Building products heat of combustion evaluation using cone calorimeter

• Autorzy: Fangrat Jadwiga , Papis Bartłomiej

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2025.07.21

Warianty tytułu

PL

Ocena ciepła spalania wyrobów budowlanych za pomocą kalorymetru stożkowego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The combustion process of building products was discussed based on experimental data in the context of building fire safety. Data were obtained using three standard methods: an ISO 5660 cone calorimeter, an EN ISO 1716 oxygen bomb calorimeter, and an EN ISO 1182 small cylindrical furnace. Various categories of building products were tested: cellulose-based products (particle boards and plywood), concrete, ceramics, insulation materials (thermal and/or acoustic), boards (wall/ceiling), mortars, adhesives, and thin coatings. The studied products exhibited very different fire properties, ranging from non-combustible to highly combustible. To differentiate non-combustible from combustible building products more effectively, a modified value of the heat of combustion was calculated using an extensive collection of test results according to the above-mentioned standard methods. A proposal is presented to modify the criteria for Euroclasses A1 and A2 to obtain a more realistic reaction-to-fire evaluation. The proposed approach relies on the modified heat of combustion as a convenient tool for fast and cost-effective initial non-combustibility evaluation. This approach appears to be an improvement over the current methods for distinguishing between non-combustible and combustible building products because it is a better representation of the actual physical combustion process.

PL

Omówiono proces spalania wyrobów budowlanych na podstawie danych doświadczalnych w odniesieniu do bezpieczeństwa pożarowego budynków. Dane uzyskuje się za pomocą trzech standardowych metod: kalorymetru stożkowego ISO 5660, kalorymetru z bombą tlenową EN ISO 1716 oraz małego pieca cylindrycznego EN ISO 1182. Badaniom poddano różne kategorie produktów budowlanych: produkty na bazie celulozy (płyty wiórowe, sklejka), beton, ceramikę, materiały izolacyjne (termiczne i/lub akustyczne), płyty (ścienne/sufitowe), zaprawy, kleje i cienkie powłoki. Badane produkty wykazywały bardzo różne właściwości palne, od niepalnych do łatwopalnych. W celu skuteczniejszego odróżnienia wyrobów budowlanych niepalnych od palnych, obliczono zmodyfikowaną wartość ciepła spalania dla obszernego zbioru wyników własnych badań zgodnie z wyżej wymienionymi standardowymi metodami. Przedstawiono propozycję modyfikacji kryteriów dla Euroklas A1 i A2 w celu uzyskania bardziej realistycznej oceny reakcji na ogień. Proponowane podejście opiera się na zmodyfikowanym cieple spalania jako wygodnym narzędziu do szybkiej i optymalnej kosztowo wstępnej oceny niepalności. Wydaje się, że podejście to stanowi postęp w stosunku do obecnych metod rozróżniania niepalnych i palnych produktów budowlanych, ponieważ lepiej odzwierciedla rzeczywisty proces spalania fizycznego.

Słowa kluczowe

EN

building product; cone calorimeter; heat of combustion; experimental investigation; fire safety; fire safety engineering; fire; Poland

PL

wyrób budowlany; kalorymetr stożkowy; ciepło spalania; badanie doświadczalne; bezpieczeństwo pożarowe; inżynieria bezpieczeństwa pożarowego; pożar; Polska

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 7
• Strony: 167--174
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Fangrat Jadwiga

• Building Research Institute, Fire Research Department

• https://orcid.org/0000-0002-7871-0032

autor

Papis Bartłomiej

• Building Research Institute, Fire Research Department

• https://orcid.org/0000-0002-8711-905X

Bibliografia

• [1] www.kgsp.pl (dostęp 20.10. 2021) – in Polish.
• [2] Mazur R. Statistic analysis of fires in Poland. In: Red book of fires. Part II. Fire statistic. 1st ed. Józefów: CNBOP – in Polish.
• [3] Ohlemiller T.J. Smouldering combustion propagation through permeable horizontal fuel layer. Combustion and Flame. 1990; 81, pp. 341-354.
• [4] Ohlemiller T.J. Smouldering combustion. In: DiNenno, P. J. ed. The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 4th ed., Quincy: NFPA, Publication No: HFPE08. 2008; pp. 2-229 - 2-259.
• [5] Fangrat J. On non-combustibility of commercial building materials. Fire and Materials. 2017. DOI: 10.1002/fam.2369.
• [6] Fangrat J., Janssens M.L. Modified heat of combustion as a tool for evaluating of building products combustibility. 15th International Fire and Materials Conference, San Francisco, USA, 06-08 February 2017, London: Interscience Communications – CD-ROM, pp. 878-888, 2017.
• [7] Fangrat J. Effect of increased organic content on fire properties of building product. Materiały Budowlane. 2012; 12, pp. 35-40 – in Polish.
• [8] Fangrat J. Aparadigm for building fire safety. Bull. Pol.Acad. Sci. Tech. Sci. 2025. DOI: 10.24425/bpasts.2024.152606.
• [9] EN13501-1 Fire classification of construction products and building elements – Part 1: Classificatin using test data from reaction to fire tests. CEN, Brussels.
• [10] Walton W.D., Thomas P.H. Estimating Temperatures in compartment fires. In: DiNenno, P. J. ed. The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 4th ed., Quincy: NFPA, Publication. 2008; No: HFPE08, pp. 3-204.
• [11] Thomas P.H. Testing products and materials for their contribution to flashover in rooms. Fire and Materials. 1981; 5 (3), pp. 103-111.
• [12] EN ISO 1182 Reaction to fire of building materials – Non combustibility test, CEN, Brussels.
• [13] EN ISO 1716 Reaction to fire of building materials – Determination of gross calorific value, CEN, Brussels.
• [14] ISO 5660-1:2015 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). International Organisation for Standardization, Geneva, 2020.
• [15] Dietenberger M. Update for combustion properties of wood components. Fire and Materials. 2002; 26, pp. 255-260.
• [16] Madrigal J., Guijarro M., Hernando C., Diez C., Marino E. Effective heat of combustion for flaming combustion of Mediterranean forest fuels. Fire Technology. 2011; 47, pp. 461-474.
• [17] Pawlak-Kruczek H. Co-firing of biomass with pulverised coal in oxygen enriched atmosphere. Chemical and Process Engineering. 2013; 34 (2), pp. 215-226.
• [18] Pawlak-Kruczek H. Problems of the combustion of young low-metamorphism rank fossil fuels, 1st ed., Wrocław: Wroc. Tech. Univ. 2003 – in Polish.
• [19] ISO/TS 5660-4:2016 Reaction-to-fire tests – Heat release, smoke production and mass loss rate. Part 4: Measurement of low levels of heat release. International Organisation for Standardization, Geneva, 2020.