
中华人民共和国国家标准
GB/T 41382——2022
火灾试验 开放式量热计法 40MW 以下火灾热释放速率及燃烧产物的测定Fire tests—Open calorimetry—Measurement of the rate of production of heat and combustion products for fires of up to 40 MW
(ISO 24473:2008,MOD)
2022-04-15实施
2022-04-15发布
国家市场监督管理总局发布
国家标准化管理委员会
火灾试验 开放式量热计法 40MW 以下火灾热释放速率及燃烧产物的测定
1 范围
本文件规定了在规定的试验条件下,进行实体火灾试验的热释放速率测试试验装置、测量仪器的要求及试验方法。
本文件适用于评价单个或多个试样使用指定的点火源引燃后火势的发展过程,可测定单个或多个试样燃烧后产生的热释放速率及其燃烧产物。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 25207 火灾试验 表面制品的实体房间火试验方法(GB/T 25207—2010,ISO 9705∶1993,MOD)
GB/T 27904 火焰引燃家具和组件的燃烧性能试验方法
GB/T 38309 火灾烟气流毒性组分测试 FTIR分析火灾烟气中气体组分的指南(GB/T 38309——2019,ISO 19702:2015,MOD)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
热释放速率 heat release rate HRR
在规定条件下,试样在单位时间内燃烧所释放出的热量。注∶单位为千瓦(kW)。3.2
热释放总量 total heat release THR
在规定条件下,试样在规定时间内燃烧所释放的总热量。注∶即热释放速率(3.1)在规定时间内的积分值,单位为兆焦(MJ). 3.3
产烟速率 smoke production rate SPR
单位时间内烟的生成量。注∶单位为平方米每秒(m²/s)。
产烟总量 total smoke production TSP
在规定时间内烟的生成总量。
注,即产烟速率(3.3)表达式在规定时间内的积分值,单位为平方米(m2)。
4 试验原理
利用耗氧原理计算整个燃烧过程中单个或多个试样的热释放速率。
从采样系统(如烟道)取样或直接抽取被测烟气,经过取样预处理系统将被测气体输送至气体分析仪,测试被测气体中氧气、二氧化碳及一氧化碳的成分浓度,同时在烟道测量段测得被测气体的温度、压差、光密度等参数,通过耗氧原理分析计算得到试验火源的热释放速率、热释放总量、产烟速率、产烟总量等燃烧特性参数。主要测试项目如下∶
a) 通过测量遮光烟气的生成量测定能见度;b) 通过拍照及摄像方式记录火灾增长过程;
c) 通过测量火源附近的热通量和表面温度,估算火焰向其他物体蔓延的可能性;
d) 通过适当的气体分析方法测量通风良好条件下某些气体燃烧产物的生成速率,并作为毒性危
险研究的输入数据。
5 试验装置
5.1 一般规定
试验装置由集烟罩及排烟管道、排烟管道中的测量仪器、气体分析系统、烟密度测量系统、风机及辅助装置等组成。5.2 集烟罩及排烟管道5.2.1 一般规定
集烟罩及排烟管道的尺寸和系统排烟量的设计应能确保收集到所有燃烧产物,同时,集烟罩及排烟管道的设置应满足以下要求∶
a) 集烟罩应位于较高位置,确保其不受火焰直接灼烧;b) 排烟系统不应影响燃烧产生的火羽流。注具体设计见附录C。5.2.2 实验室要求
仪器设备应放置在开放实验室内,避免受到墙体热辐射的影响,且空气能够自由流通,室内气流流速不能对燃烧产物的收集造成影响,气流流速不应超过0.5m/s。当热释放速率为1MW时,量热计集烟罩侧边与周围墙体的最近距离不应小于2m;随着热释放速率的增大,距离相应增加;当热释放速率达到20MW时,该距离不应小于10m。5.3 排烟管道中的测量仪器5.3.1 一般规定
排烟管道中安装有双向测速探头、热电偶、取样管等测试探头进行烟气体积流量、烟气温度以及气体浓度的测量。5.3.2 双向测速探头
用于测量排烟管道中的体积流量。排烟管道内的体积流量测量精度不应低于±5%。测量流速的压力传感器的响应时间不应超过1s。5.3.3 热电偶
使用外径为1.0mm~1.6mm的铠装热电偶测量管道内的烟气温度,热电偶应设置在双向测速探头附近且不影响双向测速探头附近的烟气流动。5.4 气体分析系统5.4.1 一般规定
对试验过程中产生的烟气进行氧气、一氧化碳及二氧化碳等气体浓度分析前,应首先对其进行干燥处理,去除所有的水蒸气。5.4.2 取样管
取样管应采用耐腐蚀性材料制成,可通过加热避免取样管中水汽的凝结。燃烧产生的气体应由过滤器进行多级过滤,达到分析仪器要求的粒子浓度等级。系统应具备排除多余水蒸气的能力。
用于抽取燃烧气体的泵不应产生可能污染混合气体的油脂或类似产物。泵的流量应在10L/min~50L/min。为了减少烟气对过滤器的堵塞,该泵应产生不低于10kPa的压差。
取样管的末端应与氧气分析仪、一氧化碳分析仪及二氧化碳气体分析仪相连。取样管线的设计见附录D。5.4.3 氧气分析仪
氧气分析仪应为顺磁型,测量氧浓度的适宜量程为0%~21%(体积分数∶Vo,/Va)。氧气分析仪的测量精度应达到士0.02%。在30min周期内,其噪声和漂移不应超过0.01%。氧气分析仪到数据采集系统的响应时间不应超过12s。检查氧分析仪稳定性的步骤见附录E。5.4.4 一氧化碳及二氧化碳分析仪
一氧化碳和二氧化碳分析仪应采用红外光谱分析仪,且可对一氧化碳及二氧化碳进行连续分析,对一氧化碳的测量量程至少为0%~1%,对二氧化碳的测量量程至少为0%~10%。红外光谱分析仪的响应时间不应超过12s,分析仪的线性度不应低于满量程的1%。使用分析仪测量二氧化碳的精度应达到士0.05%,测量一氧化碳的精度应达到±0.001%。5.4.5 其他燃烧产物的浓度测量
采用GB/T 38309规定的FTIR光谱技术或其他采样分析技术,测量其他燃烧产物的气体成分。5.5 烟密度测量系统5.5.1 一般规定
烟密度测量系统通常采用白光系统和激光系统两种不同的测量技术,且应设置在排烟管道内气体混合均匀的区域。排烟管道中的光学测量系统详细信息见附录F。