GB／T 41382-2022  火灾试验 开放式量热计法 40MW以下火灾热释放速率及燃烧产物的测定

对试验过程中产生的烟气进行氧气、一氧化碳及二氧化碳等气体浓度分析前，应首先对其进行 处理，去除所有的水蒸气。

取样管应采用耐腐蚀性材料制成，可通过加热避免取样管中水汽的凝结。燃烧产生的气体应由过 滤器进行多级过滤，达到分析仪器要求的粒子浓度等级。系统应具备排除多余水蒸气的能力。 用于抽取燃烧气体的泵不应产生可能污染混合气体的油脂或类似产物。泵的流量应在10L/min～ 50L/min。为了减少烟气对过滤器的堵塞，该泵应产生不低于10kPa的压差。 取样管的末端应与氧气分析仪、一氧化碳分析仪及二氧化碳气体分析仪相连。取样管线的设计见 附录D，

氧气分析仪应为顺磁型，测量氧浓度的适宜量程为0%～21%（体积分数：Vo/V）。 氧气分析仪的测量精度应达到士0.02%。在30min周期内土建标准规范范本，其噪声和漂移不应超过0.01%。 氧气分析仪到数据采集系统的响应时间不应超过12s。检查氧分析仪稳定性的步骤见附录E。

5.4.4一氧化碳及二氧化碳分析仪

一氧化碳和二氧化碳分析仪应采用红外光谱分析仪，且可对一氧化碳及二氧化碳进行连续分 氧化碳的测量量程至少为0%～1%，对二氧化碳的测量量程至少为0%10%。红外光谱分析 应时间不应超过12s，分析仪的线性度不应低于满量程的1%。使用分析仪测量二氧化碳的精 大到±0.05%，测量一氧化碳的精度应达到±0.001%

5.4.5其他燃烧产物的浓度测量

38309规定的FTIR光谱技术或其他采样分析技术，测量其他燃烧产物的气体成分。

烟密度测量系统通常采用白光系统和激光系统两种不同的测量技术，且应设置在排烟管道内 昆合均匀的区域。排烟管道中的光学测量系统详细信息见附录F。

5.5.2.1白光系统组成

白光系统由光源、镜头、光圈和光电元件组成，采用柔性接头将其安装于排烟管的侧管上。 白光系统的零部件要求如下： a）白炽灯光源：在（2900士100）K的色温下使用；电源为稳定的直流电，且电流的波动范围在 0.5%以内（包括温度，短期和长期稳定性）； b） 透镜系统：将入射光转化为直径不小于20mm的平行光束；光电管的发光孔应位于其前方透 镜的焦点上，且其直径（d)应视透镜的焦距（f)而定，应使d/f小于0.04； c 探测器：其光谱分布响应度与CIE（光照曲线）相吻合，色度标准函数V（入）的精度不低于 士5%；在1%～100%的探测器输出范围内，其输出值应在所测量透光率的3%以内或绝对透 光率的1%以内，保持线性

白光系统中，对于系统输出值的90%，其响应时间不应超过3s。侧管内应导人空气，使光学器 符合光衰减漂移要求的洁净度。可用压缩空气替代自吸入的空气

辅助装置包括称重平台、辐射热流计、数据采集系统以及计时装置等

称重平台用于在试验过程中测试试样的质量损失。具体要求如下。 a）称重平台的采集频率应与其他试验数据的采集频率相同。 b）称重平台应得到充分保护，避免输出结果受到高温以及可燃固体或液体残留物的影响。可在 称重平台上方覆盖一层厚度不低于15mm的硅酸钙板以达到要求。 c）试验之前，应使用标准码对称重平台进行校准，误差不应大于1%

5.7.4数据采集系统

数据采集系统应以不天于3s的频率记录并存储所有仪器的输人数据

应提供以秒为单位的计时装置。

试样应安装于集烟罩正下方中央位置处，试样的放置方式应符合实际使用工况。当试样为软 具时，试样安装应符合GB/T27904的规定

通常使用丙烷燃气点火器，具体规定包括： a）丙烷燃气的纯度为95%； b）试验时，应记录点火源的位置与HRR基线； 应明确燃气燃烧热以及测量结果的不确定性；试验过程中燃气流量应精确控制，精度至少应达 到士3%；燃烧器的热输出应控制在规定值的士5%以内。 注：其他点火源的详细信息和使用方法见附录H。

8.2气体点火器的标定

次检查结果的一致性应控制在士2%以内， a）流量计法； b)质量损失法,

每次试验之前，应对试验装置进行标定。标定量热系统时，宜采用气体火源，也可用正庚烧油池火。 当量热计的设计功率在0MW～3MW时，应采用丙烷梯级校准程序进行系统标定；当量热计的设计功 率大于3MW时，宜采用正庚烷油池火进行系统标定。当采用正庚烷油池火进行标定时，正庚烷的纯 度不应低于97%。 丙烷梯级校准程序的具体要求应符合GB/T25207的规定.正康烷油池火的标定程序见附录I

试验初始条件包括： a）测试开始前，试验环境的温度应控制在(20士10)℃

b）试样水平距离1m处的水平风速不应超过0.5m/s； c）试样布置于量热计集烟罩正下方； d）点火源应设置在规定位置处，并记录试验物品摆放的所有几何信息； e）试验前应为试样拍照或摄像。

试样制备要求包括： a）试样（吸湿的试样除外）应在（23士2）℃，相对湿度（50士5）%的条件下放置24h； b） 应记录试样的所有信息，包括组成、尺寸、制造商、试验编号以及证明文件，并应给出相关组成 部分的信息；当试样是家具时，应给出家具的质量、组成以及构造细节，包括框架材料、衬里材 料以及填充材料等相关信息。

应至少在点火前2min开启所有记录和测量装置，并进行数据记录； b）点火并将点火源调整到规定的输出值。随着火势的发展，通过调节风机频率调整排风量，确保 集烟罩能够收集到所有的燃烧产物； c）通过拍照及摄像方式记录试验过程，所有照片上都应显示时间； d）记录试验过程中的试验现象和发生时间； e） 当燃烧过程提供无意义的信息时即结束试验，通常是在燃烧进行到30min之后； 如果结构倒塌或对试验操作人员有潜在危害发生时；试验需要提前终止；继续观察直到没有燃 烧迹象或试验结束； g）试验结束后记录试样损坏的程度； h）火焰熄灭后，清除试验材料和残渣，氧气分析仪、二氧化碳分析仪的最终读数应在初始值的 0.02%之内，烟密度计的衰减应小于2%，否则测试数据无效，同时应在试验报告内做出记录， 并进行误差分析；对于一些大尺寸试验，试验结束后很难在短时间内扑灭火焰和清除残余物， 此时应记录省略以上步骤的原因； D 记录其他异常试验现象。

a 应至少在点火前2min开启所有记录和测量装置，并进行数据记录； b）点火并将点火源调整到规定的输出值。随着火势的发展，通过调节风机频率调整排风量，确保 集烟罩能够收集到所有的燃烧产物； c）通过拍照及摄像方式记录试验过程，所有照片上都应显示时间； d）记录试验过程中的试验现象和发生时间； ） 当燃烧过程提供无意义的信息时即结束试验，通常是在燃烧进行到30min之后； 如果结构倒塌或对试验操作人员有潜在危害发生时；试验需要提前终止；继续观察直到没有燃 烧迹象或试验结束； g）i 试验结束后记录试样损坏的程度； h）火焰熄灭后，清除试验材料和残渣，氧气分析仪、二氧化碳分析仪的最终读数应在初始值的 0.02%之内，烟密度计的衰减应小于2%，否则测试数据无效，同时应在试验报告内做出记录， 并进行误差分析；对于一些大尺寸试验，试验结束后很难在短时间内扑灭火焰和清除残余物， 此时应记录省略以上步骤的原因； 1 记录其他异常试验现象。

试验报告应包含以下信息。 a）实验室的名称和地址。 b）报告日期和编号。 c）委托试验单位名称和地址。 d）试验目的。 e） 取样方法。 制造商或供应商的名称和地址。 制品的名称或其他标识及制品描述。 制品的施工安装说明： 1）安装说明及图纸； 2）材质参数； 3）接头和附件的明细。

附录A （资料性） 本文件与ISO24473:2008章条编号的对照

本文件章条编号与ISO24473.2008章条编号

表A.1本文件章条编号与IS024473:2008章条编号的对照（续）

文件章条编号与ISO24473:2008章条编号的对照

表B.1给出了本文件与ISO24473：2008技术性差异及其原因一览表。

.1本文件与IS024473.2008技术性差异及其）

本文件与ISO24473:2008技术性差异及其原因（

C.1开放式量热计集烟罩及排烟管道的设计

附录C （资料性） 集烟罩及排烟管道的设计

集烟罩、排烟管道及排烟系统是开放式量热计的重要组成部分，集烟罩及排烟管道的设计尺寸取决 于设计火源功率的大小。通常，可以使用相同的测试仪器（包括差压探头、热电偶、取样探头以及烟密度 计)进行任意规模的测量。管道测量段的前端至少有10倍管径的长度，以使燃烧产物完全混合均匀。 管道测量段后端与排烟风机之间至少有5倍管径的长度，以使排烟管道内流速分布均匀。 根据火焰高度可采用两种试验模式：精度较高的模式A与精度相对较低的模式B。采用模式A 时，火焰高度不超过集烟罩入口平面，量热计不会影响燃烧产物的生成量。采用模式B时，火焰高度允 许超过集烟罩入口平面，量热计可以测定更高水平的热释放速率，但不会造成精度的大幅降低。但在模 式B条件下，受不完全燃烧影响，烟气成分中一氧化碳产量会增加。需要注意的是，增加集烟罩高度形 成的集烟罩延伸段可能会导致试验过程中烟气沉降至该延伸区域。 锥形集烟罩的体积尽量小，以降低燃烧烟气在集烟罩中的停顿或滞留，因为这将会导致燃烧烟气进 人量热计气体分析仪的时间有所滞后。集烟罩的入口平面面积足够大，以便有效收集燃烧产生的烟气。 因此，锥形集烟罩（或入口处是方形体）入口当量直径的最优值（单位为m）可根据公式（(C.1)计算得到。

（口当量直径： Q X 10.7 20000

Q一一量热计设计火源功率，单位为千瓦（kW）。 锥形集烟罩边缘距可燃物的距离至少与最大火焰高度一致，如果这一数据未知，则集烟罩边缘距离 地面的高度（单位为m）可通过公式（C.2）估算

集烟罩边缘距地高度 Q × 11.3 20000

Q一一量热计设计火源功率，单位为千瓦（kW）。 在模式B条件下，伴随着燃烧过程中火焰到达集烟罩的顶部，测得的热释放速率将远超模式A条 件下的热释放速率，可能大于2倍以上。 排烟管道内的流速宜足够大，以限制管道内的温升，针对量热计设计的火源功率，管道内温升的参 考值为105K。在模式B条件下，足够的管道流速能够确保火焰高度即使超过集烟罩入口平面也不会 产生过高的温升，温升值宜保持在210K以下。需要达到的最大管道流速（单位为kg/s）可以用公式 (C.3）计算

大管道流量= a ×136 20000

Q一一量热计设计火源功率，单位为千瓦（kW）。 排烟管道直径宜足够小，以防止管道内的温度分层，但又不能太小，以至于压降过大。因此，管 经（单位为m）可（对应的冷态流速为15.6m/s)根据公式（C.4)计算

Q—量热计设计火源功率，单位为千瓦（kW）。

C.2现有集烟罩及排烟管道的设计

表C.1给出了现有大尺度量热计的相关信息。

管道直径= 20.000 X3.05

管道直径= 20000 X3.05

表C.1大尺度量热计尺寸

单个探头十流速分布数据。 测速探头均匀布置在2/3半径处。

C.2.27.5MW量热计安装详图

7.5MW量热计安装详图见图C.1。

图C.17.5MW量热计安装详图

GB/T413822022

附录D （资料性） 排烟管道中的测量仪器

在取样系统的设计中，双向测速探头用于测 量瞬时的气体流速。因为排烟管道内气体流速分布不 均匀，为了得到烟气流速的平均值，有必要根据附录G给出的沿排烟管道流速分布的测试方法，引入修 正因子k，对测量结果进行修正。对于大的排烟管道，沿着排烟管道中心十字交叉处布置多个双向测速 探头得到烟道流速的平均值（见C.2）。 另一种测量管道内气体流速的方法是利用孔板，通常将孔板安装在排烟管道中排烟风机下游方向 一定距离处。

取样系统原理图见图D.1

图D.1取样系统原理图

烟气的烟密度可通过采用白光系统或激光系统测量烟气的光衰减确定

附录F （资料性） 排烟管道中的光学测量系统

白光系统示意图见图F.1。光源是百炽光型，色温为（2900士100)K。电源为直流稳压电源， 不低于士0.2%（包括温度、短期及长期稳定性）。透镜系统可将入射光调整为直径不小于20m 行光束。光圈放置在透镜L2的焦点上，且直径d与透镜的焦距f之比宜满足d/f<0.04。

图F.1白光系统示意图

图F.2激光系统示意图

图F.2激光系统示意图

大气压力下，25℃时园林施工组织设计 ，排烟管道中的 （单位m/s)，可由公式（G.1)计算：

..(G.1) P298

V2s=C () （G.2）

V28=C (会)"

V298———大气压力下，25℃时，排烟管道中的体积流量，单位为立方米每秒（m"/s）； C一一孔板流量计常数； △p一一微压计测得的压差，单位为帕(Pa)； T，一排烟管道中的气体温度，单位为开尔文（K）。 公式(G.1)假设燃烧烟气的密度的变化仅由温升引起，除了在用水灭火阶段的研究，化学组成或者 含水量的因素忽略不计。 标定常数，的确定应通过测量在排烟管道截面土字交叉直径上的流速分布进行确定。

G.2热释放速率测试及试验程序

释放速率为gb，单位为干瓦（kw)，可以 通过消耗的燃气质量进行确定，可根据公式（G.3)计算

式中： qb 点火源的热释放速率，单位为干瓦（kW)； mb 气体燃烧器的质量流量，单位为克每秒（g/s）； Dheef 燃烧器中气体燃料的有效燃烧热固定资产标准，单位为千焦每克（kJ/g）。 当气体燃料为丙烷时，Ah为46.4kJ/g（假设燃烧效率为100%）。当气体为混合气体时，热值可 由当地供应商提供。