GB/T 5169.44-2013 电工电子产品着火危险试验 第44部分:着火危险评定导则 着火危险评定

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  • 着火危险评定应提供选择指定着火试验以及需要测定哪些性能的理由,

    6.2产品范围和使用环境的界定

    首先,界定要进行着火危险评定的产品的种类和范围。选取一个候选产品,确定其使用环境,并初 步描述其可能涉及的最重要的火情。对于其他产品或其他使用环境道路标准规范范本,与该火情相同或密切相关的火情 也可能是一个重要的危险源,因此,最后分析的范围可以更完全确定仅为明显的火情。 注:如果适用,参考合适的产品标准。

    6.3火情的确认和分析

    火情就是对一场真实(或全规模模拟)火灾从起燃前到燃烧完毕后的一个或多个阶段条件的详细定

    性描述。能使电工电子产品陷人其中的火情往往不止一种,原则上,可以假定该产品在每种火情中起着 不同的作用。因而,对被确认的每种重要火情需要单独进行着火危险评定。 不论评定重点是一个产品或一个系统,通常,最重要的火情特征要么是界定使产品陷入火灾的着火 条件,要么是指示产品在火灾中引起最严重后果的时间。 因此,为取得成效,定性火情的分析应是为了提供与产品性能在事故结果上定量相关的数据。该产 品可作为一个起燃源和/或依据其可测量的着火特性作为可用着火反应试验测量的因素

    6.3.2火情的定性描迷

    相结合。一旦确定了火情分级,产品的哪种着火性能最重要则变得显而易见。 很多情况下,特别对于会用于各种不同环境 产品,6.3.2的一系列间题将不可能完全得到答案

    6.3.3火情的量化分析

    在通常用火情的定性分析确定所需合适的试验方法时,需要对最重要的火情进行定量分析。这些 析起到两种作用: 1)提供与产品热环境相关的数据,以至试验条件能被设定在模拟真实火情条件的水平; 2)如果着火试验中产品的性能已知,可提供涉及到产品的火情的着火不良结果相关的各种 参数计算值。 产品的存在可能导致着火结果改变,这时应: a)对火势发展曲线进行描述,以及对存在和不存在产品时其产生的热环境进行描述。热环境的 不同由产品的存在造成; b)如果考虑燃烧流,则对存在和不存在产品时与火势发展曲线相关的质量损失曲线进行描述; c)对与质量损失曲线相关的目标场所着火不良后果是如何增长的进行描述; d)依据存在和不存在产品时的两种火势发展曲线,描述发生在目标场所的着火不良后果的增长 定量描述差火不良后果要求使用消防安全工程方法。ISO/TR13387:1999第2、3、4、5、7和8部 提供了如何应用定量技术以及它们需要哪些数据这类额外信息。 许多试验方法和/或基于消防安全工程方法的计算程序需要大量的规范数据或输人值。例如,燃烧 的产品的热释放速率试验就要求指定起燃源的尺寸和持续时间,以及产品暴露的热辐射强度(辐射热 量)和燃烧所在的通风条件。 当产品是最早起燃物时(起燃可能发生在产品内部),应考察过热源出现的可能性和周围部件随后 燃的可能性。 当产品不是最早起燃物时,周围可燃物对于测定产品所暴露的热条件非常重要。同样地,除了要评 燃烧流的性质和量以外,还需评估周围燃烧物产生的热,以此测定产品作用的重要性。 结合合适的试验用于分析,以及指定试验装置的过程在图1~图4中进一步概述

    6.3.4简单的假定火情

    产品着火反应性能,那么明确地界定假定火情且设置合理的假定因 素是必不可少的, 附录A给出了简单的假定火情使用示例

    6.4火情结果可接受标准的选择

    该步骤是为了选择会提供有效技术资料的着火危险评定方法,这些资料足以评估和确定产品潜在 的着火后果,测量方法被分为以下几类: a)直接的生命和财产损失 如果产品对潜在后果起到的作用能用术语表示,则较为理想。然而,由于对居住者的能力或设 备和财物情况的了解,一般很难充分地定量预报火情后果,因此也很少能做到这一点; b)间接表述着火危险特征的方法 通常,测得或算得的产品特性都可能与一个或多个着火不良后果有关系。例如,产品的热释放 率可能决定室内的温度,从而影响设备的运转和/或人的停留。产品的烟释放率则可能影响居 住者的有效逃生时间。以这种方法确定着火不良后果与产品参数之间的数量关系,以便通过 追踪性能的改变来了解不良影响的程度的变化; )比较法 即使不能定量表示这些关系,也可将受试产品的性能与基准值联系起来。例如,对于电缆的热 释放和温度,在温度上升相当缓慢时,即使不知道两者精确的关系,也可认为热释放情况已知。 另一种对相对危险情况的测量方法是将产品的热释放速率与基准值进行比较

    当用合适的试验方法进行测量时,定量分析宜明确产品的防火性能是如何影响火情结果的。这种 评估宜规定要求的所有步骤并设定有效安全阀值,或设定可靠的合格/不合格标准。完成这一步骤的示 例见附录A和附录B,

    在本条,着火危险评定程序的结果将鉴定出哪些参数可用以及如何将其用于计算,但对试验结果的 解释仍可以提出另外的技术问题。 a)进行着火危险评定时,宜指定用于产品间的总体比较或者与基线作对比时的计算程序。这个 程序可能是几个全面测量中的一个测量计算公式,这种情况下,就要为该公式提出科学理论 该程序可能是一套决策规则,例如:一个产品只有在所有测量都优于其他产品时才算比其他产 品好; b 如果使用了一种以上的火情,则有必要指定进行总体着火危险评定的程序。该程序可能是 个公式或是一套规则,例如:如果可如火灾风险评定一样指定火情发生的相对概率,那么该程 序就是根据几种火情推算总体着火危险评定的根据; 如果不直接用死亡、受伤或金钱损失等术语表示着火危险评定情况,则宜提供其他量化单位和 测量方法的指南(例如:有效逃生时间、火焰蔓延程度、火灾的大小)。

    当考虑一个电工电子产品的部分 能指出火势会蔓延至邻近的一 部件或多个部件。因此要求在邻近的一个或多个部件上开展进一步的试验。这就是间接试验。

    a)重新设计产品,隔离这些部件;或者 b)将受试部件局部封闭;或者 c)重新设计产品,增强其防火性能。

    7着火危险评定的范围和局限性

    在着火危险评定过程中,现存的数据和所了解的情况存在许多缺点,它们迫使使用者要么减小分析 的范围,要么使用估算数据和/或无从考证的假设。由于这些考虑因素会影响今后的使用者如何应用分 析所得的任一产品标准,所以有必要认真记录这些考虑因素,尤其在阐明产品的种类和产品在使用时所 处的环境下。评定的准确性很少在评定完成之前确定,因此应复审起初规定的产品和其使用环境。 a)火情公式是否识别出初始范围中的任何产品都不适合最终分析方案? b)如果是,能否将火情修改至能适应这些产品,或应将产品范围调整至将它们排除在外?该判 定标准能测试被列人按图5"概述程序进行差火危险评定的潜在候选名单中的一系列产品

    8着火试验的要求和说明

    TEC原文没有该图,IEC/IC89正在对这一问题进行处理,计划2013年发布相关修正案或技术勘误,届时 分也将做出相应处理。

    图2起燃性/可燃性的评定

    图3火焰延和热释放的评定

    在简单的假定火情条件下,电工绝缘材料的可接受毒性产值计算

    以致命性为基础的质量损失模型不同之处在附录B中有给出

    至少用以下6个问题的答案来定义火情: a) 燃烧的是什么? b)燃烧了多少? c)燃烧流扩散至什么样的容积中? d)火势发展曲线是什么类型的? e)可用逃生时间是多少? f)着火模型是怎样的一一高温或低温,良好通风或缺氧? 为了理解实际中是如何操作的,可以参考以下示例: 假设一个0.5kg的电工绝缘材料在100m的环境中燃烧。逃生时间是15min,且假定火势发展 曲线是抛物线,即曲线的增长是与时间的平方成函数关系。该着火模型是高温目通风良好的

    F值是致无能力的体积分数。值较小时,暴露在其中的人很可能感觉不舒服而不能理性地逃离 火灾。 七种常见的火灾气体刺激物F值在表A.1中有给出

    对于假定的火情,用以下的公式确保没有人被致无能力

    为来自电工绝缘材料的刺激物i的毒性产率,在高温且通风良好的条件下,用毒性试验 测得; X1 由刺激物的F值和确定火情的参数计算得到,表A.1的第3列有给出。

    表A.1刺激物的F值和确定火情计算得到的X

    注:F值是由ISO13571给出的。 在使用表A.1中所给的X值时,可接受的电工绝缘材料毒性产率值是满足不等式A.1的 如果假定的火情不同,则X值也将不同

    用F值按以下公式计算X;值: X=(V/m)Xp×F 式中: V一为扩散体积(100m); m一为燃料燃烧的质量(500g); 0 为毒性气体(在标准温度和大气压下)的密度

    然烧流中两种重要的室息物是一氧化碳和鼠化氢。息物的效果与刺激物不同。致无能力性质取 决于由体积分数和暴露时间组合得到的暴露剂量。

    为了得到良好的近似值,室息物公式如下!

    yco和yHCN 为电工绝缘材料的一氧化碳和氰化氢毒性产率,在高温且通风良好的条件下,用 毒性试验测得;

    表A.2由确定火情计算得到的刺激物的X值

    主使用表A.2中所给的X值时,可接受的电工绝缘材料性产率值是满足不等式A.3的 如果假定的火情不同,则X值也将不同

    A.3.4XicN的计算

    氰化氢的效力不同于一氧化碳。其效力也取决于体积分数和暴露时间,但反应是极度非线性的。 对于0.01%体积分数的HCN,其致无能力时间约为21min,但当大于0.04%时,HCN几乎可以瞬间致 无能力,表A.3给出了一些致无能力时间

    表A.3氧化氢的致无能力时间

    由于是非线性的,FED的计算有所不同。 在确定的火情中,对于z火势发展曲线,V=100m、m=500g,时间t的HCN体积分数(ΦHcv)按 下式计算可得到:

    二氧化碳不是有毒物,但却是一种能引发换气过度进而加剧一氧化碳和氰化氢室息物作用的气 如果二氧化碳体积分数超过2%,那么,计算暴露剂量前,指数增长因子M应该用于二氧化碳和 的体积分数计算。

    表A.4给出了实际情况下的平均值

    M=exp(Φco./0.05)

    .............+......A.9

    表A.4二氧化碳的增长因子

    的碳完全燃烧生成CO2以得到2%的体积分数。目前为止,包括这种情况的大多数火情,其CO2都可 以被忽略。

    对于剩激物,不等式(A.1)所用的X,值在表A,1中有给出。 对于室息物,不等式(A.3)所用的Xco和XHc值在表A.2中有给出。 二氧化碳可忽略

    对于剩激物,不等式(A.1)所用的X,值在表A.1中有给出。 对于室息物,不等式(A.3)所用的Xco和XHc值在表A.2中有给出。 二氧化碳可忽略

    附录B (资料性附录) 硬塑料导管的使用——着火危险评定

    硬塑料导管(RPC)是全世界都在使用的公共建筑物电工产品。用于制造RPC的材料要具有良好 的阻燃性和极小的火焰蔓延性,因此,这类材料更可能成为火灾受害者而非有助于起燃的因素。 RPC可能是一种热源、烟源和毒气源。对于这类电工产品对假定着火的总体不良后果起到的促进 作用,本部分描述的着火危险评定技术为其提供了一个量化方法。 本附录是本部分所描述的着火危险评定技术应用于RPC假定装置的说明性举例,其定量地说明这 类塑料导管在暴露于可能出现着火条件的内部走廊和凹室内时所起的作用。精确的房间着火模型用于 预测RPC可能遇到的热状态。然后,可利用这些热状态和已发布的RPC的燃烧特性及建筑物内的其 地物体评估它们在整个着火危险中所起的作用

    有关硬塑料导管和导管内布线的定义见IEC6 章中找到。本附录同时也使用下述定义: B.2.1 暴露火源exposurefire 导管所暴露于的产生热条件的火(也称火源)。 B.2.2 燃料fuel(s) 被燃烧的任何产品或材料,

    B.3本着火危险评定涉及的产品

    B.4.1 导管和布纲

    的数量,也是RPC的数量,因建筑物和设施的不

    B.4.1.1导管的位置和数量

    本示例是在一个典型的建筑物平面图上使用单管RPC。其示意图见图B.1。沿着走廊布有一条 5mm的导管,导管中装有一组典型线路,支管从走廊进入每个房间。在30m长的走廊中,导管 件的重量等于21kg,导管和连接件的存在对建筑物中的着火负载起促进作用,

    暴露火源提供了儿乎所有的热能。因此可以根据暴露火源的热释放剖面图和走廊的热特性建立的 着火模型估计着火上部高温层的空间平均热条件(温度和热通量)。当导管暴露在走廊的热条件中时, 其分解率(质量损失率)可根据该模型的热通量评估值获得,而导管分解率实验室测量结果与施加的热 通量之间存在函数关系。一旦导管和其他燃烧物体的质量损失率已知,就能评定它们对燃烧流的相对 影响(不考虑该导管中导线的作用)

    B.6.2建立暴露火源模型

    为了从暴露火源中计算走廊的着火条件,可采用一个以计算机为基础的HARVARDV修订版消 防法规。该模型是模拟发展中的室内着火的许多类似方法之一,被称为“区域模型”,这种模型把着火状 态分成了三种独立的均质层:即羽流层、上升的上部高温层和温度较低的下层。哈佛法规用于计算投射 到标板上的辐射通量,标板则设置在上层的墙壁上。为了考虑火焰辐射对靠近火的导管的作用,将该导 管分成等长的15段(每段约长2m)计算火焰投射到每段中心的辐射量,然后将该值加到导管在上层接 受的热通量中。近火的导管,即距火在2m内的导管,受到显著的火焰辐射;剩余部分则几乎只受到上 层辐射。通常会进行两种计算:一种是针对墙面为16mm厚的石膏灰泥板走廊;一种是针对100mm 厚的混凝土砌块走廊。由于是在暴露火源中,上层的平均温度表示为时间的函数在图B.2和图B.3中 有显示。就上层的平均温度和与导管有关的辐射热负载两个参数来说,灰泥板结构都远远高于混凝土 结构(见图B.4和图B.5)。

    B.6.3预估导管的质量损失

    B.7.1RPC存在与否的着火情况比较

    分析得出RPC能被点燃,但为了在一旦被点燃后维持燃烧,一般需要由类似暴露火源的其他热源 提供热量。因此,本分析认为,只是在暴露火源还在燃烧时,RPC才在燃烧。那么,可对存在和不存在 RPC的两种着火结果进行比较

    B.7.2RPC对温升作用的评定

    B.73RPC对烟产物作用的评定

    灌溉水质标准烟的光散射和光衰减特性降低了烟的能见度。下面给出近似的关系式: 3V

    式中: D(t) 为时间t时见到反射光的近似距离,单位为米(m); V 为走廊和凹室的容积,单位为立方米(m"); M(t) 为时间t时已损失的家具的质量,单位为千克(kg); M(t) 为时间t时损失的导管的质量,单位为千克(kg); 为家具生成的烟的比消光面积,单位为平方米每干克(m/kg); 。 为导管生成的烟的比消光面积,单位为平方米每千克(m/kg)。 M:(t)和M。(t)的值可对图B.6或图B.7的曲线由零到所希望的任意时刻t求积分得到。比消光 面积值取自表B.1, 计算250s时的D(t)值是有用的,这是RPC在火灾中刚开始对烟有促进作用时间点。这样得出

    为导管生成的烟的比消光面积,单位为平方米每千克(m/kg)。 M(t)和M。(t)的值可对图B.6或图B.7的曲线由零到所希望的任意时刻t求积分得到。比消光 面积值取自表B.1。 计算250s时的D(t)值是有用的,这是RPC在火灾中刚开始对烟有促进作用时间点。这样得出 的结果是0.09m。视力辅助逃生要求的能见度约为几米。因此,对于逃生来说,在RPC卷入火灾前, 仅由燃烧的家具产生的烟实际上已阻挡视线,凭视力直接逃生已经不可能。随后,无论是RPC还是家 具所产生的烟,对本身已达到了无法接受的高水平的烟模糊危害几乎不再有影响。

    B.7.4RPC对毒性燃烧流产量作用评定

    M·dt M.·dt 总FED: V.LCtso V·LCts0e

    式中: 总FED 为时间t时能感受到烟致命的剂量分数; V 为走廊和凹室的容积; M,M 一 分别为到时间t时家具损失(燃烧)的质量和导管损失(燃烧)的质量; LCt5of,LCt50e 分别为用毒效试验测量法测得的由家具和导管所产生的烟的致命剂量。 M:和M。是对图B.6和图B.7的家具和导管的质量损失率曲线求积分获得。毒效值用NBS毒性 试验获得。图B.8和图B.9表明,对于混凝土和石膏灰泥板墙结构来说施工管理标准规范范本,毒性剂量FED的增长与时间 成函数关系。这两种情况下,中毒剂量都达到一个统一值,即代表暴露的生命在约600s时死亡。

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