5. 건물에서 고온 가스의 가연성 분석
이 단원에서는 앞에 실험 결과를 사용하여 건물에서 고온 가스의 가연성을 계산하는데 사용되는데, 이는 소방관이 개입 전략을 결정하는데 있어 중요한 사항입니다.(공격적인 화재 진압 대 화재실 밖에서 방어적인 화재 진압) 계산은 아래의 계산 모델을 사용하여 수행됩니다. 계산 결과도 나와있습니다.
제품 수준에서 실험하고 열전달 실험을 수행하는 것은 불가능했습니다. 이러한 실험을 수행하려면 앞서 언급한 실험에서 제공한 더 많은 데이터가 필요합니다. 이러한 실험에서 누락된 주요 변수는 고온 노출로 인해 상태가 변경될 때 재료가 상태를 변경하는 온도에서 재료의 내열 계수입니다. 더욱이 내열성은 단열재의 온도에 따라 달라질 수 있으며, 단열재를 통한 열 흐름을 올바르게 실험하려면 먼저 이러한 변수를 연구해야합니다.
1) 모델
플래시오버 전단계에서 실제 크기의 건물의 단열재의 질량 손실을 평가하기 위해, 기존의 계산방법이 사용됩니다. 화재 실험을 위한 2개 구역 모델로 오존을 결합하여 실험된 연기층에 노출되는 샌드위치패널의 면적을 결정하기 위해 MSExcel에서 수행된 정적 계산을 사용합니다. 오존은 자연 화재 개념에 따라 현실적인 화재 상황을 실험할 수 있습니다. 오존 내 실험은 온도, 연기층 두께 및 시간에 대한 데이터를 제공합니다.
MSExcel 계산은 시간, 온도 및 연기층 두께가 주요 변수인 오존의 데이터 출력을 사용합니다. Excel에서 오존의 이러한 데이터는 연기층에 노출된 샌드위치패널의 면적뿐만 아니라 연기층의 부피를 계산하는 데 사용됩니다. Excel 계산에서는 온도 및 시간과 관련된 단열재의 질량 손실만 고려되었습니다. 질량 손실의 계산을 위해 상기 단원 2) 요소에 대한 실험(샌드위치 및 스틸 데크)의 실험 데이터가 적용됩니다.
요소 실험의 질량 손실 결과는 이 계산에서 간격으로 사용되며, 즉 150℃ 테스트의 결과는 100~200℃ 간격에 사용되며, 250℃ 결과는 201~300℃ 간격 및 350℃ 테스트 결과는 301~400℃ 간격에 사용됩니다. 이러한 온도 간격으로 노출 영역을 나누면, 플래시오버 전 단계에서 총 질량 손실을 계산할 수 있습니다. 이것은 각 데이터 지점에 대한 질량 손실을 계산하고, 이 누적을 더하여 화재 중 총 질량 손실을 얻음으로써 수행됩니다.
이 계산에서 모든 열 분해된 재료는 연기층으로 들어갑니다. 그리고 테스트된 제품의 열 분해된 물질만이 연기 층에서 가연성 물질로 간주됩니다. 따라서 단열재의 질량 손실에 의해 생성된 열분해 가스의 질량은 가연성[공식(1)]의 계산과 비교할만한 가연성 가스의 농도를 얻기 위해 연기 층의 총 질량(오존의 출력)과 결합됩니다. 이러한 실험을 하는 동안, 샌드위치패널의 열분해 가스만 고려합니다. 예를 들어, 건물의 목록에서 열분해 될 수 있는 다른 재료는 고려되지 않습니다.
2) 실험 결과
이 단원에서는 이전 단원의 모델 결과의 단일 사례에 대해 설명합니다. 더 많은 사례는 Giunta d′Albani에서 찾을 수 있습니다. Giunta d′Albani의 사례는 총 높이, 천장 높이, 깊이, 지붕 각도, 경사진 지붕, 단일 경사 지붕, 평면 지붕 및 개구부 크기가 다양한 건물입니다. 설명된 사례는 테스트를 거친 지붕 샌드위치패널과 이중 경사 지붕을 갖춘 창고 건물입니다. 아래 표는 이 저장 창고의 속성을 보여줍니다. 4단원 2)절의 질량 손실 실험 결과는 오존을 사용하여 실제 화재 상황의 가능한 총 질량 손실을 계산하는 데 사용됩니다.
[오존 화재 상황에 사용된 예제 건물 및 입력 매개 변수의 속성]
오존 상황에는 테스트된 샌드위치패널의 재료 특성이 포함되며, 각 상황은 다른 샌드위치패널 유형을 사용합니다. 다양한 코어 재료 특성으로 인해 연기층 개발과 관련하여 서로 다른 오존 데이터 출력이 달라집니다.
[다른 샌드위치패널 적용할 때 실험 결과]
실험된 창고 건물에서 폴리우레탄(PUR) 샌드위치패널의 총 질량은 MSExcel 계산을 기반으로 325kg입니다. 이 질량은 전체 영향 면적의 3.14%의 질량 손실 백분율과 0.0597kg/m3의 열분해 연기 총 비율에 해당합니다. 폴리이소시아누레이트(PIR) 샌드위치패널은 MSExcel 계산 중에 250kg의 질량 손실을 보여주며, 이는 전체 영향 영역의 1.57%의 질량 손실에 해당합니다. 연기층 비율은 0.046kg/m3입니다. 미네랄울 지붕 샌드위치패널의 총 질량 손실은 152kg으로 0.72%의 질량 손실 비율과 0.027kg/m3의 연기층 비율에 해당합니다.
6. 결론
이 연구를 위해, 화재의 플래시오버 전단계(<400℃)에 초점을 맞춘 특수 로가 설계 제작되었으며, 샌드위치패널과 코어 재료의 일면 노출 기능이 있습니다(암면, PUR, PIR, EPS 및 XPS). 연구에 따르면 강판 표묜과 코어 사이의 수지 열화로 인해 박리가 발생할 수 있습니다. PUR 및 PIR의 경우, 코어 재료의 가스화로 인해 박리가 발생할 수도 있습니다.
샘플이 한쪽에서 노출된 실험에서 측정된 질량 손실은 암면, PIR 및 PUR 샌드위치패널의 경우 350℃ 온도에서 각각 7%, 29% 및 83%였습니다. 이 값은 샘플이 가시적으로 손상된 영역으로, 손상의 가시적인 침투 깊이 및 기타 결과는 이전 단원 표[질량 손실(g 단위)과 열화 전면의 침투 깊이 및 질량 손실 테스트 동안 350℃에서의 질량 손실 백분율]에서 찾을 수 있습니다.
폴리우레탄(PUR)의 질량 손실은 300℃까지의 온도에서 서서히 선향적으로 증가했지만, 폴리우레탄 코어의 가스화로 인해 이 온도부터 빠르게 질량 손실이 발생합니다. 폴리이소시아누레이트(PIR)의 질량 손실은 PUR이 300℃ 이상에서 더 높은 질량 손실을 보이는 것과 동일한 과정을 보이지만, 그러나 질량 손실은 PUR보다 낮습니다. 암면 샌드위치패널은 실험 전반에 걸쳐 선형 질량 손실률을 보여줍니다.
또한 샌드위치패널이 두 부분으로 절단되었을 때, 다른 온도에서 앞쪽 열화의 진행이 명확하게 보였습니다. 다른 절연 코어에 대한 가연성 범위는 실험적으로 결정되었습니다. 폴리우레탄의 가연성 범위의 하한 및 상한은 각각 9.2% 및 74%m/m입니다. EPS 및 XPS의 낮은 가연성은 3.1%m/m으로 나타났지만 실험 중 상한은 발견되지 않았습니다. 암면 및 PIR 코어의 가열로 인한 방출물은 실험 중에 점화되지 않았습니다.
오존을 사용하여 저장 건물의 화재 상황을 실험한 결과, 최악의 상황에서도 플래시오버 전 단계(<400℃)동안 단열재(PUR)만으로 9.2%m/m의 LFL에 도달할 수 있습니다. 이 LFL을 초과하는 것은 화재의 이 단계에서 화재 구획의 화재 근처의 단열재와 화재 하중의 열분해가 결합되어 더욱 가능성이 높습니다. 이것은 화재 구획에 대한 공격적인 개입의 경우 소방관에게 위험한 상황인 연기층 폭발의 위험을 초래합니다.