Производительность образцов легких полистирольных изоляционных панелей (XPS И EPS) для воздействия огня с использованием настольного конусного калориметра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Производительность образцов легких полистирольных изоляционных панелей (XPS И EPS) для воздействия огня с использованием настольного конусного калориметра

Аничкин А.А.

Аннотация

Статья посвящена производительности образцов легких полистирольных изоляционных панелей (XPS и EPS) для воздействия огня с использованием настольного конусного калориметра. В статье рассматриваются изоляционные панели, их свойства. Процедура испытания с использованием конусного калориметра. Опасность задымления.

Ключевые слова: XPS, EPS, energy efficiency, tests, cone calorimeter, insulation panels. производительность изоляционный панель

Annotation

XPS, EPS, thermal conductivity, polyurethane foam, Moisture resistance, biological resistance.

Key words: The article is devoted to the performance of samples of light polystyrene insulation panels (XPS and EPS) for fire exposure using a desktop cone calorimeter. The article discusses insulation panels and their properties. Test procedure using a cone calorimeter. Danger of smoke.

Введение

Энергоэффективность зданий обусловливает замену традиционных строительных материалов легкими изоляционными материалами. Однако энергоэффективная, но горючая изоляция может способствовать увеличению пожарной нагрузки здания. Следовательно, необходимо проанализировать свойства реакции на огонь различных изоляционных материалов, чтобы обеспечить лучшее понимание проектирования пожаробезопасной конструкции. В этом исследовании проведены испытания на огнестойкость для оценки огнестойкости легких изоляционных панелей из полистирола, обычно используемых в высотных зданиях. Характеристики огнестойкости вспененного полистирола (EPS) и экструдированного полистирола (XPS) были определены с помощью конусного калориметра при двух различных режимах внешнего облучения, 35 кВт/м 2 и 50 кВт/м 2, для приближения к ситуациям воздействия огня малой и средней интенсивности. Для исследования влияния огнестойкого слоя фольги на сэндвич-панель использовались три различные тестовые конфигурации.

Легковоспламеняющиеся и горючие строительные изоляционные материалы возникли в качестве потенциальной новой пожарной опасности. Исследование свойств реакции этих материалов на возгорание необходимо для оценки этих изоляционных материалов в зависимости от их пожарной нагрузки. Кроме того, это исследование дает представление о свойствах теплоизоляционных материалов при горении и может помочь избежать пожаров при использовании в зданиях. Кроме того, это также могло бы предоставить важные данные для оценки характеристик горения систем изоляции. На нынешнее тепловое равновесие наших городов и пригородов существенное влияние оказывает быстрая урбанизация, и наблюдается рост спроса на энергию, при этом потребление энергии для обеспечения теплового комфорта в зданиях составляет более 30% от общего мирового потребления энергии. В результате инициативы по энергосбережению и сокращению выбросов CO2 имеют важное значение для обеспечения долгосрочного устойчивого развития городов.

Материалы и испытательные образцы

В текущем исследовании использовались имеющиеся в продаже строительные изоляционные материалы на основе полистирола (XPS и EPS) для изучения их огнестойкости. Стоит отметить, что имеющиеся в продаже изоляционные материалы из пенополистирола EPS ламинированы слоем алюминия толщиной 0,3 мм с обеих сторон. Согласно спецификациям поставщика, ни один из материалов не имеет какой -либо огнезащитной обработки. Общая толщина образцов XPS и EPS составляет 30 мм. Плотность XPS и EPS измеряется как 28 и 18 кг/м 3 соответственно, а также другие свойства. В общей сложности было протестировано 20 образцов изоляционных панелей XPS и EPS. Основными параметрами, исследованными в этом исследовании, были типы изоляционных материалов (XPS и EPS)

Процедура испытания с использованием конусного калориметра

Для анализа свойств воспламеняемости испытуемых образцов использовался конусный калориметр. Все испытания проводились для конусной калориметрии. Все образцы были оценены с использованием двух типичных тепловых потоков воздействия 35 и 50 кВт/м 2, обычно используемых в различных приложениях для оценки пожарной опасности и моделирования. XPS и EPS обычно используются для утепления потолков и стен зданий. Образцы были установлены горизонтально и вертикально для анализа эффектов ориентации во время пожара. Образцы монтировались на алюминиевую фольгу глянцевой стороной, обращенной к образцу, и загнутым углом (алюминиевый поддон). Затем подготовленные образцы наносили на подложку из керамического волокна и готовили к анализу. Расстояние между конусным нагревателем и образцом составляло 25 мм. Искровой воспламенитель был расположен на 13 мм выше центра.

Результаты и обсуждение.

Продукты горения и быстрое воспламенение строительных материалов являются двумя наиболее распространенными причинами серьезных жертв при пожарах. Коэффициент тепловыделения, или коэффициент тепловыделения на единицу площади, является ключевым показателем при определении риска пожара и связанных с ним опасностей пожара, таких как скорость распространения огня и разрушение конструкции изоляционных материалов.

Противопожарные характеристики EPS и XPS.

Противопожарные характеристики XPS и EPS оцениваются на основе трех типичных факторов: свойств реакции на огонь, пожарной опасности и опасности задымления. Измеренные свойства реакции на огонь, пожароопасность и дымоопасность XPS и EPS с усредненными расчетными значениями.

На воспламеняющие характеристики материалов влияют плотность и теплопроводность. Как XPS, так и EPS плавятся при внешнем тепловом воздействии, и плотности преобразуются почти одинаково. Однако XPS воспламеняется быстрее, чем EPS, из-за его более низкой теплопроводности. Время воспламенения EPS примерно в шесть раз выше, чем у XPS. Время воспламенения показывает отрицательную корреляцию с внешним тепловым потоком, показывает большую чувствительность к внешнему тепловому потоку 50 кВт/м 2, чем для 35 кВт/м 2 как для XPS, так и для EPS. При внешнем тепловом потоке 50 кВт/м 2 для XPS составляет 28 °С, тогда как для EPS оно составляет 20^ОС., что общее время горения сравнительно выше для XPS по сравнению с EPS. Замечено, что на ранней стадии сгорания XPS остаток прилипает к поверхности несгоревшего образца, ограничивая тепло- и массоперенос. XPS уменьшается с течением времени по мере того, как остаток постепенно разрушается.

Путем вычисления по скорости тепловыделения от времени до пика. Низкий рейтинг указывает на превосходную огнестойкость в исследованиях противопожарных характеристик.

Значение нагрева напрямую коррелирует с теплом и обратно пропорционально скорости тепловыделения от времени до пика.

Из данных испытаний, приведенных, видно, что образцы EPS показывают более высокое значение стойкости, чем образцы XPS. Это связано с меньшим временем воспламенения и более высоким показателем образца XPS. Пожароопасность образцов может быть у XPS больше чем EPS. Это означает, что пожароопасность XPS выше по сравнению с EPS.

Опасность задымления.

При оценке потенциального образования дыма при хорошо вентилируемых условиях возгорания горящих материалов общее образование дыма ГОСТ 12.1.044-89 и удельная площадь тушения являются двумя обычно измеряемыми параметрами с помощью конусного калориметра. Удельная площадь тушения (СЭО) измеряет количество дыма, образующегося на единицу массы сгоревшего материала в любой момент времени. На протяжении всего тестового периода СЭО меняется в зависимости от времени. Поскольку пиковые значения СЭО чувствительны к быстрым изменениям потери массы образца, более длительное усредненное по времени значение является более репрезентативным для оценки общей склонности матер иала к дымлению и, следовательно, огнестойкости. В настоящем исследовании используется усредненное значение СЭО для анализа опасности задымления. Чем ниже среднее значение СЭО, в зависимости от развития пожара и скорости образования дыма, тем больше время, необходимое для эвакуации во время пожара, и тем лучше эксплуатационные характеристики материалов.

Влияние ориентации испытания, такой как горизонтальная и вертикальная, исследуется с использованием теплового потока 50 кВт/м 2. Из - за разрушения структуры образца во время испытаний и несгоревшего топливного бассейна на держателе образца во время испытаний существует различие между результатами вертикальных и горизонтальных испытаний. Зажигание происходит быстрее в вертикальной испытательной ориентации, чем в горизонтальной испытательной ориентации. Было обнаружено, что это около 50 с как для фольги FR, так и для конфигурации фольги и вентиляционных отверстий. Из-за плавления и капания в этом исследовании было исключено испытание вертикальной ориентации для стандартного расположения образцов. По сравнению с вертикальной ориентацией выборки для горизонтальных образцов неизменно выше для образцов EPS. Для фольги EPS FR и горизонтальных образцов фольги и вентиляционных отверстий значения составляют соответственно 199 и 311 кВт/м 2.

Вывод

В этом исследовании изучалась производительность образцов легких полистирольных изоляционных панелей (XPS и EPS) для воздействия огня с использованием настольного конусного калориметра. Образцы были испытаны в двух различных режимах теплового потока, представляющих сценарии малых и средних пожаров. Были проанализированы и сопоставлены "реакция на свойства пожара", пожарная опасность и опасность дыма. Влияние конфигурации и ориентации тестового образца было изучено для образцов EPS. На основе объема этого исследования можно сделать следующие выводы: EPS занимает в шесть раз больше времени для воспламенения, чем XPS. В текущем эксперименте показано, что время воспламенения имеет отрицательную связь с внешним тепловым потоком. Для образцов XPS и EPS более чувствительно к тепловому потоку 35 кВт/м 2, чем к 50 кВт/м 2. По сравнению с EPS, однако, XPS имеет более длительную общую продолжительность горения.

Использованные источники

1. ГОСТ 15588-2014 Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия.

2. ГОСТ Р 52953-2008 "Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения".

3. Полимерные теплоизоляционные материалы. Воробьев В.А., Андрианов Р.А. 1972

4. Шестак Я. Теория термического анализа. 1987, 456с

5. У. Уэндландт. Термические методы анализа. 1978. - 526 с.

Размещено на Allbest.ru