftöffnungen muss eine Druckdifferenz vorliegen, damit sich überhaupt eine Strömung einstellen kann.Diese Druckdifferenz wird bei natürlichen Entrauchungsanlage über dieDichteunterschiede zwischen derRauchgasschicht (heiß geringeDichte) und der Umgebungsluft (kalt hohe Dichte) erzeugt. Bei maschinellen Rauchabzugsanlagen erzeugen Ventilatoren die erforderlichenDruckdifferenzen.Publikationen – 4.5 – 7Technische Publikationengiefreisetzung des Brandherdes bestimmt.

Technische PublikationenEntrauchung mit unterschiedlichen EntrauchungsprinzipienDamit sich bei diesem Zusammenspiel von Zu- und Abluft eine stabileTrennung zwischen der Rauchgasschicht und der raucharmen Schichteinstellen kann, müssen insbesondere nachfolgende Randbedingungengegeben sein: ZwischenRauchgasschicht undraucharmer Schicht muss an jederStelle der Trennfläche eine positive Temperaturdifferenz vorliegen. Ander Trennfläche zwischenRauchgasschicht und raucharmerSchicht sollten nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Richtung vorliegen.Maschineller Rauchabzug (MRA)Bild 7Durch die nachstehend aufgeführtenMaßnahmen können die gefordertenRandbedingungen eingehalten werden:Die Zuluftnachströmung in den relevanten Rauchabschnitt mussdeutlich unterhalb der Rauchgasschicht möglichst impulsarm (d.h.mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten) erfolgen.Die Rauchabzugsöffnungen solltengleichmäßig verteilt an möglichsthöchster Stelle des Rauchabschnittes angeordnet sein.Die Rauchabschnittsflächen müssen unter anderem abhängig vonder zulässigen Rauchgasschichtdicke, der Wärmeleitfähigkeit derUmfassungsbauteile, der zu berücksichtigenden Brandleistung sowieder gewählten Entrauchungsanlage 1.600 m²) begrenzt werden.(z.B. Technische Einrichtungen, wie z.B.Lüftungsanlagen mit Mischluftprinzip, die einer Schichtströmung entgegenwirken, müssen im Brandfallschnellst möglich und am besten automatisch ausgeschaltet werden. Eine maschinelle Zuluft über Schichtluftauslässe kann normalerweiseauch im Brandfall in Betrieb bleibenund unterstützt naturgemäß eher dieAusbildung einer Schichtströmung.Schutzziele und Bemessung„Große“ Brandräume:„große“ Räume bzw. Räume mit Menschenansammlungen erheblicheEvakuierungszeit im betrachteten RaumSchutzziel:Aufrechterhaltung einer raucharmen Schicht über denBemessungszeitraum (EvakuierungszeitAblagentyp: Entrauchungsanlage nach DIN 18232-5Bemessung:Maschinelle Entrauchungsa(BrandräumTRVB S 125/DIN 18232-5nlagene) DIN 18MRA232 Teil 5(bzw. MA-96; Rechenprogramm)oder TRVB S 125Absaugstellen oben, Nachströmung unten,Anzahl der Absaugstellen, StrömungsgeschwindigkeitenBild 5Publikationen – 4.5 – 801/2013 – dTechnische Änderungen vorbehaltenBei der skizzierten prinzipiellen Entrauchung geht man davon aus, dassaus der Rauchgasschicht ein Rauchgasvolumenstrom abgeführt wird.Der abgeführte Rauchgasstrom entspricht dabei dem in die Rauchgasschicht einströmenden, so dass dieRauchgasschichtdicke praktisch konstant bleibt. Da die über dem Brandherd aufsteigenden Rauchgase sichmit der Raumumgebungsluft im sogenannten Plume (Thermikströmungüber dem Brandherd) vermischen,wird über den Plume auch eingemischte Umgebungsluft in die Rauchgasschicht eingetragen. Gegenüberdem Volumen der eigentlich unmittelbar am Brandherd produziertenRauchgase stellt die eingemischteRaumumgebungsluft den maßgeblichen Anteil des Rauchgas-Luftgemisches dar. Diese eingemischte unddamit über die Entrauchungsanlageabgeführte Umgebungsluft mussüber die Zuluftöffnungen möglichstbodennah und impulsarm nachgeführt werden.

Technische PublikationenEntrauchung mit unterschiedlichen EntrauchungsprinzipienDurchspülen des Flures und Erzeugung einerraucharmen Schicht im BrandraumAnschluss anSchacht mit Entrauchungs-Ventilator(MRA)Zuluftleitung L 90Sind derartige Lösungen nicht möglich oder aus architektonischen Gründen nicht erwünscht, können auchlufttechnische Maßnahmen in Formvon Absaugungen zur Direkterfassung von Brandrauch eingesetzt werden. Bei Direkterfassungen handeltes sich um Senkenströmungen, dieim Allgemeinen eine sehr geringeTiefenwirkung aufweisen. Der Grundliegt in der raschen Geschwindigkeitsabnahme, ausgehend von derAbsaugstelle. Rauchgasströmungen,die aufgrund thermischer Einflüsseeine Eigenbewegung besitzen, können daher nur sehr begrenzt durchEinzelabsaugungen erfasst werden.01/2013 – dEine zum Brandraum oder zu einemmit einer Rauchschicht gefüllten Flurbereich geöffnete Tür führt zu einemÜberströmen von Brandrauch in nichtvom Brand berührte Gebäudebereiche. Diese Überströmung erfolgt inder Nähe des oberen Türholmes,während die nachströmende Luft amBoden eintritt.Durch Absaugung im Raum kann eine so starke Gegenströmung aufgebaut werden, dass ein Übertreten vonBrandrauch verhindert wird.Geeignete Erfassungselemente zurRauchabsaugung müssen folgendeEigenschaften aufweisen:Gleichförmiges, linienförmiges AbsaugenDer Unterdruck an der Erfassungsstelle muss so groß sein, dass derStrömungsimpuls einer mit Eigenbewegung ausgestatteten Rauchgasströmung aufgenommen werden kann.Beide Forderungen werden von einerStrömungsform erreicht, die in derNatur bei Wirbelstürmen auftritt. Überdie auf logarithmischen Spiralen zumZentrum verlaufenden Stromlinienwird der Stoffstrom in das Drallzentrum geleitet und dort zur Absaugestelle geführt. Längs der Drehachsebleiben die Unterdrücke konstant, sodass sich eine gleichförmige, linienförmige Erfassung einstellt. Die Umfangsgeschwindigkeiten in Zentrumsnähe erreichen dabei Werte von ca.250 km/h. Damit verbunden sind Unterdrücke im Zentrum von bis zu1.000 Pa, wie sie sonst mit keiner Erfassungseinrichtungaufgebrachtwerden können. (Bild 10)Türabschirmung durch ebene LuftschleierEine Abschirmung der oberen Türkante gegen Rauchübertritt kannauch durch einen Luftschleier erfolgen. Erforderlich ist dann eine Absaugung im Raum, um die durch denLuftschleier eingebrachte und die aufdem Strömungsweg nach unten aufgenommene Induktionsluft abzusaugen. Nachteilig dabei ist, dass derLuftschleier zu einer rascheren Verrauchung des vom Brand kontaminierten Bereiches führen kann; erkann jedoch den Rauchübertritt innicht vom Brand berührte Gebäudeteile verhindern.Sonderlösung TürbereichWirbel-/Drallströmung im Querschnitt(Dargestellt durch Rauch)Bild 10Publikationen – 4.5 – 9Technische PublikationenTechnische Änderungen vorbehaltenBei komplexen Gebäuden ist es häufig erforderlich, Rauchabschnitte zubilden, bzw. Gebäudebereiche soweitabzuschirmen, dass über einen längeren Zeitraum der Rauchübertrittvon einem Gebäudeteil in den anderen verhindert wird. Dieses kanndurch bauliche Maßnahmen wieRauchschutztüren oder durch Rauchschürzen erfolgen.Türabschirmungdurch AbsaugenErfolgt die Absaugung über eineDrall- / Wirbelhaube, wie zuvor beschrieben, kann der erforderlicheLuftstrom deutlich reduziert werden.Bild 95. Rauchabschnittsbildungdurch lufttechnischeMaßnahmen5.1 Abschirmung vongeöffneten Türen

Technische PublikationenEntrauchung mit unterschiedlichen EntrauchungsprinzipienSonderlösungen TürbereichProblematik Rauchübertritt in Flucht- und RettungswegeAbschirmung der Brandraumtür durch eineAbsaugung direkt über der Tür. Um den notwendigen Volumenstrom deutlich zu reduzieren kann die Abschirmung als Drall-/bzw.Wirbelhaube ausgeführt werden.Bild 11Abschirmung mittels eines Luftschleiers. Dazu ist eine Absaugung im Raum erforderlich.Nachteilig dabei ist, dass der Luftschleier zueiner rascheren Verrauchung des Raumesführen kann.Sonderlösungen TürbereichProblematik Rauchübertritt in Flucht- und Rettungswege5.3 VirtuelleRauchabschnitteDurch virtuelle Rauchabschnitte sollverhindert werden, dass langgezogene offene Raumgrenzen verrauchenoder durch Rauchschutztüren bzw.Rauchschürzen abgetrennt werdenmüssen.Diese Rauchabschnittsbildung kannhier durch Direkterfassungselementein Form von Drall- oder Wirbelhaubenerfolgen, die quer zum Gangbereichangeordnet sind.Beispiele hierzu sind Gangbereichefür Ankommende in Flughäfen,Gepäckausgaben in Flughäfen oderRauchabschnittsbildungen in Tiefgaragen, z. B. an Auffahrtsrampen, etc.Wichtig dabei ist, dass die Absaugung über die gesamte Raumbreiteerfolgt.Abschirmung von Deckendurchbrüchen und GaleriebereichenBild 12Mit Rauchabführung wird der Rauch in einem Gleichgewichtszustand gehalten.Die Wand über der Tür fungiert in beidenFällen als Rauchschürze.5.2 Kombination vonAbsauganlagen und ebenenLuftschleiernNahezu alle größeren städtischenBahnhöfe verfügen über U-Bahnhöfe,die meist über große Rolltreppen vondem Bahnhofsgebäude ausgehenderschlossen werden. Bei einem Brandereignis in dem U-Bahnhof kannnicht ausgeschlossen werden, dassdie Abfuhr von Rauchgas über dieRolltreppe in das eigentliche Bahnhofsgebäude erfolgt. Dies wird unterstützt durch den Kamineffekt, der sichin dem Rolltreppenschacht ausbildet.Da die Rolltreppe oft gleichzeitig alsFluchtweg dient, erhebt sich die Forderung nach einer Abschirmung desU-Bahnhofes.Publikationen – 4.5 – 10Zur Lösung des dargelegten Problems liegt es nahe, die sich aufgrundvon Druckdifferenzen einstellendeAusgleichströmung im Rolltreppenschacht durch einen Luftschleier abzuschirmen. Der Luftschleier wird dabei am oberen Ausgang der Rolltreppe angeordnet und erhält eine Auslassdüse, die einen ebenen vertikalgerichteten Luftschleier erzeugt. Ferne

T e c h n i s c h e Ä n d e r u n g e n v o r b e h a l t en Technische Publikationen Entrauchung mit unterschiedlichen Entrauchungsprinzipien Publikationen – 4.5 – 8 01/2013 – d Maschineller Rauchabzug (MRA)

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