ISO 29903-1:2020
(Main)Comparison of toxic gas data from different tests — Part 1: Guidance and requirements
Comparison of toxic gas data from different tests — Part 1: Guidance and requirements
This document provides principles for characterizing the measured production of toxic gases from a laboratory fire test and provides bases for comparing the results between different types and scales of such tests. It also includes consideration of the uncertainties in the gas determinations. The combined uncertainty is a key factor in the ability to establish similarity or difference of test results. The sufficiency of the agreement between a bench-scale test and a real-scale test depends on the precision needed in the fire hazard or risk assessment, which is not covered by this document. This document defines the relevance and significance of toxic gas data from measurements in different fire tests. With such a definition it is possible to provide generic guidance on how such data can be compared between different sizes and types of fire tests. The combustion conditions represented by the fire test, other specific characteristics of the test and the test specimen, the sampling strategy of the fire effluents, and the analysis technique for the toxic gas species are the most important factors when defining the significance of the toxic gas data. This document is intended to serve as a tool for the a) definition of the relevance and significance of toxic gas data from fire tests, b) comparison of toxic gas data from fire tests of different scales and characteristics, and c) prediction of toxic gas data from a large-scale test based on small-scale data or vice versa. This document gives general guidance regarding comparison of toxic gas data between physical fire models of different scales, but is principally developed for the gases listed in ISO 13571, i.e. carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), hydrogen halides (HCl, HBr, HF), sulfur dioxide (SO2), hydrogen cyanide (HCN), nitrogen oxides (NO, NO2), formaldehyde (CH2O) and acrolein (C3H4O). This document is not applicable to characterization and comparisons of the toxicity of the effluents from fire tests.
Comparaison de données de gaz toxiques provenant de différents essais — Partie 1: Lignes directrices et exigences
Le présent document spécifie les principes pour caractériser la production mesurée de gaz toxiques à partir d'un essai au feu en laboratoire et fournit les bases pour comparer les résultats entre différents types et différentes échelles de tels essais. Elle prend également en considération les incertitudes associées aux déterminations des gaz. L'incertitude composée constitue un facteur essentiel dans l'aptitude à établir la similitude ou la différence entre les résultats des essais. Le degré de concordance entre un essai à l'échelle du laboratoire et un essai en grandeur réelle dépend de la fidélité nécessaire lors de l'évaluation du danger d'incendie ou du risque d'incendie. Ce point n'est pas abordé dans le présent document. Celui-ci définit la pertinence et l'importance des données sur les gaz toxiques issues des mesurages effectués lors de différents essais au feu. Une telle définition permet de fournir des recommandations génériques sur la manière dont de telles données peuvent être comparées entre différentes échelles et différents types d'essais au feu. Les conditions de combustion représentées par l'essai au feu, d'autres caractéristiques spécifiques de l'essai et de l'éprouvette, la stratégie d'échantillonnage des effluents du feu, et la technique d'analyse des espèces de gaz toxiques constituent les facteurs les plus importants lors de la détermination de l'importance des données relatives aux gaz toxiques. Le présent document est destiné à servir d'outil pour: a) la détermination de la pertinence et de l'importance des données sur les gaz toxiques obtenues lors d'essais au feu; b) la comparaison des données sur les gaz toxiques obtenues lors d'essais au feu de différentes échelles et caractéristiques; et c) la prévision des données sur les gaz toxiques obtenues lors d'un essai à grande échelle sur la base de données obtenues lors d'un essai à petite échelle et vice versa. Le présent document fournit des recommandations générales concernant la comparaison de données sur les gaz toxiques entre des modèles physiques de feu de différentes échelles, mais il traite principalement des gaz énumérés dans l'ISO 13571, à savoir: le dioxyde de carbone (CO2), le monoxyde de carbone (CO), les halogénures d'hydrogène (HCl, HBr, HF), le dioxyde de soufre (SO2), le cyanure d'hydrogène (HCN), les oxydes d'azote (NO, NO2), le formaldéhyde (CH2O) et l'acroléine (C3H4O). Le présent document ne s'applique pas à la caractérisation et aux comparaisons de la toxicité des effluents issus d'essais au feu.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 29903-1
First edition
2020-01
Comparison of toxic gas data from
different tests —
Part 1:
Guidance and requirements
Recommandations pour la comparaison de données de gaz toxiques
provenant de différents essais —
Partie 1: Lignes directrices et exigences
Reference number
ISO 29903-1:2020(E)
©
ISO 2020
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ISO 29903-1:2020(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 29903-1:2020(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Combustion conditions . 3
4.1 General . 3
4.2 Thermal environment . 3
4.3 Ventilation . 3
4.4 Characteristics of test specimens . 4
5 Toxic gas data . 4
5.1 Identification of toxic species . 4
5.2 Different expressions for toxic gas data . 4
5.2.1 General. 4
5.2.2 Yields . 5
5.2.3 Concentrations of toxicants . 6
5.2.4 The contribution to FED (or FEC) from individual toxicants . 6
5.2.5 Lethal toxic potency . 6
5.2.6 Total amount of toxicant released . 6
5.2.7 Production rates . 6
5.3 Significance of analysis data . 7
5.3.1 General. 7
5.3.2 Limit of detection (LoD) . 7
5.3.3 Measurement uncertainty . 7
6 Comparison/prediction of toxic gas data from different physical fire models .7
6.1 General . 7
6.2 Comparison principles . 8
6.2.1 Fire stages . 8
6.2.2 CO/CO -ratio . 8
2
6.2.3 Equivalence ratio . 8
6.3 Comparison methodology . 9
6.3.1 General. 9
6.3.2 Assessment of available data.10
6.3.3 Comparison of data . .10
6.3.4 Assessment of agreement .10
6.4 Prediction of data from one fire model to another .11
7 Documentation .11
Annex A (informative) Characteristics of physical fire models .13
Annex B (informative) Influence of sampling and analysis on toxic gas data .16
Bibliography .18
© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO 29903-1:2020(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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 3, Fire
threat to people and environment.
This first edition of ISO 29903-1 cancels and replaces the first edition (ISO 29903:2012), which has
been technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— ISO 29903 has been divided into two parts: ISO 29903-1 (this document) and ISO 29903-2.
— Subclause 4.4 has been revised to include requirements on the identity and properties of test
specimens.
— Annex C from ISO 29903 (previous edition) (application examples) has been deleted. Application
examples will instead be put in a separate document in the ISO 29903 series.
A list of all parts in the ISO 29903 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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ISO 29903-1:2020(E)
Introduction
The production of toxic gases in fires can be a significant factor in determining whether people escape
from a fire or not. Estimation of the time available for escape and the time required for escape each
require values of the concentrations of toxic gases along possible escape paths. Typically, the yields
of the gases from burning finished products are estimated or measured prior to conducting such
calculations. In some rare cases toxic species production can be calculated during modelling of the fire
development. Typically, spread of the gases and their dilution with air is then simulated using equations
or computational models.
The yields of these gases can be measured in a real-scale laboratory test of the entire finished product
(e.g. a chair) or in a bench-scale test (using a physical fire model) of a specimen cut from the product
or a component of the product. Since there are thousands of different combustibles, routine real-scale
testing is both costly and impractical. Thus, there is a need to develop reliable methods to use physical
fire models, conducted in less than real-scale, for the estimation of real-scale emissions.
The yields of the gases from the real-scale test are often considered to be the accurate values for the
particular test conditions. In tests involving a portion of the finished product in a physical fire model,
the specimen characteristics and the combustion conditions differ from those in the real-scale test.
In most cases the physical fire model reproduces one part of the entire real-scale scenario, e.g. initial
well-ventilated conditions or later vitiated conditions. The yields of combustion products in a fire test
depend on apparatus conditions such as: the fuel/air equivalence ratio, whether the decomposition
is flaming or non-flaming, the persistence of flaming of the sample, the temperature of the specimen
and the effluents produced, the stability of the decomposition conditions, and the interaction of the
apparatus with the decomposition process, with the effluents and with the flames.
It is, therefore, important to have a standardised methodology for comparing the toxic gas yields
generated in tests of different scales to determine the appropriateness of using the data from individual
physical fire models in fire hazard and risk assessment. It is also valuable to be able to compare the
yield data from different physical fire models to determine whether or when they generate comparable
results.
This document concerns the comparison of toxic gas data between small-scale (physical fire models)
and large-scale tests and between different small-scale tests, i.e. it covers
a) the comparison of toxic gas data from fire tests of different physical scales and characteristics in
terms of a methodology to identify whether the data are comparable and (provided it is comparable)
how to make relevant comparisons, and
b) the prediction of large-scale results based on small-scale test data or vice versa.
© ISO 2020 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 29903-1:2020(E)
Comparison of toxic gas data from different tests —
Part 1:
Guidance and requirements
1 Scope
This document provides principles for characterizing the measured production of toxic gases from a
laboratory fire test and provides bases for comparing the results between different types and scales of
such tests. It also includes consideration of the uncertainties in the gas determinations. The combined
uncertainty is a key factor in the ability to establish similarity or difference of test results.
The sufficiency of the agreement between a bench-scale test and a real-scale test depends on the
precision needed in the fire hazard or risk assessment, which is not covered by this document.
This document defines the relevance and significance of toxic gas data from measurements in different
fire tests. With such a definition it is possible to provide generic guidance on how such data can be
compared between different sizes and types of fire tests.
The combustion conditions represented by the fire test, other specific characteristics of the test and the
test specimen, the sampling strategy of the fire effluents, and the analysis technique for the toxic gas
species are the most important factors when defining the significance of the toxic gas data.
This document is intended to serve as a tool for the
a) definition of the relevance and significance of toxic gas data from fire tests,
b) comparison of toxic gas data from fire tests of different scales and characteristics, and
c) prediction of toxic gas data from a large-scale test based on small-scale data or vice versa.
This document gives general guidance regarding comparison of toxic gas data between physical fire
models of different scales, but is principally developed for the gases listed in ISO 13571, i.e. carbon
dioxide (CO ), carbon monoxide (CO), hydrogen halides (HCl, HBr, HF), sulfur dioxide (SO ), hydrogen
2 2
cyanide (HCN), nitrogen oxides (NO, NO ), formaldehyde (CH O) and acrolein (C H O).
2 2 3 4
This document is not applicable to characterization and comparisons of the toxicity of the effluents
from fire tests.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General
principles and definitions
ISO 13344, Estimation of the lethal toxic potency of fire effluents
ISO 13571, Life-threatening components of fire — Guidelines for the estimation of time to compromised
tenability in fires
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
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ISO 29903-1:2020(E)
ISO 16312-1, Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaining fire effluent toxicity
data for fire hazard and risk assessment — Part 1: Criteria
ISO 16730-1, Fire safety engineering — Procedures and requirements for verification and validation of
calculation methods — Part 1: General
ISO 19703, Generation and analysis of toxic gases in fire — Calculation of species yields, equivalence ratios
and combustion efficiency in experimental fires
ISO 19706, Guidelines for assessing the fire threat to people
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5725-1, ISO 13943, and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
small-scale fire test
bench-scale test
fire test performed on a test specimen of small dimensions
Note 1 to entry: In these tests, the typical maximum length of a linear test specimen is less than 1 m. The typical
maximum dimensions of a rectangular specimen are approximately 0,1 m.
[SOURCE: ISO 13943:2017, definition 3.346, modified — Note 1 to entry has been redrafted and the
term "bench-scale test" has been added as a preferred term because of its use in this document.]
3.2
medium-scale fire test
fire test performed on a test specimen of small-medium size dimensions
Note 1 to entry: A fire test performed on a test specimen of which the maximum dimension is between 0,5 m and
1,0 m is here called a medium-scale fire test.
3.3
intermediate-scale fire test
fire test performed on a test specimen of medium dimensions
Note 1 to entry: A fire test performed on a test specimen for which the maximum dimension is between 1 m and
3 m is usually called an intermediate-scale fire test.
[SOURCE: ISO 13943:2017, definition 3.233, modified — Notes 2 and 3 to entry have been removed.]
3.4
large-scale fire test
fire test, that cannot be carried out in a typical laboratory chamber, performed on a test specimen of
large dimensions
Note 1 to entry: A fire test performed on a test specimen of which the maximum dimension is greater than 3 m is
usually called a large-scale fire test.
[SOURCE: ISO 13943:2017, definition 3.239]
2 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 29903-1:2020(E)
3.5
real-scale fire test
fire test that simulates a given application, taking into account the real scale, the real way the item is
installed and used, and the environment
Note 1 to entry: Such a fire test normally assumes that the products are used in accordance with the conditions
laid down by the specifier and/or in accordance with normal practice.
[SOURCE: ISO 13943:2017, definition 3.325]
3.6
matrix effect
combined effect of all components of the sample other than the analyte on the measurement of the
quantity
Note 1 to entry: Matrix effect (in analytical chemistry) as defined in IUPAC Compendium of Chemical
[1]
Terminology .
Note 2 to entry: The matrix effect in analysis of toxic gases in a fire effluent will be the combined effect from the
components of the effluent on the analyte.
Note 3 to entry: If a specific component can be identified as causing an effect then this is referred to as
interference.
4 Combustion conditions
4.1 General
The yields and nature of the fire effluent component from a fire test of any scale are determined by the
involved fuels and the prevalent thermal and oxidative conditions in the current stage of the fire. These
conditions also determine the burning rate of the products/materials and thus the rate of effluent
generation. See ISO 16312-1.
During a fire test of a finished product, the combustion conditions are likely to change. These changes
include the chemistry of the combustible item and the sufficiency of the ventilation.
Whether decomposition is flaming or non-flaming is a dominant factor in the production of toxic gases.
The combustion conditions under which toxic gas data are developed shall be as close to equivalent as
possible between the physical fire models or test scales compared (see Clause 6).
NOTE 1 A large change in the rate of combustion can affect the degree of oxidation of the emitted effluent.
Smaller changes in combustion rate can have no significant effect.
NOTE 2 Fire stages and the corresponding combustion conditions are described in ISO 19706.
4.2 Thermal environment
The thermal boundary conditions in a test include the external applied heat flux and the heat flux from
any flaming combustion. Also of importance is the heat flux distribution among radiation, convection,
and conduction.
The thermal environment sensed by the test specimen during combustion includes both gas temperature
and the temperature of the sample material, as defined by the thermal boundary conditions.
4.3 Ventilation
The oxygen availability (ventilation) in the physical fire models compared determines the combustion
conditions. Comparison among different methods requires characterization of the ventilation
conditions in order to assess the degree of similarity.
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ISO 29903-1:2020(E)
For a given experiment, it is necessary to identify how the ventilation is characterized and whether the
characterization is local or global.
For a physical fire model in which the fuel gasification rate and the entering oxygen flow and
concentration are each controlled independently, the relative oxygen availability can be characterized
by a fuel/oxygen equivalence ratio. For other models and real-scale fire tests, one or both of the terms
in the equivalence ratio may not be well-known. In those cases, a broader characterization is used. This
could be a global equivalence ratio or a term such as “underventilated burning” or “well ventilated
burning”.
NOTE 1 Methods for calculating equivalence ratios for physical fire models are given in ISO 19703.
NOTE 2 The local air speed rate can be a significant factor in some fire tests. This applies especially for a tube
furnace, where the air speed can affect the results of the combustion.
4.4 Characteristics of test specimens
The test specimens used for comparison of gas yields among physical fire models or between a physical
fire model and a larger scale test shall be prepared from a single batch of the finished product or a single
batch of each of the component materials. Alternatively, it shall be demonstrated that any differences in
composition among the test specimens, tested in the different apparatus, do not affect the test outcome
significantly.
For finished products that consist of a single, homogeneous material, the test specimen used in a
physical fire model shall be prepared to accommodate the constraints of the test apparatus.
For specimens from non-homogeneous products, the test specimen shall also contain the same portions
of the different materials present in the finished product in both tests compared.
For layered commercial products, an ideal physical fire model accommodates specimens that preserve
the relationship of the layers. When this is not possible within the constraints of the model, the rationale
for the configuration of the layers shall be documented.
NOTE The yields of toxic gases can depend on the surface exposed, and the timing and extent of penetration
of the layers.
5 Toxic gas data
5.1 Identification of toxic species
The minimum set of gases that shall be considered are listed in ISO 13571.
Additional gases shall be appraised as warranted by the chemical composition of the test specimen and
the finished product from which it is sampled.
5.2 Different expressions for toxic gas data
5.2.1 General
Subclause 5.2 contains a summary of different expressions typically used for toxic gas data obtained
from fire tests and whether the data are suitable for comparison with similar data from other tests or
as a basis for the prediction of large-scale results based on small scale data or vice versa.
The experimental data on toxic gases from a fire test can be expressed in several ways. From unrefined
measurement data, which is often expressed as gas concentrations from a specific physical fire model,
to data in higher degrees of refinement, e.g. yields. What is determined depends in part on the physical
fire model used. See Annex A for information concerning the characteristics of different fire models.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 29903-1:2020(E)
The data can be in the form of scalar data or vector data. Some types of data are suitable for direct
quantitative comparison, but others require a model for quantitative comparison. The most common
quantities used in presentation of toxic gas data are given in Table 1 below.
Table 1 — Common types of data on toxic gases from fire tests and properties for comparison
Type of data Typical SI-units Scalar or Direct or indirect Qualitative or
units vector data comparison quantitative
3 3 d
Concentration of ppm (v/v), m /m Scalar / Indirect (Direct) Quantitative
a e
toxicants i.e. µL/L Vector (Qualitative )
d
The contribution to — — Scalar / Indirect (Direct) Quantitative
a e
FED (or FEC) from Vector (Qualitative )
individual toxicants
3 3
Lethal toxic potency g/m kg/m Scalar Direct Quantitative
Total amount of kg kg Scalar Indirect Quantitative
toxicants released (e.g. as yield)
Yields g/g kg/kg Scalar Direct Quantitative
b
(Vector)
d
Production rates g/s kg/s Vector Indirect (Direct) Quantitative
c e
(Scalar) (Qualitative )
−1 −2 −1 −2
Normalized g·s · m kg·s · m Vector Direct Quantitative
c
production rates (Scalar)
a
Scalar if the model is steady-state or vector if the model studies changes in concentration over time.
b
Typically calculated as scalar data for the whole experimental period but can be calculated as vector data at each point
in time.
c
Typically calculated as vector data at each point in time but can be calculated as scalar data for the whole
experimental period.
d
Indirect comparison using a model (as shown in Figure 1) allows quantitative comparison. In some cases, direct
comparison can be used for qualitative assessment.
e
Direct comparisons without the use of a model can provide qualitative information.
NOTE The “Type of data” given in Table 1 are explained in 5.2.2 to 5.2.7.
5.2.2 Yields
Yield is typically the recommended comparison parameter. Yield is the measured mass of a toxicant
generated during combustion, per unit mass of test specimen consumed in the fire test (mass loss) or
alternatively, per unit mass of specimen exposed (mass-charge). The calculation of yields shall be made
according to instructions in ISO 19703.
Yield is a quantitative comparison parameter and is independent of dilution or other apparatus specific
parameters which do not impact on the combustion conditions.
NOTE 1 It can be difficult to calculate toxic gas yields in some large-scale physical fire models (e.g.
[2]
ISO 9705-1 ), as the mass loss is normally not measured in these tests.
NOTE 2 Yield can be expressed relative to mass loss rate and thereby provide kinetic information or be a
unique value representing an average of the complete test.
5.2.2.1 Mass of a toxic gas generated
A measurement or approximation of the mass of the toxic gas generated is essential to the calculation
of toxic gas yields. The typical gas measurement during a fire test is the volumetric concentration of
the gas in a volumetric sample of the total effluent. If the effluent from the fire test is not fully mixed,
multiple concentration measurements across the effluent flow are necessary.
© ISO 2020 – All rights reserved 5
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ISO 29903-1:2020(E)
The concentration measurement shall be converted to a mass of the toxic gas generated during the
sampling ti
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 29903-1
Première édition
2020-01
Comparaison de données de gaz
toxiques provenant de différents
essais —
Partie 1:
Lignes directrices et exigences
Comparison of toxic gas data from different tests —
Part 1: Guidance and requirements
Numéro de référence
ISO 29903-1:2020(F)
©
ISO 2020
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ISO 29903-1:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 29903-1:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Conditions de combustion . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Environnement thermique . 4
4.3 Ventilation . 4
4.4 Caractéristiques des éprouvettes . 4
5 Données sur les gaz toxiques . 5
5.1 Identification des espèces toxiques . 5
5.2 Différentes expressions concernant les données sur les gaz toxiques . 5
5.2.1 Généralités . 5
5.2.2 Taux de production . 6
5.2.3 Concentration en toxiques . 7
5.2.4 La contribution des toxiques individuels à la FED (ou à la FEC) . 7
5.2.5 Potentiel toxique létal . . 7
5.2.6 Quantité totale de toxiques dégagés . 7
5.2.7 Débits de production . 7
5.3 Importance des données d’analyse . 8
5.3.1 Généralités . 8
5.3.2 Limite de détection (LoD) . 8
5.3.3 Incertitude de mesure . 8
6 Comparaison/prévision des données sur les gaz toxiques provenant de plusieurs
modèles physiques de feu . 9
6.1 Généralités . 9
6.2 Principes de comparaison . 9
6.2.1 Stades du feu . 9
6.2.2 Rapport CO/CO .
2 9
6.2.3 Rapport d’équivalence .10
6.3 Méthodologie de comparaison .10
6.3.1 Généralités .10
6.3.2 Évaluation des données disponibles .11
6.3.3 Comparaison de données .11
6.3.4 Évaluation de la concordance .12
6.4 Prévision des données depuis un modèle feu vers un autre .13
7 Documentation .13
Annexe A (informative) Caractéristiques des modèles physiques de feu .15
Annexe B (informative) Influence de l’échantillonnage et de l’analyse sur les données
relatives aux gaz toxiques .18
Bibliographie .20
© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
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ISO 29903-1:2020(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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 3,
Feux de grande ampleur en espace extérieur.
Cette première édition de l’ISO 29903-1 annule et remplace la première édition (ISO 29903:2012), qui a
fait l’objet d’une révision technique.
Les principales modifications apportées par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— l’ISO 29903 a été divisée en deux parties: l’ISO 29903-1 (le présent document) et l’ISO 29903-2;
— le paragraphe 4.4 a été révisé pour inclure des exigences relatives à l’identité et aux propriétés des
éprouvettes;
— l’Annexe C de l’ISO 29903 (édition précédente) (exemples d’applications) a été supprimée. Les
exemples d’applications figureront à la place dans un document séparé de la série ISO 29903.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 29903 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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ISO 29903-1:2020(F)
Introduction
La production de gaz toxiques dans les incendies peut être un facteur significatif pour déterminer si des
gens doivent ou non être évacués en cas d’incendie. L’estimation du temps disponible pour l’évacuation
et l’estimation du temps nécessaire pour l’évacuation requièrent chacune des valeurs des concentrations
de gaz toxiques le long des éventuels trajets d’évacuation. En général, les taux de production en gaz
issus de la combustion de produits finis sont estimés ou mesurés avant de procéder à de tels calculs.
Dans quelques rares cas, la production d’espèces toxiques peut être calculée lors de la modélisation du
développement d’un feu. En général, la propagation des gaz et leur dilution avec l’air est ensuite simulée
à l’aide d’équations ou de modèles informatiques.
Les taux de production de ces gaz peuvent être mesurés lors d’un essai de laboratoire en grandeur réelle
effectué sur le produit fini dans son intégralité (par exemple, une chaise), ou lors d’un essai à l’échelle du
laboratoire (à l’aide d’un modèle physique de feu) effectué sur une éprouvette prélevée dans le produit
ou sur un composant du produit. Dans la mesure où il existe des milliers de combustibles différents, les
essais de routine en grandeur réelle sont à la fois coûteux et difficiles à réaliser. En conséquence, il est
nécessaire de développer des méthodes fiables pour utiliser des modèles physiques de feu lors d’essais
à une échelle moindre qu’en grandeur réelle, pour l’estimation des émissions en grandeur réelle.
Les taux de production en gaz lors de l’essai en grandeur réelle sont souvent considérés comme les
valeurs précises pour les conditions d’essai spécifiques. Lors d’essais impliquant une partie du produit
fini dans un modèle physique de feu, les caractéristiques de l’éprouvette et les conditions de combustion
sont différentes de celles de l’essai en grandeur réelle. Dans la plupart des cas, le modèle physique de feu
reproduit une partie de l’ensemble du scénario en grandeur réelle, par exemple, des conditions initiales
bien ventilées ou des conditions ultérieures viciées. Les taux de production en produits de combustion
lors d’un essai au feu dépendent des conditions de l’appareillage, telles que: le rapport d’équivalence
combustible/air, si la décomposition se produit avec flammes ou sans flammes, la persistance de
flammes sur l’échantillon, la température de l’éprouvette et les effluents produits, la stabilité des
conditions de décomposition, et l’interaction de l’appareillage avec le processus de décomposition, avec
les effluents et avec les flammes.
Par conséquent, il est important de disposer d’une méthodologie normalisée pour comparer les taux
de production en gaz toxiques produits lors des essais de différentes grandeurs pour déterminer
l’adéquation de l’utilisation des données issues de modèles physiques de feu individuels lors de
l’évaluation d’un danger d’incendie ou d’un risque d’incendie. Il est également intéressant de pouvoir
comparer les données de taux de production issues de modèles physiques de feu différents pour
déterminer si et quand ils produisent des résultats comparables.
Le présent document concerne la comparaison de données sur les gaz toxiques entre des essais à petite
échelle (modèles physiques de feu) et des essais à grande échelle et entre différents essais à petite
échelle, à savoir:
a) la comparaison des données sur les gaz toxiques obtenues lors d’essais au feu de différentes
caractéristiques et échelles physiques selon une méthodologie permettant de déterminer si les
données sont comparables et, si ces données sont comparables, la procédure à suivre pour effectuer
des comparaisons pertinentes; et
b) la prévision des résultats à grande échelle sur la base de données d’essai à petite échelle ou vice versa.
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NORME INTERNATIONALE ISO 29903-1:2020(F)
Comparaison de données de gaz toxiques provenant de
différents essais —
Partie 1:
Lignes directrices et exigences
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les principes pour caractériser la production mesurée de gaz toxiques à
partir d’un essai au feu en laboratoire et fournit les bases pour comparer les résultats entre différents
types et différentes échelles de tels essais. Elle prend également en considération les incertitudes
associées aux déterminations des gaz. L’incertitude composée constitue un facteur essentiel dans
l’aptitude à établir la similitude ou la différence entre les résultats des essais.
Le degré de concordance entre un essai à l’échelle du laboratoire et un essai en grandeur réelle dépend
de la fidélité nécessaire lors de l’évaluation du danger d’incendie ou du risque d’incendie. Ce point n’est
pas abordé dans le présent document.
Celui-ci définit la pertinence et l’importance des données sur les gaz toxiques issues des mesurages
effectués lors de différents essais au feu. Une telle définition permet de fournir des recommandations
génériques sur la manière dont de telles données peuvent être comparées entre différentes échelles et
différents types d’essais au feu.
Les conditions de combustion représentées par l’essai au feu, d’autres caractéristiques spécifiques de
l’essai et de l’éprouvette, la stratégie d’échantillonnage des effluents du feu, et la technique d’analyse
des espèces de gaz toxiques constituent les facteurs les plus importants lors de la détermination de
l’importance des données relatives aux gaz toxiques.
Le présent document est destiné à servir d’outil pour:
a) la détermination de la pertinence et de l’importance des données sur les gaz toxiques obtenues lors
d’essais au feu;
b) la comparaison des données sur les gaz toxiques obtenues lors d’essais au feu de différentes échelles
et caractéristiques; et
c) la prévision des données sur les gaz toxiques obtenues lors d’un essai à grande échelle sur la base
de données obtenues lors d’un essai à petite échelle et vice versa.
Le présent document fournit des recommandations générales concernant la comparaison de données sur
les gaz toxiques entre des modèles physiques de feu de différentes échelles, mais il traite principalement
des gaz énumérés dans l’ISO 13571, à savoir: le dioxyde de carbone (CO ), le monoxyde de carbone (CO),
2
les halogénures d’hydrogène (HCl, HBr, HF), le dioxyde de soufre (SO ), le cyanure d’hydrogène (HCN),
2
les oxydes d’azote (NO, NO ), le formaldéhyde (CH O) et l’acroléine (C H O).
2 2 3 4
Le présent document ne s’applique pas à la caractérisation et aux comparaisons de la toxicité des
effluents issus d’essais au feu.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 s’applique (y compris les
éventuels amendements).
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ISO 29903-1:2020(F)
ISO 5725-1, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes
généraux et définitions
ISO 13344, Détermination du pouvoir toxique létal des effluents du feu
ISO 13571, Composants dangereux du feu — Lignes directrices pour l'estimation du temps disponible avant
que les conditions de tenabilité ne soient compromises
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 16312-1, Lignes directrices pour évaluer la validité des modèles de feu physiques pour l'obtention de
données sur les effluents du feu en vue de l'évaluation des risques et dangers — Partie 1: Critères
ISO 16730-1, Ingénierie de la sécurité incendie — Procédures et exigences pour la vérification et la
validation des méthodes de calcul — Partie 1: Généralités
ISO 19703, Production et analyse des gaz toxiques dans le feu — Calcul des taux de production des espèces,
des rapports d'équivalence et de l'efficacité de combustion dans les feux expérimentaux
ISO 19706, Lignes directrices pour l'évaluation des dangers du feu pour les personnes
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 5725-1, de l’ISO 13943 ainsi que
les suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/ .
3.1
essai au feu à petite échelle
essai à l’échelle du laboratoire
essai au feu effectué sur une éprouvette d’essai de petites dimensions
Note 1 à l'article: Dans ces essais, la longueur maximale type d’une éprouvette linéaire est inférieure à 1 m. Les
dimensions maximales types d’une éprouvette rectangulaire sont d’environ 0,1 m.
[SOURCE: : ISO 13943:2017, définition 3.346, modifiée — reformulation de la Note 1 à l’article et ajout
de l’expression «essais à l’échelle du laboratoire» comme expression préférée du fait de son utilisation
dans le présent document.]
3.2
essai au feu à moyenne échelle
essai au feu effectué sur une éprouvette d’essai dimensions petites-moyennes
Note 1 à l'article: Un essai au feu effectué sur une éprouvette dont la dimension maximale est située entre 0,5 m
et 1,0 m est appelé ici «essai au feu à moyenne échelle».
3.3
essai au feu à échelle intermédiaire
essai au feu effectué sur une éprouvette d’essai de dimensions moyennes
Note 1 à l'article: Un essai au feu effectué sur une éprouvette dont la dimension maximale est située entre 1 m et
3 m est généralement appelé «essai au feu à échelle intermédiaire».
[SOURCE: ISO 13943:2017, définition 3.233, modifiée — suppression des Notes 2 et 3 à l’article.]
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ISO 29903-1:2020(F)
3.4
essai au feu à grande échelle
essai au feu, qui ne peut pas être réalisé dans une pièce typique de laboratoire et qui est effectué sur
une éprouvette d’essai de grandes dimensions
Note 1 à l'article: Un essai au feu effectué sur une éprouvette dont la dimension maximale est supérieure à 3 m est
habituellement appelé «essai au feu à grande échelle».
[SOURCE: ISO 13943:2017, définition 3.239]
3.5
essai au feu en grandeur réelle
essai au feu qui simule une application donnée en prenant en compte les dimensions réelles, l’utilisation
ou l’installation réelle de l’objet et l’environnement
Note 1 à l'article: Cet essai suppose que les produits sont utilisés suivant les conditions fixées par le prescripteur
et/ou suivant les règles de l’art.
[SOURCE: ISO 13943:2017, définition 3.325]
3.6
effet de matrice
effet combiné de tous les composants de l’échantillon autres que l’analyte sur le mesurage de la grandeur
Note 1 à l'article: Effet de matrice (en chimie analytique) tel que défini dans le recueil de terminologie chimique
[1].
de l’IUPAC
Note 2 à l'article: L’effet de matrice, dans l’analyse des gaz toxiques dans un effluent du feu, sera l’effet combiné
des composants de l’effluent sur l’analyte.
Note 3 à l'article: Si un composant spécifique peut être identifié comme provoquant un effet, il est alors qualifié
d’interférence.
4 Conditions de combustion
4.1 Généralités
Les taux de production et la nature du composant de l’effluent du feu générés lors d’un essai au feu
de toute échelle sont déterminés par les combustibles impliqués et par les conditions thermiques et
oxydantes prédominantes dans le stade de feu considéré. Ces conditions déterminent également la
vitesse de combustion des produits/matériaux et, par conséquent, le taux de production des effluents.
Voir l’ISO 16312-1.
Au cours de l’essai au feu d’un produit fini, les conditions de combustion sont susceptibles de varier. Ces
variations comprennent la chimie de l’élément combustible et l’exhaustivité de la ventilation.
Le fait de déterminer si la décomposition se produit avec flammes ou sans flammes est un facteur
essentiel dans la production de gaz toxiques.
Les conditions de combustion, dans lesquelles les données sur les gaz toxiques sont déterminées,
doivent être aussi proches que possible des conditions équivalentes entre les modèles physiques de feu
ou les échelles d’essai comparés (voir Article 6).
NOTE 1 Une variation importante de la vitesse de combustion peut avoir une incidence sur le degré d’oxydation
de l’effluent émis. De plus petites variations de la vitesse de combustion peuvent n’avoir aucun effet significatif.
NOTE 2 Les stades du feu et les conditions de combustion correspondantes sont décrits dans l’ISO 19706.
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ISO 29903-1:2020(F)
4.2 Environnement thermique
Lors d’un essai, les conditions aux limites thermiques comprennent le flux de chaleur externe appliqué
et le flux de chaleur provenant de toute combustion avec flammes. La répartition du flux thermique
entre rayonnement, convection et conduction constitue également un facteur important.
L’environnement thermique auquel est soumise l’éprouvette au cours de la combustion comprend
à la fois la température des gaz et la température du matériau de l’échantillon, comme défini par les
conditions aux limites thermiques.
4.3 Ventilation
La disponibilité de l’oxygène (ventilation) dans les modèles physiques de feu comparés détermine les
conditions de combustion. La comparaison entre les différentes méthodes nécessite la caractérisation
des conditions de ventilation afin d’évaluer le degré de similitude.
Pour une expérience donnée, il est nécessaire d’identifier la manière dont la ventilation est caractérisée
et de déterminer si la caractérisation est locale ou globale.
Pour un modèle physique de feu dans lequel le taux de gazéification du combustible ainsi que le débit et
la concentration de l’oxygène entrant sont contrôlés séparément, la disponibilité relative de l’oxygène
peut être caractérisée par un rapport d’équivalence combustible/oxygène. Pour d’autres modèles
et d’autres essais au feu en grandeur réelle, il est possible que l’un ou les deux termes du rapport
d’équivalence ne soit pas bien connu. Dans ces cas, une caractérisation plus large est utilisée. Il pourrait
s’agir d’un rapport d’équivalence global ou d’une expression telle que «combustion sous-ventilée» ou
«combustion bien ventilée».
NOTE 1 Les méthodes de calcul des rapports d’équivalence pour les modèles physiques de feu sont données
dans l’ISO 19703.
NOTE 2 Dans certains essais au feu, la vitesse de l’air local peut être un facteur significatif. Cela s’applique
notamment à un four tubulaire où la vitesse de l’air peut avoir une incidence sur les résultats de la combustion.
4.4 Caractéristiques des éprouvettes
Les éprouvettes utilisées pour la comparaison des taux de production en gaz entre des modèles
physiques de feu ou entre un modèle physique de feu et un essai à plus grande échelle, doivent être
préparées à partir d’un seul lot du produit fini ou un seul lot de chacun des matériaux des composants.
Autrement, il doit être démontré qu’aucune différence de composition entre les éprouvettes, soumises à
essai dans les différents appareillages, n’a d’incidence significative sur le résultat de l’essai.
Pour les produits finis composés d’un matériau homogène unique, l’éprouvette utilisée dans un modèle
physique de feu doit être préparée de manière qu’elle soit adaptée aux contraintes de l’appareillage
d’essai.
Pour les éprouvettes prélevées dans des produits non homogènes, l’éprouvette doit également contenir
les mêmes parties des différents matériaux présents dans le produit fini lors des deux essais comparés.
Pour les produits commerciaux stratifiés, un modèle physique de feu idéal intègre les éprouvettes qui
préservent la relation entre les couches. Lorsque les contraintes du modèle ne le permettent pas, la
justification concernant la configuration des couches doit être documentée.
NOTE Les taux de production en gaz toxiques peuvent dépendre de la surface exposée, ainsi que de la durée
et de l’étendue de pénétration des couches.
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ISO 29903-1:2020(F)
5 Données sur les gaz toxiques
5.1 Identification des espèces toxiques
Le groupe minimal des gaz qui doivent être étudiés est donné dans l’ISO 13571.
Les gaz supplémentaires doivent être évalués sur la base de la composition chimique garantie de
l’éprouvette et du produit fini d’où elle a été prélevée.
5.2 Différentes expressions concernant les données sur les gaz toxiques
5.2.1 Généralités
Le paragraphe 5.2 récapitule les différentes expressions habituellement utilisées pour les données sur les
gaz toxiques obtenues lors d’essais au feu et détermine si ces données conviennent pour la comparaison
avec des données similaires obtenues lors d’autres essais ou si elles peuvent être utilisées pour la
prévision de résultats à grande échelle en se fondant sur des données à petite échelle et vice versa.
Les données expérimentales sur les gaz toxiques dégagés lors d’un essai au feu peuvent être exprimées de
plusieurs manières. À partir de données de mesure brutes, souvent exprimées comme des concentrations
de gaz provenant d’un modèle physique de feu spécifique, on obtient d
...
Questions, Comments and Discussion
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