5) 복사 흐름
복사 흐름은 화재 진압시 소방관에게 간접적으로 위험합니다. 소방관이 뜨거운 연기층 아래에서 작업할 수 있는지 확인합니다. 호주 소방 및 비상 서브스 당국 협의회(AFAC)는 소방관이 허용 가능한 위험에 노출될 수 있는 복사 흐름 제한을 지정했습니다. “화재 진압 지속성 한계는 바닥 위 1.5m에서 4.5Kw/m²의 최대 복사 흐름과 2m의 연기층 바닥까지 최소 높이로 제안되었습니다.”
TNO에 대한 보고서는 네덜란드 소방관에 대한 제한으로 보호복을 착용하는 동안 20분 동안 3.0Kw/m²의 복사 흐름을 설정합니다. 이 온도를 높이면 안전 작동 시간이 감소합니다.
연기층의 복사 흐름은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
복사 흐름 = 5.67 × 10⁸ × (ST⁴) – (AT⁴) × VF/1000
ST: 연기층 온도, AT: 주변 온도, VF: 관점 계수
관점 계수(VF)가 1로 설정되어 거의 불투명한 연기층을 실험합니다. 소방관이 건물 측면을 따라 작업할 때, 이 관점 계수가 0.5~0.6으로 감소될 수 있습니다. 이는 더 높은 온도를 견딜 수 있음을 의미합니다. 모든 실험된 건물은 계산이 끝날 때, 바닥 높이에서 3~3.9m의 최소 연기층이 없는 높이를 보여줍니다. 이는 소방관이 최대 복사 한계로 4.5Kw/m²를 적용할 때, 연기층 아래에서 작업할 수 있는 충분히 밝은 높이를 가지고 있음을 의미합니다.
소방관이 화재 구획 한가운데서 작업할 때 최대 270℃까지의 연기층 아래에서 작업하는 것이 안전할 것입니다. 이것은 연기층에 약 5%의 가연성 가스가 존재하는 것과 일치합니다. 샌드위치판넬 단열재의 열 분해로 인해 모든 열 분해 가스가 연기층에 축적된다고 가정합니다. 350℃의 온도는 8Kw/m²의 복사 흐름을 제공하며, 이 복사 수준은 소방관이 화재 구획 내에서 공격적인 화재 진압을 적용할 수 있는 상한선을 표시합니다. 구획의 측면 가까이에서 작업할 때, 복사 수준을 0.5배 줄일 수 있기 때문입니다.
6) 결론
실험 결과는 프로젝트별로 다르며, 실험된 건물에는 1600m²를 초과하지 않는 화재 구획이 있습니다. 이러한 구획 크기를 가진 건물에서는 소방관이 발생한 구획 내에서 공격적인 화재 진압으로 시작할 가능성이 가장 높습니다. 실험 결과는 270℃까지의 온도에서 5% 가연성 한계를 초과하지 않으며, 350℃까지 온도도 39.9%를 초과하지 않습니다. 이 온도 범위에서는 단열재의 열 분해 가스로 인해 소방관이 연기 가스 폭발 또는 가연성 연기층에 직면할 위험이 있다는 것입니다.
그럼에도 불구하고 온도가 350℃ 이상으로 상승하면 연기층에서 가연성 혼합물의 위험이 급격히 증가합니다. 그러나 이러한 고온에서 건물 내부의 공격적 화재 진압은 대부분의 상황에서 건물 외부의 공격적 또는 방어적 화재 진압으로 변경됩니다.
연기층에서 가연성 화합물의 가장 높은 위험은 지붕 각도가 작은 냉각식 건물과 건물 또는 이 두 가지가 조합된 건물에서 볼 수 있습니다. 더 일반적으로 평평한 지붕 건물의 위험은 경사 지붕 건물보다 더 높을 수 있습니다. 샌드위치판넬에 의해서만 발생하는 플래시오버 전 단계에서 연기 가스 폭발의 변화는 최소화됩니다.
5. 결론, 토론 및 조언
1) 결론
합성 단열재로 건축된 건물에서 몇 차례 심각한 사건이 발생한 후, 네덜란드 소방서는 가연성 단열재가 있는 샌드위치판넬이 잠재적인 위험으로 의심합니다. 지표 연구는 주로 연기층에서 열 분해 생성물의 총량을 파악하기 위한 실험과 모의 실험을 포함합니다.
연구의 두 부분은 모두 네덜란드 소방서의 우려의 타당성을 확인하는 것을 목표로 합니다. 자료 연구 결과에 따르면 네덜란드 소방서의 우려가 옳을 수 있지만, 대부분의 자료는 완전히 발달된 화재애 초점을 맞추고 있습니다. 이 지표 연구는 주로 네덜란드 건물에 적용되는 샌드위치판넬이 소방관에게 위협이 되는지 여부를 확인하기 위해 플래시오버 전 단계의 실제 동작에 대한 설명을 높이기 위해 고안되었습니다.
단열 샌드위치판넬은 네덜란드 건물에 적용되는 우레탄 단열재 분야에서 가장 큰 시장은 아닙니다. 그럼에도 불구하고, 이는 향후 수요가 증가하고 인건비가 상승할 때 변경될 수 있습니다. 단열 샌드위치판넬은 병형 및 건축 가능성으로 인해 다른 유형의 건물에도 적용될 수 있습니다.
자료 연구는 건축 제품으로 샌드위치판넬의 위험성에 초점을 맞추었습니다. 가연성 단열재 샌드위치판넬의 화재 위험은 아직 명확하지 않습니다. 소방관은 공식적인 화재 테스트에 따르면 발생하지 않아야 하는 일이 발생하는 것을 목격합니다. 금속 외장의 박리는 공식 화재 테스트와 달리 자료에 설명되어 있습니다. 박리는 이러한 금속 표면이 떨어질 수 있기 때문에 소방관에게 위험합니다.
좌굴 효과의 영향이 크기 때문에, 단열재는 공식 화재 테스트보다 실제 화재에서 더 일찍 노출될 수 있습니다. 다른 위험은 단열재, 바인더 및 접착층의 열 분해입니다. 열 분해와 발화 온도의 차이로 인해 발생합니다. 연기와 열 분해 가스의 혼합물은 연기 가스 폭발의 잠재적인 혼합이 될 수 있습니다.
지표 연구의 결과로 부터 많은 결론을 도출할 수 있습니다. 첫째, 플래시오버 전 단계에서 박리가 발생하고, 테스트된 모든 샌드위치판넬은 플래시오버 전 단계의 상위 범위에서 박리 또는 구조적 강도 손실의 징후를 보여줍니다. 샌드위치판넬은 일반적으로 강철 구조물의 외부에 장착되고 중도리에 의해 지지되기 때문에 지붕으로 적용되는 샌드위치판넬 또는 샌드위치판넬 외장의 경우 아래로 떨어질 가능성은 거의 없습니다.
샌드위치판넬의 일부 변형이 질량 손실 실험에서 보였지만, 그러나 이 테스트는 좌굴 효과의 영향을 받는 구조적 강도에 대한 설명을 하기에는 작았습니다. 이 상황을 조사하려면 실제 크기의 테스트가 필요합니다. 실험은 가장 극단적인 상황에서도 전체 연기층의 39% 가연성 가스 질량 한계에 도달하지 못할 것임을 보여줍니다.
가금류 농장(길고 낮은 건물)은 전체 연기층 중 가연성 가스가 22.6%로 가장 높은 것으로 나타나며, 이는 우레탄판넬의 가연성 범위의 시작 부분인 LFL에 도달하는 데 필요한 가연성 가스의 50%가 존재한다는 것을 의미합니다. 그러나 대부분의 건물은 최대 270℃(4.5Kw/m²)의 온도에서 전체 연기층의 5% 이상 열 분해 가스를 생성하지 않으며, 최대 350℃(8Kw/m²)의 온도에서 11%를 초과하지 않습니다.
놀랍게도, 우레탄 단열재와 미네랄울단열재의 열 분해에 의한 실제 질량 손실은 300℃까지 크게 다르지 않습니다. 따라서 모든 우레탄 단열재가 플래시오버 전 단계에서 위험 가능성이 있다고 가정하는 것은 옳지 않습니다. 우레탄 단열재는 플래시오버 전 단계에서 소방관에 대한 위협을 증가시키지 않지만 완전히 발달된 화재의 강도를 증가시킬 수 있습니다.
이 연구의 결과는 미네랄울단열재의 질량 손실이 PIR 우레탄 단열재과 유사하다는 것을 보여줍니다. PUR 우레탄 단열재는 최대 300℃까지의 온도까지 질량 손실이 적습니다. PIR 우레탄 단열재는 더 일찍 열 분해되어 벌집 구조를 보호층으로 구축하는 반면, 미네랄울단열재를 강판 외장에 결합하는 데 사용되는 접착층은 150℃ 이상의 온도에서 반응합니다.
결론적으로, 미네랄울판넬과 같이 불연성으로 예상되는 재료에는 상당한 양의 가연성 첨가제를 포함하고 있습니다. 이것은 플래시오버 전 단계에서 우레탄단열재와 유사한 수준의 가연성으로 이루어질 수 있습니다. 우레탄단열재 또는 미네랄울단열재가 있는 샌드위치판넬은 모두 열에 노출될 때 열 분해 가스를 방출합니다.
샌드위치판넬의 열 분해로 연기층에서 발생하는 가연성 혼합물의 잠재적인 위험은 소방관이 노출되는 온도 범위보다 높습니다. 샌드위치판넬은 어떤 형태로든 건축 자재로 위험하지 않으며, 건물을 정상적으로 사용하는 동안 사람의 건강을 위협하지 않습니다. 그러나 화재 시 샌드위치판넬(우레탄판넬 및 미네랄울판넬)에 가연성 첨가제가 있으면 열 분해 가스가 방출되어 화재 강도가 높아질 수 있습니다.
2) 가연성 혼합물의 위험을 줄이기 위한 가능한 방법
연기층 폭발의 가능성을 제거하는 가능한 해결책은 연기 배기시스템을 설치하는 것으로 이는 가연성 혼합물이 건물에 축적되는 것을 방지하기 때문입니다. 샌드위치판넬의 변형은 이 연구에서 고려되지 않았지만, 좌굴 효과로 인해 조인트가 벌어지며 연기 배출시스템으로 기능을 할 수 있습니다.
두 번째는 화학적 방법이 있을 수 있습니다. 열 분해 및 점화 온도가 더 근접하면 연기층의 열 분해 가스 양이 감소합니다. 이 방법은 화재의 피해를 줄이지 않지만, 눈에 보이게 하므로 소방관은 연기층의 점화에 놀라지 않을 것입니다. 이 용액은 또한 연기층에 축적되는 열 분해 가스의 양을 줄여 연기층 폭발의 위험을 줄여줍니다.
3) 한계 및 토론
이 연구는 재료의 화재 특성이 특별히 설계되지 않은 온도 범위인 플래시오버 전 단계에 초점을 맞추었습니다. 대부분의 난연 단열 제품은 고온에 견디도록 개발되었습니다. 예를 들어 이 연구에서 테스트한 두 미네랄울판넬은 모두 A1 제품으로 분류됩니다. 그럼에도 불구하고, 둘 다 플래시오버 전 단계와 유사한 온도에 노출되면 열 분해 가스를 방출합니다. 이러한 열 분해 가스는 주로 접착제, 바인더 및 약간의 습기로 존재합니다. 접착제와 바인더는 합성 제품이고 가연성이 있기 때문에 중요한 성분입니다.
이 연구의 결과는 400℃ 이상 단열재의 반응에 대한 어떠한 자료도 포함하지 않을 것이며, 따라서 본 연구의 결과는 완전히 개발된 화재에 대한 예측을 생성하는 데 사용될 수 없습니다.
이 자료에 보고된 결과는 현실에 대한 접근 방식입니다. 화재는 실험된 것처럼 발전하지 않았습니다. 많은 변수들이 화재에 영향을 미치고 있기 때문입니다. 완벽한 실험 프로그램은 아직 발견되지 않았습니다. 엑셀과 결합된 오존 선택은 신뢰할 수 있는 데이터를 생성하고 연기층에서 열 분해 가스의 가능한 위험을 예측할 수 있는 기회를 제공했습니다. 이 자료에 제공된 결과는 화재가 발생한 건물에 안전한 진입을 보장하지 않습니다. 재고의 영향은 확실하지 않으며 연기층 농도에 영향을 미칠 수 있습니다. 연기층의 정확한 혼합은 예측할 수 없습니다.
(1) 실험 설정
테스트된 제품의 수량은 각각 1개의 PUR 우레탄판넬, 1개의 PIR 우레탄판넬, 1개의 미네랄울판넬 벽판 및 미네랄울판넬 지붕판 등 4개로 제한되었습니다. 테스트된 다양한 재료는 현재 상황에 대한 더 나은 설명을 제공합니다. 자료에서 발견된 TGA 곡선의 결과는 질량 손실 결과에 직접 사용할 수 없습니다. PUR 우레탄단열재 및 PIR 우레탄단열재의 정확한 혼합물은 알려져 있지 않지만, 열원에 노출되는 방식은 질량 손실 실험과 다릅니다.
(2) 스프레드시트 계산
실험은 오존 데이터를 기초로 계산되었습니다. 건물의 길이를 연장해도 연기층의 높이에는 영향을 주지 않습니다. 오존은 건물을 통과하는 연기 흐름을 계산하기 위한 것이 아닙니다. 보다 정확한 결과를 얻으려면 CFD 모델이 필요합니다. 반면에 오존과 엑셀을 사용하면 최악의 상황에 접근할 수 있습니다. 실제 화재 AC 건물 화재 환기 시스템에서는 연기 추출 시스템, 개구부 또는 작은 틈새가 항상 존재합니다. 연기층에 열 분해 가스를 100% 저장되는 것은 현실적이지 않습니다.