IEC 60695-8-1:2001

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60695-8-1
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2001-01
PUBLICATION FONDAMENTALE DE SÉCURITÉ
BASIC SAFETY PUBLICATION
Essais relatifs aux risques du feu –
Partie 8-1:
Dégagement de chaleur – Guide général
Fire hazard testing –
Part 8-1:
Heat release – General guidance

Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60695-8-1:2001
Numérotation des publications Publication numbering

Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are

sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.

Editions consolidées Consolidated editions

Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its

CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and

base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
ainsi que la liste des publications parues, sont publication, as well as the list of publications issued,
également disponibles par l’intermédiaire de: is also available from the following:
• Site web de la CEI (www.iec.ch) • IEC Web Site (www.iec.ch)
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Le catalogue en ligne sur le site web de la CEI The on-line catalogue on the IEC web site
(www.iec.ch/catlg-f.htm) vous permet de faire des (www.iec.ch/catlg-e.htm) enables you to search
recherches en utilisant de nombreux critères, by a variety of criteria including text searches,
comprenant des recherches textuelles, par comité technical committees and date of publication. On-
d’études ou date de publication. Des informations line information is also available on recently
en ligne sont également disponibles sur les issued publications, withdrawn and replaced
nouvelles publications, les publications rempla- publications, as well as corrigenda.
cées ou retirées, ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published
• IEC Just Published
Ce résumé des dernières publications parues
This summary of recently issued publications
(www.iec.ch/JP.htm) est aussi disponible par
(www.iec.ch/JP.htm) is also available by email.
courrier électronique. Veuillez prendre contact
Please contact the Customer Service Centre (see
avec le Service client (voir ci-dessous) pour plus
below) for further information.
d’informations.
• Service clients
• Customer Service Centre
Si vous avez des questions au sujet de cette
If you have any questions regarding this
publication ou avez besoin de renseignements
publication or need further assistance, please
supplémentaires, prenez contact avec le Service
contact the Customer Service Centre:
clients:
Email: custserv@iec.ch
Email: custserv@iec.ch
Tél: +41 22 919 02 11
Tel: +41 22 919 02 11
Fax: +41 22 919 03 00
Fax: +41 22 919 03 00
.
NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60695-8-1
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2001-01
PUBLICATION FONDAMENTALE DE SÉCURITÉ
BASIC SAFETY PUBLICATION
Essais relatifs aux risques du feu –
Partie 8-1:
Dégagement de chaleur – Guide général
Fire hazard testing –
Part 8-1:
Heat release – General guidance

 IEC 2001 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, any form or by any means, electronic or mechanical,
électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les including photocopying and microfilm, without permission in
microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.
International Electrotechnical Commission 3, rue de Varembé Geneva, Switzerland
Telefax: +41 22 919 0300 e-mail: inmail@iec.ch IEC web site http://www.iec.ch
CODE PRIX
Commission Electrotechnique Internationale
M
PRICE CODE
International Electrotechnical Commission
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 60695-8-1  CEI:2001
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4

INTRODUCTION .6

Articles
1 Domaine d’application . 8

2 Références normatives. 8
3 Définitions. 8
4 Principes de détermination du dégagement de chaleur . 12
4.1 Dégagement de chaleur par consommation d’oxygène. 12
4.2 Dégagement de chaleur par production de dioxyde de carbone. 16
4.3 Dégagement de chaleur par augmentation de la température des gaz. 16
5 Considérations pour la sélection des méthodes d’essai. 18
5.1 Sources d’allumage. 18
5.2 Types d’éprouvette. 18
5.3 Choix des conditions d’essai . 18
5.4 Appareillage d’essai . 20
5.4.1 Appareillage d’essai à petite échelle . 20
5.4.2 Appareillage d’essai à grande échelle. 20
5.4.3 Comparaison entre les méthodes d’essai à petite échelle et à grande
échelle . 20
6 Pertinence des résultats de dégagement de chaleur . 22
6.1 Evaluation avec la propagation maximale de la flamme . 22
6.2 Détermination des seuils d’autopropagation du feu . 22
6.3 Probabilité pour atteindre l’embrasement éclair . 22
6.4 Valeur de l’essai de dégagement de chaleur. 22
Bibliographie . 24
Tableau 1a – La relation entre la chaleur de combustion explicité par MJ/kg
et MJ/kg d'oxygène consommé, pour différents combustibles. 14
Tableau 1b – La relation entre la chaleur de combustion explicité par MJ/kg

et MJ/kg d'oxygène consommé, pour différents liquides isolants. 16

60695-8-1  IEC:2001 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5

INTRODUCTION .7

Clause
1 Scope . 9

2 Normative references . 9
3 Definitions. 9
4 Principles of determining heat release . 13
4.1 Heat release by oxygen consumption. 13
4.2 Heat release by carbon dioxide generation . 17
4.3 Heat release by gas temperature increase. 17
5 Considerations for the selection of test methods. 19
5.1 Ignition sources. 19
5.2 Type of test specimen . 19
5.3 Choice of conditions. 19
5.4 Test apparatus. 21
5.4.1 Small-scale test apparatus . 21
5.4.2 Large-scale test apparatus . 21
5.4.3 Comparison between small-scale and large-scale methods. 21
6 Relevance of heat release data . 23
6.1 Estimates of maximum flame spread . 23
6.2 Determination of self-propagating fire thresholds . 23
6.3 Probability of reaching flash-over. 23
6.4 Value of heat release testing . 23
Bibliography . 25
Table 1a – The relationship between heat of combustion expressed in units of MJ/kg
and MJ/kg of oxygen consumed, for a variety of fuels. 15
Table 1b – The relationship between heat of combustion expressed in units of MJ/kg
and MJ/kg of oxygen consumed, for a variety of insulating liquids. 17

– 4 – 60695-8-1  CEI:2001
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

____________
ESSAIS RELATIFS AUX RISQUES DU FEU –

Partie 8-1: Dégagement de chaleur – Guide général

AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée

de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent rapport technique peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 60695-8-1 a été établie par le comité d'études 89 de la CEI:
Essais relatifs aux risques du feu.
Elle a le statut d’une publication fondamentale de sécurité conformément au Guide 104 de la
CEI.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
89/426/FDIS 89/448/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
La présente norme doit être utilisée conjointement avec la CEI 60695-8-2.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2005. A cette
date, la publication sera
reconduite;
supprimée;
remplacée par une édition révisée, ou
amendée.
60695-8-1  IEC:2001 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

___________
FIRE HAZARD TESTING –
Part 8-1: Heat release – General guidance

FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising

all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this technical report may be the subject of
patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60695-8-1 has been prepared by IEC technical committee 89: Fire
hazard testing.
It has the status of a basic safety publication in accordance with IEC Guide 104.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
89/426/FDIS 89/448/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
This standard is to be used in conjunction with IEC 60695-8-2.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2005. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 6 – 60695-8-1  CEI:2001
INTRODUCTION
Les incendies sont responsables de la création de risques pour la vie et les biens par suite de

la génération de chaleur (risque thermique), de composés toxiques et/ou corrosifs et de

l’obscurcissement de la vision dû à la fumée. Le risque d’incendie augmente avec

l’accroissement du dégagement de chaleur conduisant éventuellement à un embrasement

éclair.
Une des mesures les plus importantes dans les essais au feu est la mesure du dégagement de

chaleur, elle est utilisée comme facteur important dans la détermination du risque dû au feu et

est utilisée comme l’un des paramètres dans les calculs de sécurité vis-à-vis du feu.

La mesure et l’utilisation des données de chaleur de combustion peuvent être utilisées avec
d’autres données d’essai pour réduire la probabilité (ou les effets) de l’incendie, même dans le
cas d’une utilisation anormale prévisible, d’un mauvais fonctionnement ou d’un défaut des
produits électrotechniques.
Lorsqu’un matériel est chauffé par une source externe, des effluents du feu sont susceptibles
d’être générés par cette chaleur et peuvent former un mélange avec l’air qui risque d’allumer
ou d’initier un incendie. La chaleur dégagée au cours de la réaction est transportée par le
mélange air-effluents du feu, il y a perte de chaleur ou transfert vers la matière solide pour
générer d’autres produits de pyrolyse, continuant ainsi le processus.
La chaleur peut aussi être transférée à d’autres produits situés à proximité qui peuvent brûler
en apportant une chaleur et un dégagement supplémentaires et des effluents du feu.
La vitesse à laquelle l’énergie thermique est dégagée dans un incendie est définie comme
étant le débit calorifique. Le débit calorifique est important par son influence sur la propagation
de la flamme et sur l’initiation des feux secondaires. D’autres caractéristiques sont également
importantes, comme l’allumabilité, la propagation de flammes et les effets secondaires de
l’incendie (voir la série des normes CEI 60695).

60695-8-1  IEC:2001 – 7 –
INTRODUCTION
Fires are responsible for creating hazards to life and property as a result of the generation of

heat (thermal hazard), toxic and/or corrosive compounds and obscuration of vision due to

smoke. Fire risk increases as the heat released increases, possibly leading to a flash-over fire.

One of the most important measurements in fire testing is the measurement of heat release,

and it is used as an important factor in the determination of fire hazard; it is also used as one

of the parameters in fire safety engineering calculations.

The measurement and use of heat release data, together with other fire test data, can be used

to reduce the likelihood of (or the effects of) fire, even in the event of foreseeable abnormal
use, malfunction or failure of electrotechnical products.
When a material is heated by some external source, fire effluent can be generated and can
form a mixture with air which can ignite and initiate a fire. The heat released in the process is
carried away by the fire effluent-air mixture, radiatively lost or transferred back to the solid
material, to generate further pyrolysis products, thus continuing the process.
Heat may also be transferred to other nearby products, which may burn, and then release
additional heat and fire effluent.
The rate at which calorific (thermal) energy is released in a fire is defined as the heat release
rate. Heat release rate is important because of its influence on flame spread and on the
initiation of secondary fires. Other characteristics are also important, such as ignitability, flame
spread and the side-effects of the fire (see the IEC 60695 series of standards).

– 8 – 60695-8-1  CEI:2001
ESSAIS RELATIFS AUX RISQUES DU FEU –

Partie 8-1: Dégagement de chaleur – Guide général

1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 60695 fournit un guide pour l’évaluation du dégagement de

chaleur des produits électrotechniques et des matériaux à partir desquels ils sont fabriqués.
Il est possible d’utiliser les résultats de dégagement de chaleur pour évaluer les risques dus au
feu et pour la mise au point technique de la sécurité vis-à-vis du feu, voir la CEI 60695-1-1.
L’une des responsabilités d’un comité d’études consiste, le cas échéant, à utiliser les
publications fondamentales de sécurité dans le cadre de l’élaboration de ses publications.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui en est faite, constituent des dispositions valables pour la présente partie de la CEI 60695.
Pour les références datées, les amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne
s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fondés sur la présente partie de
la CEI 60695 sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes
des normes indiquées ci-après. Pour les références non datées, la dernière édition du
document normatif en référence s’applique. Les membres de la CEI et de l’ISO possèdent le
registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60695 (toutes les parties), Essais relatifs aux risques du feu
CEI 60695-1-1:1999, Essais relatifs aux risques du feu − Partie 1-1: Guide pour l'évaluation
des risques du feu des produits électrotechniques − Directives générales
CEI 60695-8-2:2000, Essais relatifs aux risques du feu – Partie 8-2: Dégagement de chaleur −
Résumé et pertinence des méthodes d’essais
ISO/IEC 13943:2000, Sécurité au feu – Vocabulaire

3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 60965, des définitions issues de l'ISO/CEI
13943 ainsi que les définitions suivantes s'appliquent.
3.1
dégagement de chaleur
énergie thermique dégagée par la combustion d’un matériau ou d’un produit dans des
conditions spécifiées
NOTE Il est exprimé en joules.
(ISO/IEC 13943, définition 87)

60695-8-1  IEC:2001 – 9 –
FIRE HAZARD TESTING –
Part 8-1: Heat release – General guidance

1 Scope
This part of IEC 60695 provides guidance in the assessment of heat release from

electrotechnical products and materials from which they are constructed.
Heat release data can be used as part of fire hazard assessment and in fire safety engineering,
as described in IEC 60695-1-1.
One of the responsibilities of a technical committee is, wherever applicable, to make use of
basic safety publications in the preparation of its publications.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this part of IEC 60695. For dated references, subsequent amendments
to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to agreements
based on this part of IEC 60695 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references, the
latest edition of the normative document referred to applies. Members of IEC and ISO maintain
registers of currently valid International Standards.
IEC 60695 (all parts), Fire hazard testing
IEC 60695-1-1:1999, Fire hazard testing – Part 1-1: Guidance for assessing the fire hazard of
electrotechnical products – General guidelines
IEC 60695-8-2:2000, Fire hazard testing – Part 8-2: Heat release – Summary and relevance of
test methods
ISO/IEC 13943:2000, Fire safety – Vocabulary
3 Definitions
For the purpose of this part of IEC 60695, definitions taken from ISO/IEC 13943, together with
the following definitions, apply.
3.1
heat release
thermal energy which is released by the combustion of an item under specified conditions
NOTE It is expressed in joules.
(ISO/IEC 13943, definition 87)

– 10 – 60695-8-1  CEI:2001
3.2
débit thermique
énergie thermique dégagée par unité de temps par la combustion d’un matériau ou d’un

produit, dans des conditions spécifiées

NOTE Il est exprimé en watts.

(ISO/IEC 13943, définition 88)

3.3
chaleur de combustion
énergie thermique dégagée par la combustion d’une unité de masse d’une substance donnée
NOTE Elle est exprimée en joules par kilogramme.
(ISO/IEC 13943, définition 86)
3.4
chaleur de combustion supérieure
chaleur dégagée par unité de masse lorsqu‘un produit ou un matériau brûle complètement et
que les produits de combustion sont dans des états normaux
NOTE La chaleur normale de combustion d’une substance est définie en termes thermochimiques comme le
changement d’enthalpie qui se produit lors d’une combustion complète d’une mole de substance, dans des
conditions normales. Dans le domaine du feu, la chaleur de combustion est aussi rattachée au « pouvoir calorifique
supérieur » ou au « pouvoir de combustion supérieur », et l’unité utilisée est l’énergie par unité de masse au lieu
d’une énergie par mole. L’eau formée comme produit de combustion est considérée être à l’état liquide. Pour un
composé contenant du carbone et de l’hydrogène, par exemple, la combustion complète veut dire que tout le
carbone est transformé en dioxyde de carbone et que tout l’hydrogène est transformé en eau à l’état liquide.
La chaleur de combustion supérieure est mesurée dans une bombe calorimétrique en présence d’oxygène. Une
petite quantité de matériau réduit en poudre est introduit dans la bombe sous une pression d’oxygène pur, un arc
électrique produit l’allumage. De cette façon tout l’échantillon est complètement transformé en produits totalement
oxydés. Notons que dans des feux réels, c’est rarement le cas. Quelques matériaux potentiellement combustibles
laissent des résidus charbonneux et les produits de combustion sont souvent partiellement oxydés comme par
exemple des particules de suie dans les fumées et monoxyde de carbone.
3.5
chaleur de combustion inférieure
chaleur dégagée par unité de masse lorsqu’une substance brûle complètement et les produits
de combustion sont à leur état normal excepté pour l’eau qui est considéré être à l’état de
vapeur
NOTE La valeur de la chaleur de combustion inférieure est toujours plus petite que la valeur de la chaleur de
combustion supérieure, car la chaleur dégagée par la condensation de la vapeur d’eau n’est pas comprise.
3.6
chaleur de combustion utile
chaleur calculée en divisant la valeur de la chaleur dégagée, dans un intervalle de temps
donné, par la masse perdue de l’échantillon brûlé dans le même intervalle de temps
NOTE Dans la plupart des cas, la valeur n’est pas la même que la valeur de la chaleur de combustion inférieure de
l’échantillon. Le seul cas où la valeur est identique est lorsque l’échantillon est entièrement brûlé (c’est-à-dire que
tout est transformé en fuel volatil) et quand tous les produits de combustion sont entièrement oxydés.
Les exemples suivants illustrent la différence entre le pouvoir calorifique inférieur et le
potentiel calorifique.
EXEMPLE 1: Toluène
Le pouvoir calorifique inférieur du toluène est de 40,99 MJ/kgg, c’est une mesure d’énergie dégagée au cours de la
réaction chimique
C H (liquide) + 9 O (gaz)   →   7 CO (gaz) + 4 H O (gaz)
7 8 2 2 2
Si le toluène est brûlé dans un cône calorimètre, il ne brûle pas complètement, il y a formation de suie, de monoxyde
de carbone et d’autres produits partiellement oxydés. Une valeur type de la chaleur de combustion utile du toluène
(sans un flux énergétique extérieur) est d’environ 36 MJ/kg, reflétant la combustion incomplète. Dans ce cas, tout
l’échantillon se volatilise et de ce fait la chaleur utile de combustion du fuel volatil est la même que la chaleur utile de
combustion de l’échantillon. Cela ne sera pas le cas si un échantillon laisse des résidus (voir exemple 2).

60695-8-1  IEC:2001 – 11 –
3.2
heat release rate
thermal energy released per unit time by an item during combustion under specified conditions

NOTE It is expressed in watts.

(ISO/IEC 13943, definition 88)

3.3
heat of combustion
thermal energy produced by combustion of unit mass of a given substance

NOTE It is expressed in joules per kilogram.
(ISO/IEC 13943, definition 86)
3.4
gross heat of combustion
heat released per unit mass when a material or product burns completely and the combustion
products are in their standard states
NOTE The standard heat of combustion of a substance is defined in thermochemical terms as the enthalpy
change that occurs when one mole of a substance undergoes complete combustion under standard conditions. In
the fire science community, heat of combustion is also referred to as “gross calorific value” or as “gross heat of
combustion”, and the units used are energy per unit mass rather than energy per mole. The water formed as a
product of combustion is considered to be in the liquid state. For a compound containing carbon and hydrogen, for
example, complete combustion means the conversion of all the carbon to carbon dioxide gas, and conversion of all
the hydrogen to liquid water.
Gross heat of combustion is measured by oxygen bomb calorimetry. A small quantity of powdered material is
sealed under pressure in pure oxygen and ignited by an electric spark. In this way all the sample is completely
converted to fully oxidized products. Note that in real fires this is rarely the case. Some potentially combustible
material is often left as char and products of combustion are often only partly oxidized, for example, soot particles
in smoke and carbon monoxide.
3.5
net heat of combustion
heat released per unit mass when a substance burns completely and the combustion products
are in their standard states with the exception of water which is considered to be in the vapour
state
NOTE The net heat of combustion is always smaller than the gross heat of combustion because the heat released
by the condensation of the water vapour is not included.
3.6
effective heat of combustion
calculated by dividing the heat released in a given time interval by the mass lost from the
burning test specimen in the same time period

NOTE In most cases, it is not the same as the net heat of combustion of the test specimen. The only case where
it is the same is when all the test specimen is consumed (i.e. all converted to volatile fuel) and when all the
combustion products are fully oxidized.
The following examples illustrate the difference between net heat of combustion and effective
heat of combustion.
EXAMPLE 1: Toluene
The net heat of combustion of toluene is 40,99 MJ/kg and is a measure of the thermal energy released by the
chemical reaction
C H (liquid) + 9 O (gas) → 7 CO (gas) + 4 H O (gas)
7 8 2 2 2
If toluene is burned in a cone calorimeter it burns inefficiently with the production of soot, carbon monoxide and
other partially oxidized products. A typical value for the effective heat of combustion of toluene (without external
heat flux) is about 36 MJ/kg reflecting the incomplete combustion. In this case, all of the test specimen volatilizes
and, as a result, the effective heat of combustion of the volatile fuel is also the same as the effective heat of
combustion of the test specimen. This would not be so if some of the test specimen remained as a residue (see
example 2).
– 12 – 60695-8-1  CEI:2001
EXEMPLE 2: Bois
Considérons un échantillon de 100 g de bois qui brûle en laissant 20 g de résidus charbonneux et en dégageant

une chaleur de 960 kJ. La chaleur de combustion utile sera de 12 MJ/kg (c’est-à-dire 960 kJ/80 g), c’est la mesure

du dégagement de chaleur par kilogramme lorsqu’une masse de 80 g de produits de dégradation volatils est brûlée.
Cette mesure n’est pas identique à celle du dégagement de chaleur par kilogramme de échantillon qui sera de

9,6 kJ/g (c’est-à-dire 960 kJ/100 g). Notons que le pouvoir calorifique inférieur du bois est plus élevé, la valeur

typique se situe entre 16 MJ/kg et 19 MJ/kg, et que c’est une mesure de la combustion complète du bois avec des
produits complètement oxydés.
4 Principes de détermination du dégagement de chaleur

Le dégagement de chaleur peut être déterminé en utilisant l’une des techniques suivantes:

a) consommation d’oxygène;
b) formation de dioxyde de carbone;
c) augmentation de la température des gaz.
Ces trois techniques sont basées sur le fait que la quantité de chaleur dégagée dans un
incendie peut être différente du pouvoir calorifique inférieur d’un matériau mesuré par exemple
avec la bombe calorimétrique. La chaleur dégagée dans la bombe calorimétrique est le produit
de la chaleur de combustion théorique du matériau en relation avec la masse du matériau
impliqué. Dans un incendie, la combustion est rarement complète, ainsi les matériaux ou
produits peuvent présenter une chaleur de combustion utile généralement inférieure à la
chaleur de combustion théorique.
4.1 Dégagement de chaleur par consommation d’oxygène
Pour un grand nombre de fuels organiques, une plus ou moins grande quantité de chaleur est
dégagée par unité d’oxygène consommée pour obtenir une combustion complète [1] . La
valeur moyenne de cette constante est 13,1 MJ/kg d’oxygène et cette valeur est largement
utilisée pour les applications pratiques aussi bien pour les essais à petite qu’à grande échelle.
Si une valeur plus précise est connue pour le matériau, il est recommandé de l’utiliser pour
calculer la chaleur dégagée. Cette relation implique de mesurer la quantité d’oxygène
consommée lors d’une combustion et le débit massique entre le conduit, afin de déterminer la
chaleur dégagée.
Le tableau 1 énumère quelques valeurs de chaleur de combustion (valeurs de combustion
inférieure) [2]; à l’exception de trois produits: éthylène, acétylène et le polyoxyde de méthyle,
toutes les chaleurs de combustion calculées par kilogramme d’oxygène consommé sont
comprises entre 12,51 MJ et 13,6 MJ. Les valeurs du tableau 1 sont calculées en supposant
une combustion complète. Cependant, comme énoncé ci-dessus, Huggett a étudié les effets
d’une éventuelle combustion incomplète et a calculé les valeurs de ΔH pour plusieurs de ces
c
cas. Par exemple, dans le cas de la cellulose brûlant en donnant un rapport CO sur CO de
9:1;
(C H O ) + 5,7 O → 5,4 CO + 0,6 CO + 5 H O   ΔH = –13,37 MJ/kg d’O
c
6 10 5 2 2 2 2
ou brûlant en donnant une quantité appréciable de résidus charbonneux;
(C H O ) + 3 O → 3 CO + 3 C + 5 H O   ΔH = –13,91 MJ/kg d’O
c
6 10 5 2 2 2 2
comparé avec une combustion complète;
(C H O ) + 6 O → 6 CO + 5 H O   ΔH = –13,59 MJ/kg d’O
c
6 10 5 2 2 2 2
___________
Les chiffres entre crochets renvoient à la bibliographie.

60695-8-1  IEC:2001 – 13 –
EXAMPLE 2: Wood
Consider a 100 g sample of wood that burns to leave a carbonaceous char of mass 20 g and that releases 960 kJ of

heat. The effective heat of combustion will be 12 MJ/g (i.e. 960 kJ/80 g) and is a measure of the heat released per

kilogram when the 80 g of volatile degradation products is burned. This is not the same as the heat released per
kilogram of test specimen which will be 9,6 MJ/kg. (i.e. 960 kJ/100 g). Note that the net heat of combustion of wood

is a significantly higher figure, typically between 16 MJ/kg and 19 MJ/kg, and is a measure of the complete

combustion of the wood to fully oxidized products.

4 Principles of determining heat release

Heat release can be determined using one of the following techniques:

a) oxygen consumption;
b) carbon dioxide generation;
c) gas temperature increase.
All three of these techniques are based on the concept that the quantity of heat released in a
fire may differ from the net calorific value of a material, for example, as measured in a bomb
calorimeter. The heat released in a bomb calorimeter reaction is the product of the theoretical
heat of combustion of the material and the mass of the material involved. In a fire, combustion
is rarely complete, so that the materials or products may exhibit an effective heat of
combustion which is usually lower than the theoretical heat of combustion.
4.1 Heat release by oxygen consumption
For a large number of organic fuels, a more or less constant amount of heat is released per
unit of oxygen consumed for complete combustion [1] . The average value for this constant is
13,1 MJ/kg of oxygen and this value is widely used for practical applications both in small- and
large-scale testing. If a more accurate value is known for the material, it should be used for
calculating heat release. This relationship implies that it is sufficient to measure the oxygen
consumed in a combustion system, and the mass flow rate in the exhaust duct, in order to
determine heat release.
Table 1 lists some heats of combustion values (net calorific values) [2]; with the exception of
three materials: ethylene, acetylene and polyoxymethylene, all the calculated heats of
combustion per kilogram of oxygen consumed lie between 12,51 MJ and 13,61 MJ. The values
in table 1 are calculated assuming complete combustion. However, as stated above, Huggett
does discuss the effects of possible incomplete combustion and calculates values of ΔH for
c
several such cases. For example, in the case of cellulose burning to give a 9:1 ratio of CO to
CO;
(C H O ) + 5,7 O → 5,4 CO + 0,6 CO + 5 H O  ΔH = –13,37 MJ/kg of O
c
6 10 5 2 2 2 2
or burning to give an appreciable amount of carbonaceous char;
(C H O ) + 3 O → 3 CO + 3 C + 5 H O  ΔH = –13,91 MJ/kg of O
c
6 10 5 2 2 2 2
compared with complete combustion;
(C H O ) + 6 O → 6 CO + 5 H O  ΔH = –13,59 MJ/kg of O
c
6 10 5 2 2 2 2
___________
Figures in square brackets refer to the bibliography.

– 14 – 60695-8-1  CEI:2001
Huggett présente plusieurs autres exemples et conclut que l’estimation d’une constante de
dégagement de chaleur par unité d’oxygène consommé sera suffisamment précise pour la

plupart des applications.
Bien sûr, si la valeur correcte de ΔH par kilogramme d’O est connue pour un matériau
c
particulier, alors il convient de l'utiliser à la place de la valeur approximative [3].

Tableau 1a – Relation entre la chaleur de combustion explicitée par MJ/kg
et MJ/kg d'oxygène consommé, pour différents combustibles

ΔH *
c
Combustible Formule
MJ/kg MJ/kg d’O
Méthane (g) CH 50 13
Ethane (g) C H 47 13
2 6
Butane (g) C H 46 13
4 10
Octane (l) C H 44 13
8 18
Ethylène (g) C H 47 14
2 4
Acétylène (g) C H 48 16
2 2
Benzène (l) C H 40 13
6 6
Polyéthylène –(–C H –) – 43 13
2 4 n
Polypropylène –(–C H –) – 43 13
3 6 n
Polyisobutylène –(–C H –) – 44 13
4 8 n
Polybutadiène –(–C H –) – 43 13
4 6 n
Polystyrène –(–C H –) – 40 13
8 8 n
PVC –(–CH CHCl–) – 16 13
2 n
PMMA –(–C H O –) – 25 13
5 8 2
n
PAN –(–C H N–) – 31 14
3 3 n
Polyoxyméthylène –(–CH O–) – 15 15
2 n
PET –(–C H O –) – 22 13
10 8 4 n
Polycarbonate –(–C H O –) – 30 13
16 14 3 n
Triacétate de cellulose –(–C H O –) – 18 13
12 16 8 n
Nylon 66 –(–C H NO–) – 30 13
6 11 n
Cellulose –(–C H O –) – 16 14
6 10 5
n
Coton – 16 14
Papier (journaux) – 18 13
Bois (érable) – 19 13
Lignite – 25 13
Charbon (bitume) – 35 14
* Corps réagissants et produits à l'état gazeux à 25 °C.
NOTE 1 (g) = gaz, (l) = liquide
NOTE 2 La plupart des valeurs de la colonne 3 ont été calculées à partir d'éléments
thermodynamiques. Les valeurs de la colonne 4, calculées à partir de celles de la
colonne 3, supposent une combustion complète.

60695-8-1  IEC:2001 – 15 –
Huggett discusses several other examples and concludes that the assumption of a constant
heat release per unit of oxygen consumed will be sufficiently accurate for most applications.

Of course, if the correct value of ΔH per kilogram of O is known for a particular material then
c
this should be used instead of the approximate value [3].

Table 1a – The relationship between heat of combustion expressed in units of MJ/kg
and MJ/kg of oxygen consumed, for a variety of fuels

ΔH *
c
Fuel Formula
MJ/kg MJ/kg of O
Methane (g) CH 50 13
Ethane (g) C H 47 13
2 6
Butane (g) C H 46 13
4 10
Octane (l) C H 44 13
8 18
Ethylene (g) C H 47 14
2 4
Acetylene (g) C H 48 16
2 2
Benzene (l) C H 40 13
6 6
Polyethylene –(–C H –) – 43 13
2 4 n
Polypropylene –(–C H –) – 43 13
3 6
n
Polyisobutylene –(–C H –) – 44 13
4 8 n
Polybutadiene –(–C H –) – 43 13
4 6 n
Polystyrene –(–C H –) – 40 13
8 8 n
PVC –(–CH CHCl–) – 16 13
n
PMMA –(–C H O –) – 25 13
5 8 2 n
PAN –(–C H N–) – 31 14
3 3 n
Polyoxymethylene –(–CH O–) – 15 15
2 n
PET –(–C H O –) – 22 13
10 8 4 n
Polycarbonate –(–C H O –) – 30 13
16 14 3 n
Cellulose triacetate –(–C H O –) – 18 13
12 16 8 n
Nylon 66 –(–C H NO–) – 30 13
6 11
n
Cellulose –(–C H O –) – 16 14
6 10 5 n
Cotton – 16 14
Paper (newsprint) – 18 13
Wood (maple) – 19 13
Lignite – 25 13
Coal (bituminous) – 35 14
* Reactants and products at 25 °C, all products gaseous.
NOTE 1 (g) = gas, (l) = liquid
NOTE 2 Most of the values in column 3 are calculated from thermodynamic data. The
values in column 4 are calculated from those in column 3 assuming complete
combustion.
– 16 – 60695-8-1  CEI:2001
Tableau 1b – Relation entre la chaleur de combustion explicitée par MJ/kg et
MJ/kg d'oxygène consommé, pour différents liquides isolants

ΔH *
c
Liquide isolant Formule
MJ/kg MJ/kg d’O
Huile silicone (1) – 25 14,5
Ester de pentaérythritol – 36,8 **

(2)
Mélange de mono et – 39,5 **
dibenzyl toluène (3)
Huile paraffinique – 46,1 **
minérale (4)
* Corps réagissants et produits à l’état gazeux à 25 °C.
** Aucune donnée n'est disponible actuellement.
(1) Huile silicone pour transformateur, type T1, CEI 60836 [4]
NOTE Le comité d'études 10 a noté un intervalle des valeurs par différentes sources
de chaleurs de combustion de 25 MJ/kg à 27 MJ/kg.
(2) Esters pour transformateurs, Type T1
...