5. 건물 내 고온가스의 가연성 분석
이 단원에서는 이전 단원에서 실험 결과를 사용하여 건물 내 고온가스의 가연성을 계산하는데 사용하는데, 이는 소방관의 개입 전략(화재 구획 외부 방어적인 화재 공격 대 공격적인 화재 공격)을 결정하기 위해 관심있는 사항입니다. 계산은 아래 단원에 계산 모델을 사용하여 수행됩니다. 또한 계산 결과도 나와있습니다.
제품으로 실험하고 열전달 실험을 수행할 수 없었습니다. 이러한 실험을 수행하려면 앞서 언급한 실험에서 제공하는 더 많은 데이터가 필요합니다. 이러한 실험에서 주요 누락 변수는 재료가 변화하는 단계의 온도 고온 노출로 인해 상태가 변할 때 재료의 열저항계수입니다. 또한 열저항은 단열재의 온도에 의존할 가능성이 있으며, 단열재를 통한 열흐름을 올바르게 실험하려면 먼저 이러한 변수를 연구해야합니다.
1) 모델
사전 플래시오버 단계에서 실제 크기 건물의 단열재 질량손실을 평가하기 위해 기존의 계산방법이 사용됩니다. 화재 실험을 위한 2구역 모델로 온존을 결합함으로써 MSExcel에서 수행된 정적 계산과 모의 실험된 연기층에 노출되는 샌드위치패널(판넬)의 면적을 결정합니다. 오존은 자연화재 개념에 따라 현실적인 화재 상황을 모의 실험할 수 있습니다. 오존 내에서 모의 실험은 온도, 연기층 두께 및 시간에 대한 데이터를 제공합니다.
Excel 확산시트 계산은 오존의 데이터 출력, 시간, 온도 및 연기층 두께를 주요 변수로 사용합니다. Excel에서 오존의 이러한 데이터는 연기층에 노출된 샌드위치패널(판넬)의 면적과 이 연기층의 부피를 계산하는 데 사용됩니다. Excel 계산에서, 온도와 시간에 관한 단열재의 질량손실만 고려되었습니다. 질량 손실을 계산하기 위해 실험 데이터가 적용됩니다.
요소 실험의 질량손실 결과(4.2절)는 이 계산에서 간격으로 사용되며, 이는 150℃ 시험의 결과가 100~200℃의 간격에 사용되며, 201~300℃의 간격에 대한 250℃의 결과와 301~400℃의 간격에 대한 350℃ 시험의 결과를 의미합니다. 이러한 온도 간격에서 노출된 영역을 분할함으로써, 사전 플래시오버 단계에서의 총 질량 손실을 계산할 수 있습니다. 이것은 각 데이터 점에 대한 질량 손실을 계산하여 수행되며, 이 누적을 추가하여 화재 중 총 질량 손실을 얻습니다. 이 계산에서, 모든 열분해된 재료는 연기층으로 들어갑니다.
그리고 실험된 제품의 열분해된 재료만 연기층에서 가연성 재료로 고려됩니다. 따라서 단열재의 질량 손실에 의해 생성된 열분해 가스의 질량은 가연성 계산과 비교할만한 가연성 가승의 농도를 얻기 위해 연기층의 총 질량(오존의 배출)과 결합됩니다(공식1). 이러한 모의실험 동안 샌드위치패널(판넬)의 열분해 가스만 고려됩니다. 예를 들어, 건물의 목록에서 열분해될 수 있는 다른 재료는 고려되지 않았습니다.
2) 모의실험 결과
이 단원에서는 이전 단원의 모델 결과가 단일 사례에 대해 설명합니다. Giunta d′ Albani에서 더 많은 사례를 찾을 수 있습니다. Giunta d′ Albani의 경우는 총 높이, 천장 높이, 깊이, 지붕 각도, 경사 지붕, 단일 경사진 지붕, 평평한 지붕 및 개구부 크기가 매우 다양한 건물입니다. 설명된 경우는 실험된 지붕 샌드위치패널(판넬)과 이중 경사 지붕을 갖춘 창고 건물입니다. 아래 표는 창고 건물의 특성을 보여줍니다. 4단원의 질량손실 실험 결과는 온존을 사용하여 실제 화재 상황의 가능한 총 질량 손실을 계산하는 데 사용됩니다.
[오존 화재 모의실험에 사용된 입력 매개변수 및 예시 건물의 특성]
오존 모의 실험에는 실험된 샌드위치패널(판넬)의 재료 특성이 포함됩니다. 각 모의 실험은 서로 다른 샌드위치패널(판넬)을 사용합니다. 서로 다른 심재 특성은 연기층 개발에 관한 다른 오존 데이터 배출을 초래합니다. 모의 실험된 창고 건물에서 폴리우레탄(PUR) 샌드위치패널(판넬)의 총 질량 손실은 MSExcel 계산에 따라 325kg입니다. 이 질량은 전체 영향을 받는 면적의 3.14%의 질량손실 백분율과 0.0597kg/m³의 열분해 연기층 비율에 해당합니다.
[다른 샌드위치패널(판넬)을 적용할 때 모의실험 결과]
폴리이소시아누레이트(PIR) 샌드위치패널(판넬)은 ESExcel 계산 중 250kg의 질량 손실을 보여주며, 이는 전체 영향을 받는 영역의 1.57%에 해당하는 질량 손실에 해당합니다. 연기층 비율은 0.046kg/m³입니다. 미네랄울 지붕 샌드위치패널(판넬)은 총 질량 손실이 152kg이며, 질량손실 백분율은 0.72%이고 연기층 비율은 0.027kg/m³입니다.
6. 결론
이 연구를 위해서 화재의 사전 플래시오버 단계(＜400℃)에 초점을 맞춘 특수한 가열로가 설계 및 제작되엇으며, 샌드위치패널(판넬)과 그 심재(미네랄울, PUR, PIR, EPS 및 XPS)의 한쪽 노출이 가능합니다. 이 연구에서 박리는 금속 표면과 심재 사이의 수지가 분해로 인해 발생할 수 있음을 보여줍니다. PUR 및 PIR의 경우, 심재의 가스화로 인해 박리가 발생할 수 있습니다.
샘플을 한쪽에서 노출시킨 실험에서 측정된 질량 손실은 암면, PIR, PUR 샌드위치패널(판넬)의 경우 각각 350℃의 온도에서 7%, 19%, 83%였습니다. 이 값은 샘플이 눈에 띄게 손상된 영역에 유효합니다. 손상 및 기타 결과의 가시적 침투 깊이는 아래 표에서 확인할 수 있습니다. PUR의 질량 손실은 최대 300℃의 온도에서 선형적으로 서서히 증가했지만 PUR 심재의 가스화로 인해, 이 온도로부터 빠른 질량 손실이 발생합니다. PIR의 질량 손실은 PUR이 300℃까지 안정적이지만 300℃ 이상에서 더 높은 질량 손실률을 나타내는 것과 동일한 경로를 보여줍니다. 그러나 질량 손실은 PUR보다 낮습니다. 미네랄울 샌드위치패널(판넬)은 실험 전반에 걸쳐 선형 질량 손실을 보여줍니다.
[질량손실 실험 중 350℃에서 분해 전면 및 질량손실률의 질량손실(g) 및 침투 깊이]
또한 샌드위치패널(판넬)을 두 부분으로 절단했을 때, 다른 온도에서 분해 전면의 진행이 분명하게 보였습니다. 다른 단열 심재에 대한 가연성 범위는 실험적으로 결정되었습니다. PUR의 하한 및 상한 가연성 범위는 각각 9.2% 및 74% m/m입니다. EPS 및 XPS에 대에 3.1% m/m의 낮은 가연성이 발견되엇지만 실험 동안 상한은 발견되지 않았습니다. 미네랄울 및 PIR 심재 가열의 유출물은 실험 동안 점화될 수 없었습니다.
오존을 사용하여 창고 건물에서 화재 사건을 모의 실험한 결과 최악의 상황에서도 사전 플래시오버 단계(＜400℃) 동안 단열재(PUR)만으로 9.2% m/m의 LFL에 도달할 수 있음을 확인하였습니다. 이 LFL을 초과하면 이 화재 단계에서 단열재의 열분해와 화재 구획의 화재 근처에서 화재 하중의 조합에 의해 더욱 가능성이 큽니다. 이것은 화재 구획에 대한 공격적인 개입의 경우 소방관이 위험한 상황인 연기층 폭발의 위험을 초래합니다.