اختبارات رد الفعل على الحرائق وفقًا لمعيار ISO 5660 - معدل إطلاق الحرارة وإنتاج الدخان وفقدان الكتلة

يتألف معيار "اختبارات الاستجابة للحريق - إطلاق الحرارة، وإنتاج الدخان، ومعدل فقدان الكتلة" الصادر عن المنظمة الدولية للمعايير (ISO) من عدد من الأقسام الفرعية المنشورة تحت نفس العنوان، وهي:

• يصف معيار "ISO 5660-1 الجزء 1: معدل إطلاق الحرارة (طريقة المسعر المخروطي) ومعدل إنتاج الدخان (القياس الديناميكي)" طريقةً لتقييم معدل إطلاق الحرارة ومعدل إنتاج الدخان الديناميكي للعينات المعرضة أفقيًا لمستويات إشعاع مُتحكم بها باستخدام مُشعل خارجي. يُحدد معدل إطلاق الحرارة بقياس استهلاك الأكسجين الناتج عن تركيز الأكسجين ومعدل التدفق في تيار ناتج الاحتراق. كما يُقاس زمن الاشتعال (اللهب المستمر) في هذا الاختبار. يُحسب معدل إنتاج الدخان الديناميكي من خلال قياس توهين شعاع ضوء الليزر بفعل تيار ناتج الاحتراق. يُسجل انقطاع الدخان طوال الاختبار، بغض النظر عما إذا كانت العينة مُشتعلة أم لا.

تعتمد طريقة الاختبار عمومًا على ملاحظة أن صافي حرارة الاحتراق يتناسب طرديًا مع كمية الأكسجين اللازمة للاحتراق. وتنص هذه العلاقة على أنه يتم إطلاق ما يقارب 13,1 × 10³ ^{كيلوجول} من الحرارة لكل كيلوغرام من الأكسجين المستهلك. تُحرق العينات في الاختبار في ظروف الهواء المحيط مع تعريضها لنطاق إشعاع خارجي محدد مسبقًا يتراوح بين 0 ^و 75 كيلوواط ^/م² ، ويتم قياس تركيزات الأكسجين ومعدلات تدفق غازات العادم. تُستخدم طريقة الاختبار هذه لتقييم مساهمة المنتج المختبر في معدل إطلاق الحرارة أثناء تعرضه للحريق. وتُحدد هذه الخصائص على عينات صغيرة وممثلة.

يعتمد مبدأ قياس الدخان عمومًا على ملاحظة أن شدة الضوء المنقول عبر حجم نواتج الاحتراق تتناقص أُسّيًا مع المسافة. ويُشار إلى ذلك عادةً بقانون بوغير. تُحرق العينات في الاختبار في ظروف الهواء المحيط مع تعريضها لنطاق إشعاع خارجي مُحدد مسبقًا يتراوح بين 0 ^و 75 كيلوواط/م² ^، وتُقاس درجة قتامة الدخان، ومعدل تدفق غاز العادم، ومعدل فقدان كتلة العينة. تُقاس درجة قتامة الدخان كنسبة من شدة ضوء الليزر المنقول عبر الدخان في قناة العادم. تُستخدم هذه النسبة لحساب معامل التخميد وفقًا لقانون بوغير.

تُعرض نتائج الاختبار من حيث إنتاج الدخان ومعدل إنتاجه، وكلاهما مُعَيَّرٌ على مساحة سطح العينة المكشوفة. يُحسب معدل إنتاج الدخان كحاصل ضرب معامل الانطفاء في معدل التدفق الحجمي للدخان في قناة العادم. يُحسب إنتاج الدخان بالتكامل العددي لمعدل إنتاج الدخان على مدى الفترة الزمنية المُعتَمَدة. تُعَيَّر المتغيرات المُبلغ عنها مساحيًا لأن إنتاج الدخان يتناسب طرديًا مع المساحة. تُستخدم طريقة الاختبار لتقييم مساهمة المنتج المُختَبَر في معدل انتشار الدخان وكمية الدخان المُنتَجة أثناء نشوب حريق جيد التهوية. تُحدَّد هذه الخصائص أيضًا على عينات صغيرة تمثيلية.

• يحدد معيار "ISO 5660-2 الجزء 2: معدل إنتاج الدخان (قياس ديناميكي)" طريقةً محدودة النطاق لتقييم معدل إنتاج الدخان الديناميكي لعينات مسطحة أساسًا، معرضة لمستويات مُتحكم بها من التسخين الإشعاعي في ظروف جيدة التهوية، مع أو بدون مُشعل خارجي. يُحسب معدل إنتاج الدخان من خلال قياس توهين شعاع ضوء الليزر بفعل تيار ناتج الاحتراق. يُسجل حجب الدخان طوال فترة الاختبار، بغض النظر عما إذا كانت العينة مشتعلة أم لا. يُعد نظام القياس المنصوص عليه في هذا المعيار امتدادًا للجهاز الموصوف في ISO 5660-1. لذلك، يُستخدم هذا المعيار بالتزامن مع ISO 5660-1.

تعتمد طريقة الاختبار هذه على ملاحظة أن شدة الضوء المار عبر حجم من نواتج الاحتراق تتناقص بشكل أسّي مع المسافة. ويُشار إلى هذا غالبًا بقانون بوغيه. تُعرَّض العينات قيد الاختبار لنطاق إشعاع خارجي مُحدَّد مُسبقًا أثناء احتراقها في ظروف جوية مُحيطة، ويُقاس حجب الدخان، ومعدل تدفق غاز العادم، ومعدل فقدان كتلة العينة. يُقاس حجب الدخان بنسبة شدة ضوء الليزر المار عبر الدخان في قناة العادم. ويُستخدم هذا الجزء لحساب مُعامل الانطفاء وفقًا لقانون بوغيه.

تُعرض نتائج الاختبار من حيث إنتاج الدخان ومعدل إنتاجه، وكلاهما مُعَيَّرٌ على مساحة سطح العينة المكشوفة. يُحسب معدل إنتاج الدخان كحاصل ضرب معامل الانطفاء في معدل تدفق الدخان الحجمي في قناة العادم. يُحسب إنتاج الدخان بالتكامل العددي لمعدل إنتاج الدخان على مدى الفترة الزمنية المُعتَمَدة. تُعَيَّر المتغيرات المُبلغ عنها على أساس المساحة لأن إنتاج الدخان يتناسب طرديًا مع المساحة. تُستخدم طريقة الاختبار لتقييم مساهمة المنتج المُختَبَر في معدل انتشار الدخان وكمية الدخان المُنتَجة أثناء إشعال حريق جيد التهوية. تُحدَّد هذه الخصائص على عينات تمثيلية صغيرة.

• يتناول معيار "ISO 5660-3 الجزء 3: إرشادات القياس" قيود المسعر المخروطي المستخدم حاليًا في منتجات البناء، ويقترح سبلًا للتغلب على بعض هذه القيود في أنواع أخرى من المنتجات ومجالات التطبيق. يجمع هذا المعيار المعرفة المكتسبة من الخبرة الواسعة في استخدام هذا الجهاز في مجموعة من الإرشادات التي ستساعد في توحيد استخدام المسعر المخروطي في هذا السياق الأوسع.

يقدم هذا المعيار إرشادات محددة حول جوانب تحضير العينات وسلوكها عند تعرضها للحرارة الإشعاعية، مثل الانصهار والتفكك والتورم. ويناقش أهمية سُمك العينة واستخدام الركيزة، وطرق تثبيت الركيزة. كما يقدم نصائح حول مناهج اختبار مختلف المنتجات غير القياسية، بالإضافة إلى توصيات حول تقنيات معايرة الأجهزة، واختيار مستويات التدفق الحراري المناسبة، وبروتوكولات الاحتراق. بالإضافة إلى إرشادات للمشغلين، يتضمن هذا المعيار أيضًا توصيات لعرض نتائج الاختبار.

• يصف المعيار ISO 5660-4 الجزء 4: قياس مستويات انبعاث الحرارة المنخفضة طريقةً لتقييم المواد والمنتجات التي تُصدر مستويات منخفضة من انبعاث الحرارة عند تعرضها لمستويات إشعاع عالية، وهي سمة مميزة للحرائق المكتملة. ويختلف هذا المعيار عن المعيار ISO 5660-1 في تحديد عناصر مثل حجم العينة المحدد، وحامل العينة، واتجاه العينة، ومعدل التدفق الحجمي، ومستويات الإشعاع التي يُجرى عندها الاختبار. صُممت طريقة الاختبار الموضحة في هذه المواصفة للاستخدام على المنتجات والمواد التي تحتوي على كميات صغيرة فقط من العناصر القابلة للاحتراق، على سبيل المثال، عينات الاختبار التي تُصدر حرارة إجمالية تتراوح بين 0,75 ميجا جول/م² و15 ميجا جول/م². ويتضمن المعيار ISO 5660-1 طريقة اختبار للعينات التي تُصدر حرارة إجمالية تتراوح بين المتوسطة والعالية. ويمكن أيضًا استخدام المعلومات المستمدة من طريقة الاختبار هذه في هذا المعيار لأغراض هندسة السلامة من الحرائق. كما هو الحال في ISO 5660-1، لا يتم قياس معدلات إطلاق الحرارة بشكل مباشر وبقيمة مطلقة، ولكن يتم حسابها نظريًا باستخدام ثابت التناسب المستمد تجريبياً والذي يربط الحرارة المنبعثة باستهلاك الأكسجين المقاس.

يُستخدم قياس معدل إطلاق الحرارة وكمية إطلاق الحرارة الكلية لتحديد قدرة عينة الاختبار على الاشتعال وزيادة الحرارة في الحريق. ويستند هذا القياس عمومًا إلى أن الحرارة الصافية لاحتراق المادة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بكمية الأكسجين اللازمة لحرقها. وتساوي هذه العلاقة تقريبًا 13,1 × 103 كيلوجول من الحرارة المنبعثة لكل 1,0 كجم من الأكسجين المستهلك. ويمكن اختياريًا إجراء قياسات إضافية لثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون واستخدامها في حساب إطلاق الحرارة.

• يصف معيار "ISO 5660-5 الجزء 5: معدل إطلاق الحرارة (طريقة المسعر المخروطي) ومعدل إنتاج الدخان (قياس ديناميكي) في الأجواء منخفضة الأكسجين" الجهاز والإجراء المستخدم لقياس سلوك الاستجابة للحريق في الأجواء منخفضة الأكسجين. تُجرى قياسات مستمرة لحساب معدلات إطلاق الحرارة، ومعدلات إنتاج الدخان والغازات النوعية، ومعدلات فقدان الكتلة. كما تُجرى قياسات زمن الاشتعال للحصول على سلوك الاشتعال. ويمكن أيضًا تحديد معاملات التحلل الحراري للعينات المعرضة لمستويات إشعاع مُتحكم بها ومستويات إمداد الأكسجين المُتحكم بها.

يتم تحقيق أجواء أكسجين مخفضة مختلفة داخل بيئة الاختبار عن طريق التحكم في تركيز حجم الأكسجين للغاز الداخل المُغذّى للغرفة (التهوية) أو الحجم الجوي الإجمالي المُغذّى للغرفة (التهوية). يمكن فحص نطاقات تركيز حجم الأكسجين التي تقل عن 20,95%. هذا الجهاز غير مُصمّم للتحكم في ظروف الأكسجين المُخصّب التي تزيد عن 20,95%. يعتمد نظام القياس الموصوف في هذه المواصفة على جهاز قياس السعرات المخروطي الموصوف في المواصفة ISO 5660-1. لذلك، تُعدّ هذه الوثيقة مُعدّة للاستخدام بالتزامن مع المواصفة ISO 5660-1.

مؤسستنا، التي تدعم الشركات في جميع القطاعات منذ سنوات من خلال مجموعة واسعة من أنشطة الاختبار والقياس والتحليل والتقييم، تفخر بفريق عمل قوي يتابع عن كثب التطورات العالمية في العلوم والتكنولوجيا، ويعمل على تطوير مهاراته باستمرار. وفي هذا السياق، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار ISO 5660 "اختبارات الاستجابة للحريق - إطلاق الحرارة، وإنتاج الدخان، ومعدل فقدان الكتلة".