ISO 16737:2012
(Main)Fire safety engineering — Requirements governing algebraic equations — Vent flows
Fire safety engineering — Requirements governing algebraic equations — Vent flows
Ingénierie de la sécurité incendie — Exigences régissant les équations algébriques — Écoulements au travers d'une ouverture
L'ISO 16737:2012 spécifie des exigences pour l'application d'ensembles de formules algébriques explicites pour le calcul de caractéristiques spécifiques des écoulements au travers d'une ouverture. L'ISO 16737:2012 est une mise en application des exigences générales de niveau élevé pour les calculs relatifs à la dynamique d'un incendie impliquant des systèmes de formules algébriques. L'ISO 16737:2012 est organisée sous forme d'un modèle dans lequel les informations spécifiques relatives aux formules algébriques pour les écoulements au travers d'une ouverture sont fournies pour satisfaire aux types suivants d'exigences générales: a) description des phénomènes physiques traités par la méthode de calcul; b) documentation de la méthode de calcul et de sa base scientifique; c) limites de la méthode de calcul; d) paramètres d'entrée de la méthode de calcul; e) domaine d'applicabilité de la méthode de calcul.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16737
Second edition
2012-12-01
Fire safety engineering —
Requirements governing algebraic
equations — Vent flows
Ingénierie de la sécurité incendie — Exigences régissant les équations
algébriques — Écoulements au travers d’une ouverture
Reference number
ISO 16737:2012(E)
©
ISO 2012
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2012
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the
address below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Requirements governing description of physical phenomena . 1
5 Requirements governing documentation. 2
6 Requirements governing limitations . 2
7 Requirements governing input parameters . 2
8 Requirements governing domain of applicability . 3
Annex A (informative) General aspects of vent flows . 4
Annex B (informative) Specific formulas for vent flows meeting requirements of Annex A .10
Bibliography .35
© ISO 2012 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16737 was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire
safety engineering.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 16737:2006), which has been
technically revised.
iv © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Introduction
This International Standard is intended to be used by fire safety practitioners who employ fire safety
engineering calculation methods. Examples include fire safety engineers; authorities having jurisdiction,
such as territorial authority officials; fire service personnel; code enforcers; and code developers. It is
expected that users of this International Standard are appropriately qualified and competent in the
field of fire safety engineering. It is particularly important that users understand the parameters within
which particular methodologies may be used.
Algebraic formulas conforming to the requirements of this International Standard are used with other
engineering calculation methods during fire safety design. Such design is preceded by the establishment
of a context, including the fire safety goals and objectives to be met, as well as performance criteria
when a tentative fire safety design is subject to specified design fire scenarios. Engineering calculation
methods are used to determine if these performance criteria will be met by a particular design and if
not, how the design must be modified.
The subjects of engineering calculations include the fire-safe design of entirely new built environments,
such as buildings, ships or vehicles as well as the assessment of the fire safety of existing built
environments.
The algebraic formulas discussed in this International Standard are very useful for quantifying
the consequences of design fire scenarios. Such formulas are particularly valuable for allowing the
practitioner to determine very quickly how a tentative fire safety design should be modified to meet
performance criteria, without having to spend time on detailed numerical calculations until the stage of
final design documentation. Examples of areas where algebraic formulas have been applicable include
determination of heat transfer, both convective and radiant, from fire plumes, prediction of ceiling
jet flow properties governing detector response times, calculation of smoke transport through vent
openings and analysis of enclosure fire hazards such as smoke filling and flashover.
The algebraic formulas discussed in this International Standard are essential for checking the results of
comprehensive numerical models that calculate fire growth and its consequences.
© ISO 2012 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16737:2012(E)
Fire safety engineering — Requirements governing
algebraic equations — Vent flows
1 Scope
1.1 This International Standard specifies requirements for the application of algebraic formula set for
the calculation of specific characteristics of vent flows.
1.2 This International Standard is an implementation of the general high-level requirements for the
case of fire dynamics calculations involving sets of algebraic formulas.
1.3 This International Standard is arranged in the form of a template, where specific information
relevant to algebraic vent flow formulas is provided to satisfy the following types of general requirements:
a) description of physical phenomena addressed by the calculation method;
b) documentation of the calculation procedure and its scientific basis;
c) limitations of the calculation method;
d) input parameters for the calculation method;
e) domain of applicability of the calculation method.
NOTE Examples of sets of algebraic formulae meeting all the requirements of this International Standard will
be provided in separate annexes for each different type of vent flow scenario. Currently, there are two informative
annexes containing general information on vent flows and specific algebraic formulas for practical engineering
calculations.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 16730, Fire safety engineering — Assessment, verification and validation of calculation methods
ISO 5725 (all parts), Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943 apply. See each annex
for the terms and definitions specific to that annex.
4 Requirements governing description of physical phenomena
4.1 The buoyant flow through a vent resulting from a source fire in an enclosure having one or more
openings is a complex thermo-physical phenomenon that can be highly transient or nearly steady-state.
Vent flows may contain regions involved in flaming combustion and regions where there is no combustion
© ISO 2012 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
taking place. In addition to buoyancy, vent flows can be influenced by dynamic forces due to external wind
or mechanical fans.
4.2 General types of flow boundary conditions and other scenario elements to which the analysis is
applicable shall be described with the aid of diagrams.
4.3 Vent flow characteristics to be calculated and their useful ranges shall be clearly identified, including
those characteristics inferred by association with calculated quantities.
4.4 Scenario elements (e.g. two-layer environments, uniform mixture, etc.) to which specific formulas
apply shall be clearly identified.
4.5 Because different formulas describe different vent flow characteristics (4.3) or apply to different
scenarios (4.4), it shall be shown that if there is more than one method to calculate a given quantity, the
result is independent of the method used.
5 Requirements governing documentation
5.1 The procedure to be followed in performing calculations shall be described through a set of
algebraic formulas.
5.2 Each formula shall be presented in a separate clause containing a phrase that describes the output
of the formula, as well as explanatory notes and limitations unique to the formula being presented.
5.3 Each variable in the formula set shall be clearly defined, along with appropriate SI units, although
formula versions with dimensionless coefficients are preferred.
5.4 The scientific basis for the formula set shall be provided through reference to recognized handbooks,
the peer-reviewed scientific literature or through derivations, as appropriate.
5.5 Examples shall demonstrate how the formula set is evaluated using values for all input parameters
consistent with the requirements in Clause 4.
6 Requirements governing limitations
6.1 Quantitative limits on direct application of the algebraic formula set to calculate output parameters,
consistent with the scenarios described in Clause 4, shall be provided.
6.2 Cautions on the use of the algebraic formula set within a more general calculation method shall
be provided, which shall include checks of consistency with the other relations used in the calculation
method and the numerical procedures employed.
7 Requirements governing input parameters
7.1 Input parameters for the set of algebraic formulas shall be identified clearly, such as layer
temperature, pressure and geometric dimensions.
7.2 Sources of data for input parameters shall be identified or provided explicitly within the standard.
7.3 The valid ranges for input parameters shall be listed as specified in ISO 16730.
2 © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
8 Requirements governing domain of applicability
8.1 One or more collections of measurement data shall be identified to establish the domain of
applicability of the formula set. These data shall have a level of quality (e.g. repeatability, reproducibility
– see ISO 5725) assessed through a documented/standardized procedure).
8.2 The domain of applicability of the algebraic formulas shall be determined through comparison with
the measurement data of 8.1.
8.3 Potential sources of error that limit the set of algebraic formulas to the specific scenarios given
in Clause 4 shall be identified, for example, the assumption of one or more uniform gas layers in an
enclosed space.
© ISO 2012 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Annex A
(informative)
General aspects of vent flows
A.1 Terms and definitions used in this annex
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943 and the following apply.
A.1.1
boundary
surface that defines the extent of an enclosure
A.1.2
datum
elevation used as the reference elevation for evaluation of hydrostatic pressure profiles
A.1.3
enclosure
room, space or volume that is bounded by surfaces
A.1.4
flow coefficient
empirical efficiency factor that accounts for the difference between the actual and the theoretical flow
rate through a vent
A.1.5
hydrostatic pressure
atmospheric pressure gradient associated with height
A.1.6
interface position
smoke layer height
elevation of the smoke layer interface relative to datum, typically the elevation of the lowest boundary
of the enclosure
A.1.7
neutral plane height
elevation at which the pressure inside an enclosure is the same as the pressure outside the enclosure
4 © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
A.1.8
pressure difference
difference between the pressure inside an enclosure and outside the enclosure at a specified elevation
A.1.9
smoke
airborne stream of solid and liquid particulates and gases evolved when a material undergoes pyrolysis
or combustion, together with the quantity of air that is entrained or otherwise mixed into the stream
A.1.10
smoke layer
hot upper layer
hot gas layer
relatively homogeneous volume of smoke that forms and accumulates beneath the boundary having the
highest elevation in an enclosure as a result of a fire
A.1.11
smoke layer interface
horizontal plane separating the smoke layer from the lower layer
A.1.12
vent
opening in an enclosure boundary through which air and smoke can flow as a result of naturally or
mechanically induced forces
A.1.13
vent flow
flows of smoke or air through a vent in an enclosure boundary
A.2 Description of physical phenomena addressed by the formula set
A.2.1 Scope
This annex is intended to document the general methods that can be used to calculate mass flow rate
through a vent. The formula set is based on orifice flow theory.
A.2.2 General description of calculation method
The calculation methods permit calculation of flows through vents in enclosure boundaries arising from
pressure differences that develop between an enclosure and adjacent spaces as a result of temperature
differences between the enclosure and the adjacent spaces. Pressure differences may also result from
fire gas expansion, mechanical ventilation, wind or other forces acting on the enclosure boundaries and
vents, but these forces are not addressed in this International Standard. Given a pressure difference
across a vent and the temperatures of the enclosures that the vent connects, mass flow rate is calculated
by using orifice flow theory.
The properties of an enclosure, such as smoke layer interface height, temperature, and other properties are
calculated by the principle of heat and mass conservation for the smoke layer as described in ISO 16735.
© ISO 2012 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
A.2.3 Vent flow characteristics to be calculated
Formulas provide the mass flow rate, enthalpy and chemical species flow rate.
A.3 Symbols and abbreviated terms used in this annex
2
A area of vent (m )
B width of vent (m)
C flow coefficient (−)
D
−2
g gravity acceleration (m s )
h height of lower edge of vent above datum (m)
l
h height of upper edge of vent above datum (m)
u
max(x , x ) maximum of x and x
1 2 1 2
−1
q mass flow rate flowing out from enclosure i into enclosure j (kg s )
m,ij
−1
q mass flow rate flowing out from enclosure j into enclosure i (kg s )
m,ji
p (h) pressure in enclosure i at height h above datum (Pa)
i
p (h) pressure in enclosure j at height h above datum (Pa)
j
T temperature (K)
T reference temperature (K)
0
−1
v flow velocity (m s )
−3
ρ gas density of smoke (or air) in enclosure i (kg m )
i
−3
ρ gas density of smoke (or air) in enclosure j (kg m )
j
−3
ρ gas density of smoke (or air) at reference temperature (kg m )
0
Δp (h) pressure difference between enclosure i and j at height h; that is, p (h) - p (h), (Pa)
ij i j
ξ height used as integration variable (m)
A.4 Formula-set documentation
A.4.1 List of formula sets
The velocity of flow through vents is calculated according to orifice flow theory based on application
of the Bernoulli equation. Methods to calculate vent flows are developed for the conditions shown in
Table A.1. For the case of vertical and horizontal vents, flow may be uni-directional or bi-directional. For
horizontal vents, bi-directional flow takes place only for special cases when the pressure difference is
small. Explicit formulas presented here are applicable to flow through vertical vents and uni-directional
flow through horizontal vents.
6 © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Table A.1 — Conditions of vent flow calculation
uni-directional flow bi-directional flow
vertical vent
horizontal
vent
Flow is unstable. No explicit formula is
available at present.
A.4.2 Orifice flow — Uniform pressure distribution over vent area
When pressure difference is created by some actions such as external wind or mechanical fans, the flow
through the vent is given by:
qC= Ap2ρΔ (A.1)
m,ij Di ij
where Δp = p – p and the assumption is made that the pressure difference across the vent is uniform
ij i j
over the entire vent area as shown in Figure A.1:
© ISO 2012 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Δpp=−p
ij ij
qC= Avρ
m,ij Di
vp= 2/Δ ρ
ij i
Key
1 enclosure i
2 enclosure j
Figure A.1 — Streamlines and flow coefficient for isothermal orifice flow
A.4.3 Hydrostatic pressure difference
When a vertical temperature profile T (h) exists in enclosure as shown in Figure A.2, gas density ρ at
i i
height h above datum is calculated by
ρ T 353
00
ρ ()h =≈ (A.2)
i
Th() Th()
ii
The hydrostatic pressure in enclosure is calculated by integrating gas density over height to yield
h
ph() =−pg()0 ρζ() dζ (A.3)
ii i
∫
0
Hydrostatic pressure difference between enclosures i and j at height h is
Δph() =−ph() ph()
ij ij
h
=−{(pp00)( )}−−ρζ() ρζ() gdζ .
{}
ij ij
∫
0
h
= Δp (()0 −−ρζ() ρζ() gdζ
{}
ij ij
∫
0
(A.4)
NOTE To derive Formula (A.2), smoke gas is approximated by an ideal gas whose property is identical to air
at normal atmospheric pressure.
8 © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Key
1 enclosure i
2 enclosure j
Figure A.2 — Hydrostatic pressure difference between two adjacent enclosures
A.4.4 General flow equation — Flow through vertical vent with pressure difference
When the pressure difference across the vent is not uniform over the vent area, flow through the vent
is calculated by applying orifice flow theory to each part of the vent, as shown in Figure A.2. Given the
hydrostatic pressure difference by Formula (A.4), mass flow rates between enclosures are calculated by
h
u
qC= Bp20ρς()max(Δ ()ςς,)d (A.5)
m,ij Di ij
∫
h
l
h
u
qC=−Bp20ρζ()max( Δ ()ζζ,)d (A.6)
m,ji Dj ij
∫
h
l
© ISO 2012 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Annex B
(informative)
Specific formulas for vent flows meeting requirements of Annex A
B.1 Description of physical phenomena addressed by the formula set
B.1.1 General
The formulas given in this annex permit the calculation of the mass flow rate of smoke through a
vent. Other methods may be used to calculate these quantities provided that such methods have been
validated and verified for the range of conditions to which such methods are applied.
B.1.2 Scenario elements to which the formula set is applicable
The set of formulas is applicable to vent flows driven by buoyancy caused by fire. Dynamic pressure
effects, such as wind, are not considered. Methods to calculate vent flow conditions are developed for
two types of temperature profiles: One is a uniform temperature profile while the other is a two-layered
profile as calculated by ISO 16735. The calculation conditions are summarized in Table B.1.
Table B.1 — Conditions of vent flow calculation formulas
Temperature
Arrangement of vent(s) Flow patterns Clause
profile
Uniform Single vent B.3.1
10 © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Table B.1 (continued)
Temperature
Arrangement of vent(s) Flow patterns Clause
profile
Single layer Single vertical vent B.3.2
(general case, flow may be either
uni-directional or bi-directional)
Single vertical vent B.3.3
(special case, flow is bi-direc-
tional)
Multiple vertical vents B.3.4
(general case, flow may be either
uni-directional or bi-directional)
Multiple vertical vents B.3.5
(special case of two small vertical
vents in one enclosure, flow is bi-
directional)
Multiple serial vertical vents B.3.6
(Combination of multiple serial
vents into equivalent single vent)
Single horizontal vent B.3.7
(unsteady bi-directional flow)
© ISO 2012 – All rights reserved 11
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Table B.1 (continued)
Temperature
Arrangement of vent(s) Flow patterns Clause
profile
Two layers Single vertical vent B.3.8
(general case, flow may be either
uni-directional or bi-directional)
Multiple vertical vents B.3.9
(general case, flow may be either
uni-directional or bi-directional)
B.1.3 Vent flow characteristics to be calculated
Formulas provide mass flow rates of smoke and air through a vent.
B.1.4 Vent flow conditions to which formulas apply
Explicit formulas provide the flow of smoke through vertical and horizontal vents under specified conditions.
B.1.5 Self-consistency of the formula set
The formula set is developed in a self-consistent manner.
B.1.6 Standards and other documents where the formula set is used
ISO 16735:2006, Fire safety engineering — Requirements governing algebraic equations — Smoke layers
B.2 Symbols and abbreviated terms used in this annex
In addition to the symbols and abbreviated terms used in Annex A, the following terms are used in this annex.
abs(x) absolute value of x
2
A area of vent connecting enclosures i and j (m )
ij
B width of vent between enclosures i and j (m)
ij
–1 –1
c specific heat of air and smoke (kJ kg K )
p
h height above datum (m)
h height of middle segment base above datum in case of two-layers environment (m)
m
h height of neutral plane above datum (m)
n
h height of top segment base above datum in case of two-layers environment (m)
t
H ' enthalpy flux from enclosure i to enclosure j (kW)
ij
min(x , x ) minimum of x and x
1 2 1 2
'
–1
mass flux of chemical species from enclosure i to enclosure j (kg s )
q
m,ij
T temperature of enclosure i (K)
i
12 © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
T temperature of enclosure j (K)
j
T temperature of air layer in enclosure i (K)
a,i
T temperature of air layer in enclosure j (K)
a,j
T temperature of smoke layer in enclosure i (K)
s,i
T temperature of smoke layer in enclosure j (K)
s,j
–1
w mass fraction of chemical species in enclosure i (kg kg )
i
–3
ρ gas density of air layer in enclosure i (kg m )
a,i
–3
ρ gas density of air layer in enclosure j (kg m )
a,j
–3
ρ gas density of smoke layer in enclosure i (kg m )
s,i
–3
ρ gas density of smoke layer in enclosure j (kg m )
s,j
B.3 Formula-set documentation
B.3.1 Flow through vent connecting two enclosures of uniform, identical temperature
When a pressure difference, Δp , is imposed across a vent with a uniform temperature profile as shown
ij
in Figure B.1, the mass flow rate is calculated by
qC= Ap2ρ Δ (B.1)
m,ij Dijij
Δpp=− p (B.2)
ij ij
Enthalpy and chemical species flows are calculated using mass flow rate
Hc'(=−TT )q (B.3)
ij pi 0 m,ij
′
qw= q (B.4)
mi, ji m,ij
NOTE Formulae for enthalpy and chemical species flows are not repeated in subsequent clauses but
Formulae (B.3) and (B.4) are applicable for all cases in this annex.
© ISO 2012 – All rights reserved 13
---------------------- Page: 18 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Key
1 enclosure i
2 enclosure j
Figure B.1 — Pressure difference across vertical vent and corresponding flow direction in case
of uniform temperature
B.3.2 Flow through single vertical vent connecting two enclosures of uniform but differ-
ent temperatures — General case
As shown in Figure B.1, flow patterns are classified in accordance with the position of the neutral plane.
When the neutral plane exists below the lower edge of the vent, flow is unidirectional from enclosure i to
j. When the neutral plane is in the range of opening height, flow is bi-directional. When the neutral plane
[1], [2]
is above the upper edge of the opening, flow is unidirectional from enclosure j to i . The height of
the neutral plane is given by (B.7). Flow rates q , q are given in Formulae (B.8) to (B.11). Calculation
m,ij m,ji
results from this formula set are presented in Figure B.4 in non-dimensional form.
Key
1 enclosure i
2 enclosure j
Figure B.2 — Pressure difference across vertical vent and corresponding flow directions (ρ < ρ )
i j
B.3.2.1 Gas densities of enclosures
14 © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 19 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
353
ρ = (B.5)
i
T
i
353
ρ = (B.6)
j
T
j
B.3.2.2 Height of neutral plane above floor
Δp (0)
ij
h = (B.7)
n
()ρρ− g
ij
B.3.2.3 Mass flow rate
In the case of T > T (ρ < ρ ),
i j i j
2
32//32
CB 2ρρ()−−ρ gh{( hh)(−−hh)} ()
Diji ji un ln nl
3
2
32/
q = C BBg2ρρ()−−ρ ()hh ()hh≤
m,ij D ij ij iu nl nu
3
0 ()hh≤
un
0 ()hh<
nl
2
32/
q = CB 2ρρ()−−ρ gh()hh()≤
m,ji Dijj ji nl ln u
3
2
32//32
CB 2ρρ()−−ρ gh{( hh)(−−hh)} ()≤h
Dijjj ji nl nu un
3
In the case of T < T (ρ > ρ ),
i j i j
0 ()hh<
nl
2
32/
q = CB 2ρρ()−−ρ gh()hh()≤
m,ij Diji ij nl ln u
3
2
32//32
CB 2ρρ()−−ρ gh{( hh)(−−hh)} ()≤h
Dijji ij nl nu un
3
2
32//32
CB 2ρρ()−−ρ gh{( hh)(−−hh)} ()
Dijj ij un ln nl
3
2
32/
q = C BBg2ρρ()−−ρ ()hh ()hh≤
m,ji D ij ji ju nl nu
3
0 ()hh≤
un
B.3.2.4 Example of calculation
The flow rate through a doorway (0,9 m wide, 2,0 m high) is calculated. It is assumed that T is 80 °C
i
(353 K) and T is 20 °C (293 K). Pressure in enclosure j is higher than that in enclosure i at the floor level
j
by 2 Pa [Δp (0) = –2 Pa] as shown in Figure B.3.
ij
© ISO 2012 – All rights reserved 15
---------------------- Page: 20 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
Key
1 enclosure i
2 enclosure j
Figure B.3 — Mass flow rates for T = 80 °C (353K), T = 20 °C (293K), B = 0,9 m, h = 2 m,
i j ij u
h = 0 m, Δp (0) = –2 Pa
l ij
B.3.2.4.1 Gas densities of enclosure
Using Formulae (B.5) and (B.6), the gas densities of smoke in the two enclosures are:
353 353
ρ === 10, 00 (B.12)
i
T 353
i
353 353
ρ == = 1,205 (B.13)
j
T 293
j
B.3.2.4.2 Height of neutral plane above floor
Using Formula (B.7), the height of neutral plane is,
Δp ()0
−2
ij
h = = = 0,997 (B.14)
n
()ρρ− g (,10−×1,)205 98,
ij
B.3.2.4.3 Mass flow rates
As the height of the neutral plane, h , is between h and h , flow is bi-directional. Using Formulae (B.8)
n u l
and (B.9), mass flow rates to and from enclosure j are calculated as follows.
2
32/
qC=−Bg2ρρ()ρ ()hh−
m,ij Diji ji un
3
2
32/
=×07,,××09 20,(1,,205−1 009),××82(,00− ,)997 (B.15)
3
= 0,846
16 © ISO 2012 – All rights reserved
---------------------- Page: 21 ----------------------
ISO 16737:2012(E)
2
32/
qC=−Bg2ρρ()ρ ()hh−
m,ji Dijj ji nl
3
2
32/
=×07,,××09 21,(205× 12, 0551−×,)00 98,(×−0,,997 00) (B.16)
3
= 0,919
NOTE As for general cases, a non-dimensional diagram is provided in Figure B.4. The non-dimensional
mass flow rates,
q
m,ij
*
q = (B.17)
m,ij
32/
2ρρ()−−ρ Bh()h
ij iiju l
q
* mj, i
q = (B.18)
mj, i
32/
2ρρ()−−ρ Bh()h
jj iiju l
are plotted against non-dimensional neutral plane height
hh−
*
nl
h = (B.19)
n
hh−
ul
Key
1
*
non-dimensional mass flow rate, q
m
2 *
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16737
Deuxième édition
2012-12-01
Ingénierie de la sécurité incendie —
Exigences régissant les équations
algébriques — Écoulements au travers
d’une ouverture
Fire safety engineering — Requirements governing algebraic
equations — Vent flows
Numéro de référence
ISO 16737:2012(F)
©
ISO 2012
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2012
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans
l’accord écrit de l’ISO à l’adresse ci-après ou du comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences régissant la description de phénomènes physiques . 2
5 Exigences régissant la documentation . 2
6 Exigences régissant les limites . 2
7 Exigences régissant les paramètres d’entrée . 3
8 Exigences régissant le domaine d’applicabilité . 3
Annexe A (informative) Aspects généraux des écoulements au travers d’une ouverture.4
Annexe B (informative) Équations spécifiques pour des écoulements au travers d’une ouverture
satisfaisant aux exigences de l’Annexe A .10
Bibliographie .35
© ISO 2012 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.
Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 16737 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4, Ingénierie
de la sécurité incendie.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 16737:2006), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
iv © ISO 2012 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Introduction
La présente Norme internationale est destinée à être utilisée par les praticiens de la sécurité incendie
qui se servent de méthodes de calcul d’ingénierie relatives à la sécurité incendie. Ces praticiens
comprennent, par exemple, les ingénieurs en sécurité incendie, les autorités compétentes telles que
les fonctionnaires territoriaux compétents, le personnel des services d’incendie, les agents chargés de
l’application des codes, les agents chargés de l’élaboration des codes. Il est prévu que les utilisateurs de
la présente Norme internationale possèdent une qualification et une compétence appropriées dans le
domaine de l’ingénierie de la sécurité incendie. Il est particulièrement important que les utilisateurs
comprennent les paramètres pour lesquels des méthodologies particulières peuvent être employées.
Les formules algébriques conformes aux exigences de la présente Norme internationale sont utilisées
avec d’autres méthodes de calcul d’ingénierie lors de la conception de la sécurité contre l’incendie. Cette
conception est précédée de la détermination d’un contexte, y compris les objectifs devant être atteints en
matière de sécurité contre l’incendie, ainsi que de critères de performance lorsqu’un plan expérimental de
sécurité incendie est confronté à des scénarios d’incendie de dimensionnement spécifiés. Les méthodes
de calcul d’ingénierie sont utilisées pour déterminer si les critères de performance seront satisfaits par
une conception donnée et, dans la négative, la manière dont la conception doit être modifiée.
Les calculs d’ingénierie ont notamment pour objet la conception sûre en matière d’incendie des
environnements bâtis entièrement neufs, par exemple les bâtiments, les navires ou les véhicules, ainsi
que l’évaluation de la sécurité contre l’incendie des environnements bâtis existants.
Les formules algébriques mentionnées dans la présente Norme internationale sont très utiles
pour quantifier les conséquences de scénarios d’incendie de dimensionnement. Ces formules sont
particulièrement utiles dans la mesure où elles permettent au praticien de déterminer très rapidement
la manière dont il convient de modifier un plan expérimental de sécurité incendie pour répondre aux
critères de performance, sans perdre de temps à effectuer des calculs numériques détaillés jusqu’à l’étape
de documentation de la conception finale. Les domaines dans lesquels des formules algébriques se sont
avérées applicables comprennent, par exemple, la détermination du transfert de chaleur, par convection
aussi bien que par rayonnement, des panaches de feu, la prédiction des propriétés des écoulements en
jet sous plafond régissant les temps de réponse des détecteurs, le calcul du transport de la fumée dans
les ouvertures de ventilation et l’analyse des dangers d’un feu dans une enceinte tels que le transport de
la fumée et l’embrasement éclair.
Les formules algébriques évoquées dans la présente Norme internationale sont essentielles pour vérifier
les résultats de modèles numériques complets qui calculent l’augmentation du débit calorifique et ses
conséquences.
© ISO 2012 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 16737:2012(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Exigences régissant
les équations algébriques — Écoulements au travers
d’une ouverture
1 Domaine d’application
1.1 La présente Norme internationale spécifie des exigences pour l’application d’ensembles de
formules algébriques explicites pour le calcul de caractéristiques spécifiques des écoulements au travers
d’une ouverture.
1.2 La présente Norme internationale est une mise en application des exigences générales de niveau élevé
pour les calculs relatifs à la dynamique d’un incendie impliquant des systèmes de formules algébriques.
1.3 La présente Norme internationale est organisée sous forme d’un modèle dans lequel les informations
spécifiques relatives aux formules algébriques pour les écoulements au travers d’une ouverture sont
fournies pour satisfaire aux types suivants d’exigences générales:
a) description des phénomènes physiques traités par la méthode de calcul;
b) documentation de la méthode de calcul et de sa base scientifique;
c) limites de la méthode de calcul;
d) paramètres d’entrée de la méthode de calcul;
e) domaine d’applicabilité de la méthode de calcul.
NOTE Des exemples de systèmes d’équations algébriques satisfaisant à toutes les exigences de la présente
Norme internationale sont fournis dans des annexes séparées pour chaque type différent de scénario de couche de
fumée. Actuellement, il existe deux annexes informatives contenant des informations générales sur les écoulements
au travers d’une ouverture et des formules algébriques spécifiques pour les calculs techniques pratiques.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables
à l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence (y compris les éventuels
amendements) s’applique.
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 16730, Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation, vérification et validation des méthodes de calcul
ISO 5725 (toutes les parties), Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13943 s’appliquent.
Voir chaque annexe pour les termes et définitions spécifiques à cette annexe.
© ISO 2012 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
4 Exigences régissant la description de phénomènes physiques
4.1 L’écoulement flottant au travers d’une ouverture généré par un feu source dans une enceinte ayant
une ou plusieurs ouvertures est un phénomène thermophysique complexe qui peut être extrêmement
transitoire ou quasi stationnaire. Les écoulements au travers d’une ouverture peuvent comprendre des
zones impliquées dans la combustion avec flamme et des zones où il ne se produit pas de combustion.
Outre la flottabilité, les écoulements au travers d’une ouverture peuvent être influencés par des forces
dynamiques dues au vent extérieur ou à des ventilateurs mécaniques.
4.2 Les types généraux de conditions aux limites de débit et les autres éléments du scénario auxquels
l’analyse est applicable doivent être décrits à l’aide de schémas.
4.3 Les caractéristiques des écoulements au travers d’une ouverture devant être calculées et leurs
domaines d’utilité doivent être clairement identifiés, y compris les caractéristiques déduites par
association aux grandeurs calculées.
4.4 Des éléments de scénarios (par exemple un environnement à deux couches, un mélange uniforme,
etc.) auxquels des formules spécifiques s’appliquent doivent être clairement identifiés.
4.5 Étant donné que différentes formules décrivent différentes caractéristiques d’écoulements au
travers d’une ouverture (4.3) ou s’appliquent à différents scénarios (4.4), il doit être démontré que,
si plusieurs méthodes permettent de calculer une grandeur donnée, le résultat est indépendant de la
méthode utilisée.
5 Exigences régissant la documentation
5.1 La procédure à suivre pour réaliser les calculs doit être décrite par un ensemble de formules algébriques.
5.2 Chaque formule doit être présentée dans un paragraphe distinct contenant une phrase pour décrire
le résultat de la formule ainsi que des notes explicatives et les limites propres à la formule présentée.
5.3 Chaque variable de l’ensemble de formules doit être clairement définie, avec les unités SI
appropriées, bien que des versions des formules avec des coefficients sans dimension soient préférées.
5.4 La base scientifique de l’ensemble de formules doit être donnée par référence à des manuels
reconnus, à la littérature scientifique évaluée par des pairs ou par des dérivations, selon le cas.
5.5 Des exemples doivent montrer comment l’ensemble de formules est évalué en utilisant, pour tous
les paramètres d’entrée, des valeurs conformes aux exigences spécifiées à l’Article 4.
6 Exigences régissant les limites
6.1 Les limites quantitatives à l’application directe de l’ensemble de formules algébriques pour calculer
les paramètres de sortie, cohérentes avec les scénarios décrits à l’Article 4, doivent être spécifiées.
6.2 Des avertissements relatifs à l’utilisation de l’ensemble de formules algébriques dans une méthode de
calcul plus générale doivent être fournis, ces avertissements devant comprendre un contrôle de la cohérence
avec les autres relations utilisées dans la méthode de calcul et les procédures numériques utilisées.
2 © ISO 2012 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
7 Exigences régissant les paramètres d’entrée
7.1 Les paramètres d’entrée du système d’équations algébriques doivent être clairement définis,
comme la température de la couche, la pression et les dimensions géométriques.
7.2 L’origine des données relatives aux paramètres d’entrée doit être identifiée ou fournie explicitement
dans la Norme internationale.
7.3 Les domaines de validité de chaque paramètre d’entrée doivent être indiqués comme spécifié
dans l’ISO 16730.
8 Exigences régissant le domaine d’applicabilité
8.1 Une ou plusieurs collectes de données mesurées doivent être identifiées pour déterminer le domaine
d’applicabilité de l’ensemble de formules. Ces données doivent présenter un niveau de qualité (par exemple
répétabilité, reproductibilité — voir l’ISO 5725) évalué par une procédure documentée/normalisée.
8.2 Le domaine d’applicabilité des équations algébriques doit être déterminé par une comparaison
avec les données de mesurage en 8.1.
8.3 Il faut identifier les sources d’erreur possibles qui limitent le système d’équations algébriques aux
scénarios spécifiques indiqués à l’Article 4, par exemple l’hypothèse d’homogénéité d’une ou plusieurs
couches de gaz dans l’enceinte.
© ISO 2012 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Annexe A
(informative)
Aspects généraux des écoulements au travers d’une ouverture
A.1 Termes et définitions utilisés dans la présente annexe
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13943 ainsi que les
suivants s’appliquent.
A.1.1
limite physique
surface qui définit l’étendue d’une enceinte
A.1.2
plan de référence
élévation utilisée comme élévation de référence pour l’évaluation des profils de pression hydrostatique
A.1.3
enceinte
pièce, espace ou volume limité par des surfaces
A.1.4
coefficient de débit
facteur d’efficacité empirique qui tient compte de la différence entre le débit réel et le débit théorique
par une ouverture
A.1.5
pression hydrostatique
gradient de pression atmosphérique associé à la hauteur
A.1.6
position de l’interface
hauteur de la couche de fumée
altitude de l’interface d’une couche de fumée par rapport à une altitude de référence, habituellement la
limite inférieure de l’enceinte
A.1.7
hauteur du plan neutre
élévation à laquelle la pression à l’intérieur d’une enceinte est la même que la pression à l’extérieur de l’enceinte
A.1.8
différence de pression
4 © ISO 2012 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
différence entre la pression à l’intérieur d’une enceinte et à l’extérieur de cette enceinte à une
élévation spécifiée
A.1.9
fumée
jet de particules solides et liquides et gaz émis dans l’atmosphère lorsqu’un matériau subit une pyrolyse ou
une combustion, associé à la quantité d’air qui est entraînée ou mélangée d’une autre manière dans la masse
A.1.10
couche de fumée
couche chaude supérieure
couche chaude de gaz
volume de fumée relativement homogène qui se forme et qui s’accumule au-dessous de la limite physique
la plus haute dans une enceinte à la suite d’un incendie
A.1.11
interface de la couche de fumée
plan horizontal séparant la couche de fumée de la couche inférieure
A.1.12
ouverture
ouverture sur la limite d’une enceinte par laquelle l’air et la fumée peuvent s’écouler grâce à des forces
induites naturellement ou mécaniquement
A.1.13
écoulement au travers d’une ouverture
écoulement de fumée ou d’air par un évent dans la limite physique d’une enceinte
A.2 Description des phénomènes physiques abordés par l’ensemble de formules
A.2.1 Domaine d’application
La présente annexe est destinée à documenter les méthodes générales qui peuvent servir à calculer le à
travers une ouverture. L’ensemble de formules repose sur la théorie d’un écoulement à travers un orifice.
A.2.2 Description générale de la méthode de calcul
Les méthodes de calcul permettent le calcul des écoulements au travers d’ouvertures situées sur les
limites physiques d’une enceinte résultant de différences de pression qui se produisent entre une enceinte
et les espaces adjacents, à cause de leur différence de température. Les différences de pression peuvent
également résulter de la dilatation des gaz brûlés, de la ventilation mécanique, du vent ou d’autres forces
agissant sur les limites des enceintes et les ouvertures, mais ces forces ne sont pas abordées dans la
présente Norme internationale. À partir de la différence de pression au travers d’une ouverture et des
températures des enceintes que l’ouverture relie, le débit massique est calculé selon de la théorie de
l’écoulement à travers un orifice.
Les propriétés d’une enceinte, comme la hauteur de l’interface de la couche de fumée, la température et
d’autres propriétés, sont calculées grâce au principe de conservation de la chaleur et de la masse pour la
couche de fumée, comme décrit dans l’ISO 16735.
© ISO 2012 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
A.2.3 Caractéristiques d’un écoulement au travers d’une ouverture à calculer
Les formules donnent le débit massique, le débit d’enthalpie et le débit des espèces chimiques.
A.3 Symboles et abréviations utilisés dans la présente annexe
2
A surface de l’ouverture (m )
B largeur de l’ouverture (m)
C coefficient de débit (–)
D
–2
g accélération due à la pesanteur (m·s )
h hauteur du bord inférieur de l’ouverture au-dessus du plan de référence (m)
l
h hauteur du bord supérieur de l’ouverture au-dessus du plan de référence (m)
u
max(x ,x ) maximum de x et x
1 2 1 2
–1
q débit massique s’écoulant d’une enceinte i vers une enceinte j (kg·s )
m,ij
–1
q débit massique s’écoulant d’une enceinte j vers une enceinte i (kg·s )
m,ji
p (h) pression dans l’enceinte i à la hauteur h au-dessus du plan de référence (Pa)
i
p (h) pression dans l’enceinte j à la hauteur h au-dessus du plan de référence (Pa)
j
T température (K)
T température de référence (K)
0
–1
v vitesse d’écoulement (m·s )
–3
ρ masse volumique de la fumée (ou de l’air) dans l’enceinte i (kg·m )
i
–3
ρ masse volumique de la fumée (ou de l’air) dans l’enceinte j (kg·m )
j
–3
ρ masse volumique de la fumée (ou de l’air) à la température de référence (kg·m )
0
Δp (h) différence de pression entre les enceintes i et j à la hauteur h, c’est-à-dire p (h)-p (h) (Pa)
ij i j
ξ hauteur utilisée comme variable d’intégration (m)
A.4 Documentation de l’ensemble de formules
A.4.1 Liste des ensembles de formules
La vitesse de l’écoulement au travers d’ouvertures est calculée conformément à la théorie d’écoulement
par un orifice, d’après l’application de l’équation de Bernoulli. Des méthodes pour calculer les écoulements
au travers d’une ouverture sont développées pour les conditions indiquées au Tableau A.1. Dans le cas
d’ouvertures verticales et horizontales, l’écoulement peut être unidirectionnel ou bidirectionnel. Pour
les ouvertures horizontales, un écoulement bidirectionnel ne se produit que pour des cas particuliers
lorsque la différence de pression est faible. Les formules explicites présentées ici s’appliquent à
un écoulement à travers des ouvertures verticales et à un écoulement unidirectionnel au travers
d’ouvertures horizontales.
6 © ISO 2012 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Tableau A.1 — Conditions de calcul des écoulements au travers d’une ouverture
écoulement unidirectionnel écoulement bidirectionnel
ouverture
verticale
ouverture
horizontale
L’écoulement est instable. Pas de formule
explicite disponible actuellement.
A.4.2 Écoulement à travers un orifice — Répartition uniforme de pression sur la surface
de l’ouverture
Lorsque la différence de pression est créée par certaines actions comme le vent extérieur ou des
ventilateurs mécaniques, l’écoulement au travers d’une ouverture est donné par:
qC= Ap2ρΔ (A.1)
m,ij Di ij
où Δp = p – p et où l’hypothèse de départ est que la différence de pression au travers de l’ouverture est
ij i j
uniforme sur toute la surface de l’ouverture, comme indiqué à la Figure A.1:
© ISO 2012 – Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
”pp=−p
ij ij
qC= Avρ
m,ij Di
vp= 2/” ρ
ij i
Légende
1 enceinte i
2 enceinte j
Figure A.1 — Ligne de courant et coefficient de perte de charge pour un écoulement isotherme à
travers un orifice
A.4.3 Différence de pression hydrostatique
Lorsqu’un profil de température vertical T (h) existe dans une enceinte i, comme indiqué à la Figure A.2,
i
la masse volumique ρ à la hauteur h au-dessus du plan de référence est calculée par:
i
ρ T
353
00
ρ h = ≈ (A.2)
()
i
Th Th
() ()
ii
La pression hydrostatique dans l’enceinte i est calculée en intégrant la masse volumique sur la
hauteur pour donner:
h
ph =pg0 − ρζ dζ (A.3)
() () ()
ii i
∫
0
La différence de pression hydrostatique entre les enceintes i et j à la hauteur h est:
Δph()= ph()−ph()
ij ij
h
= pp00− − ρζ −ρζ gdζ (A.4)
() () () ()
{} {}
ij ij
∫
0
h
=Δp ()00 − ρζ()−ρζ() gdζ
{}
ij ij
∫
0
NOTE Pour dériver la Formule (A.2), la fumée est assimilée à un gaz parfait dont les propriétés sont identiques
à celles de l’air à la pression atmosphérique normale.
8 © ISO 2012 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Légende
1 enceinte i
2 enceinte j
Figure A.2 — Différentiel de pression hydrostatique entre deux enceintes adjacentes
A.4.4 Équation de l’écoulement général — écoulement au travers d’une ouverture verti-
cale avec différence de pression
Lorsque la différence de pression au travers de l’ouverture n’est pas uniforme sur la surface de l’ouverture,
l’écoulement au travers de l’ouverture est calculé en appliquant la théorie de l’écoulement par un orifice
à chaque partie de l’ouverture, comme indiqué à la Figure A.2. Compte tenu de la différence de pression
hydrostatique de la Formule (A.4), les débits massiques entre les enceintes sont calculés par:
h
u
qC= Bp20ρζ()max,”d()ζζ (A.5)
()
m,ij Di ij
∫
h
l
h
u
qC= Bp20ρζ max,−”dζζ (A.6)
() ()
()
m,ij Di ij
∫
h
l
© ISO 2012 – Tous droits réservés 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Annexe B
(informative)
Équations spécifiques pour des écoulements au travers d’une
ouverture satisfaisant aux exigences de l’Annexe A
B.1 Description des phénomènes physiques abordés par l’ensemble de formules
B.1.1 Généralités
Les formules données dans la présente annexe permettent de calculer le débit massique de la fumée
par une ouverture. D’autres méthodes peuvent être utilisées pour calculer ces grandeurs, à condition
qu’elles aient été validées et vérifiées pour la plage de conditions à laquelle elles sont appliquées.
B.1.2 Éléments de scénario auxquels l’ensemble de formules est applicable
L’ensemble de formules s’appliquent aux écoulements au travers d’une ouverture gouvernés par les
forces de flottabilité sous l’effet du feu. Les effets de pression dynamique, comme le vent, ne sont pas pris
en compte. Des méthodes permettant de calculer les conditions d’écoulement au travers d’une ouverture
sont développées pour deux profils de température: l’un est un profil de température uniforme alors
que l’autre est un profil à deux couches, tel que calculé par l’ISO 16735. Les conditions de calcul sont
résumées au Tableau B.1.
Tableau B.1 — Formules de calcul des écoulements au travers d’une ouverture
Profil de Disposition de la ou des ouver- Configurations d’écoulement Para-
température tures graphe
Uniforme Une seule ouverture B.3.1
10 © ISO 2012 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Tableau B.1 (suite)
Profil de Disposition de la ou des ouver- Configurations d’écoulement Para-
température tures graphe
Une seule Une seule ouverture verticale B.3.2
couche
(cas général, l’écoulement peut être
unidirectionnel ou bidirectionnel)
Une seule ouverture verticale B.3.3
(cas particulier, l’écoulement est
bidirectionnel)
Ouvertures verticales multiples B.3.4
(cas général, l’écoulement peut être
unidirectionnel ou bidirectionnel)
Ouvertures verticales multiples B.3.5
(cas particulier de deux petites
ouvertures verticales dans un
enceinte, l’écoulement est bidirec-
tionnel)
Ouvertures verticales multiples en B.3.6
série
(Combinaison de plusieurs ouver-
tures verticales en une seule
ouverture équivalente)
Une seule ouverture horizontale B.3.7
(écoulement bidirectionnel non
permanent)
© ISO 2012 – Tous droits réservés 11
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
Tableau B.1 (suite)
Profil de Disposition de la ou des ouver- Configurations d’écoulement Para-
température tures graphe
Deux couches Une seule ouverture verticale B.3.8
(cas général, l’écoulement peut être
unidirectionnel ou bidirectionnel)
Ouvertures verticales multiples B.3.9
(cas général, l’écoulement peut être
unidirectionnel ou bidirectionnel)
B.1.3 Caractéristiques de l’écoulement au travers d’une ouverture à calculer
Les formules donnent les débits massiques de la fumée et de l’air au travers d’une ouverture.
B.1.4 Conditions d’écoulement au travers d’une ouverture auxquelles ces formules
s’appliquent
Les formules explicites donnent le débit de fumée au travers d’ouvertures verticales et horizontales
dans des conditions spécifiées.
B.1.5 Cohérence interne de l’ensemble de formules
L’ensemble de formules est développé de façon cohérente.
B.1.6 Normes et autres documents où l’ensemble de formules est utilisé
ISO 16735:2006, Ingénierie de la sécurité incendie — Exigences régissant les équations algébriques —
Couches de fumée
B.2 Symboles et abréviations utilisés dans l’Annexe B
Outre les symboles et abréviations utilisés dans l’Annexe A, les termes suivants sont utilisés dans la
présente annexe.
abs(x) valeur absolue de x
2
A surface de l’ouverture qui relie les enceintes i et j (m )
ij
B largeur de l’ouverture entre les enceintes i et j (m)
ij
–1 –1
c chaleur spécifique de l’air et de la fumée (kJ kg K )
p
h hauteur au-dessus du plan de référence (m)
h hauteur de la base du segment du milieu au-dessus du plan de référence dans le cas d’une
m
configuration à deux couches (m)
h hauteur du plan neutre par rapport au plan de référence (m)
n
12 © ISO 2012 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 16737:2012(F)
h hauteur de la base du segment supérieur au-dessus du plan de référence dans le cas d’une
t
configuration à deux couches (m)
flux d’enthalpie de l’enceinte i vers l’enceinte j (kW)
H'
ij
min(x , x ) minimum de x et x
1 2 1 2
' –1
flux de masse d’espèces chimiques de l’enceinte i vers l’enceinte j(kg s )
q
m,ij
T température de l’enceinte i (K)
i
T température de l’enceinte j (K)
j
T température de la couche d’air dans l’enceinte i (K)
a,i
T température de la couche d’air dans l’enceinte j (K)
a,j
T température de la couche de fumée dans l’enceinte i (K)
s,i
T température de la couche de fumée dans l’enceinte j (K)
s,j
–1
w concentration d’espèces chimiques dans l’enceinte i (kg kg )
i
–3
ρ masse volumique de la couche d’air dans l’enceinte i (kg m )
a,i
–3
ρ masse volumique de la couche d’air dans l’enceinte j (kg m )
a,j
–3
ρ masse volumique de la couche de fumée dans l’enceinte i (kg m )
s,i
–3
ρ masse volumique de la couche de fumée dans l’enceinte j (kg m )
s,j
B.3 Documentation de l’ensemble de formules
B.3.1 Éc
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.