ISO 5660 Badania reakcji na ogień – uwalnianie ciepła, wytwarzanie dymu i szybkość utraty masy

Norma ISO 5660 „Badania reakcji na ogień – Wydzielanie ciepła, wytwarzanie dymu i szybkość utraty masy” opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) składa się z szeregu podrozdziałów opublikowanych pod tym samym tytułem. Mianowicie:

• Norma „ISO 5660-1 Część 1: Szybkość wydzielania ciepła (metoda kalorymetru stożkowego) i szybkość wytwarzania dymu (pomiar dynamiczny)” opisuje metodę oceny szybkości wydzielania ciepła i dynamicznej szybkości wytwarzania dymu próbek wystawionych w pozycji poziomej na kontrolowane poziomy natężenia promieniowania z zewnętrznym zapłonnikiem. Szybkość wydzielania ciepła określa się poprzez pomiar zużycia tlenu, wynikającego ze stężenia tlenu i natężenia przepływu w strumieniu produktów spalania. W tym badaniu mierzony jest również czas zapłonu (ciągły płomień). Dynamiczną szybkość wytwarzania dymu oblicza się na podstawie pomiaru tłumienia wiązki światła laserowego przez strumień produktów spalania. Zaciemnienie dymu jest rejestrowane przez cały czas trwania badania, niezależnie od tego, czy próbka jest zapalona.

Metoda badawcza opiera się zasadniczo na obserwacji, że ciepło spalania netto jest proporcjonalne do ilości tlenu potrzebnej do spalania. Zależność ta jest taka, że ​​na każdy kilogram zużytego tlenu uwalniane jest około 13,1 x 10³ ^kJ ciepła. Próbki w teście są spalane w warunkach powietrza otoczenia, wystawione na działanie z góry określonego zakresu promieniowania zewnętrznego od 0 kW m⁻² ^do 75 kW ^m⁻² , a następnie mierzone jest stężenie tlenu i natężenie przepływu spalin. Niniejsza metoda badawcza służy do oceny wpływu badanego produktu na szybkość uwalniania ciepła podczas ekspozycji na ogień. Właściwości te określa się na podstawie małych, reprezentatywnych próbek.

Zasada pomiaru zadymienia opiera się na obserwacji, że natężenie światła przechodzącego przez objętość produktów spalania maleje wykładniczo wraz z odległością. Zjawisko to jest powszechnie znane jako prawo Bouguera. Próbki w teście są spalane w warunkach powietrza otoczenia, eksponowane na z góry określony zakres promieniowania zewnętrznego od 0 kW m⁻² ^do 75 kW m⁻² ^, a następnie dokonywane są pomiary ciemnienia dymu, natężenia przepływu spalin i szybkości utraty masy próbki. Ciemnienie dymu jest mierzone jako ułamek natężenia światła laserowego przechodzącego przez dym w przewodzie wydechowym. Ułamek ten służy do obliczenia współczynnika tłumienia zgodnie z prawem Bouguera.

Wyniki badań przedstawiono w postaci wytwarzania dymu i szybkości wytwarzania dymu, znormalizowanych do powierzchni odsłoniętej próbki. Szybkość wytwarzania dymu oblicza się jako iloczyn współczynnika wygaszania i objętościowego natężenia przepływu dymu w kanale wydechowym. Wytwarzanie dymu oblicza się poprzez numeryczne całkowanie szybkości wytwarzania dymu w rozpatrywanym przedziale czasowym. Podane zmienne są znormalizowane względem powierzchni, ponieważ wytwarzanie dymu jest proporcjonalne do powierzchni. Metoda badawcza służy do oceny wpływu badanego produktu na szybkość rozprzestrzeniania się dymu i ilość dymu wytwarzanego podczas pożaru z dobrą wentylacją. Właściwości te są również określane na małych, reprezentatywnych próbkach.

• Norma „ISO 5660-2 Część 2: Szybkość wytwarzania dymu (pomiar dynamiczny)” określa metodę pomiaru w małej skali, służącą do oceny dynamicznej szybkości wytwarzania dymu z praktycznie płaskich próbek poddanych kontrolowanemu poziomowi ogrzewania promiennikowego w warunkach dobrej wentylacji, z lub bez zewnętrznego zapalnika. Szybkość wytwarzania dymu oblicza się na podstawie pomiaru tłumienia wiązki światła laserowego przez strumień produktów spalania. Zaciemnienie dymu jest rejestrowane przez cały czas trwania badania, niezależnie od tego, czy próbka jest w płomieniach, czy nie. Układ pomiarowy opisany w niniejszej normie stanowi rozszerzenie przyrządu opisanego w normie ISO 5660-1. Dlatego też niniejsza norma jest stosowana łącznie z ISO 5660-1.

Ta metoda badawcza opiera się na obserwacji, że natężenie światła przechodzącego przez objętość produktów spalania maleje wykładniczo wraz z odległością. Zjawisko to jest często nazywane prawem Bouguera. Próbki poddawane testowi są wystawiane na działanie z góry określonego zakresu promieniowania zewnętrznego podczas spalania w warunkach powietrza otoczenia, a następnie mierzone jest zaciemnienie dymu, natężenie przepływu spalin oraz tempo utraty masy próbki. Zaciemnienie dymu jest mierzone jako ułamek natężenia światła laserowego przechodzącego przez dym w kanale wydechowym. Ułamek ten służy do obliczenia współczynnika ekstynkcji zgodnie z prawem Bouguera.

Wyniki badań przedstawiono w postaci wytwarzania dymu i szybkości wytwarzania dymu, znormalizowanych do powierzchni odsłoniętej próbki. Szybkość wytwarzania dymu oblicza się jako iloczyn współczynnika wygaszania i objętościowego natężenia przepływu dymu w kanale wydechowym. Wytwarzanie dymu oblicza się poprzez numeryczne całkowanie szybkości wytwarzania dymu w rozpatrywanym przedziale czasowym. Podane zmienne są znormalizowane względem powierzchni, ponieważ wytwarzanie dymu jest proporcjonalne do powierzchni. Metoda badawcza służy do oceny wpływu badanego produktu na szybkość rozprzestrzeniania się dymu i ilość dymu wytwarzanego podczas pożaru z dobrą wentylacją. Właściwości te określa się na małych, reprezentatywnych próbkach.

• Norma „ISO 5660-3 Część 3: Wytyczne dotyczące pomiarów” analizuje ograniczenia kalorymetru stożkowego obecnie stosowanego w produktach budowlanych i sugeruje sposoby przezwyciężenia niektórych z nich w przypadku innych typów produktów i obszarów zastosowań. Norma ta gromadzi wiedzę zdobytą dzięki bogatemu doświadczeniu w korzystaniu z tego instrumentu, tworząc zbiór wytycznych, które pomogą ujednolicić stosowanie kalorymetru stożkowego w tym szerszym kontekście.

Niniejsza norma zawiera szczegółowe wytyczne dotyczące aspektów przygotowania próbek oraz zachowania się próbek wystawionych na działanie promieniowania cieplnego, takich jak topnienie, rozpad i pęcznienie. Omawia ona znaczenie grubości próbki i zastosowania podłoża oraz metod utrwalania podłoża. Zawiera również porady dotyczące metod testowania różnych produktów niestandardowych. Zawiera również zalecenia dotyczące technik kalibracji przyrządów, doboru odpowiednich poziomów strumienia ciepła oraz protokołów wypalania. Oprócz wskazówek dla operatorów, norma zawiera również zalecenia dotyczące prezentacji wyników badań.

• Norma ISO 5660-4 Część 4: Pomiar niskich poziomów wydzielania ciepła opisuje metodę oceny materiałów i wyrobów, które wydzielają niskie poziomy ciepła po wystawieniu na działanie wysokich poziomów natężenia promieniowania, typowych dla pożarów w pełni rozwiniętych. Różni się ona od normy ISO 5660-1, określając takie elementy, jak konkretny rozmiar próbki, uchwyt próbki, orientacja próbki, objętościowe natężenie przepływu oraz poziomy natężenia promieniowania, przy których przeprowadzane jest badanie. Metoda badawcza opisana w niniejszej normie jest przeznaczona do stosowania w przypadku wyrobów i materiałów zawierających jedynie niewielkie ilości pierwiastków palnych, na przykład próbek o całkowitym wydzielaniu ciepła od 0,75 MJ/m² do 15 MJ/m². Metoda badawcza dla próbek o umiarkowanym do wysokiego całkowitym wydzielaniu ciepła jest zawarta w normie ISO 5660-1. Informacje uzyskane z tej metody badawczej w niniejszej normie mogą być również wykorzystane do celów inżynierii bezpieczeństwa pożarowego. Podobnie jak w normie ISO 5660-1, szybkości uwalniania ciepła nie mierzy się bezpośrednio i w wartościach bezwzględnych, ale oblicza się je teoretycznie, wykorzystując eksperymentalnie wyprowadzoną stałą proporcjonalności, która wiąże uwolnione ciepło ze zmierzonym zużyciem tlenu.

Pomiar szybkości wydzielania ciepła i całkowitego wydzielania ciepła służy do ilościowego określenia zdolności badanej próbki do zapłonu i dostarczenia ciepła do pożaru. Zazwyczaj opiera się on na obserwacji, że ciepło spalania netto materiału jest bezpośrednio związane z ilością tlenu potrzebną do jego spalania. Zależność ta wynosi około 13,1 x 103 kJ wydzielanego ciepła na 1,0 kg zużytego tlenu. Opcjonalnie można wykonać dodatkowe pomiary dwutlenku węgla i tlenku węgla i wykorzystać je do obliczenia wydzielania ciepła.

• Norma „ISO 5660-5 Część 5: Szybkość wydzielania ciepła (metoda kalorymetru stożkowego) i szybkość wytwarzania dymu (pomiar dynamiczny) w atmosferach o obniżonej zawartości tlenu” opisuje aparaturę i procedurę stosowaną do pomiaru reakcji na ogień w atmosferach o obniżonej zawartości tlenu. Pomiary ciągłe służą do obliczania szybkości wydzielania ciepła, szybkości wytwarzania dymu i gazów oraz szybkości utraty masy. Pomiary czasu zapłonu służą również do określania zachowania się zapłonu. Możliwe jest również określenie parametrów pirolizy próbek wystawionych na działanie kontrolowanych poziomów natężenia promieniowania i kontrolowanych poziomów dopływu tlenu.

Różne poziomy atmosfery o obniżonej zawartości tlenu w środowisku testowym uzyskuje się poprzez kontrolowanie stężenia objętościowego tlenu w gazie wlotowym doprowadzanym do komory (wentylacja) lub całkowitej objętości atmosferycznej doprowadzanej do komory (wentylacja). Możliwe jest badanie zakresów stężenia objętościowego tlenu poniżej 20,95%. Przyrząd nie jest przeznaczony do kontroli warunków wzbogaconego tlenu powyżej 20,95% stężenia tlenu w powietrzu. System pomiarowy opisany w niniejszej normie opiera się na kalorymetrze stożkowym opisanym w normie ISO 5660-1. Dlatego niniejszy dokument jest przeznaczony do stosowania w powiązaniu z normą ISO 5660-1.

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, może pochwalić się silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia naukowe i technologiczne oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą ISO 5660 „Badania reakcji na ogień – wydzielanie ciepła, wytwarzanie dymu i szybkość utraty masy”.