SIST ISO 5660-1:2018
Reaction-to-fire tests -- Heat release, smoke production and mass loss rate -- Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement)
Reaction-to-fire tests -- Heat release, smoke production and mass loss rate -- Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement)
This part of ISO 5660 specifies a method for assessing the heat release rate and dynamic smoke
production rate of specimens exposed in the horizontal orientation to controlled levels of irradiance
with an external igniter. The heat release rate is determined by measurement of the oxygen consumption
derived from the oxygen concentration and the flow rate in the combustion product stream. The time to
ignition (sustained flaming) is also measured in this test.
The dynamic smoke production rate is calculated from measurement of the attenuation of a laser light
beam by the combustion product stream. Smoke obscuration is recorded for the entire test, regardless
of whether the specimen is flaming or not.
Essais de réaction au feu -- Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse -- Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de dégagement de fumée (mesurage dynamique)
L'ISO 5660-1:2015 sp�cifie une m�thode permettant d'�valuer le d�bit calorifique et le taux de d�gagement dynamique de fum�e d'�prouvettes orient�es horizontalement et expos�es � des niveaux d'�clairement �nerg�tique contr�l�s au moyen d'une source externe. Le d�bit calorifique est d�termin� en mesurant la consommation d'oxyg�ne d�riv�e de la concentration d'oxyg�ne, ainsi que le d�bit dans le conduit d'�vacuation des produits de combustion. Le temps d'allumage (flamme persistante) est �galement mesur� au cours de cet essai.
Le taux de d�gagement dynamique de fum�e est calcul� � partir d'une mesure de l'att�nuation d'un faisceau laser par le flux de produits de combustion. L'obscurcissement par la fum�e est enregistr� pendant toute la dur�e de l'essai, que l'�prouvette s'enflamme ou non.
Preskusi odziva na ogenj - Sproščanje toplote, nastajanje dima in stopnja izgube mase - 1. del: Hitrost sproščanja toplote (metoda konusnega kalorimetra) in nastajanja dima (dinamično merjenje)
Ta del standarda ISO 5660 določa metodo za ocenjevanje hitrosti sproščanja toplote in dinamične hitrosti nastajanja dima za vzorce, ki so v vodoravnem položaju izpostavljeni nadzorovanim ravnem sevanja iz zunanje vžigalne naprave. Hitrost sproščanja toplote se določi z merjenjem porabe kisika, ki izhaja iz koncentracije kisika in stopnje pretoka proizvodov pri zgorevanju. Prav tako se pri tem preskusu izmeri čas do vžiga (gorenje s plamenom).
Dinamična hitrost nastajanja dima se izračuna iz meritve slabljenja laserskega žarka zaradi pretoka proizvodov pri zgorevanju. Zmanjšanje vidljivosti zaradi dima se beleži skozi cel preskus ne glede na to, ali vzorec gori s plamenom ali ne.
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Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5660-1
Third edition
2015-03-15
Corrected version
2021-01
Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss
rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter
method) and smoke production rate
(dynamic measurement)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage dynamique)
Reference number
ISO 5660-1:2015(E)
©
ISO 2015
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ISO 5660-1:2015(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2015
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 5660-1:2015(E)
Contents Page
Foreword .v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols .3
5 Principle .4
6 Apparatus .5
6.1 General . 5
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater . 5
6.3 Radiation shield . 5
6.4 Irradiance control . 5
6.5 Weighing device . 5
6.6 Specimen holder . 6
6.7 Retainer frame . 6
6.8 Exhaust gas system with flow measuring instrumentation . 6
6.9 Gas sampling apparatus . 6
6.10 Ignition circuit . 7
6.11 Ignition timer . 7
6.12 Oxygen analyser . 7
6.13 Heat flux meters . 7
6.14 Calibration burner . 7
6.15 Data collection and analysis system . 8
6.16 Optional side screens . 8
6.17 Smoke obscuration measuring system. 8
6.18 Smoke system thermocouple . 8
6.19 Optical filters . 8
7 Suitability of a product for testing .9
7.1 Surface characteristics . 9
7.2 Asymmetrical products . 9
7.3 Materials of short burning time . 9
7.4 Composite specimens. 9
7.5 Dimensionally unstable materials . 9
7.6 Materials that require testing under compression .10
8 Specimen construction and preparation.10
8.1 Specimens .10
8.2 Conditioning of specimens .11
8.3 Preparation .11
8.3.1 Specimen wrapping .11
8.3.2 Specimen preparation .11
8.3.3 Preparing specimens of materials that require testing under compression .11
9 Test environment .12
10 Calibration .12
10.1 Preliminary calibrations .12
10.1.1 General.12
10.1.2 Irradiance control system response characteristics .12
10.1.3 Weighing device response time .12
10.1.4 Weighing device output drift .12
10.1.5 Oxygen analyser delay and response times .12
10.1.6 Oxygen analyser output noise and drift .13
10.1.7 Effect of side screens .13
10.2 Operating calibrations .14
© ISO 2015 – All rights reserved iii
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ISO 5660-1:2015(E)
10.2.1 General.14
10.2.2 Weighing device accuracy .14
10.2.3 Oxygen analyser.14
10.2.4 Heat release rate calibration .15
10.2.5 Heater calibration .15
10.3 Smoke meter calibration .15
10.3.1 Calibration with neutral density filters .15
10.3.2 Calibration before test.15
10.4 Less frequent calibrations .15
10.4.1 Operating heat flux meter calibration .15
10.4.2 Linearity of heat release rate measurements .15
10.4.3 Accuracy of calibration burner flow meter .16
11 Test procedure .16
11.1 General precautions . .16
11.2 Initial preparation .16
11.3 Procedure .17
12 Calculations.18
12.1 General .18
12.2 Calibration constant for oxygen consumption analysis .18
12.3 Heat release rate .18
12.4 Exhaust duct flow rate .19
12.5 Mass loss rate .19
12.6 Smoke obscuration .20
13 Test report .20
Annex A (informative) Commentary and guidance notes for operators .31
Annex B (informative) Supplementary calculations — Normalization to the mass loss rate
of the specific extinction area of specimen .36
Annex C (informative) Resolution, precision and bias .38
Annex D (informative) Mass loss rate and effective heat of combustion .44
Annex E (informative) Testing in the vertical orientation .45
Annex F (informative) Calibration of the working heat flux meter .48
Annex G (informative) Calculation of heat release with additional gas analysis .49
Annex H (informative) Calculation of Effective Critical Heat Flux for Ignition .53
Bibliography .54
iv © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 5660-1:2015(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 on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 1, Fire initiation
and growth.
This third edition of ISO 5660-1 cancels and replaces ISO 5660-1:2002 (second edition) and
ISO 5660-2:2002 (first edition), which have been technically revised and merged.
ISO 5660 consists of the following parts, under the general title Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss rate:
— Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement)
— Part 3: Guidance on measurement [Technical Specification]
The following part is under preparation:
— Part 4: Measurement of heat release for determination of low levels of combustibility.
This corrected version of ISO 5660-1:2015 incorporates the following correction:
— Formula (4) has been corrected.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5660-1:2015(E)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production
and mass loss rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
1 Scope
This part of ISO 5660 specifies a method for assessing the heat release rate and dynamic smoke
production rate of specimens exposed in the horizontal orientation to controlled levels of irradiance
with an external igniter. The heat release rate is determined by measurement of the oxygen consumption
derived from the oxygen concentration and the flow rate in the combustion product stream. The time to
ignition (sustained flaming) is also measured in this test.
The dynamic smoke production rate is calculated from measurement of the attenuation of a laser light
beam by the combustion product stream. Smoke obscuration is recorded for the entire test, regardless
of whether the specimen is flaming or not.
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 554, Standard atmospheres for conditioning and/or testing — Specifications
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 14697, Fire tests — Guidance on the choice of substrates for building products
3 Terms and definitions
For the purposes of this international standard, the terms and definitions given in ISO 13943 and the
following apply.
3.1
essentially flat surface
surface whose irregularity from a plane does not exceed ± 1 mm
3.2
flashing
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of less than 1 s
3.3
ignition
onset of sustained flaming as defined in 3.10
© ISO 2015 – All rights reserved 1
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ISO 5660-1:2015(E)
3.4
irradiance
(at a point of a surface) quotient of the radiant flux incident on an infinitesimal element of surface
containing the point, and the area of that element
Note 1 to entry: Convective heating is negligible in the horizontal specimen orientation. For this reason, the term
“irradiance” is used instead of “heat flux” throughout this part of ISO 5660 as it best indicates the essentially
radiative mode of heat transfer.
3.5
material
single substance or uniformly dispersed mixture
EXAMPLE Metal, stone, timber, concrete, mineral fibre and polymers
3.6
orientation
plane in which the exposed face of the specimen is located during testing, with either the vertical or
horizontally face upwards
3.7
oxygen consumption principle
proportional relationship between the mass of oxygen consumed during combustion and the heat
released
3.8
product
material, composite or assembly about which information is required
3.9
specimen
representative piece of the product which is to be tested together with any substrate or treatment
Note 1 to entry: For certain types of product, for example products that contain an air gap or joints, it may not be
possible to prepare specimens that are representative of the end-use conditions (see Clause 7).
3.10
sustained flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of over 10 s
3.11
transitory flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of between 1 and 10 s
3.12
smoke obscuration
reduction, usually expressed as a percentage, in the intensity of light due to its passage through smoke
3.13
extinction coefficient
natural logarithm of the ratio of incident light intensity to transmitted light intensity, per unit light
path length
3.14
smoke production
integral of the smoke production rate over the time interval being considered
3.15
smoke production rate
product of the volumetric flow rate of smoke and the extinction coefficient of the smoke at the point of
measurement
2 © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 5660-1:2015(E)
4 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols and their designations and units
Symbol Designations Unit
2
A exposed surface area of specimen m
2
A initially exposed surface area of the specimen m
s
1/2 1/2 1/2
C orifice flow meter calibration constant m g K
D’ optical density 1
−1
F optical density calibration factor m
−1
Δh net heat of combustion K J g
c
−1
Δh effective net heat of combustion M J kg
c,eff
I /I ratio of incident light to transmitted light 1
o
−1
k linear Napierian absorption coefficient (commonly called extinction coefficient) m
−1
k measured calibration extinction coefficient m
1
−1
k calculated calibration extinction coefficient m
2
−1
k measured extinction coefficient m
m
L light path length through smoke m
m mass of the specimen g
Δm total mass loss g
m mass of the specimen at the end of the test g
f
m mass of the specimen at sustained flaming g
s
−2 −1
average mass loss rate per unit area between 10 % and 90 % of mass loss g m s
m
A,109− 0
m mass of the specimen at 10 % of total mass loss g
10
m mass of the specimen at 90 % of total mass loss g
90
−1
mass loss rate of the specimen g s
m
−1
mass flow rate in exhaust duct kg s
m
e
−1
M molecular weight of the gases flowing through the exhaust duct kg mol
Δp orifice meter pressure differential Pa
2 −1
P smoke production rate m s
s
−1
P smoke production rate normalized to the specimen area s
s,A
heat release rate kW
q
−2
heat release rate per unit area kW m
q
A
−2
maximum value of the heat release rate per unit area kW m
q
A,max
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
q
ig
A,180
180 s later
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
q ig
A,300
300 s later
−2
Q total heat released per unit area during the entire test MJ m
A,tot
r stoichiometric oxygen/fuel mass ratio 1
o
2
S total smoke production m
2 −2
S total smoke production per unit area m m
A
2 −2
S total smoke production per unit area before ignition m m
A,1
2 −2
S total smoke production per unit area after ignition m m
A,2
t time s
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ISO 5660-1:2015(E)
Table 1 (continued)
Symbol Designations Unit
t delay time of the oxygen analyser s
d
t time to ignition (onset of sustained flaming) s
ig
Δt sampling time interval s
t time at 10 % of total mass loss s
10
t time at 90 % of total mass loss s
90
T absolute temperature of gas at the orifice meter K
e
T temperature of the smoke at the point of measurement K
s
3 −1
volume flow rate of smoke at the point of measurement m s
V
s
X oxygen analyser reading, mole fraction of oxygen 1
O2
0
X initial value of oxygen analyser reading 1
O2
1
X oxygen analyser reading, before delay time correction 1
O2
−3
ρ density kg m
2 −1
σ specific extinction area m kg
[11]
NOTE Detailed discussion of some of these parameters and their units is given in reference .
5 Principle
The test method is based on the observation that, generally, the net heat of combustion is proportional
3
to the amount of oxygen required for combustion. The relationship is that approximately 13,1 × 10 kJ
of heat are released per kilogram of oxygen consumed. Specimens in the test are burned under ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range of 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of oxygen concentrations and exhaust gas flow rates.
This test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the rate of
evolution of heat during its involvement in fire. These properties are determined on small representative
specimens.
The principle of the smoke measurement is based on the observation that, generally, the intensity of light
that is transmitted through a volume of combustion products is an exponentially decreasing function
of distance. This is commonly referred to as Bouguer’s law. Specimens in the test are burned in ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of smoke obscuration, exhaust gas flow rate, and mass
loss rate of the specimen. Smoke obscuration is measured as the fraction of laser light intensity that
is transmitted through the smoke in the exhaust duct. This fraction is used to calculate the extinction
coefficient according to Bouguer's law. The test results are reported in terms of smoke production and
smoke production rate-both normalized to exposed specimen surface area. Smoke production rate is
calculated as the product of the extinction coefficient and the volumetric flow rate of the smoke in the
exhaust duct. Smoke production is calculated by numerical integration of the smoke production rate
over the time interval being considered. The variables reported are normalized to area because smoke
production is proportional to area.
The test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the rate of
evolution of smoke and to the amount of smoke produced during its involvement in a well-ventilated
fire. These properties are once again determined on small representative specimens.
4 © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 5660-1:2015(E)
6 Apparatus
6.1 General
A schematic representation of the apparatus required for this part of ISO 5660 is given in Figure 1. The
individual components are described in detail in 6.2 to 6.19.
Carbon Monoxide and Carbon dioxide measurements can optionally, and additionally, be made and
used in the calculation of the heat release rate. The apparatus, procedures and calculation methods
described in Annex G are then applicable.
With minor modi
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5660-1
Third edition
2015-03-15
Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter
method) and smoke production rate
(dynamic measurement)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage dynamique)
Reference number
ISO 5660-1:2015(E)
©
ISO 2015
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5660-1:2015(E)
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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
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Published in Switzerland
ii © ISO 2015 – All rights reserved
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ISO 5660-1:2015(E)
Contents Page
Foreword .v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols .3
5 Principle .4
6 Apparatus .5
6.1 General . 5
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater . 5
6.3 Radiation shield . 5
6.4 Irradiance control . 5
6.5 Weighing device . 5
6.6 Specimen holder . 6
6.7 Retainer frame . 6
6.8 Exhaust gas system with flow measuring instrumentation . 6
6.9 Gas sampling apparatus . 6
6.10 Ignition circuit . 7
6.11 Ignition timer . 7
6.12 Oxygen analyser . 7
6.13 Heat flux meters . 7
6.14 Calibration burner . 7
6.15 Data collection and analysis system . 8
6.16 Optional side screens . 8
6.17 Smoke obscuration measuring system. 8
6.18 Smoke system thermocouple . 8
6.19 Optical filters . 8
7 Suitability of a product for testing .9
7.1 Surface characteristics . 9
7.2 Asymmetrical products . 9
7.3 Materials of short burning time . 9
7.4 Composite specimens. 9
7.5 Dimensionally unstable materials . 9
7.6 Materials that require testing under compression .10
8 Specimen construction and preparation.10
8.1 Specimens .10
8.2 Conditioning of specimens .10
8.3 Preparation .11
8.3.1 Specimen wrapping .11
8.3.2 Specimen preparation .11
8.3.3 Preparing specimens of materials that require testing under compression .11
9 Test environment .11
10 Calibration .12
10.1 Preliminary calibrations .12
10.1.1 General.12
10.1.2 Irradiance control system response characteristics .12
10.1.3 Weighing device response time .12
10.1.4 Weighing device output drift .12
10.1.5 Oxygen analyser delay and response times .12
10.1.6 Oxygen analyser output noise and drift .13
10.1.7 Effect of side screens .13
10.2 Operating calibrations .14
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ISO 5660-1:2015(E)
10.2.1 General.14
10.2.2 Weighing device accuracy .14
10.2.3 Oxygen analyser.14
10.2.4 Heat release rate calibration .14
10.2.5 Heater calibration .15
10.3 Smoke meter calibration .15
10.3.1 Calibration with neutral density filters .15
10.3.2 Calibration before test.15
10.4 Less frequent calibrations .15
10.4.1 Operating heat flux meter calibration .15
10.4.2 Linearity of heat release rate measurements .15
10.4.3 Accuracy of calibration burner flow meter .15
11 Test procedure .16
11.1 General precautions . .16
11.2 Initial preparation .16
11.3 Procedure .16
12 Calculations.17
12.1 General .17
12.2 Calibration constant for oxygen consumption analysis .18
12.3 Heat release rate .18
12.4 Exhaust duct flow rate .18
12.5 Mass loss rate .19
12.6 Smoke obscuration .19
13 Test report .20
Annex A (informative) Commentary and guidance notes for operators .31
Annex B (informative) Supplementary calculations — Normalization to the mass loss rate
of the specific extinction area of specimen .36
Annex C (informative) Resolution, precision and bias .38
Annex D (informative) Mass loss rate and effective heat of combustion .44
Annex E (informative) Testing in the vertical orientation .45
Annex F (informative) Calibration of the working heat flux meter .48
Annex G (informative) Calculation of heat release with additional gas analysis .49
Annex H (informative) Calculation of Effective Critical Heat Flux for Ignition .53
Bibliography .54
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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 on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 1, Fire
initiation and growth.
This third edition of ISO 5660-1 cancels and replaces ISO 5660-1:2002 (second edition) and
ISO 5660-2:2002 (first edition), which have been technically revised and merged.
ISO 5660 consists of the following parts, under the general title Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss rate:
— Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement)
— Part 3: Guidance on measurement [Technical Specification]
The following part is under preparation:
— Part 4: Measurement of heat release for determination of low levels of combustibility.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5660-1:2015(E)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production
and mass loss rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
1 Scope
This part of ISO 5660 specifies a method for assessing the heat release rate and dynamic smoke
production rate of specimens exposed in the horizontal orientation to controlled levels of irradiance
with an external igniter. The heat release rate is determined by measurement of the oxygen consumption
derived from the oxygen concentration and the flow rate in the combustion product stream. The time to
ignition (sustained flaming) is also measured in this test.
The dynamic smoke production rate is calculated from measurement of the attenuation of a laser light
beam by the combustion product stream. Smoke obscuration is recorded for the entire test, regardless
of whether the specimen is flaming or not.
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 554, Standard atmospheres for conditioning and/or testing — Specifications
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 14697, Fire tests — Guidance on the choice of substrates for building products
3 Terms and definitions
For the purposes of this international standard, the terms and definitions given in ISO 13943 and the
following apply.
3.1
essentially flat surface
surface whose irregularity from a plane does not exceed ± 1 mm
3.2
flashing
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of less than 1 s
3.3
ignition
onset of sustained flaming as defined in 3.10
© ISO 2015 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 5660-1:2015(E)
3.4
irradiance
(at a point of a surface) quotient of the radiant flux incident on an infinitesimal element of surface
containing the point, and the area of that element
Note 1 to entry: Convective heating is negligible in the horizontal specimen orientation. For this reason, the term
“irradiance” is used instead of “heat flux” throughout this part of ISO 5660 as it best indicates the essentially
radiative mode of heat transfer.
3.5
material
single substance or uniformly dispersed mixture
EXAMPLE Metal, stone, timber, concrete, mineral fibre and polymers
3.6
orientation
plane in which the exposed face of the specimen is located during testing, with either the vertical or
horizontally face upwards
3.7
oxygen consumption principle
proportional relationship between the mass of oxygen consumed during combustion and the heat released
3.8
product
material, composite or assembly about which information is required
3.9
specimen
representative piece of the product which is to be tested together with any substrate or treatment
Note 1 to entry: For certain types of product, for example products that contain an air gap or joints, it may not be
possible to prepare specimens that are representative of the end-use conditions (see Clause 7).
3.10
sustained flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of over 10 s
3.11
transitory flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of between 1 and 10 s
3.12
smoke obscuration
reduction, usually expressed as a percentage, in the intensity of light due to its passage through smoke
3.13
extinction coefficient
natural logarithm of the ratio of incident light intensity to transmitted light intensity, per unit light path
length
3.14
smoke production
integral of the smoke production rate over the time interval being considered
3.15
smoke production rate
product of the volumetric flow rate of smoke and the extinction coefficient of the smoke at the point
of measurement
2 © ISO 2015 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 5660-1:2015(E)
4 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols and their designations and units
Symbol Designations Unit
2
A exposed surface area of specimen m
2
A initially exposed surface area of the specimen m
s
1/2 1/2 1/2
C orifice flow meter calibration constant m g K
D’ optical density 1
−1
F optical density calibration factor m
−1
Δh net heat of combustion K J g
c
−1
Δh effective net heat of combustion M J kg
c,eff
I /I ratio of incident light to transmitted light 1
o
−1
k linear Napierian absorption coefficient (commonly called extinction coefficient) m
−1
k measured calibration extinction coefficient m
1
−1
k calculated calibration extinction coefficient m
2
−1
k measured extinction coefficient m
m
L light path length through smoke m
m mass of the specimen g
Δm total mass loss g
m mass of the specimen at the end of the test g
f
m mass of the specimen at sustained flaming g
s
−2 −1
average mass loss rate per unit area between 10 % and 90 % of mass loss g m s
m
A,109− 0
m mass of the specimen at 10 % of total mass loss g
10
m mass of the specimen at 90 % of total mass loss g
90
−1
mass loss rate of the specimen g s
m
−1
mass flow rate in exhaust duct kg s
m
e
−1
M molecular weight of the gases flowing through the exhaust duct kg mol
Δp orifice meter pressure differential Pa
2 −1
P smoke production rate m s
s
−1
P smoke production rate normalized to the specimen area s
s,A
heat release rate kW
q
−2
heat release rate per unit area kW m
q
A
−2
maximum value of the heat release rate per unit area kW m
q
A,max
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
ig
q
A,180
180 s later
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
ig
q
A,300
300 s later
−2
Q total heat released per unit area during the entire test MJ m
A,tot
r stoichiometric oxygen/fuel mass ratio 1
o
© ISO 2015 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 5660-1:2015(E)
Table 1 (continued)
Symbol Designations Unit
2
S total smoke production m
2 −2
S total smoke production per unit area m m
A
2 −2
S total smoke production per unit area before ignition m m
A,1
2 −2
S total smoke production per unit area after ignition m m
A,2
t time s
t delay time of the oxygen analyser s
d
t time to ignition (onset of sustained flaming) s
ig
Δt sampling time interval s
t time at 10 % of total mass loss s
10
t time at 90 % of total mass loss s
90
T absolute temperature of gas at the orifice meter K
e
T temperature of the smoke at the point of measurement K
s
3 −1
volume flow rate of smoke at the point of measurement m s
V
s
X oxygen analyser reading, mole fraction of oxygen 1
O2
0
X initial value of oxygen analyser reading 1
O2
1
X oxygen analyser reading, before delay time correction 1
O2
−3
ρ density kg m
2 −1
σ specific extinction area m kg
[11]
NOTE Detailed discussion of some of these parameters and their units is given in reference .
5 Principle
The test method is based on the observation that, generally, the net heat of combustion is proportional
3
to the amount of oxygen required for combustion. The relationship is that approximately 13,1 × 10 kJ
of heat are released per kilogram of oxygen consumed. Specimens in the test are burned under ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range of 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of oxygen concentrations and exhaust gas flow rates.
This test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the
rate of evolution of heat during its involvement in fire. These properties are determined on small
representative specimens.
The principle of the smoke measurement is based on the observation that, generally, the intensity of light
that is transmitted through a volume of combustion products is an exponentially decreasing function
of distance. This is commonly referred to as Bouguer’s law. Specimens in the test are burned in ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of smoke obscuration, exhaust gas flow rate, and mass
loss rate of the specimen. Smoke obscuration is measured as the fraction of laser light intensity that
is transmitted through the smoke in the exhaust duct. This fraction is used to calculate the extinction
coefficient according to Bouguer’s law. The test results are reported in terms of smoke production and
smoke production rate-both normalized to exposed specimen surface area. Smoke production rate is
calculated as the product of the extinction coefficient and the volumetric flow rate of the smoke in the
exhaust duct. Smoke production is calculated by numerical integration of the smoke production rate
over the time interval being considered. The variables reported are normalized to area because smoke
production is proportional to area.
4 © ISO 2015 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5660-1:2015(E)
The test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the rate of
evolution of smoke and to the amount of smoke produced during its involvement in a well-ventilated fire.
These properties are once again determined on small representative specimens.
6 Apparatus
6.1 General
A schematic representation of the apparatus required for this part of ISO 5660 is given in Figure 1. The
individual components are described in detail in 6.2 to 6.19.
Carbon Monoxide and Carbon dioxide measurements can optionally, and additionally, be made and used
in the calculation of the heat release rate. The apparatus, procedures and calculation methods described
in Annex G are then applicable.
With minor modifications to the apparatus, specimens may be tested in the vertical orientation. Annex E
gives guidance on these modifications.
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater
The active element of the heater
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 5660-1:2018
01-september-2018
1DGRPHãþD
SIST ISO 5660-1:1995
3UHVNXVLRG]LYDQDRJHQM6SURãþDQMHWRSORWHQDVWDMDQMHGLPDLQVWRSQMDL]JXEH
PDVHGHO +LWURVWVSURãþDQMDWRSORWH PHWRGDNRQXVQHJDNDORULPHWUD LQ
QDVWDMDQMDGLPD GLQDPLþQRPHUMHQMH
Reaction-to-fire tests -- Heat release, smoke production and mass loss rate -- Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic
measurement)
Essais de réaction au feu -- Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de
perte de masse -- Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage dynamique)
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 5660-1:2015
ICS:
13.220.50 Požarna odpornost Fire-resistance of building
gradbenih materialov in materials and elements
elementov
SIST ISO 5660-1:2018 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
---------------------- Page: 2 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5660-1
Third edition
2015-03-15
Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter
method) and smoke production rate
(dynamic measurement)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage dynamique)
Reference number
ISO 5660-1:2015(E)
©
ISO 2015
---------------------- Page: 3 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
ISO 5660-1:2015(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2015
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested 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 2015 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
ISO 5660-1:2015(E)
Contents Page
Foreword .v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols .3
5 Principle .4
6 Apparatus .5
6.1 General . 5
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater . 5
6.3 Radiation shield . 5
6.4 Irradiance control . 5
6.5 Weighing device . 5
6.6 Specimen holder . 6
6.7 Retainer frame . 6
6.8 Exhaust gas system with flow measuring instrumentation . 6
6.9 Gas sampling apparatus . 6
6.10 Ignition circuit . 7
6.11 Ignition timer . 7
6.12 Oxygen analyser . 7
6.13 Heat flux meters . 7
6.14 Calibration burner . 7
6.15 Data collection and analysis system . 8
6.16 Optional side screens . 8
6.17 Smoke obscuration measuring system. 8
6.18 Smoke system thermocouple . 8
6.19 Optical filters . 8
7 Suitability of a product for testing .9
7.1 Surface characteristics . 9
7.2 Asymmetrical products . 9
7.3 Materials of short burning time . 9
7.4 Composite specimens. 9
7.5 Dimensionally unstable materials . 9
7.6 Materials that require testing under compression .10
8 Specimen construction and preparation.10
8.1 Specimens .10
8.2 Conditioning of specimens .10
8.3 Preparation .11
8.3.1 Specimen wrapping .11
8.3.2 Specimen preparation .11
8.3.3 Preparing specimens of materials that require testing under compression .11
9 Test environment .11
10 Calibration .12
10.1 Preliminary calibrations .12
10.1.1 General.12
10.1.2 Irradiance control system response characteristics .12
10.1.3 Weighing device response time .12
10.1.4 Weighing device output drift .12
10.1.5 Oxygen analyser delay and response times .12
10.1.6 Oxygen analyser output noise and drift .13
10.1.7 Effect of side screens .13
10.2 Operating calibrations .14
© ISO 2015 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 5 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
ISO 5660-1:2015(E)
10.2.1 General.14
10.2.2 Weighing device accuracy .14
10.2.3 Oxygen analyser.14
10.2.4 Heat release rate calibration .14
10.2.5 Heater calibration .15
10.3 Smoke meter calibration .15
10.3.1 Calibration with neutral density filters .15
10.3.2 Calibration before test.15
10.4 Less frequent calibrations .15
10.4.1 Operating heat flux meter calibration .15
10.4.2 Linearity of heat release rate measurements .15
10.4.3 Accuracy of calibration burner flow meter .15
11 Test procedure .16
11.1 General precautions . .16
11.2 Initial preparation .16
11.3 Procedure .16
12 Calculations.17
12.1 General .17
12.2 Calibration constant for oxygen consumption analysis .18
12.3 Heat release rate .18
12.4 Exhaust duct flow rate .18
12.5 Mass loss rate .19
12.6 Smoke obscuration .19
13 Test report .20
Annex A (informative) Commentary and guidance notes for operators .31
Annex B (informative) Supplementary calculations — Normalization to the mass loss rate
of the specific extinction area of specimen .36
Annex C (informative) Resolution, precision and bias .38
Annex D (informative) Mass loss rate and effective heat of combustion .44
Annex E (informative) Testing in the vertical orientation .45
Annex F (informative) Calibration of the working heat flux meter .48
Annex G (informative) Calculation of heat release with additional gas analysis .49
Annex H (informative) Calculation of Effective Critical Heat Flux for Ignition .53
Bibliography .54
iv © ISO 2015 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
ISO 5660-1:2015(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 on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 1, Fire
initiation and growth.
This third edition of ISO 5660-1 cancels and replaces ISO 5660-1:2002 (second edition) and
ISO 5660-2:2002 (first edition), which have been technically revised and merged.
ISO 5660 consists of the following parts, under the general title Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss rate:
— Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement)
— Part 3: Guidance on measurement [Technical Specification]
The following part is under preparation:
— Part 4: Measurement of heat release for determination of low levels of combustibility.
© ISO 2015 – All rights reserved v
---------------------- Page: 7 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
---------------------- Page: 8 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5660-1:2015(E)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production
and mass loss rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
1 Scope
This part of ISO 5660 specifies a method for assessing the heat release rate and dynamic smoke
production rate of specimens exposed in the horizontal orientation to controlled levels of irradiance
with an external igniter. The heat release rate is determined by measurement of the oxygen consumption
derived from the oxygen concentration and the flow rate in the combustion product stream. The time to
ignition (sustained flaming) is also measured in this test.
The dynamic smoke production rate is calculated from measurement of the attenuation of a laser light
beam by the combustion product stream. Smoke obscuration is recorded for the entire test, regardless
of whether the specimen is flaming or not.
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 554, Standard atmospheres for conditioning and/or testing — Specifications
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 14697, Fire tests — Guidance on the choice of substrates for building products
3 Terms and definitions
For the purposes of this international standard, the terms and definitions given in ISO 13943 and the
following apply.
3.1
essentially flat surface
surface whose irregularity from a plane does not exceed ± 1 mm
3.2
flashing
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of less than 1 s
3.3
ignition
onset of sustained flaming as defined in 3.10
© ISO 2015 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 9 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
ISO 5660-1:2015(E)
3.4
irradiance
(at a point of a surface) quotient of the radiant flux incident on an infinitesimal element of surface
containing the point, and the area of that element
Note 1 to entry: Convective heating is negligible in the horizontal specimen orientation. For this reason, the term
“irradiance” is used instead of “heat flux” throughout this part of ISO 5660 as it best indicates the essentially
radiative mode of heat transfer.
3.5
material
single substance or uniformly dispersed mixture
EXAMPLE Metal, stone, timber, concrete, mineral fibre and polymers
3.6
orientation
plane in which the exposed face of the specimen is located during testing, with either the vertical or
horizontally face upwards
3.7
oxygen consumption principle
proportional relationship between the mass of oxygen consumed during combustion and the heat released
3.8
product
material, composite or assembly about which information is required
3.9
specimen
representative piece of the product which is to be tested together with any substrate or treatment
Note 1 to entry: For certain types of product, for example products that contain an air gap or joints, it may not be
possible to prepare specimens that are representative of the end-use conditions (see Clause 7).
3.10
sustained flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of over 10 s
3.11
transitory flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of between 1 and 10 s
3.12
smoke obscuration
reduction, usually expressed as a percentage, in the intensity of light due to its passage through smoke
3.13
extinction coefficient
natural logarithm of the ratio of incident light intensity to transmitted light intensity, per unit light path
length
3.14
smoke production
integral of the smoke production rate over the time interval being considered
3.15
smoke production rate
product of the volumetric flow rate of smoke and the extinction coefficient of the smoke at the point
of measurement
2 © ISO 2015 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
ISO 5660-1:2015(E)
4 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols and their designations and units
Symbol Designations Unit
2
A exposed surface area of specimen m
2
A initially exposed surface area of the specimen m
s
1/2 1/2 1/2
C orifice flow meter calibration constant m g K
D’ optical density 1
−1
F optical density calibration factor m
−1
Δh net heat of combustion K J g
c
−1
Δh effective net heat of combustion M J kg
c,eff
I /I ratio of incident light to transmitted light 1
o
−1
k linear Napierian absorption coefficient (commonly called extinction coefficient) m
−1
k measured calibration extinction coefficient m
1
−1
k calculated calibration extinction coefficient m
2
−1
k measured extinction coefficient m
m
L light path length through smoke m
m mass of the specimen g
Δm total mass loss g
m mass of the specimen at the end of the test g
f
m mass of the specimen at sustained flaming g
s
−2 −1
average mass loss rate per unit area between 10 % and 90 % of mass loss g m s
m
A,109− 0
m mass of the specimen at 10 % of total mass loss g
10
m mass of the specimen at 90 % of total mass loss g
90
−1
mass loss rate of the specimen g s
m
−1
mass flow rate in exhaust duct kg s
m
e
−1
M molecular weight of the gases flowing through the exhaust duct kg mol
Δp orifice meter pressure differential Pa
2 −1
P smoke production rate m s
s
−1
P smoke production rate normalized to the specimen area s
s,A
heat release rate kW
q
−2
heat release rate per unit area kW m
q
A
−2
maximum value of the heat release rate per unit area kW m
q
A,max
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
ig
q
A,180
180 s later
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
ig
q
A,300
300 s later
−2
Q total heat released per unit area during the entire test MJ m
A,tot
r stoichiometric oxygen/fuel mass ratio 1
o
© ISO 2015 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 11 ----------------------
SIST ISO 5660-1:2018
ISO 5660-1:2015(E)
Table 1 (continued)
Symbol Designations Unit
2
S total smoke production m
2 −2
S total smoke production per unit area m m
A
2 −2
S total smoke production per unit area before ignition m m
A,1
2 −2
S total smoke production per unit area after ignition m m
A,2
t time s
t delay time of the oxygen analyser s
d
t time to ignition (onset of sustained flaming) s
ig
Δt sampling time interval s
t time at 10 % of total mass loss s
10
t time at 90 % of total mass loss s
90
T absolute temperature of gas at the orifice meter K
e
T temperature of the smoke at the point of measurement K
s
3 −1
volume flow rate of smoke at the point of measurement m s
V
s
X oxygen analyser reading, mole fraction of oxygen 1
O2
0
X initial value of oxygen analyser reading 1
O2
1
X oxygen analyser reading, before delay time correction 1
O2
−3
ρ density kg m
2 −1
σ specific extinction area m kg
[11]
NOTE Detailed discussion of some of these parameters and their units is given in reference .
5 Principle
The test method is based on the observation that, generally, the net heat of combustion is proportional
3
to the amount of oxygen required for combustion. The relationship is that approximately 13,1 × 10 kJ
of heat are released per kilogram of oxygen consumed. Specimens in the test are burned under ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range of 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of oxygen concentrations and exhaust gas flow rates.
This test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the
rate of evolution of heat during its involvement in fire. These properties are determined on small
representative specimens.
The principle of the smoke measurement is based on the observation that, generally, the intensity of light
that is transmitted through a volume of combustion products is an exponentially decreasing function
of distance. This is commonly referred to as Bouguer’s law. Specimens in the test are burned in ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of smoke obscuration, exhaust gas flow rate, and mass
loss rate of the specimen. Smoke obscuration is measured as the fraction of laser light intensity that
is transmitted through the smoke in the exhaust duct. This fraction is used to calculate the extinction
coefficient according to Bouguer’s law. The test results are reported in terms of smoke production and
smoke production rate-both normalized to exposed specimen surface area. Smo
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5660-1
Troisième édition
2015-03-15
Version corrigée
2021-01
Essais de réaction au feu — Débit
calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1:
Débit calorifique (méthode au
calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage
dynamique)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production and mass
loss rate —
Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
Numéro de référence
ISO 5660-1:2015(F)
©
ISO 2015
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5660-1:2015(F)
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ISO 5660-1:2015(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 3
5 Principe . 4
6 Appareillage . 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement . 5
6.3 Écran antirayonnement . 5
6.4 Système de contrôle de l'éclairement énergétique . 6
6.5 Dispositif de pesage . 6
6.6 Support d'éprouvette. 6
6.7 Cadre de retenue . 6
6.8 Système d'évacuation des gaz avec appareillage de mesure de débit . 6
6.9 Appareillage d’échantillonnage des gaz . 7
6.10 Circuit d'allumage. 7
6.11 Dispositif de mesure du temps d'allumage . 7
6.12 Analyseur d'oxygène . 7
6.13 Fluxmètres thermiques . 7
6.14 Brûleur d'étalonnage . 8
6.15 Système de collecte et d'analyse des données . 8
6.16 Écrans latéraux facultatifs . 8
6.17 Système de mesure de l'obscurcissement par la fumée (photomètre) . 8
6.18 Thermocouple du système de mesure de la fumée . 9
6.19 Filtres optiques . 9
7 Aptitude d’un produit aux essais . 9
7.1 Caractéristiques de surface . 9
7.2 Produits asymétriques . 9
7.3 Matériaux à faible temps de combustion .10
7.4 Éprouvettes composites .10
7.5 Matériaux dimensionnellement instables .10
7.6 Matériaux devant être soumis à essai sous compression .10
8 Construction et préparation des éprouvettes .11
8.1 Éprouvettes .11
8.2 Conditionnement des éprouvettes .11
8.3 Préparation .12
8.3.1 Emballage des éprouvettes .12
8.3.2 Préparation des éprouvettes .12
8.3.3 Préparation des éprouvettes de matériaux devant être soumis à essai sous
compression . .12
9 Environnement d'essai.12
10 Étalonnage .13
10.1 Étalonnages préliminaires .13
10.1.1 Généralités .13
10.1.2 Caractéristiques de réponse du système de contrôle d'éclairement énergétique 13
10.1.3 Temps de réponse du dispositif de pesage .13
10.1.4 Dérive de la sortie du dispositif de pesage .13
10.1.5 Temps de retard et de réponse de l'analyseur d'oxygène .13
10.1.6 Bruit et dérive de la sortie de l'analyseur d'oxygène .14
10.1.7 Effet des écrans latéraux .14
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10.2 Étalonnages pendant les essais .15
10.2.1 Généralités .15
10.2.2 Exactitude du dispositif de pesage .15
10.2.3 Analyseur d'oxygène . .15
10.2.4 Étalonnage du débit calorifique .16
10.2.5 Étalonnage du dispositif de chauffage.16
10.3 Étalonnage du photomètre .16
10.3.1 Étalonnage avec des filtres de densité neutre .16
10.3.2 Étalonnage avant essai.16
10.4 Étalonnages moins fréquents .16
10.4.1 Étalonnage du fluxmètre thermique de travail . .16
10.4.2 Linéarité des mesures de débit calorifique .17
10.4.3 Exactitude du débitmètre du brûleur d'étalonnage .17
11 Mode opératoire d'essai .17
11.1 Précautions générales .17
11.2 Préparation initiale .18
11.3 Mode opératoire .18
12 Calculs .19
12.1 Généralités .19
12.2 Constante d'étalonnage pour l'analyse de la consommation d'oxygène .19
12.3 Débit calorifique .20
12.4 Débit du conduit d'évacuation .20
12.5 Vitesse de perte de masse .21
12.6 Obscurcissement par la fumée .21
13 Rapport d'essai .22
Annexe A (informative) Commentaires et notes explicatives à l'attention des opérateurs .33
Annexe B (informative) Calculs supplémentaires — Surface spécifique d'extinction de
l'éprouvette rapportée à la vitesse de perte de masse.38
Annexe C (informative) Résolution, fidélité et erreur de justesse .40
Annexe D (informative) Vitesse de perte de masse et chaleur effective de combustion .46
Annexe E (informative) Essais en orientation verticale .47
Annexe F (informative) Étalonnage du fluxmètre thermique de travail .50
Annexe G (informative) Calcul du débit calorifique à l'aide d'une analyse de gaz
supplémentaires .51
Annexe H (informative) Calcul du flux énergétique critique effectif pour l'allumage .55
Bibliographie .56
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ISO 5660-1:2015(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/d irectives).
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. 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/br evets).
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 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'OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires
Le comité en charge du présent document est l'ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 1, Amorçage et
développement du feu.
Cette troisième édition de l'ISO 5660-1 annule et remplace l'ISO 5660-1:2002 (deuxième édition) et
l'ISO 5660-2:2002 (première édition), qui ont fait l'objet d'une révision technique et d'une fusion.
L'ISO 5660 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Essais de réaction au feu —
Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse:
— Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de dégagement de fumée (mesure
dynamique)
— Partie 3: Lignes directrices relatives au mesurage [Spécification technique]
La partie suivante est en cours d'élaboration:
— Partie 4: Mesurage du débit calorifique pour la détermination des bas niveaux de combustibilité
La présente version corrigée de l'ISO 5560-1:2015 inclut la correction suivante:
— La formule (4) a été corrigée.
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NORME INTERNATIONALE ISO 5660-1:2015(F)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de
dégagement de fumée et taux de perte de masse —
Partie 1:
Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux
de dégagement de fumée (mesurage dynamique)
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 5660 spécifie une méthode permettant d'évaluer le débit calorifique et le
taux de dégagement dynamique de fumée d'éprouvettes orientées horizontalement et exposées à
des niveaux d'éclairement énergétique contrôlés au moyen d'une source externe. Le débit calorifique
est déterminé en mesurant la consommation d'oxygène dérivée de la concentration d'oxygène, ainsi
que le débit dans le conduit d'évacuation des produits de combustion. Le temps d'allumage (flamme
persistante) est également mesuré au cours de cet essai.
Le taux de dégagement dynamique de fumée est calculé à partir d'une mesure de l'atténuation d'un
faisceau laser par le flux de produits de combustion. L'obscurcissement par la fumée est enregistré
pendant toute la durée de l'essai, que l'éprouvette s’enflamme ou non.
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 s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 554, Atmosphères normales de conditionnement et/ou d'essai — Spécifications
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 14697, Essais de réaction au feu — Lignes directrices sur le choix de subjectiles pour les produits du
bâtiment et du transport
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions donnés dans l'ISO 13943
ainsi que les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
surface essentiellement plane
surface dont les irrégularités par rapport à un plan n'excèdent pas ± 1 mm
3.2
flamme intermittente
présence d'une flamme sur ou au-dessus de la surface de l'éprouvette pendant des périodes
inférieures à 1 s
3.3
allumage
apparition d’une flamme persistante telle que définie en 3.10
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ISO 5660-1:2015(F)
3.4
éclairement énergétique
(en un point d'une surface) quotient du flux radiatif incident reçu par un élément de surface infinitésimal
contenant le point, par l'aire de cet élément
Note 1 à l'article: Le chauffage par convection étant négligeable pour les éprouvettes orientées horizontalement,
la présente partie de l'ISO 5660 emploie le terme « éclairement énergétique » à la place de « flux de chaleur » car
il indique mieux le mode essentiellement rayonnant du transfert thermique.
3.5
matériau
substance simple ou mélange uniformément dispersé
EXEMPLE Métal, pierre, bois, béton, fibres minérales et polymères.
3.6
orientation
plan dans lequel se situe la face exposée de l'éprouvette pendant les essais, la face verticale ou
horizontale étant dirigée vers le haut
3.7
principe de consommation d'oxygène
relation de proportionnalité entre la masse d'oxygène consommée pendant la combustion et la
chaleur dégagée
3.8
produit
matériau, composite ou assemblage à propos duquel des informations sont requises
3.9
éprouvette
partie représentative du produit à soumettre à essai avec un éventuel subjectile ou traitement
Note 1 à l'article: Pour certains types de produits (contenant une lame d'air ou des joints, par exemple), la
préparation d'éprouvettes représentatives des conditions d'utilisation finale (voir Article 7) peut s'avérer
impossible.
3.10
flamme persistante
présence d'une flamme sur ou au-dessus de la surface de l'éprouvette pendant des périodes
supérieures à 10 s
3.11
flamme fugace
présence d'une flamme sur ou au-dessus de la surface de l'éprouvette pendant des périodes comprises
entre 1 s et 10 s
3.12
obscurcissement par la fumée
réduction, généralement exprimée en pourcentage, de l'intensité de la lumière lors de son passage à
travers la fumée
3.13
coefficient d'extinction
logarithme népérien du rapport de l'intensité lumineuse incidente à l'intensité lumineuse transmise,
par unité de longueur du trajet optique
3.14
production de fumée
intégrale du taux de dégagement de fumée sur l'intervalle de temps considéré
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ISO 5660-1:2015(F)
3.15
taux de dégagement de fumée
produit du débit volumétrique de fumée par le coefficient d'extinction de la fumée au point de mesure
4 Symboles
Voir le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et leurs désignations et unités
Symbole Désignations Unité
2
A aire de la surface exposée de l'éprouvette m
2
A aire de la surface initialement exposée de l'éprouvette m
s
1/2 1/2 1/2
C constante d'étalonnage du débitmètre à diaphragme m g K
D’ densité optique 1
−1
F facteur d'étalonnage de densité optique m
−1
Δh pouvoir calorifique inférieur kJ g
c
−1
Δh chaleur effective de combustion MJ kg
c,eff
I /I rapport de la lumière incidente à la lumière transmise 1
o
−1
k coefficient népérien d'absorption linéaire (communément appelé coefficient m
d'extinction)
−1
k coefficient d'extinction d'étalonnage mesuré m
1
−1
k coefficient d'extinction d'étalonnage calculé m
2
−1
k coefficient d'extinction mesuré m
m
L longueur du trajet optique à travers la fumée m
m masse de l'éprouvette g
Δm perte de masse totale g
m masse de l'éprouvette à la fin de l'essai g
f
m masse de l'éprouvette à l’apparition d'une flamme persistante g
s
−2 −1
vitesse moyenne de perte de masse par unité de surface entre 10 % et 90 % de g m s
m
A,109− 0
perte de masse
m masse de l'éprouvette à 10 % de la perte de masse totale g
10
m masse de l'éprouvette à 90 % de la perte de masse totale g
90
−1
vitesse de perte de masse de l'éprouvette g s
m
−1
débit massique à l'intérieur du conduit d'évacuation kg s
m
e
−1
M masse moléculaire des gaz circulant dans le conduit d'évacuation kg mol
Δp pression différentielle du débitmètre à diaphragme Pa
2 −1
P taux de dégagement de fumée m s
s
−1
P taux de dégagement de fumée rapporté à l'aire de l'éprouvette s
s,A
débit calorifique kW
q
−2
débit calorifique par unité de surface kW m
q
A
−2
valeur maximale du débit calorifique par unité de surface kW m
q
A,max
−2
débit calorifique moyen par unité de surface sur la période débutant à t et kW m
q ig
A,180
prenant fin 180 s plus tard
−2
débit calorifique moyen par unité de surface sur la période débutant à t et kW m
q
ig
A,300
prenant fin 300 s plus tard
−2
Q chaleur totale dégagée par unité de surface pendant la totalité de l'essai MJ m
A,tot
r rapport stœchiométrique de masse oxygène/combustible 1
o
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ISO 5660-1:2015(F)
Tableau 1 (suite)
Symbole Désignations Unité
2
S production totale de fumée m
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface m m
A
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface avant allumage m m
A,1
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface après allumage m m
A,2
t temps s
t temps de retard de l'analyseur d'oxygène s
d
t temps d'allumage (apparition d'une flamme persistante) s
ig
Δt intervalle d'échantillonnage s
t temps à 10 % de la perte de masse totale s
10
t temps à 90 % de la perte de masse totale s
90
T température absolue du gaz au niveau du débitmètre à diaphragme K
e
T température de la fumée au point de mesure K
s
3 −1
débit volumétrique de fumée au point de mesure m s
V
s
X fraction molaire d'oxygène indiquée par l'analyseur d'oxygène 1
O2
0
X valeur initiale indiquée par l'analyseur d'oxygène 1
O2
1
X valeur indiquée par l'analyseur d'oxygène avant la correction du temps de retard 1
O2
−3
ρ masse volumique kg m
2 −1
σ surface spécifique d'extinction m kg
NOTE Une discussion détaillée concernant certains de ces paramètres et leurs unités figure dans la
[11]
référence .
5 Principe
La méthode d'essai est basée sur l'observation suivante: le pouvoir calorifique inférieur est généralement
3
proportionnel à la quantité d'oxygène requise pour la combustion. La relation est qu'environ 13,1 × 10
kJ de chaleur sont libérés par kilogramme d'oxygène consommé. Lors de l'essai, les éprouvettes sont
brûlées dans des conditions d'air ambiant, tout en étant soumises à un éclairement énergétique externe
-2 -2
prédéterminé compris entre 0 kW m et 75 kW m . Les concentrations d'oxygène et les débits de gaz
évacués sont mesurés.
Cette méthode d’essai permet d'évaluer la contribution que le produit soumis à essai peut apporter à
la vitesse d'évolution de la chaleur au cours d'un feu dans lequel il est impliqué. Ces propriétés sont
déterminées sur de petites éprouvettes représentatives.
Le principe du mesurage de la fumée est basé sur l'observation suivante: l'intensité de la lumière
transmise à travers un volume de produits de combustion est généralement une fonction exponentielle
décroissante de la distance. Il est communément appelé loi de Bouguer. Lors de l'essai, les éprouvettes
sont brûlées dans des conditions d'air ambiant, tout en étant soumises à un éclairement énergétique
-2 -2
externe prédéterminé compris entre 0 kW m et 75 kW m . L'obscurcissement par la fumée, le débit
de gaz évacués et la vitesse de perte de masse de l'éprouvette sont mesurés. L'obscurcissement par la
fumée est mesuré en tant que fraction de l'intensité de la lumière laser qui est transmise à travers la
fumée dans le conduit d'évacuation. Cette fraction est utilisée pour calculer le coefficient d'extinction
selon la loi de Bouguer. Les résultats d'essai sont consignés en termes de production de fumée et de taux
de dégagement de fumée, tous deux rapportés à l'aire de la surface exposée de l'éprouvette. Le taux de
dégagement de fumée est calculé com
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5660-1
Troisième édition
2015-03-15
Essais de réaction au feu — Débit
calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1:
Débit calorifique (méthode au
calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage
dynamique)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production and mass loss
rate —
Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
Numéro de référence
ISO 5660-1:2015(F)
©
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ISO 5660-1:2015(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 3
5 Principe . 4
6 Appareillage . 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement . 5
6.3 Écran antirayonnement . 5
6.4 Système de contrôle de l’éclairement énergétique . 6
6.5 Dispositif de pesage . 6
6.6 Support d’éprouvette . 6
6.7 Cadre de retenue . 6
6.8 Système d’évacuation des gaz avec appareillage de mesure de débit . 6
6.9 Appareillage d’échantillonnage des gaz . 7
6.10 Circuit d’allumage . 7
6.11 Dispositif de mesure du temps d’allumage. 7
6.12 Analyseur d’oxygène . 7
6.13 Fluxmètres thermiques . 8
6.14 Brûleur d’étalonnage . 8
6.15 Système de collecte et d’analyse des données . 8
6.16 Écrans latéraux facultatifs . 8
6.17 Système de mesure de l’obscurcissement par la fumée (photomètre) . 8
6.18 Thermocouple du système de mesure de la fumée . 9
6.19 Filtres optiques . 9
7 Aptitude d’un produit aux essais . 9
7.1 Caractéristiques de surface . 9
7.2 Produits asymétriques . 9
7.3 Matériaux à faible temps de combustion .10
7.4 Éprouvettes composites .10
7.5 Matériaux dimensionnellement instables .10
7.6 Matériaux devant être soumis à essai sous compression .10
8 Construction et préparation des éprouvettes .11
8.1 Éprouvettes .11
8.2 Conditionnement des éprouvettes .11
8.3 Préparation .12
9 Environnement d’essai .12
10 Étalonnage .13
10.1 Étalonnages préliminaires .13
10.2 Étalonnages pendant les essais .15
10.3 Étalonnage du photomètre .16
10.4 Étalonnages moins fréquents .16
11 Mode opératoire d’essai.17
11.1 Précautions générales .17
11.2 Préparation initiale .17
11.3 Mode opératoire .18
12 Calculs .19
12.1 Généralités .19
12.2 Constante d’étalonnage pour l’analyse de la consommation d’oxygène .19
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12.3 Débit calorifique .20
12.4 Débit du conduit d’évacuation .20
12.5 Vitesse de perte de masse .21
12.6 Obscurcissement par la fumée .21
13 Rapport d’essai .22
Annexe A (informative) Commentaires et notes explicatives à l’attention des opérateurs .33
Annexe B (informative) Calculs supplémentaires — Surface spécifique d’extinction de l’éprouvette
rapportée à la vitesse de perte de masse .39
Annexe C (informative) Résolution, fidélité et erreur de justesse .41
Annexe D (informative) Vitesse de perte de masse et chaleur effective de combustion .47
Annexe E (informative) Essais en orientation verticale .48
Annexe F (informative) Étalonnage du fluxmètre thermique de travail .51
Annexe G (informative) Calcul du débit calorifique à l’aide d’une analyse de
gaz supplémentaires .52
Annexe H (informative) Calcul du flux énergétique critique effectif pour l’allumage .57
Bibliographie .58
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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 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. 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 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’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires
Le comité en charge du présent document est l’ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 1, Amorçage et
développement du feu.
Cette troisième édition de l’ISO 5660-1 annule et remplace l’ISO 5660-1:2002 (deuxième édition) et
l’ISO 5660-2:2002 (première édition), qui ont fait l’objet d’une révision technique et d’une fusion.
L’ISO 5660 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Essais de réaction au feu —
Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse:
— Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de dégagement de fumée (mesure
dynamique)
— Partie 3: Lignes directrices relatives au mesurage [Spécification technique]
La partie suivante est en cours d’élaboration:
— Partie 4: Mesurage du débit calorifique pour la détermination des bas niveaux de combustibilité
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NORME INTERNATIONALE ISO 5660-1:2015(F)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de
dégagement de fumée et taux de perte de masse —
Partie 1:
Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux
de dégagement de fumée (mesurage dynamique)
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 5660 spécifie une méthode permettant d’évaluer le débit calorifique et le taux
de dégagement dynamique de fumée d’éprouvettes orientées horizontalement et exposées à des niveaux
d’éclairement énergétique contrôlés au moyen d’une source externe. Le débit calorifique est déterminé
en mesurant la consommation d’oxygène dérivée de la concentration d’oxygène, ainsi que le débit dans
le conduit d’évacuation des produits de combustion. Le temps d’allumage (flamme persistante) est
également mesuré au cours de cet essai.
Le taux de dégagement dynamique de fumée est calculé à partir d’une mesure de l’atténuation d’un
faisceau laser par le flux de produits de combustion. L’obscurcissement par la fumée est enregistré
pendant toute la durée de l’essai, que l’éprouvette s’enflamme ou non.
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 s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 554, Atmosphères normales de conditionnement et/ou d’essai — Spécifications
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 14697, Essais de réaction au feu — Lignes directrices sur le choix de subjectiles pour les produits du
bâtiment et du transport
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13943
ainsi que les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
surface essentiellement plane
surface dont les irrégularités par rapport à un plan n’excèdent pas ± 1 mm
3.2
flamme intermittente
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes inférieures
à 1 s
3.3
allumage
apparition d’une flamme persistante telle que définie en 3.10
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3.4
éclairement énergétique
(en un point d’une surface) quotient du flux radiatif incident reçu par un élément de surface infinitésimal
contenant le point, par l’aire de cet élément
Note 1 à l’article: Le chauffage par convection étant négligeable pour les éprouvettes orientées horizontalement,
la présente partie de l’ISO 5660 emploie le terme « éclairement énergétique » à la place de « flux de chaleur » car
il indique mieux le mode essentiellement rayonnant du transfert thermique.
3.5
matériau
substance simple ou mélange uniformément dispersé
EXEMPLE Métal, pierre, bois, béton, fibres minérales et polymères.
3.6
orientation
plan dans lequel se situe la face exposée de l’éprouvette pendant les essais, la face verticale ou horizontale
étant dirigée vers le haut
3.7
principe de consommation d’oxygène
relation de proportionnalité entre la masse d’oxygène consommée pendant la combustion et la chaleur
dégagée
3.8
produit
matériau, composite ou assemblage à propos duquel des informations sont requises
3.9
éprouvette
partie représentative du produit à soumettre à essai avec un éventuel subjectile ou traitement
Note 1 à l’article: Pour certains types de produits (contenant une lame d’air ou des joints, par exemple), la préparation
d’éprouvettes représentatives des conditions d’utilisation finale (voir Article 7) peut s’avérer impossible.
3.10
flamme persistante
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes supérieures
à 10 s
3.11
flamme fugace
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes comprises
entre 1 s et 10 s
3.12
obscurcissement par la fumée
réduction, généralement exprimée en pourcentage, de l’intensité de la lumière lors de son passage à
travers la fumée
3.13
coefficient d’extinction
logarithme népérien du rapport de l’intensité lumineuse incidente à l’intensité lumineuse transmise, par
unité de longueur du trajet optique
3.14
production de fumée
intégrale du taux de dégagement de fumée sur l’intervalle de temps considéré
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3.15
taux de dégagement de fumée
produit du débit volumétrique de fumée par le coefficient d’extinction de la fumée au point de mesure
4 Symboles
Voir le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et leurs désignations et unités
Symbole Désignations Unité
2
A aire de la surface exposée de l’éprouvette m
2
A aire de la surface initialement exposée de l’éprouvette m
s
1/2 1/2 1/2
C constante d’étalonnage du débitmètre à diaphragme m g K
D’ densité optique 1
−1
F facteur d’étalonnage de densité optique m
−1
Δh pouvoir calorifique inférieur kJ g
c
−1
Δh chaleur effective de combustion MJ kg
c,eff
I /I rapport de la lumière incidente à la lumière transmise 1
o
−1
k coefficient népérien d’absorption linéaire (communément appelé coefficient m
d’extinction)
−1
k coefficient d’extinction d’étalonnage mesuré m
1
−1
k coefficient d’extinction d’étalonnage calculé m
2
−1
k coefficient d’extinction mesuré m
m
L longueur du trajet optique à travers la fumée m
m masse de l’éprouvette g
Δm perte de masse totale g
m masse de l’éprouvette à la fin de l’essai g
f
m masse de l’éprouvette à l’apparition d’une flamme persistante g
s
−2 −1
vitesse moyenne de perte de masse par unité de surface entre 10 % et 90 % de g m s
m
A,109− 0
perte de masse
m masse de l’éprouvette à 10 % de la perte de masse totale g
10
m masse de l’éprouvette à 90 % de la perte de masse totale g
90
−1
m
vitesse de perte de masse de l’éprouvette g s
−1
débit massique à l’intérieur du conduit d’évacuation kg s
m
e
−1
M masse moléculaire des gaz circulant dans le conduit d’évacuation kg mol
Δp pression différentielle du débitmètre à diaphragme Pa
2 −1
P taux de dégagement de fumée m s
s
−1
P taux de dégagement de fumée rapporté à l’aire de l’éprouvette s
s,A
q débit calorifique kW
−2
débit calorifique par unité de surface kW m
q
A
−2
valeur maximale du débit calorifique par unité de surface kW m
q
A,max
−2
débit calorifique moyen par unité de surface sur la période débutant à t et kW m
q ig
A,180
prenant fin 180 s plus tard
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Tableau 1 (suite)
Symbole Désignations Unité
−2
débit calorifique moyen par unité de surface sur la période débutant à t et kW m
q ig
A,300
prenant fin 300 s plus tard
−2
Q chaleur totale dégagée par unité de surface pendant la totalité de l’essai MJ m
A,tot
r rapport stœchiométrique de masse oxygène/combustible 1
o
2
S production totale de fumée m
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface m m
A
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface avant allumage m m
A,1
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface après allumage m m
A,2
t temps s
t temps de retard de l’analyseur d’oxygène s
d
t temps d’allumage (apparition d’une flamme persistante) s
ig
Δt intervalle d’échantillonnage s
t temps à 10 % de la perte de masse totale s
10
t temps à 90 % de la perte de masse totale s
90
T température absolue du gaz au niveau du débitmètre à diaphragme K
e
T température de la fumée au point de mesure K
s
3 −1
débit volumétrique de fumée au point de mesure m s
V
s
X fraction molaire d’oxygène indiquée par l’analyseur d’oxygène 1
O2
0
X valeur initiale indiquée par l’analyseur d’oxygène 1
O2
1
X valeur indiquée par l’analyseur d’oxygène avant la correction du temps de 1
O2
retard
−3
ρ masse volumique kg m
2 −1
σ surface spécifique d’extinction m kg
NOTE Une discussion détaillée concernant certains de ces paramètres et leurs unités figure dans la
[11]
référence .
5 Principe
La méthode d’essai est basée sur l’observation suivante: le pouvoir calorifique inférieur est généralement
3
proportionnel à la quantité d’oxygène requise pour la combustion. La relation est qu’environ 13,1 × 10
kJ de chaleur sont libérés par kilogramme d’oxygène consommé. Lors de l’essai, les éprouvettes sont
brûlées dans des conditions d’air ambiant, tout en étant soumises à un éclairement énergétique externe
-2 -2
prédéterminé compris entre 0 kW m et 75 kW m . Les concentrations d’oxygène et les débits de gaz
évacués sont mesurés.
Cette méthode d’essai permet d’évaluer la contribution que le produit soumis à essai peut apporter à
la vitesse d’évolution de la chaleur au cours d’un feu dans lequel il est impliqué. Ces propriétés sont
déterminées sur de petites éprouvettes représentatives.
Le principe du mesurage de la fumée est basé sur l’observation suivante: l’intensité de la lumière
transmise à travers un volume de produits de combustion est généralement une fonction exponentielle
décroissante de la distance. Il est communément appelé loi de Bouguer. Lors de l’essai, les éprouvettes
sont brûlées dans des conditions d’air ambiant, tout en étant soumises à un éclairement énergétique
-2 -2
externe prédéterminé compris entre 0 kW m et 75 kW m . L’obscurcissement par la fumée, le débit
de gaz évacués et la vitesse de perte de masse de l’éprouvette sont mesurés. L’obscurcissement par la
fumée est mesuré en tant que fraction de l’intensité de la lumière laser qui est transmise à travers la
fumée dans le conduit d’évacuation. Cette fraction est utilisée pour calculer le coefficient d’extinction
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selon la loi de Bouguer. Les résultats d’essai sont consignés en termes de production de fumée et de taux
de dégagement de fumée, tous deux rapportés à l’aire de la surface exposée de l’éprouvette. Le taux de
dégagement de fumée est calculé comme le produit du coefficient d’extinction par le débit volumétrique
de fumée dans le conduit d’évacuation. La production de fumée est calculée par intégration numérique
du taux de dégagement de fumée sur l’intervalle de temps considéré. Les variables sont rapportées à
l’aire parce que la production de fumée est proportionnelle à l’aire.
La méthode d’essai permet d’évaluer la contribution que le produit soumis à essai peut apporter à la
vitesse d’évolution de la fumée et à la quantité de fumée produite au cours d’un feu bien ventilé dans lequel
il est impliqué. Ces propriétés sont elles aussi déterminées sur de petites éprouvettes représentatives.
6 Appareillage
6.1 Généralités
Une représentation schématique de l’appareillage requis pour la présente partie de l’ISO 5660 est donnée
à la Figure 1. Les composants individuels sont décrits en détail en 6.2 à 6.19.
Des mesurages du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone peuvent être réalisés de façon
facultative et complémentaire et utilisés pour calculer le débit calorifique. L’appareillage, les modes
opératoires et les méthodes de calcul décrits dans l’Annexe G sont alors applicables.
En apportant des modifications mineures à l’appareillage, les éprouvettes peuvent être soumises à essai
en orientation verticale. L’Annexe E fournit des informations sur ces modifications.
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement
L’élément actif du dispositif de chauffage doit être constitué d’un serpentin chauffant électrique,
étroitement enroulé de façon à obtenir une forme tronconique (voir Figure 2) et capable de délivrer une
puissance de 5 000 W à la tension de fonctionnement. Le dispositif de chauffage doit être enfermé dans
un cône en acier inoxydable à double coque, l’espace entre les deux coques étant occupé par un matelas
-3
de fibres réfractaires de 13 mm d’épaisseur nominale et de 100 kg m de masse volumique nominale.
L’éclairement énergétique créé par le dispositif de chauffage doit être maintenu à un niveau préréglé
en contrôlant la température moyenne de trois thermocouples (les thermocouples gainés en acier
inoxydable de type K se sont avérés adaptés, mais l’inconel ou d’autres matériaux à hautes performances
conviennent également), disposés de façon symétrique et en contact avec l’élément chauffant, sans
être soudés à celui-ci (voir Figure 2). Des thermocouples gainés de 3,0 mm de diamètre extérieur avec
jonction chaude exposée, ou des thermocouples gainés de 1,0 mm à 1,6 mm de diamètre extérieur
avec jonction chaude non exposée, doivent être utilisés. Le dispositif de chauffage doit être capable de
-2
créer, à la surface de l’éprouvette, un éclairement énergétique allant jusqu’à 75 kW m . Cet éclairement
énergétique doit être uniforme à l’intérieur d’une zone centrale de 50 mm x 50 mm de la surface exposée
−2
de l’éprouvette, avec une tolérance de ± 2 % pour un éclairement énergétique de 50 kW m .
6.3 Écran antirayonnement
Le dispositif de chauffage conique doit être équipé d’un écran antirayonnement amovible destiné à
protéger l’éprouvette contre l’éclairement énergétique avant le début d’un essai. Cet écran doit être
constitué d’un matéri
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.