Hiệu Suất Cháy của Hệ Thống Cách Nhiệt Ngoại Composite (ETICS) với Insulation Bằng Bọt Nhựa Phân Tán (EPS) và Lớp Trát Mỏng

Springer Science and Business Media LLC - Tập 53 - Trang 173-209 - 2016
Milan Hajduković1, Nataša Knez1, Friderik Knez2, Jerneja Kolšek1
1Fire Laboratory and Fire Engineering, ZAG - Slovenian National Building and Civil Engineering Institute, Ljubljana, Slovenia
2Laboratory for Efficient Use of Energy and Acoustics, ZAG - Slovenian National Building and Civil Engineering Institute, Ljubljana, Slovenia

Tóm tắt

Hệ thống cách nhiệt ngoại composite (ETICS) với bọt nhựa phân tán (EPS) và lớp trát mỏng được áp dụng phổ biến trong các công trình xây dựng. Với tính dễ cháy cao của EPS, các mối quan tâm phát sinh liên quan đến sự lan truyền của một đám cháy có thể xảy ra giữa các không gian lân cận trong các tòa nhà cao tầng. Các thử nghiệm cháy của hai mặt tiền quy mô lớn đã được thực hiện để nghiên cứu hai tham số có thể ảnh hưởng đáng kể đến các đám cháy của những mặt tiền này trong môi trường thực tế, cụ thể là lưu lượng nhiệt bức xạ tác động lên bề mặt mặt tiền (IHFFS) và sự hư hỏng của lớp trát của mặt tiền (sự hư hỏng này là hệ quả của công việc xây dựng kém hoặc chưa hoàn thành, lão hóa hoặc biến dạng nhiệt do cháy). Mặt tiền đầu tiên được trát toàn phần và bị tác động bởi IHFFS tăng nhanh ở mức độ trung bình. Trong trường hợp mặt tiền thứ hai (chưa được trát toàn phần), IHFFS phát triển nhanh hơn. Hình dáng và nhiệt độ của đám cháy trên mặt tiền được theo dõi bằng cách sử dụng cặp nhiệt điện, máy ảnh và camera video. Để phát hiện hiện tượng chảy và cháy bên trong EPS, các camera nhiệt được sử dụng trong khu vực mặt tiền ngoài vùng khói. Tuy nhiên, trong khu vực khói, một nhóm cặp nhiệt điện đã được nhúng vào bên trong EPS và hình dạng (cao nguyên và độ dốc) của các biểu đồ thời gian-nhiệt độ thu được đã được quan sát để phục vụ cho những mục đích này. Lưu lượng nhiệt bức xạ tác động lên mặt tiền trong các thử nghiệm cháy được ước lượng bằng các phép tính số. Trong cả hai trường hợp, vết nứt trát rõ ràng đầu tiên xuất hiện tại lưu lượng nhiệt bức xạ ước tính trung bình giữa các cửa sổ khoảng 30 kW/m² và sau đó là sự cháy nội bộ của EPS. Trong khi điều này dường như không lan rộng khắp bề mặt của mặt tiền đã được trát toàn phần, sự lan truyền nhanh chóng của lửa đã được phát hiện ở mẫu thứ hai.

Từ khóa

#Cách nhiệt ngoại #hệ thống ETICS #bọt nhựa phân tán #thử nghiệm cháy #mặt tiền #nhiệt độ.

Tài liệu tham khảo

Hakkarainen T, Oksanen T (2000) Fire safety assessment of wooden facades. Fire Mater 26:7–27 Klopovic S, Turan OF (2001) A comprehensive study of externally venting flames—part I: experimental plume characteristics for through-draft and no-through-draft ventilation conditions and repeatability. Fire Saf J 36:99–133 Klopovic S, Turan OF (2001) A comprehensive study of externally venting flames—part II: plume envelope and centre-line temperature comparisons, secondary fires, wind effects and smoke management system. Fire Saf J 36:135–172 Hokugo A, Hasemi Y, Hayashi Y, Yoshida M (2000) Mechanism for the upward fire spread through balconies based on an investigation and experiments for a multi–story fire in high–rise apartment building. In: Fire safety science—proceedings of sixth international symposium, international association for fire safety science Suzuki T, Sekizawa A, Yamada T, Yanai E, Satoh H, Kurioka H, Kimura Y (2000) An Experimental study of ejected flames of a high-rise building—effects of depth of balcony on ejected flames. In: Proceedings of the fourth Asia–Oceania symposium of fire science and technology. International Association for Fire Safety Science Lu KH, Hu LH, Tang F, He LH, Zhang XC, Qiu ZW (2014) Experimental investigation on window ejected facade flame heights with different constraint side wall lengths and global correlation. Int J Heat Mass Tran 78:17–24 Tang F, Hu LH, Delichatsios MA, Lu KH, Zhu W (2012) Global behaviors of enclosure fire and facade flame heights in normal and reduced atmospheric pressures at two altitudes. Int J Heat Mass Tran 56:119–126 Hu LH, Tang F, Delichatsios MA, Lu KH (2013) A mathematical model on lateral temperature profile of buoyant window spill plume from a compartment fire. Int J Heat Mass Tran 56:447–453 Chow WK, Hung WY (2006) Effect of cavity depth on smoke spreading of double-skin facade. Build Environ 41:970–979 Chow WK, Hung WY, Gao Y, Zou G, Dong H (2007) Experimental study on smoke movement leading to glass damages in double-skinned facade. Construct Build Mater 21:556–566 Chow CL (2011) Numerical studies on smoke spread in the cavity of a double-skin facade. J Civ Eng Manag 17:371392 Chow CL (2013) Full-scale burning tests on double-skin facade fires. Fire Mater 37:17–34 Oleszkiewicz I (1990) Fire exposure to exterior walls and flame spread on combustible cladding. Fire Technol 26:357–375 Johannesson P, Larsson G (1958) Fire tests with light non-bearing external walls. Swedish National Testing and Research Institute, Stockholm Ondrus J, Petterson O (1986) Fire hazards of facades with externally applied additional thermal insulation—full scale experiments. Report LUTVDG/(TVBB–3025). Lund Institute of Technology, Lund McGuire JH (1967) The flammability of exterior claddings. Fire Technol 3:137–141 Nishio Y, Yoshioka H, Noguchi T, Ando T, Tamura M (2013) Experimental study on fire propagation over combustible exterior facades in Japan. 1st international seminar for fire safety of facades, MATEC web of conferences 9: 04001 Xin H, Zhaopeng N, Lei P, Ping Z (2013) Experimental study of fire barriers preventing vertical fire spread in ETICs. 1st international seminar for fire safety of facades, MATEC web of conferences 9: 04003 Oleszkiewicz I (1991) Vertical separation of windows using spandrel walls and horizontal projections. Fire Technol 27:334–340 EOTA (2013) N073 technical report—large scale fire performance testing of external wall cladding systems. European Organisation for Technical Assessment, Brussels ISO, DIS 13785-1 (2000) Reaction-to-fire tests for facades-part 1: intermediate-scale tests. International Organization for Standardization, Geneva ISO, DIS 13785–2 (2000) Reaction-to-fire tests for facades-part 2: large-scale tests. International Organization for Standardization, Geneva Babrauskas V (1996) Facade fire tests: towards an international test standard. Fire Technol 32:219–230 Smolka M, Messerschmidt B, Scott J, le Madec B (2013) Semi-natural test methods to evaluate fire safety of wall claddings. 1st international seminar for fire safety of facades, MATEC web of conferences 9: 02012 Antonatus E (2013) Fire safety of etics with EPS material properties and relevance for fire safety during transport, construction and under end use conditions in external thermal insulation component systems. 1st international seminar for fire safety of facades, MATEC web of conferences 9: 02008 Dragsted A, Vestergaard AB (2013) A new approach to the Danish guidelines for fire protection of combustible insulation. 1st international seminar for fire safety of facades, MATEC web of conferences 9: 01001 Yan Z, Zhao C, Liu Y, Deng X, Ceng X, Liu S, Lan B, Nilsson R, Jeansson S (2013) Experimental study and advanced CFD simulation of fire safety performance of building external wall insulation system. 1st international seminar for fire safety of facades, MATEC web of conferences 9: 03005 White N, Delichatsios M, Ahrens M, Kimball A (2013) Fire hazards of exterior wall assemblies containing combustible components. 1st international seminar for fire safety of facades, MATEC web of conferences 9: 02005 Mikkola E, Hakkarainen T, Matala A (2013) Fire safety of EPS insulated facades in residential multi-storey buildings. 1st international seminar for fire safety of facades, MATEC web of conferences 9: 04002 Jansson R, Anderson J (2012) Experimental and numerical investigation of fire dynamics in a facade test rig. In: Proceedings of fire computer modeling, Santander, Spain, 18–19th October 2012 Flory PJ (1953) Principles of polymer chemistry. cornell university press, Ithaca Gaur U, Wunderlich B (1982) Heat capacity and other thermodynamic properties of linear macromolecules v. polystyrene. J Phys Chem Ref Data 11:313–325 Varma-Nair M, Wunderlich B (1991) Heat capacity and other thermodynamic properties of linear macromolecules X. Update of the ATHAS 1980 Data Bank. J Phys Chem Ref Data 20:349–404 SFPE Handbook of Fire Protection Engineering (1995) National Fire Protection Association. One Batterymarch Park, Quincy Martins CR, Ruggeri G, De Paoli MA (2003) Synthesis in pilot plant scale and physical properties of sulfonated polystyrene. J Braz Chem Soc 14:797–802 Kuhn MCA, da Silva JL, Casagrande ACA, Casagrande OL Jr (2008) Styrene polymerization by nickel and titanium catalysts based on Tris(pyrazolyl)borate ligands. J Braz Chem Soc 19:1560–1566 Peterson JD, Vyazovkin S, Wight CA (2001) Kinetics of the thermal and thermo-oxidative degradation of polystyrene, polyethylene and poly(propylene). Macromol Chem Phys 202:775–784 Stoliarov SI, Walters RN (2008) Determination of the heats of gasification of polymers using differential scanning calorimetry. Polymer Degrad Stabil 93:422–427 Shi L, Chew MYL (2013) A review of fire processes modeling of combustible materials under external heat flux. Fuel 106:30–50 FDS Version 5; User’s guide (2007) National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg ABAQUS CFD, version 6.12; documentation, (2012) DS-Simulia, Providence. R.I. AISC, Rhode Island, United States ANSYS CFX Release 14.0; documentation (2011) Ansys Inc., Cecil Township ANSYS Fluent Release 12.0; documentation (2009) Fluent Inc., Cecil Township EN 13823:2010, (2010) Reaction to fire tests for building products building products excluding floorings exposed to the thermal attack by a single burning item. European Committee for Standardization, Brussels Zhang J, Delichatsios M, Colober M (2010) Assessment of fire dynamics Simulator for heat flux and flame heights predictions from fires in SBI tests. Fire Technol 46:291–306 EN 13501-1+A1 (2009) Fire classification of construction products and building elements—part 1: classification using test data from reaction to fire tests. European Committee for Standardization, Brussels Babrauskas V (2006) Effective heat of combustion for flaming combustion of conifers. Can J For Res 36:659663 FTP Code: International Code for Application of Fire Test Procedures (1998) International Maritime Organization, London, UK Narayanan N, Ramamurthy K (2000) Structure and properties of aerated concrete: a review. Cement Concr Compos 22:321–329 McElroy DL, Kimpflen JF (eds) (1990) Insulation materials, testing, and applications. American Society for Testing and Materials, Baltimore Eurocode 2 (2004) Design of concrete structures, part 1.2: structural fire design. European Committee for Standardization, Brussels Matala A (2008) Estimation of solid phase reaction parameters for fire simulation. Master’s thesis, Helsinki University of Technology, Helsinki Buchanan AH (ed) (1994) Fire engineering design guide. Centre for Advanced Engineering, University of Canterbury, Christchurch