建筑材料或制品的單體燃燒試驗裝置-GB862

建筑材料或制品的單體燃燒試驗裝置LBT

1 建筑材料或制品的單體燃燒試驗裝置-GB862概述

國家標準GB8624《建筑材料燃燒性能分級方法》對燃燒性能等級為A，B，C和D的材料均要求用SBI方法評定。國家標準化管理委員會(huì )正式頒布并實(shí)施了SBI試驗方法的國家標準GB/T 20284-《建筑產(chǎn)品對火反應—不含鋪地材料的建筑產(chǎn)品單項燃燒試驗方法》，該標準等同采用歐盟標準EN13823，由公an部四川消防研究所負責制定和實(shí)施。

在歐洲，大部分建筑產(chǎn)品測試和分類(lèi)都采用單體燃燒試驗(SBI) EN13823-2002。歐盟委員會(huì )的建筑產(chǎn)品指令，要求所有歐盟會(huì )員國的使用這一標準，來(lái)歸類(lèi)大部分建筑產(chǎn)品，而不是原來(lái)在每一個(gè)歐洲國家使用的傳統的管理方法。雖然其他試驗方法由SBI的需要進(jìn)行分類(lèi)，但是大多數產(chǎn)品主要是不可燃的無(wú)機歸類(lèi)，所有這些主要的居住類(lèi)非地板產(chǎn)品分為A₂，B，C和D幾個(gè)等級。試樣對火的反應可以通過(guò)監測儀器和視覺(jué)觀(guān)察。熱量和煙霧釋放率是由儀器測量所得，物理特征則由肉眼觀(guān)察所得。

SBI對可燃制品的分級如表1-1。

表1-1 SBI對可燃制品的分級

FIGRA：  燃燒增長(cháng)率指數[W/s]

LFS：     火焰在試樣長(cháng)翼上的橫向傳播[m]

THR_600s： 試樣受火于主燃燒器zui初600s內的總熱釋放量[MJ]

EN ISO1182:1999     建筑制品對火反應試驗-不燃性

EN ISO 1716:1999    建筑制品對火反應試驗-熱值的測定

EN ISO 11925-2:1999  建筑制品對火反應試驗-引燃性

設備尺寸：占地：長(cháng)寬高8000 X6000 X 4500（mm），房間高度高于4.8米

設備功率：交流380V 6KW

建筑材料或制品的單體燃燒試驗裝置-GB862主要特點(diǎn)：

1、含除塵系統；

2、標配不銹鋼箱體，不需用戶(hù)基建房屋；

2 試驗原理

一般說(shuō)來(lái), 一個(gè)火災危險性試驗方法就是一個(gè)可以用來(lái)估計材料或組件在火中暴露條件下所表現出性能的程序，不同的程序就導致了實(shí)驗中不同的物理觀(guān)察和測量結果。

根據EN13823，在進(jìn)行SBI實(shí)驗時(shí)，將兩個(gè)樣品試樣按其在實(shí)際使用時(shí)的安裝方式，使其成直角垂直安裝于小推車(chē)上，將小推車(chē)推入固定框架中，啟動(dòng)測量裝置。點(diǎn)燃安裝在與試樣夾角相對的框架柱上的輔燃燒器以測量燃燒器的熱輸出，燃燒器的熱輸出大約為(30.7±2.0)kW。試驗到300s時(shí)將供給輔燃燒器的丙烷氣體轉供給位于試樣底角下方的主燃燒器，試樣暴露于主燃燒器火焰的試驗時(shí)間為1260s，對試樣暴露于主燃燒器火焰1200s內的性能進(jìn)行評估。    

排煙管道配用以測量溫度、光衰減、O₂ 和CO₂ 的摩爾分數以及管道中引起壓力差的氣流的傳感器，這些數值是自動(dòng)記錄的并用以計算體積流速(V₂₉₈)、熱釋放速率(HRR)和產(chǎn)煙率(SPR)。通過(guò)由SBI試驗得出的參數FIGRA(燃燒增長(cháng)率指數，W/s)，THR_600s(試樣在暴露于主燃燒器火焰后zui初600s內總的熱釋放量)、SMGORA(煙氣生成速率指數，W/s)，TSP_600s(試樣在暴露于主燃燒器火焰后zui初600s內總的煙氣生成量)以及通過(guò)肉眼觀(guān)察到的火焰是否橫向蔓延到樣品邊緣上(LFS)和有無(wú)煙氣產(chǎn)生、有無(wú)燃燒滴落物/顆粒物生成這些現象來(lái)對建筑產(chǎn)品進(jìn)行分級。

3 試驗系統構成與設備

SBI試驗系統由燃燒室、試驗主體裝置、燃氣供應與控制系統和數據采集系統等部分組成。

3.1 燃燒室

燃燒室的尺寸為3.0m×3.0m×2.4m，墻體由鋼骨架、石膏板、硅酸鈣板或根據EN13501-1劃分為A₁或A₂級別的其他類(lèi)板材建成。燃燒室的一面墻上開(kāi)有一口，開(kāi)口寬度為1470mm，高度為2450mm。同時(shí)在垂直試樣板的兩前表面正對的兩面墻上分別開(kāi)設窗口，為便于在小推車(chē)就位后能調控好SBI裝置和試樣，還需要設一道門(mén)。小推車(chē)在燃燒室就位后，和U型卡槽接觸的長(cháng)翼試樣表面與燃燒室墻面之間的距離為(2.1土0.l)m。該距離為長(cháng)翼與所面對的墻面的垂直距離。燃燒室的開(kāi)口面積(不含小推車(chē)底部的空氣人口及集氣罩里的排煙開(kāi)口)不應過(guò)0.05m²。 如圖3-1所示，樣品采用左向或右向安裝均可(圖3-1中的小推車(chē)與垂直線(xiàn)成鏡面對稱(chēng)即可)。

圖3-1 SBI燃燒室設計的俯視圖(示意圖)

3.2試驗主體裝置

試驗主體裝置主要包括固定框架、小推車(chē)、兩個(gè)三角形砂盒燃燒器(主燃燒器和輔燃燒器)、集氣罩、排煙系統等。試驗主體裝置結構簡(jiǎn)圖如圖3-2所示。

圖3-2 試驗主體裝置結構圖

小推車(chē)上安裝兩個(gè)相互垂直的試樣，在垂直角角落底部有一砂盒燃燒器，稱(chēng)為主燃燒器。同時(shí)小推車(chē)被置于固定框架中，并支撐集氣罩，同時(shí)框架上有一輔燃燒器。排煙系統的管道一端與集氣罩相連，集氣罩位于固定框架的頂部，用于收集燃燒產(chǎn)生的氣體。另一端與變頻風(fēng)機相連，可以在實(shí)驗中模擬不同的通風(fēng)狀況，本實(shí)驗中，管道體積流速控制在0.5m³/s—0.65m³/s之間。同時(shí)在排煙管道中設置一段長(cháng)度為2155mm的管道，稱(chēng)之為綜合測量區，配有雙向壓力探頭，K型絕緣鎧裝熱電偶，氣體取樣探頭和光系統等煙氣測量裝置，用于測量建材的熱釋放和產(chǎn)煙。

3.3 燃氣供應與控制系統

該系統主要由供氣轉換開(kāi)關(guān)(電磁閥控制)、質(zhì)量流量控制器和點(diǎn)火檢測系統組成，整個(gè)控制系統的操作在燃燒室外的控制面板上進(jìn)行。燃氣供應與控制系統簡(jiǎn)圖如圖3-3所示。

圖3-3 燃氣供應與控制系統圖

a)、供氣轉換開(kāi)關(guān)由三組電磁閥組成，它能控制總供氣開(kāi)關(guān)的通斷，同時(shí)能分時(shí)通斷主輔供氣開(kāi)關(guān)，從而點(diǎn)燃主輔燃燒器，主輔燃燒器切換時(shí)間應在12s或15s之內。

b)、質(zhì)量流量控制器用于設定并顯示實(shí)時(shí)丙烷氣體的流量，其量程要求至少為0g/s～2.3g/s，在0.6g/s～2.3g/s 內的讀數精度為1%，質(zhì)量流量控制器通過(guò)高度PID控制技術(shù)驅動(dòng)比例執行器，反應速度快，同時(shí)控制精度可達到±0.5%FS，能滿(mǎn)足控制系統的要求。我們選用北京七星D07-19E型質(zhì)量流量控制器，通過(guò)電腦程序顯示以毫克/秒的質(zhì)量流量讀數。

c)、點(diǎn)火檢測系統由高壓點(diǎn)火器和紫外線(xiàn)檢測器組成，高壓點(diǎn)火器能確保丙烷及時(shí)點(diǎn)燃，紫外線(xiàn)檢測器用于進(jìn)一步確認點(diǎn)燃情況，通過(guò)及時(shí)在控制面板顯示警告指示，從而使性能大幅提高。3.4 數據采集系統

圖3-4為數據采集系統構成簡(jiǎn)圖，分采集和處理兩大部分，采集的數據通過(guò)轉換模塊和RS485總線(xiàn)輸入到處理系統系統。

圖3-4數據采集系統構成圖

4 檢測設備與安裝

抽取的樣氣中不能含有塵埃，樣氣室里決不能有冷凝物，這需要做大量的氣體預處理工作。

氣體分析系統連接流程圖如圖4-1。

圖4-1 氣體分析系統連接流程圖

氣體取樣探頭安裝如圖4-2。

圖4-2 氣體取樣探頭

測量系統由以下儀器組成：

a)、氧氣分析儀應為順磁型且至少能測量出濃度為16%～21%(V_氧氣/V_空氣)的O₂ 。氧氣分析儀的響應時(shí)間應不過(guò)12s，分析儀的漂移和噪聲均不過(guò)100×10^-6。分析儀對數據采集系統的輸出應有100×10^-6 的zui大分辨率。

b)、二氧化碳分析儀應至少能測量出濃度為0%～10%的CO₂。分析儀的線(xiàn)性度至少應為滿(mǎn)量程的1%。分析儀的響應時(shí)間應不過(guò)12s。分析儀對數據采集系統的輸出應有100×10^-6的zui大分辨率。

c)、在內壁為315mm，外壁為400mm的管道上平均開(kāi)3個(gè)口，直徑為8-12mm，其中熱電偶為符合GB/T 16839.1要求的直徑為0.5mm的K型熱電偶，其觸電均應位于軸線(xiàn)半徑為(875)mm的圓弧上，其夾角為120度。另外一只安裝在墻壁上，為符合GB/T 16839.1要求的直徑為2mm的K型熱電偶。

d)、煙密度儀為白熾光型，包括光源、透鏡系統和探測器，采用柔性接頭安裝在排煙管道的側管上，同時(shí)采用自吸式系統以保證光學(xué)器件潔凈度的要求。安裝如圖4-3。

圖4-3 煙密度儀安裝示意

這里的光源選白熾光型的燈，采用柔性接頭安裝于排煙管的側管上。透鏡系統用以將光聚成一直徑至少為20mm的平行光束，光電管的發(fā)光孔應位于其前面的透鏡的焦點(diǎn)上，且其直徑(d)應透視鏡的焦距(f)而定以使d/f小于0.04。探測器的光譜分布響應度與CIE(光照曲線(xiàn))相吻合，色度標準函數V()能達到至少5%度。在至少兩位數以上的輸出范圍內，探測器輸出范圍內，探測器輸出的線(xiàn)性度應在所測量的透光率的3%以?xún)然蛲腹饴实?%以?xún)取?/span>

e)、管道的壓差很小，我們利用壓力變送器檢測差壓，并把這個(gè)壓差轉換為成比例的電輸出。壓力變送器具有0-5VDC,0 ～ 10VDC 或4 ～ 20MA 的高電平輸出。

雙向探頭示意如圖4-4a和4-4b。

圖4-4a 雙向探頭示意

圖4-4b 雙向探頭示意

上述所有檢測設備在測量管道中的安裝示意如圖4-5。

圖4-5 煙氣測量管道剖面

5 系統校準

試驗設備只有先經(jīng)過(guò)系統校準后進(jìn)行試驗得到的數據才是有效的。系統校準包括設備部件的校準和系統響應的校準。

設備部件的校準包括

▲ 氧氣分析儀的零點(diǎn)、跨度校準(每個(gè)實(shí)驗日)

▲ 二氧化碳分析儀的零點(diǎn)、跨度校準(每個(gè)實(shí)驗日)

▲ 質(zhì)量流量器校準(至少每6個(gè)月一次)

▲ 氧氣分析儀的穩定性校準(至少每6個(gè)月一次)

▲ 光系統的穩定性校準(至少每6個(gè)月一次)

系統響應的校準用來(lái)確定管道流量系數Kt，包括

• 燃燒器階梯校準(至少每月一次或30次試驗后校準一次)
• 庚烷校準(至少每年校準一次)

系統校準的方法性原理參見(jiàn)    GB/T 20284-2006 附錄C。

系統校準的操作方法參見(jiàn)本手冊    “7 軟件操作指南”。

6 進(jìn)行試驗

這里表述的是試驗的方法性原理，具體試驗操作參見(jiàn)   “7 軟件操作指南”。

6.1試驗操作     

(1) 將排煙管道的體積流速V₂₉₈(t)設為(0.60±0.05)m³/s。在整個(gè)試驗期間，該體積流速應控制在0.50m³/s至0.65m³/s的范圍內。

(2) 記錄排煙管道中熱電偶T₁、T₂和T₃的溫度以及環(huán)境溫度T₀且記錄時(shí)間至少應達300s。環(huán)境溫度應在(20±10)℃內，管道中的溫度與環(huán)境溫度相差不應過(guò)4℃。另外還有記錄環(huán)境大氣壓力(Pa)和環(huán)境相對濕度(%)。

(3) 點(diǎn)燃兩個(gè)燃燒器的引燃火焰(如使用了引燃火焰)。試驗過(guò)程中引燃火焰的燃氣供應速度變化不應過(guò)5mg/s。

(4) 采用計時(shí)器開(kāi)始計時(shí)并自動(dòng)記錄數據。開(kāi)始的時(shí)間t為0s。

(5) t=(120±5)s時(shí)點(diǎn)燃輔助燃燒器，將丙烷氣體的質(zhì)量流量m_氣(t)調至(647±10)mg/s，此調整應在t為150s前進(jìn)行。整個(gè)試驗期間丙烷氣質(zhì)量流量應在此范圍內 (此時(shí)，質(zhì)量流量器面板的示數應調至19.2L/min)。

(6) t為(300±5)s時(shí)，丙烷氣體從輔助燃燒器切換到主燃燒器。觀(guān)察并記錄主燃燒器被引燃的時(shí)間。

(7) 觀(guān)察試樣的燃燒行為，時(shí)間為1260s并在記錄單上記錄數據。                   

(8) 在t ≥1560s時(shí)：停止燃燒器燃氣供應并停止數據的自動(dòng)記錄(建議1620s停止)。

(9) 當試樣的殘余燃燒熄滅至少1min后，應在記錄單上記錄試驗結束時(shí)的情況。應記錄的數據見(jiàn)6.2(4)。

(注：此燃燒控制系統中，丙烷的燃燒時(shí)間是PLC程序自動(dòng)控制的，用戶(hù)只需在120s時(shí)按下面板所示的“程控點(diǎn)火”按鈕，其它不需要用戶(hù)操作，系統會(huì )在300s時(shí)刻自動(dòng)切換主輔燃氣閥，在1620s時(shí)刻自動(dòng)停止丙烷氣的供應)。                                      

6.2 人工記錄

(1) 試驗前的情況：環(huán)境大氣壓力(Pa)以及環(huán)境相對濕度(%)。  

(2) 火焰在長(cháng)翼上的橫向傳播(LFS)：在試驗開(kāi)始后的1500s內，在500mm至1000mm之間的任何高度，持續火焰到達試樣長(cháng)翼遠邊緣處時(shí)，火焰的橫向傳播應予以記錄�；鹧嬖谠嚇颖砻孢吘壧幹辽俪掷m5s為該現象的判據。

(3) 燃燒顆粒物或滴落物：僅在開(kāi)始受火后的600s內及僅當燃燒滴落物/顆粒物滴落到燃燒器區域外的小推車(chē)底板(試樣的低邊緣水平面內)上時(shí)，才記錄燃燒滴落物/顆粒物的滴落現象。燃燒器區域定義為試樣翼前側的小推車(chē)底板區，與試樣翼之間的交角線(xiàn)的距離小于0.3m(見(jiàn)圖6-1)。應記錄以下現象：在給定的時(shí)間間隔和區域里，滴落后仍在燃燒但燃燒時(shí)間不過(guò)10s的燃燒滴落物/顆粒物的滴落情況；在給定的時(shí)間間隔和區域里，滴落后仍在燃燒但燃燒時(shí)間過(guò)10s的燃燒滴落物/顆粒物的滴落情況。另外需在小推車(chē)的底上畫(huà)1/4圓，以標記燃燒器區域的邊界,畫(huà)線(xiàn)的寬度應小于3mm。如圖6-1。   

圖6-1 燃燒器區域示意圖

(4) 試驗結束時(shí)應記錄以下數值：排煙管道中“綜合測量區”的透光率(%)；排煙管道中“綜合測量區”的O₂摩爾分數；排煙管道中“綜合測量區”的CO₂摩爾分數。

(5) 應記錄以下現象：表面的燃燒現象；試驗過(guò)程中，試樣生成的煙氣沒(méi)被吸進(jìn)集氣罩而從小推車(chē)溢出并流進(jìn)旁邊的燃燒室；部分試樣發(fā)生脫落；夾角縫隙的擴展(背板間相互固定的失效)；根據6.3可用以判斷試驗提前結束的一種或多種情況；試樣的變形或垮塌；對正確解釋試驗結果或對制品應用領(lǐng)域具有重要性的所有其他情況。

6.3 試驗的提前結束

若發(fā)生以下任一種情況，則可在規定的受火時(shí)間結束前關(guān)閉主燃燒器：

(1) 一旦試樣的熱釋放速率過(guò)350kW，或30s期間的平均值過(guò)280kW；

(2) 一旦排煙管道溫度過(guò)400℃，或30s期間的平均值過(guò)300℃；

(3) 滴落在燃燒器砂床上的滴落物明顯干擾了燃燒器的火焰或火焰因燃燒器被堵塞而熄滅。若滴落物堵塞了一半的燃燒器，則可認為燃燒器受到實(shí)質(zhì)性干擾。

記錄停止供氣的時(shí)間以及停止供氣原因。若試驗提前結束，則本試驗結果無(wú)效。

6.4 試驗結果的表述

a)、每次試驗，樣品的燃燒性能采用平均熱釋放速率HRR(t)、總熱釋放量THR(t)和1000×HRR(t)/(t-300)的曲線(xiàn)圖表示，試驗時(shí)間為0≤t≤1500s；還可以采用燃燒增長(cháng)速率指數FIGRA_0.2MJ和FIGRA_0.4MJ以及600s內的總熱釋放量THR_600s的值以及根據6.2(2)判斷是否發(fā)生了火焰橫向傳播至試樣邊緣處(LFS)的這一現象來(lái)表示。

b)、每次試驗，樣品的產(chǎn)煙性能采用SPR(t)、總產(chǎn)煙量TSP(t)和1000×SPR(t)/(t-300)的曲線(xiàn)圖表示，試驗時(shí)間為0≤t≤1500s；還可以采用煙氣生成速率指數SMOGRA以及600s內的總熱釋放量TSP_600s的值來(lái)表示。

c)、每次試驗中關(guān)于制品的燃燒滴落物和顆粒物生成的燃燒行為，應根據6.2(3)進(jìn)行判定。

客戶(hù)實(shí)拍

軟件頁(yè)面

其他節能保溫材料試驗儀器

建筑材料或制品的單體燃燒試驗裝置www.lbt17.com