PHÂN LOẠI ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG - PHẦN 2-8: ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG XUẤT HIỆN TRONGTỰ NHIÊN - TIẾP XÚC VỚI LỬA

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7921-2-8:2014 IEC 60721-2-8:1994 PHÂN LOẠI ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG - PHẦN 2-8: ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG XUẤT HIỆN TRONG TỰ NHIÊN - TIẾP XÚC VỚI LỬA Classification of environmental conditions - Part 2: Environmental conditions appearing in nature Section 8: Fire exposure Lời nói đầu TCVN 7921-2-8:2014 hoàn toàn tương đương với IEC 60721-2-8:1994; TCVN 7921-2-8:2014 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E3 Thiết bị điện tử dân dụng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố PHÂN LOẠI ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG - PHẦN 2-8: ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG XUẤT HIỆN TRONG TỰ NHIÊN - TIẾP XÚC VỚI LỬA Classification of environmental conditions - Part 2: Environmental conditions appearing in nature - Section 8: Fire exposure Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn đưa thuộc tính bản, đại lượng đặc trưng mô tả điều kiện môi trường mối liên quan với xuất hiện, phát triển lan rộng lửa tòa nhà, liên quan tới sản phẩm kỹ thuật điện tiếp xúc với lửa sử dụng tĩnh Tiêu chuẩn chủ yếu liên quan đến điều kiện giai đoạn trước bùng cháy vụ cháy, điều kiện sau bùng cháy đề cập Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn khơng ghi năm cơng bố áp dụng phiên (kể sửa đổi) ISO/IEC Guide 52:1990, Glossary of fire terms and definitions (Từ điển thuật ngữ định nghĩa cháy) Tổng quan Vụ cháy khởi đầu khơng gian có đủ lượng cấp cho vật liệu dễ cháy thông qua, ví dụ, điếu thuốc cháy chập điện để vật liệu mồi cháy, vật liệu tự phát lượng (tự mồi cháy) Các ảnh hưởng có tính định đến trình mồi cháy (xem Hình 1): - đặc tính nguồn lượng; - kiểu đặc tính hình học vật liệu tiếp xúc, - thời gian tiếp xúc với nhiệt Sau mồi cháy, lửa phát nhiệt Một phần nhiệt sử dụng để tiếp lượng trì cháy Một phần truyền qua xạ đối lưu tới vật liệu sản phẩm khác không gian để lại bị đốt nóng, mồi cháy góp phần gây cháy lan (xem Hình 2) Vật liệu dễ cháy có tịa nhà thường bị mồi cháy giai đoạn khí Một lửa ban đầu xuất khơng gian, q trình lửa mạnh lên lan rộng quy định (xem Hình 1): - Vị trí, khối lượng cách bố trí chất đốt tải lửa vụ cháy, phân bố chất đốt khơng gian, tính liên tục, tính xốp đặc tính cháy chất đốt; - Các điều kiện khí động lực học khơng gian; - Hình dạng kích thước khơng gian; - Các đặc tính nhiệt khơng gian Hình - Các yếu tố ảnh hưởng đến mồi cháy, lửa cháy cháy lan tòa nhà Một gói chất đốt thành phần tải lửa, ví dụ rèm cửa, cụm cáp, mảnh nội thất nhóm đồ nội thất văn phịng Nếu có lắp đặt thiết bị chữa cháy, q trình lửa mạnh lên bị ảnh hưởng bởi: - thiết kế khả hoạt động thiết bị này, ví dụ hệ thống phun nước Sự phát triển vụ cháy nói chung bao gồm q trình nhiệt, khí động học hóa học, chịu tác động tương tác phức tạp số chế Nhìn chung, xạ, đối lưu lửa lan yếu tố vật lý chi phối Trong trình lửa mạnh lên, lớp khí nóng tích tụ bên trần khơng gian (Hình 2) Trong điều kiện định, lớp khí dẫn đến lửa mạnh lên nhanh chóng bao trùm phần lớn tải lửa tổng vào vụ cháy: Bùng cháy xuất Hình - Lửa xuất lan phịng Nhiều tiêu chí khác đưa để tiên đoán tượng bùng cháy Một tiêu chí định nghĩa bùng cháy lúc mà lửa bắt đầu tràn qua lỗ hở không gian, tương ứng với nhiệt độ lớp khí bên 500oC đến 600oC Một tiêu chí khác liên quan tới xạ tới hạn tạo độ cao mặt sàn phịng khơng gian cỡ 20 kW/m2 Cũng cịn có nhiều tiêu chí khác Chúng mức sơ lược tương ứng với số tình vật lí khác Dựa mối tương quan kết thu từ trăm thí nghiệm nghiên cứu bổ sung, chủ yếu cân lượng khối lượng, công thức (1) rút để cung cấp hướng dẫn việc xác định mức tỏa nhiệt tối đa cho phép nhằm ngăn ngừa bùng cháy phịng khơng gian quy định với kích thước điển hình cỡ vài mét với lớp lót tường, lót trần vật liệu không cháy: h c,perm 19300( k At A h )1 / (1) đó: hc,perm mức tỏa nhiệt tối đa, tính ốt (W); k hệ số truyền nhiệt hiệu dụng kết cấu che chắn phịng khơng gian, tính W/m2và oC; At tổng diện tích bề mặt bên bao quanh phịng khơng gian, kể diện tích cửa, tính mét vng (m2); A tổng diện tích cửa (m2); h chiều cao cửa, tính mét (m) Hiện tượng bùng cháy đánh dấu chuyển tiếp từ trình lửa mạnh lên (trước bùng cháy) đến lửa phát triển đầy đủ (sau bùng cháy) Lửa trước bùng cháy có ý nghĩa định hoạt động chức sản phẩm có vai trị sống cịn việc trì mức độ an tồn u cầu để người ngồi để cứu hộ người Phản ứng thiết bị phát hiện, hệ thống báo động, cáp liên quan, vòi phun nước trần phụ thuộc vào giai đoạn vụ cháy Lửa sau bùng cháy có ý nghĩa đặc tính cháy kết cấu chịu lực, lửa lan từ không gian cháy sang không gian khác thông qua vách ngăn hệ thống thơng gió (Hình 1), lửa lan bên ngồi từ tầng sang tầng khác tịa nhà lửa lan từ tòa nhà sang tòa nhà khác Trong khơng gian lớn, có khả lửa, nhỏ so với khơng gian, đủ lớn để làm hư hại phần tử kết cấu không bảo vệ đầy đủ trạng thái trước bùng cháy Tồn q trình cháy - trước bùng cháy sau bùng cháy mối quan tâm người cứu hỏa Cuối cùng, nhận thức đủ tiêu chuẩn lửa sau bùng cháy điều kiện tiên để đánh giá an toàn đội dọn dẹp để phân tích tình trạng cịn lại khả sửa chữa sử dụng lại tòa nhà sau đám cháy Đặc tính vụ cháy trước bùng cháy Các đặc tính để mơ tả vụ cháy trước bùng cháy là: - Các đặc tính mồi cháy vật liệu sản phẩm tiếp xúc với lửa hàm của:  Nhiệt lượng cấp;  Thời gian tiếp xúc;  Sự có mặt hay khơng có mặt lửa;  Tọa độ hình học,  Dữ liệu nhiệt; - Các thay đổi theo thời gian của:  Mức tỏa nhiệt (RHR);  Tốc độ lửa lan;  Nhiệt độ khí;  Khói đặc tính quang học khói,  Thành phần sản phẩm cháy, cụ thể khí ăn mịn độc hại Các thử nghiệm liên quan tới phản ứng quy mô nhỏ lửa chủ yếu vật liệu sản phẩm xây dựng nêu tiêu chuẩn ban kỹ thuật ISO/TC 92 biên soạn: Các thử nghiệm cháy vật liệu, thành phần kết cấu xây dựng, tập trung trực tiếp vào đặc tính lửa trước bùng cháy, nêu Bằng việc tiến hành số mức tiếp xúc với lửa, thử nghiệm cho phép xác định phản ứng định lượng vật liệu sản phẩm tình tiếp xúc lửa khác Tình hình phát triển thư mục phản ứng xác định rõ chức thử nghiệm danh mục tiêu chuẩn báo cáo kỹ thuật liên quan đây: ISO 5657[20]; ISO/DIS 5658[21]; ISO/DIS 5660[22]; ISO TR 5924[23]; ISO TR 9122-1[24] Các công bố liên quan đến khả mồi cháy, mức tỏa nhiệt cháy lan có sẵn để sử dụng thực tế Điều áp dụng góc phịng quy mơ thật đơn giản cho sản phẩm bề mặt công bố theo ISO/DIS 9705[25], bổ sung thư mục thử nghiệm kích thước nhỏ Đối với khói, đặc biệt với sản phẩm cháy độc hại, lượng đáng kể công tác phát triển cần thực trước có cơng bố thử nghiệm quy mơ nhỏ hữu ích phê chuẩn Các hình từ đến minh họa tổng quát mối tương quan - mức tiếp xúc thực tế - đặc tính vụ cháy gian phòng trước bùng cháy ba loại cháy khác Hình Hình đề cập đến cháy gian thơng gió tốt Hình biểu diễn khác thời gian tốc độ cháy, thể tốc độ tổn thất khối lượng, khí oxi O 2, cacbon monoxit CO cacbon đioxit CO2 cháy gian quy mô nhỏ nhiên liệu gỗ[2] Nồng độ loại khí cháy khác xác định kỹ thuật sử dụng quang phổ ký Raman cho phép phát đồng thời tất khí bên gian bị cháy Hình - Sự thay đổi tốc độ tổn thất khối lượng ( ), O2 ( _), 2xCO ( ) CO2 (- - -) hàm thời gian sau mồi cháy vụ cháy gian nhà, nhiên liệu gỗ [2] CHÚ THÍCH: Các chi tiết thử nghiệm:  Phịng kích thước thật: dài 3,6 m, rộng 2,4 m, cao 2,4 m, kết cấu bao che bê tông nhẹ, khuôn cửa cao 2,0 m rộng 0,8 m tường  Vật liệu cháy ván ép, dày 10 mm, khối lượng riêng 750 kg/m3, phủ kín tường trần nhà, khơng phủ tường có khn cửa  Nguồn mồi cháy vịi đốt khí propan 100 kW, đặt góc đối diện với tường có khn cửa Hình - Sự thay đổi mức tỏa nhiệt, RHR ( _), nhiệt độ khí trần nhà (- - -), đốt nóng sàn nhà (- • - • -) tổng lượng khói tỏa (- - -), hàm thời gian sau mồi cháy [3] Hình đề cập đến vụ cháy phịng thơng gió, kích thước thật, vật liệu cháy ván ép tường, mồi cháy vịi đốt khí, đặt góc phịng mơ sọt đựng giấy loại cháy[3] Các thay đổi thời gian ghi lại đưa cho mức tỏa nhiệt (RHR), nhiệt độ khí bên trần nhà, lưu lượng nhiệt tới sàn nhà tổng lượng khói tỏa ra, thể số lần obscura mét khối (Một obscura nồng độ khói gây mức hấp thụ ánh sáng dB mét tương ứng với tầm nhìn khoảng 10 m) Ngọn lửa bùng cháy sau 4,1 tốc độ tỏa nhiệt 1,25 MW, nhiệt độ khí trần nhà gần sát 600oC thông lượng nhiệt xuống sàn khoảng 30 kW/m Hình Hình đưa thí dụ điều kiện điển hình tiếp xúc với lửa khoang trước bùng cháy thơng gió tốt Tuy nhiên, lửa khơng gian khơng gió kín thể nhóm kịch cháy thường gặp nhiều so với cháy không gian thơng gió Khi vụ cháy khơng thơng gió đặc trưng khởi đầu việc lan truyền lửa âm ỉ, qua q trình q độ trở thành cháy lan CHÚ THÍCH: Ngọn lửa bùng cháy theo hàm mũ, thời gian tăng lên gấp đôi tương ứng (Hình 5a), (Hình 5b) Diện tích sàn gian nhà dải từ 500 m đếm 000 m2 chiều cao trần nhà từ m đến 10 m Hình - Thời gian tính tốn để phát kiện tới hạn hàm diện tích sàn chiều cao trần nhà[4] Các minh họa tính chất đặc trưng tiên đốn cháy gian nhà khơng thơng gió đưa Hình Hình Hình áp dụng cho cháy thành lửa không gian giả định khép kín, ngoại trừ khe hở gần sàn trần nhà [4] Các biểu đồ biểu diễn thời gian tính tốn kiện tới hạn - khói ngập kín bùng cháy - xảy gian nhà Khói ngập kín định nghĩa thời điểm lớp khói hạ thấp xuống mức cao mặt sàn 1,5 m Gian nhà giả định khơng cịn an tồn cho việc sơ tán, việc cứu hỏa trở nên nguy hiểm khó khăn Biểu đồ đưa thời điểm tính tốn mà vịi phun nước thiết bị phát nhiệt khói quy định vào hoạt động Quan tâm thời điểm bùng cháy, biểu đồ đưa so sánh cháy gian khơng thơng gió (khơng thơng gió) cháy tương ứng gian thơng gió lỗ thơng trần nhà để thải khí nóng khói sinh lửa (được thơng gió) Các biểu đồ cho thấy điều kiện khơng thơng gió rút ngắn thời gian tới bùng cháy thời gian kiện tới hạn ngắn với việc rút ngắn thời gian tăng gấp đôi lửa, dự kiến Để bổ sung cho minh họa Hình biểu diễn số thuộc tính định cháy thành lửa khơng thơng gió, Hình biểu diễn nồng độ cacbon monoxit theo thời gian cháy âm ỉ khơng thơng gió, gây ghế gian phịng có chiều cao quy định diện tích sàn thay đổi[5] Các giá trị dựa sở thử nghiệm mơ hình lý thuyết để phép ngoại suy liên hệ với cảm biến giả định đặt độ cao lưng chừng phòng Thời gian t o để giao diện lớp khói hạ thấp xuống điểm thời gian t* nồng độ tới hạn bị vượt quá, liệt kê hình vẽ biểu diễn đường cong Hình - Nồng độ CO tính toán theo thời gian gây ghế cháy âm ỉ phòng cao 2,4 m diện tích sàn thay đổi S Các giá trị liên quan đến độ cao lưng chừng phòng[5] Nguy hiểm cháy tình trạng trước bùng cháy cân nhắc theo loạt xác suất phụ thuộc vào: - Sự có mặt nguồn mồi cháy; - Sự có mặt sản phẩm; - Các thuộc tính tính cháy sản phẩm; - Các yếu tố mơi trường; - Sự có mặt người; - Sự có mặt/hoạt động thiết bị phát dập lửa, - Khả thoát nạn Đặc biệt quan trọng sản phẩm tự chúng có khả biến lửa phần phịng thành bùng cháy tồn bộ, hàm lượng nhiệt cao (đồ nội thất bọc, đồ nội thất lớn làm nhựa, đệm giường nằm) có diện tích bề mặt lớn (lớp bọc trang trí tường trần nhà, rèm lớn) Hình - Kết hợp thử nghiệm thuộc tính mơ hình tốn học để đánh giá phần đóng góp vật liệu sản phẩm thử nghiệm cho an toàn cháy chung [6] Với quan điểm sử dụng thực tế, lâu dài, kết phản ứng quy mô nhỏ thử nghiệm cháy để tiên đoán mối nguy cháy cần dựa cách tiếp cận có tảng khoa học Hình trình bày sơ lược cấu trúc chế vậy[6] Nếu khơng có sẵn mơ hình tốn học thử nghiệm quy mơ nhỏ, kết thử nghiệm phải tương quan thống kê trực tiếp với liệu thử nghiệm kích thước thật Nếu tồn mơ hình tốn học khẳng định thử nghiệm quy mô nhỏ, gán giá trị định lượng cho đặc tính vật liệu quan trọng kiểm sốt việc gia tăng lửa không gian sau sử dụng giá trị làm liệu đầu vào mơ hình tốn học lửa không gian trước bùng cháy kích thước thật kịch quy định Được tiếp cận mơ vậy, hỗ trợ khẳng định thử nghiệm quy mơ thật, có khả tiên đốn biến đổi thời gian mức độ vị trí vật lý vụ cháy gian nhà điều kiện mơi trường khác Vấn đề an tồn liên quan sau phải tiếp cận theo phương pháp luận sử dụng số ngành khác để đánh giá hiệu quả, độ nhạy với xáo trộn độ tin cậy hệ thống phức tạp Đặc tính vụ cháy sau bùng cháy Các đặc tính để mô tả đầy đủ cháy sau bùng cháy biến đổi theo thời gian của: - Mức tỏa nhiệt (RHR); - Nhiệt độ khí; - Dữ liệu hình học liệu nhiệt lửa bên ngoài; - Khói đặc tính quang học khói, - Thành phần sản phẩm cháy, đặc biệt khí ăn mịn độc hại Như nêu Điều 3, lửa sau bùng cháy mang tính định hành vi kết cấu chịu lực, lửa lan từ không gian cháy sang không gian cháy khác qua vách ngăn hệ thống thơng gió (Hình 1), lửa lan bên ngồi từ tầng sang tầng khác tịa nhà, lửa lan từ tòa nhà sang tòa nhà khác Đối với ứng dụng này, ba đặc tính đặc tính liên quan, chủ yếu nhiệt độ khí liệu hình học liệu nhiệt lửa thoát từ lỗ cửa sổ Theo quốc tế, thiết kế chống cháy thịnh hành phần tử kết cấu chịu lực vách ngăn liên quan đến hệ thống phân loại quốc gia với việc ứng dụng trực tiếp kết thử nghiệm chịu cháy tiêu chuẩn Trong thử nghiệm vậy, mẫu thử đặt lò để tiếp xúc với độ tăng nhiệt khống chế cho thay đổi theo thời gian giới hạn quy định, theo hệ thức, tức lửa tiêu chuẩn: Tt  T0 345 log10 (8t  1) (2) đó: t thời gian, tính phút (min); Tt nhiệt độ lị thời điểm t, tính độ C (oC); T0 nhiệt độ lò thời điểm t = (oC) Đường cong nhiệt độ-thời gian theo công thức (2) biểu diễn Hình với T0 = 20oC Để so sánh, hình vẽ bao gồm đường cong cho nhiệt độ khí trung bình khí bên gian cháy, thu thử nghiệm kích thước thật thực với bốn mật độ tải lửa khác phòng với hệ số hở: [7] A h / At 0,157 m (3) đó: A diện tích lỗ hở, tính mét vng (m 2); h chiều cao lỗ hở, tính mét (m); At tổng diện tích bên bề mặt bao quanh gian cháy, kể diện tích lỗ cửa (m 2) Các đường cong chứng minh tiếp xúc nhiệt vụ cháy gian nhà thử nghiệm sau bùng cháy sai khác đáng kể so với tiếp xúc nhiệt vụ cháy tiêu chuẩn CHÚ THÍCH: Gian nhà với kết cấu bao che sàn tường bê tông nhẹ, ba tường gạch thông thường trần nhà bê tông chịu nhiệt (các tường trần nhà cách nhiệt phía bên thạch cao dựa cát) Mật độ tải lửa nhiên liệu gỗ tính kg mét vng diện tích sàn[7] Hình - Lửa chuẩn tn theo công thức (2) (đường cong ISO), so sánh với đường cong theo thời gian nhiệt độ khí trung bình, xác định bốn vụ cháy thực nghiệm kích thước thực đặc trưng hệ số hở giống theo công thức (3) mật độ tải lửa biến đổi Trong thập kỷ qua, tiến nhanh chóng đạt việc phát triển phương pháp phân tích tính tốn thiết kế chống cháy kết cấu thành phần kết cấu chịu lực vách ngăn Kết đây, nhiều nước cho phép phân loại phần tử kết cấu liên quan đến cháy xây dựng phép phân tích phương pháp thay cho cách phân loại, dựa kết thử nghiệm chịu cháy tiêu chuẩn Về lâu dài, việc phát triển hướng tới thiết kế phân tích tính tốn, trực tiếp dựa tiếp xúc tự nhiên với lửa, quy định liên quan tới đặc trưng cháy tải lửa đặc tính hình học, thơng gió nhiệt gian có lửa Song song với đó, phát triển xa theo hướng thiết kế kỹ thuật kết cấu chống cháy dựa độ tin cậy, bao gồm đóng góp liên quan tới tính toán định dạng thiết kế thực tế, dựa hệ số an toàn phần, liên quan đến đánh giá, dựa phương pháp độ tin cậy bậc (xem tài liệu tham khảo [8] chi tiết khác Phụ lục A) Trong thiết kế dựa khái niệm cháy tự nhiên gian nhà, tiếp xúc nhiệt cấu trúc phần tử kết cấu xác định tính tốn cân lượng khối lượng từ sở thiết kế hệ thống hóa Hình nêu ví dụ minh họa sở thiết kế phê duyệt Hội đồng Quốc gia Thụy Điển Lập kế hoạch Xây dựng Vật chất ứng dụng thực tiễn chung[9] Hình - Ví dụ đường cong nhiệt độ-thời gian cháy gian nhà sau bùng cháy ứng với giá trị khác mật độ tải lửa hệ số hở Các biến biểu đồ mật độ tải lửa đơn vị diện tích bề mặt bao gian nhà, tính MJ/m2, đặc tính thơng gió gian nhà, xác định hệ số hở A h / At , tính 1/2 m Các biểu đồ áp dụng cho gian cháy với liệu nhiệt quy định kết cấu bao che (gian nhà loại A - theo qui chuẩn xây dựng Thụy Điển [9]) Các không gian cháy khác biệt với liệu nhiệt chuyển đổi gần gian nhà cháy loại A cách sử dụng giá trị giả định mật độ tải lửa hệ số hở Các biểu đồ dựa loạt giả định đơn giản hóa, thường đưa thiết kế thận trọng Các điều kiện tiếp xúc, gây nguy lửa lan bên từ tầng sang tầng khác toàn nhà, nêu ví dụ Hình 10, biểu diễn phân bố giá trị nhiệt độ tối đa (10 cm bên ngồi bề mặt tịa nhà) theo chiều thẳng đứng xác định thực nghiệm dọc theo bề mặt tòa nhà xạ lưu lượng nhiệt tổng hướng bề mặt tòa nhà [10] Các đường cong liên quan tới lửa sau bùng cháy khơng gian tầng một tịa nhà ba tầng, lửa khí nóng từ lỗ cửa sổ không gian Vụ cháy thử nghiệm mô vụ cháy sau bùng cháy thực, đại diện cho hộ với đồ nội thất vật liệu tổng hợp Hình 10 - Phân bổ giá trị nhiệt độ tối đa theo chiều thẳng đứng dọc theo bề mặt tịa nhà (10 cm bên ngồi bề mặt tòa nhà) xạ lưu lượng nhiệt hướng phía bề mặt tịa nhà, thu thử nghiệm quy mô thực với lửa sau bùng cháy khơng gian tầng tịa nhà ba tầng[10] Các điều kiện tiếp xúc nhiệt phía trước bề mặt tịa nhà từ vụ cháy khơng gian, minh họa Hình 10, có ý nghĩa định việc lửa lan từ tòa nhà sang tòa nhà khác Một yếu tố quan trọng lửa sau bùng cháy khói khí độc ảnh hưởng tới người tuyến thoát hiểm khu vực an tồn xa tịa nhà Một số nước bỏ nhiều công sức thập kỉ qua xây dựng mô hình tính tốn mơ tả dịng khói tịa nhà thơng gió điều hịa khơng khí tự nhiên Sơ đồ khối Hình 11 trình bày sơ lược cách tiếp cận [11], [6] Khói phân bố tịa nhà thơng qua dịng khơng khí phịng bở hệ thống thơng gió Tịa nhà xem chuỗi khơng gian, gọi nút, nút có áp suất định, với dịng khơng khí chúng từ khu vực áp suất cao nơi có áp suất thấp Áp suất khơng gian dịng khơng khí qua lỗ cửa tính tốn việc giải phương trình dịng khơng khí tồn tịa nhà Các yếu tố định trở kháng dòng chảy lỗ cửa hệ thống thơng gió, lực đẩy khối lượng ví dụ lực bốc lên khơng khí nóng gió bên ngồi trở kháng dịng chảy lỗ cửa hệ thống thơng gió Hình 11 - Sơ đồ khối hệ thống thiết kế kiểm sốt khói tịa nhà [14] Để phân tích hồn chỉnh thiết kế theo Hình 11, u cầu tiếp cận ba hệ thống kết nối với nhau, cụ thể là: - mơ hình phát triển lửa, mơ tả tốc độ tạo khói khí độc; - mơ hình áp suất khơng khí lưu lượng khơng khí tịa nhà, - mơ hình hành vi người tác động yếu tố sinh lý tâm lý lên q trình Tuy nhiên, nhiều ứng dụng thực tế, phân tích tồn diện đủ Đặc tính khói khí sản phẩm cháy Khói phá hủy làm hư hại tài sản cản trở hoạt động thiết bị quan trọng Các tác động hầu hết có chất hóa học kiểu phá hủy hư hại dễ thấy sản phẩm kỹ thuật điện ăn mịn, ví dụ gây chất hyđro clorua khói Trình bày giới hạn hai hạng mục liên quan tới thiết bị kỹ thuật điện, cụ thể là: - đặc tính khói liên quan tới cơng nghệ phát khói, - hydro clorua cháy gây dẫn tới ăn mịn Khói hỗn hợp khí bị đốt nóng, giọt nhỏ chất lỏng, hạt rắn từ trình cháy Để thiết kế thử nghiệm thiết bị phát khói có tính tốt, cần đặc trưng khói theo thuộc tính nhận biết thiết bị phát hiện, chẳng hạn phân bố kích cỡ hạt, nồng độ số lượng, nồng độ khối lượng hệ số khúc xạ [12] Trong quy trình thử nghiệm tiêu chuẩn, tiêu chí độ nhạy phê duyệt nhiều thể mật độ quang học độ che lấp ánh sáng khói xung quanh thiết bị phát Việc xác định mật độ quang học liên quan đến nguồn sáng, mà hầu hết trường hợp có độ dài bước sóng tương ứng với ánh sáng trắng, đến tế bào quang điện với độ nhạy tương ứng với mắt người Để mô tả rõ ràng mối quan hệ đầu thiết bị phát phép đo mật độ quang học, phép đo phải liên kết tới thuộc tính khói nêu Như ví dụ minh họa, Hình 12 biểu diễn mối tương quan mật độ hạt che khuất, đo mật độ quang học mét, vật liệu khác chế độ cháy lửa[13] Vì mối tương quan phụ thuộc số khúc xạ hạt, nên chế độ cháy không cháy cho mối tương quan khác Các yêu cầu kịch cháy khác dựa giá trị cho phép nồng độ khói khả nhìn độ độc hại, đặc trưng, đánh giá phía thận trọng, điều kiện người ngồi dung lượng, chiếu sáng, tín hiệu, v.v., phương tiện hiểm - Hình 11 Một ví dụ thơng tin có sẵn sử dụng để lựa chọn giá trị cho phép đưa Hình 13, biểu diễn mối quan hệ điển hình khả nhìn cụ thể chiều dài tâm tính mét mật độ quang học khói mét [14], xác định Buồng Mật độ Khói NBS (trong Hội Thử nghiệm Vật liệu Mỹ (ASTM), Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn Mật độ quang học riêng khói sinh vật liệu rắn) Thử nghiệm chấp nhận Phịng thí nghiệm Underwriters (UL) thiết bị phát khói dựa phần vào độ nhạy tối thiểu liên quan đến mật độ quang học mét 0,06 khói màu xám (cháy xenluloza) 0,14 khói đen (khói dầu hỏa)[15] Hình 12 - Tương quan mật độ quang học mét khói nồng độ hạt chế độ cháy lửa [13] Hình 13 - Khả nhìn riêng độ dài tầm nhìn tính mét hàm mật độ quang học mét khói đặc trưng cho loại lửa Các ký hiệu khác liên quan tới đặc trưng khác chiếu sáng ký hiệu Vùng A liên quan tới đèn cầm tay tụ sáng khói màu vàng[14] Các bề mặt kim loại, tiếp xúc với khơng khí điều kiện bình thường (khơng có lửa), thường có lượng bám tụ clorua tới 10 mg/m2 Một lượng thường vô hại[16] Tuy nhiên, sau tiếp xúc với khói từ lửa liên quan đến chất polyvinyl clorua (PVC), có trường hợp mức nhiễm bẩn bề mặt lên tới hàng nghìn miligam mét vng, thường gây hư hại đáng kể Nhiễm bẩn clorua lên thiết bị kỹ thuật điện loại bỏ, ví dụ chất tẩy rửa, dung mơi, chất trung hịa, dao động siêu âm, luồng khơng khí làm Các quy trình khơng phải lúc hiệu quả, khắc phục tạm thời không khắc phục vĩnh viễn [17] Các thí nghiệm, liên quan đến dây điện bọc PVC thực quy mô đủ lớn để đại diện cho vụ cháy thực, báo cáo [18] Kịch nghiên cứu phân hủy chất cách điện dây PVC (dây dài 9,14 m, khối lượng PVC giấy tương ứng 24 g/m g/m) bị q dịng 45 min, khơng khí khơng tuần hồn khơng gian ống thơng gió phịng có kích thước: dài 3,6 m, rộng 2,4 m cao 3,6 m bao gồm không gian ống thơng gió độ cao 2,4 m Hình 14 minh họa kết nồng độ khí đo cacbon monoxit (CO), cacbon đioxit (CO2), hydro cacbon chưa cháy (CHx) hydro clorua (HCl) hàm theo thời gian khơng gian ống thơng gió phịng Điểm đặc trưng tất thí nghiệm nồng độ hydro clorua không gian ống thơng gió vượt qua lượng tối đa sau giảm đột ngột xuống khơng có khí khác theo dõi cho thấy có suy giảm tương tự nồng độ Nồng độ tối đa hyđro clorua, đo không gian ống thông gió thí nghiệm quy mơ lớn 000 ppm, khoảng phần ba tổng lượng clo dây Nồng độ tối đa, đo phòng bên khơng gian ống thơng gió, 200 ppm CHÚ THÍCH: Các giá trị nồng độ khí đốt phần nội dung Hình 14 dựa phép đo sử dụng đơn vị ppm, tức nồng độ theo thể tích Việc chuyển đổi sang nồng độ theo khối lượng, chẳng hạn mg/m3 giá trị khơng thực tiễn nhiệt độ khí khơng cố định Hình 14 - Nồng độ khí CO a), CO2 b), CHx c) HCl d) không gian ống thông gió ( _) phịng ( -) vụ cháy quy mô lớn với dây bọc PVC ống thơng gió nhiên liệu [10] Phụ lục A (tham khảo) Thư mục tài liệu tham khảo [1] McCaffrey, B.J., Quintiere, J.G and Harkleroad, M.F., Estimating Room Temperatures and the Likelihood of Flashover Using Fire Data Correlations Fire Technology 17: 98-119 (1981) [2] Aldén, M., Blomqvist, J., Edner, H and Lundberg., Raman Spectroscopy in the Analysis of Fire Gases Fire and Materials 7: 32-37 (1983) [3] Sundström, B., Full Scale Fire Testing of Surface Materials - Measurements of Heat Release and Productions of Smoke and Gas Species Fire Technology, Swedish National Testing Institute, Technical Report SP-RAPP 1986: 45, Boras (1986) [4] Hägglund, B., Hazardous Conditions in Single Enclosures Subjected to Fire - A Parameter Study National Defence Research Institute (FOA), Report c 20524-D6, Stockholm (1983) [5] Quintiere, J.G., Blrky, M., Macdonald, F and Smith, G., An Analysis of Smoldering Fires in Closed Compartments and Their Hazard Due to Carbon Monoxide National Bureau of Standards, NBSIR 822556, Gaithersburg, Maryland (1982) [6] Magnusson, S.E and Pettersson, O., Functional Approaches - An Outline CIB Symposium “Fire Safety in Buildings: Need and Criteria”, held in Amsterdam 1977-06-02/03 CIB Proceedings, Publication 38: 120-145 (1978) [7] Arnault, P., Ehm, H and Kruppa, J., Rapport Expérimental sur les Essais avec des Feux Naturals Exécutés dans la Petite Installation, Maizieres-les-Metz Convention Européenne de la Construction Métallique, Document CECM-3/73-11-F (1973) [8] Pettersson, O., Structural Fire Behaviour - Development Trends International Association for Fire Safety Science, First International Symposium, held at NBS in Gaithersburg, Maryland 1985-10-07/11, Proceedings 1986: 229-247 (1986) [9] National Swedish Board of Physical Planning and Building, Brandteknisk dimensionering (Fire Engineering Design) Comments on SBN (Swedish Building Code), No 1, Stockholm (1976) [10] Ondrus, J., Fire Hazards of Faỗades with Externally Applied Additional Thermal Insulation Full Scale Experiments Lund Institute of Technology, Division of Building Fire Safety and Technology, Report LUTVDG/(TVBB-3021), Lund (1985) [11] Wakamatsu, T., Smoke Movement in Building Fires - Field Experiment in Welfare Ministry Building and Analysis of Sennichi Building Fire Ministry of Construction, Building Research Institute, Research Paper No 61, Tokyo (1975) [12] Holmstedt, G., Magnusson, S.E and Thomas, P.H., Detector Environment and Detector Response A Survey Lund Institute of Science and Technology, Department of Fire Safety Engineering, Report LUTVDG/(TVBB-3039), Lund (1987) [13] Seader, J.D and Einhorn, J.N., Some Physical, Chemical, Toxicological, and Physiological Aspects of Fire Smokes Sixteenth Symposium (International) on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, Pa., pp 1423-1445 (1977) [14] Jin, T., Visibility Through Fire Smoke, Part Allowable Smoke Density for Escape from Fire Fire Research Institute of Japan, Report No 42, Tokyo (1976) [15] UL 217, Standard for Single and Multiple Station Smoke Detectors Underwriters Laboratories, Northbrook (1976) [16] Sandmann, H., Widmer, G., The Corrosiveness of Fluoride - Containing Fire Gases on Selected Steel Fire and Materials, Vol 10, pp 11-19 (1986) [17] Friedman, R., Principles of Fire Protection Chemistry National Fire Protection Association, NFPA PFPC-89, Second Edition (1989) [18] Beitel, J.J., Bertelo, C.A., Carroll, W.F., Gardner, R.O., Grand A.F., Hirschler, M.M and Smith, G.F., Hydrogen Chloride Transport and Decay in a Large Apparatus I Decomposition of Poly (Vinyl Chlorid) Wire Insulation in a Plenum by Current Overload, Journal of Fire Sciences, Vol 4, pp 15-41 (1986) [19] Pettersson, O., Current Fire Research and Design - Particularly in View of Mathematical Modelling Lecture at the CIB 9th Congress in Stockholm 1983-08-15/19 Lund Institute of Technology, Division of Building Fire Safety and Technology, Report LUTVDG/(TVBB-3018), Lund (1984) [20] ISO 5657: 1986, Essais au feu - Réaction au feu - Allumabilité des produits de bätiment Fire tests - Reaction to fire - Ignitability of building products [21] ISO/DIS 5658, Essais de réaction au feu - Essai de propagation de flamme sur des échantillons de produits de bätiment en configuration verticale (en préparation) Reaction to fire tests - Spread of flame test on building products specimen in vertical configuration (in preparation) [22] ISO/DIS 5660, Essais de réaction au feu - Débit calorifique des produits de bätiment (en préparation) Reaction to fire tests - Rate of heat release front building products (in preparation) [23] ISO TR 5924: 1989, Essais au feu - Réaction au feu - Fumée génórée par les produits de bätiment (essai en chambre double) Fire tests - Reaction to fire - Smoke generated by building products (dual-chamber test) [24] ISO TR 9122-1:1989, Essais de toxicité des effluents du feu - Partie 1: Généralités Toxicity testing of fire effluents - Part 1: General [25] ISO/DIS 9705, Essais au feu - Essai dans une pièce en vraie grandeur pour les produits de surface (en préparation) Fire tests - Full scale room test for surface products (in preparation) MỤC LỤC Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tài liệu viện dẫn Tổng quan Đặc tính vụ cháy trước bùng cháy Đặc tính vụ cháy sau bùng cháy Các đặc tính khói khí sản phẩm cháy Phụ lục A (tham khảo) - Thư mục tài liệu tham khảo