EN ISO 1716 определяет высшую теплоту сгорания — PCS, от французского pouvoir calorifique supérieur — строительного изделия или его компонентов. Действующая редакция — ISO 1716:2018 (EN ISO 1716:2018). Результат выражается в MJ/kg; в системе евроклассов он необходим для каждой классификации A1 и является одним из двух путей к A2.
Сложность этого испытания не в аппаратуре, а в том, что значимые числа очень малы. Изделие, претендующее на A1, должно показать PCS порядка 2 MJ/kg. Это малая доля энергии, выделяемой типичным органическим топливом, поэтому каждый источник погрешности, пренебрежимый при испытании топлива, становится существенным.
Принцип в одном абзаце
Взвешенную пробу полностью сжигают в герметичной стальной бомбе, заполненной кислородом под давлением. Бомба находится в известной массе воды внутри изолированной рубашки. Повышение температуры воды с поправкой на теплообмен с окружающей средой, умноженное на энергетический эквивалент калориметра, даёт выделившуюся теплоту. Поскольку большинство неорганических изделий самостоятельно не горят, к пробе добавляют вспомогательное вещество для сжигания с известной теплотой сгорания — обычно бензойную кислоту, — и его вклад вычитают.
Обычно выполняют три определения и усредняют их.
Место PCS в EN 13501-1
| Объект | Класс A1 | Класс A2 |
|---|---|---|
| Однородное изделие или существенный компонент | PCS ≤ 2.0 MJ/kg | PCS ≤ 3.0 MJ/kg |
| Внутренний несущественный компонент | PCS ≤ 1.4 MJ/m² | PCS ≤ 4.0 MJ/m² |
| Изделие в целом | PCS ≤ 2.0 MJ/kg | PCS ≤ 3.0 MJ/kg |
Наружные несущественные компоненты — облицовка, тонкое покрытие — имеют собственные пределы на квадратный метр; берите их непосредственно из стандарта классификации. Обратите внимание на единицу измерения: для несущественных компонентов критерий задаётся на единицу площади, поэтому вам также нужна точная масса квадратного метра этого слоя. Хороший результат калориметра, умноженный на неточную поверхностную плотность, даёт неточную классификацию.
Для A1 EN ISO 1716 всегда сочетается с EN ISO 1182. Для A2 EN ISO 1716 может заменить EN ISO 1182 в части негорючести, но большинству изделий всё равно требуется испытание единичным горящим предметом.
Калибровка — это и есть измерение
Энергетический эквивалент калориметра определяют сжиганием сертифицированной бензойной кислоты. Отраслевая практика и сводки, публикуемые лабораториями пожарных испытаний, предусматривают не менее пяти определений с таблетками бензойной кислоты массой 0,4–1,0 g. Отсюда три практических правила:
- Повторяйте калибровку после любого изменения, влияющего на теплоёмкость системы: новая бомба, замена сосуда, другая мешалка, изменение массы воды.
- Ведите контрольную карту энергетического эквивалента. Медленный тренд сообщает об износе или утечке задолго до того, как отдельный результат покажется ошибочным.
- Используйте бензойную кислоту из сертифицированной партии, хранящуюся в сухом месте; значение из сертификата — опора вашей прослеживаемости.
Подготовка пробы изделия, которое не хочет гореть
Стандартная навеска мала — доли грамма измельчённого или нарезанного материала, смешанного с равным количеством бензойной кислоты. При таком малом количестве материала главный риск — представительность.
- Измельчите всё отобранное количество, затем отберите навеску. Если выбрать «типичный на вид» кусок плиты из минеральной ваты, распределение связующего не будет учтено.
- Для многослойных изделий сначала разделите компоненты и испытайте каждый; классификация строится по компонентам, а не по смешанному порошку.
- Если порошок не сгорает полностью в открытом тигле, стандарт предусматривает вариант с обёрнутой пробой с использованием сигаретной бумаги с известной теплотой сгорания. Применяйте его так, как описано, и вычитайте вклад бумаги.
Неполное сгорание — классическая ошибка
После каждого сжигания откройте бомбу и осмотрите её. Сажа на стенках, несгоревший остаток в тигле или стекловидная капля с захваченным углеродом — всё это означает, что проба сгорела не полностью и PCS занижена, то есть в сторону, выгодную для классификации. Именно поэтому такой результат принимать нельзя.
Типичные причины — слишком большая инертная масса относительно вспомогательного вещества, слишком глубокий тигель, недостаточное наполнение кислородом или запальная проволока, не касающаяся пробы. Устраните причину и повторите определение; не усредняйте результат с сажей вместе с хорошими.
Поправки, о которых нельзя забывать
- Теплообмен. Повышение температуры корректируется на теплоту, отданную рубашке или полученную от неё. Изопериболическая рубашка, как в нашем калориметре, делает эту поправку систематической, но только при стабильной температуре рубашки.
- Энергия зажигания от запальной проволоки и хлопковой нити, если она используется.
- Вспомогательные вещества для сжигания — бензойная кислота и сигаретная бумага — вычитаются по их сертифицированным или измеренным значениям.
- Поправки на кислоту и серу применяются при испытании топлива по ISO 1928 и аналогичным методам. Если один и тот же калориметр используется и для угля, и для строительных изделий, храните настройки методов раздельно, чтобы топливные поправки не применялись к испытанию изделия и наоборот.
Разброс — до усреднения
Прежде чем усреднять три определения, посмотрите на их разброс. Большой разброс почти всегда указывает на неполное сгорание или неоднородность пробы, а не на свойства изделия. Применяйте правила достоверности из стандарта и проводите дополнительные определения там, где они этого требуют.
Контрольный список для протокола
- Редакция EN ISO 1716 и какие компоненты испытаны.
- Использованный энергетический эквивалент и дата последней калибровки.
- Отдельные значения PCS, среднее и все отбракованные определения с указанием причины.
- Тип и масса вспомогательного вещества; использованный способ (тигель или обёртка).
- Масса на единицу площади для каждого несущественного компонента.
Наш кислородный бомбовый калориметр с изопериболической водяной рубашкой и ПО для ПК изготавливается в нашей собственной мастерской в Стамбуле для EN ISO 1716, а также для испытания топлива по ISO 1928 и ASTM D5865. См. страницу ISO 1716.