4. 화재 하중 고려 사항
보고서의 이 단원에서 “임시 테스트에 사용된 화재 하중은 실제 건물의 화재 하중을 나타내는가?”라는 질문이 제시됩니다. 이 문제는 건물의 화재 안전 공학 설계의 기초로 인정되는 발표된 화재 하중 데이터를 처음 제시함으로 해결됩니다. 그런 다음 테스트 상황에서 사용되는 화재 하중의 특성과 양을 확인하기 위해 다수의 임시 화재 테스트가 검사됩니다.
대부분의 임시 테스트에서 화재 하중은 목재 형태로 되어있는데, 이는 목재가 동일한 수분 함량, 크기 및 간격을 가진 막대기를 사용한다면 재현 가능한 화재를 발생시키기 때문입니다. 연질 목재는 일반적으로 선택되며 일반적으로 18MJ/kg의 발열량 상한을 가집니다. 목재 화재 하중을 kg에서 MJ로 변환하기 위해 목재 질량에 18을 곱합니다.
1) 건물에서 화재 하중
방의 내용물로 대표되는 화재 하중에 대한 데이터는 건물을 조사하여 방 내용물의 총 화재 하중이 산출된 여러 재료의 질량 및 발열량을 기록하여 수집되었습니다. 화재 하중 밀도는 화재 하중(MJ)을 바닥 면적(m²)으로 나눈 값입니다. 이러한 데이터는 1983년 CIB 워크숍에서 보고되었으며, DD 240에 포함되어 있습니다. 아래 표에 재현되어 있습니다.
주거지의 일반적인 방이 4m×3m라고 가정하면, 내용물의 총 화재 하중은 평균 화재 하중 조건을 가정했을 때(4×3)×780=9360MJ이지만, 그러한 방의 5%(파손 95%에 해당)에서 화재 하중은 (4×3)×970=11,640MJ보다 클 수 있습니다. 평균 화재 하중 조건을 가정하면 총 목재 질량이 520kg(즉 9,360/18)에 해당합니다. 동일한 크기의 사무실 공간의 경우, 평균 화재 하중 상태를 나타내는 데 필요한 목재의 질량은 280kg입니다. 선택한 4m×3m보다 큰 방의 경우 목재의 크기가 그에 따라 더 커질 것입니다.
2) 샌드위치판넬의 임시 화재 테스트에 사용되는 화재 하중
몇 가지 임시 테스트가 있습니다. 테스트는 가연성 단열재 샌드위치판넬에서 화재 반응에 영향을 미칠 수 있는 대표적인 샌드위치판넬 조인트를 포함하도록 전체 규모로 진행됩니다. 이 테스트에서 사용된 화재원(화재 하중)은 아래에서 검토됩니다.
손실 방지 위원회는 벽 및 천장 라이닝 제품을 위한 LPS 1181을 개발했으며, 개별 샌드위치넬에도 사용됩니다. 이것은 4.5m×10m×3m 높이의 시험실 모퉁이 근처에 배치된 35kg 목재를 사용합니다. ISOPA는 1992년에 외부 외장으로 사용되는 우레탄판넬에 대한 테스트를 수행했습니다.
10m 높이의 샌드위치판넬은 1차면이 7m 넓이 이고, 리턴 날개가 2.26m 넓이의 L자 형태로 배열되었습니다. 샌드위치판넬 조립의 바닥에 배치된 단일 40kg 목재가 500MJ/m² 방 화재로 창 불꽃 효과를 실험하기 위해 선택되었습니다. 결론은 “방 플래시오버까지 점화원의 열 공격은 표면에 매우 제한된 측면 화염 확산으로 이어질 것입니다”라고 말했습니다.
1999년 외부 외장이 관계된 스코틀랜드의 다층 아파트에서 화재가 발생한 후, DETR 위원회 조사에서 BRE 테스트 방법을 채택할 것을 권장하는 보고서가 발표되었으며, 현재 이 방법은 AD B 2000에서 인용되고 있습니다. 풀 스케일 테스트(Full scale test)는 최소 높이 9m, 기본 면에서 2.4m, 리턴 날개(Return wing)에서 1.2m의 L자형 시편을 사용합니다. 화재 발생원은 창 개구부를 통해 발생하는 플래시오버 후 화재를 실험하도록 설계되어 개구부 위 1m에서 20분 동안 명목상 90kW/m²의 입사 열 유속을 생성하도록 설계되었습니다. 테스트 방법은 현재 영국 표준 테스트 방법으로 만들기 위해 BSI 내에서 검토 중이며, 이 테스트를 외부 샌드위치판넬에 적용하면 유용할 것입니다. 현재 초안에서 시험 화재는 공칭 질량 300kg의 목재일 수 있습니다. 이를 ISOPA 테스트에 사용된 40kg 목재와 비교됩니다.
영국 우레탄판넬 산업을 대표하는 EPIC가 일련의 임시 화재 테스트를 후원했습니다. 테스트는 외부 외장 시스템의 성능을 비교하기 위해 설계되었습니다. 다음 시스템이 테스트되었습니다.
① 그라스울단열재 및 미네랄울단열재를 갖춘 시스템 구축 ② 경질우레탄폼단열재 시스템
③ 미네랄울단열재 시스템 ④ 발포폴리스티렌단열재(EPS) 시스템
테스트는 대부분 벽이 환기로 개방되어 있는 넓은 방에서 이루어졌습니다. 이 테스트는 표준 LPS 권장 목재 35kg을 사용했습니다. LPS 1181 테스트 방법과 마찬가지로 테스트는 화재 테스트에 대한 반응이며, 앞에서 언급했듯이 테스트 시본에 적절하게 도전하지 않았습니다. 결과 요약이 제공됩니다.
Eurisol은 BRE가 실시한 강판 표면 샌드위치판넬에 대한 일련의 화재 테스트를 후원했습니다. 이 테스트는 산업용 샌드위치판넬에 대한 초안 ISO 테스트에 사용된 장비 크기를 채택했습니다. 방의 내부 치수는 4.8m×4.8m×4.0m이고, 한쪽에 0.8m의 다운 스탠드가 있는 개구부가 있습니다. 화재원은 최대 30분 동안 500kW의 열 방출 속도를 가진 780mm×780mm 프로판 연료 박스 버너였습니다. 조사된 단열재는
① 그라스울단열재를 이용한 구축 시스템 ② 폴리우레탄단열재(자립형)
③ 미네랄울단열재(자립형) ④ 폴리이소시아누레이트(구조 프레임에 의해 지지됨)
EPIC 테스트와 달리 열 방출 및 연기 생성 속도는 FRS 대규모 열량계를 사용하여 측정되었습니다. 테스트 결과 보고서는 우레탄판넬이 빠르게 플레시오버(즉, 3분30초 이내)되고, 열 방출 속도가 10,000kW를 초과했음을 확인합니다. 대조적으로 다른 샌드위치판넬 시스템은 잘 작동했으며, 폴리이소시아누레이트(PIR) 우레탄판넬의 최대 열 방출 속도는 270kW를 초과하지 않았습니다. 그러나 테스트는 화재 테스트에 대한 반응이라는 것을 기억해야 합니다.
BRE는 이러한 테스트를 위해 샌드위치판넬릏 조달했으며, 처음에는 우레탄판넬과 함께 공급되었지만 BRE는 더 비싼 폴리이소시아누레이트(PIR) 우레탄판넬을 주문했습니다. 혼란이 발생할 수 있는 경우, 제안된 샌드위치판넬 라벨링 체계는 제조 업체의 작업을 떠나, 샌드위치판넬에 사용된 폼 시스템을 명확하게 식별하여 것이 중요합니다.
외부 외장에 대해 제안된 BRE 테스트를 제외하고 위에서 수행한 임시 테스트를 검토한 결과, 테스트에 사용된 화재 하중이 건물 실내의 화재 하중을 대표하지 않는다는 것이 분명합니다. 이는 화재 하중이 단일 연소 항목을 나타내기 위한 것으로 보이므로, 이러한 시험은 화제 시험에 대한 반응으로 설명될 수 있습니다. 이 보고서는 플래시오버를 조장하는 밀폐 크기와 함께 더 큰 화재 하중을 사용해야 한다고 주장합니다. 이런 식으로 반응–화재 테스트와 내화 테스트 사이의 간격이 연결되고 이것은 플래시오버 상태의 현실을 반영합니다. ISO 9705 실내 테스트의 사용은 이 목적에 적합한 것으로 보이며, 이 전략은 건설 제품 지침을 지원하기 위해 유럽 연합에 의해 승인되었습니다. ISO 9075 테슽는 참조 테스트로 사용됩니다.
