ISO/TS 13571:2002
(Main)Life-threatening components of fire — Guidelines for the estimation of time available for escape using fire data
Life-threatening components of fire — Guidelines for the estimation of time available for escape using fire data
ISO/TS 13571:2002 is only one of many tools available for use in fire safety engineering. It is intended to be used in conjunction with models for analysis of the initiation and development of fire, fire spread, smoke formation and movement, chemical species generation, transport and decay and people movement, as well as fire detection and suppression. ISO/TS 13571:2002 is to be used only within this context. ISO/TS 13571:2002 is intended to address the consequences of human exposure to the life threat components of fire as occupants move through an enclosed structure. The time-dependent concentrations of fire effluents and the thermal environment of a fire are determined by the rate of fire growth, the yields of the various fire gases produced from the involved fuels, the decay characteristics of those fire gases, and the ventilation pattern within the structure. Once these are determined, the methodology presented in ISO/TS 13571:2002 can be used for the estimation of the available escape time. ISO/TS 13571:2002 provides guidance on establishing the procedures to evaluate the life threat components of fire hazard analysis in terms of the status of exposed human subjects at discrete time intervals. It makes possible the determination of a tenability endpoint, at which time it is estimated that occupants will no longer be able to take effective action to accomplish their own escape. The life threat components addressed include fire effluent toxicity, heat and visual obscuration due to smoke. Two methods are presented for assessment of fire effluent toxicity, the toxic gas model and the mass loss model. Aspects such as the initial impact of visual obscuration due to smoke on factors affecting the time required for occupants to escape, the toxic effects of aerosols and particulates and any interactions with gaseous fire effluent components and adverse health effects following exposure to fire atmospheres are not considered in ISO/TS 13571:2002.
Composants dangereux du feu — Lignes directrices pour l'estimation du temps disponible pour l'évacuation, utilisant les caractéristiques du feu
L'ISO/TS 13571:2002 n'est qu'un des nombreux outils disponibles pour la gestion de la sécurité au feu. Elle est destinée à être utilisée conjointement avec des modèles pour l'analyse de la déclaration et du développement d'un incendie, de la propagation du feu, de la formation et du mouvement de la fumée, de la génération, du transport et de la désintégration des espèces chimiques et du mouvement des personnes, ainsi que pour la détection et l'extinction des incendies. L'ISO/TS 13571:2002 ne doit être utilisée que dans ce contexte. L'ISO/TS 13571:2002 traite des conséquences de l'exposition des individus aux composants du feu constituant un risque mortel lorsque les occupants évoluent dans une structure cloisonnée. Les concentrations en effluents du feu, qui sont fonction du temps et de l'environnement thermique d'un feu sont déterminés par la vitesse de propagation du feu, les débits des divers gaz de combustion émis par les combustibles impliqués, les caractéristiques de ces gaz en matière de désintégration et la ventilation de la structure (voir A.1). Une fois ces paramètres déterminés, la méthodologie présentée dans l'ISO/TS 13571:2002 peut être utilisée pour l'estimation du temps d'évacuation disponible. L'ISO/TS 13571:2002fournit des lignes directrices d'évaluation des composants qui, dans l'analyse des risques du feu, constituent un risque mortel en termes de statut d'exposition des individus à intervalles de temps discrets. Elle permet de déterminer un seuil de tolérance au-delà duquel il est estimé que les occupants ne seront plus à même de prendre les mesures nécessaires à leur propre évacuation (voir A.2). Les composants constituant un risque mortel considérés sont la toxicité des effluents du feu, la chaleur et l'obscurcissement par la fumée. Deux méthodes sont présentées pour l'évaluation de la toxicité des effluents du feu : le modèle pour gaz toxiques et le modèle de perte de masse. Des aspects tels que l'impact initial de l'obscurcissement par la fumée affectant le temps nécessaire aux occupants pour évacuer, les effets toxiques des aérosols et des particules et les interactions, quelles qu'elles soient avec les effluents gazeux du feu ainsi que les répercussions sur la santé d'une exposition à des atmosphères de feu ne sont pas pris en compte dans l'ISO/TS 13571:2002.
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TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 13571
First edition
2002-08-01
Life-threatening components of fire —
Guidelines for the estimation of time
available for escape using fire data
Composants dangereux du feu — Lignes directrices pour l'estimation du
temps de sauvetage, utilisant les caractéristiques du feu
Reference number
ISO/TS 13571:2002(E)
©
ISO 2002
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ISO/TS 13571:2002(E)
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ISO/TS 13571:2002(E)
Contents Page
1 Scope .1
2 Normative reference.1
3 Terms and definitions .1
4 General principles .4
4.1 Time available to escape.4
4.2 Toxic gas model.4
4.3 Mass loss model .4
4.4 Heat and radiant energy model .4
4.5 Smoke obscuration model.4
5 Significance and use.4
6 Toxic gas models.5
6.1 Asphyxiant gas model.5
6.2 Irritant gas model.7
7 Mass loss model .8
8 Heat .9
9 Smoke obscuration model.11
10 Test report .13
Annex A (informative) Context and mechanisms of toxic potency.14
Bibliography.19
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ISO/TS 13571:2002(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted
by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a technical
committee may decide to publish other types of normative document:
an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in an
ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members of the
parent committee casting a vote;
an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical
committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting a
vote.
An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years with a view to deciding whether it should be confirmed for a
further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. In the case of a confirmed ISO/PAS
or ISO/TS, it is reviewed again after six years at which time it has to be either transposed into an International
Standard or withdrawn.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this Technical Specification may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TS 13571 was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 3, Fire threat to
people and environment.
Annex A of this Technical Specification is for information only.
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ISO/TS 13571:2002(E)
Introduction
When evaluating the consequences to human life, the crucial criterion for life safety in fires is that the time available
for escape be greater than the time required for escape. (Within the context of this Technical Specification, escape
may be to a place of safe refuge.) The sole purpose of the methodology described here is to provide a framework
for use in estimating the time available for escape.
The time available for escape is the interval between the time of ignition and the time after which conditions
become untenable such that occupants can no longer take effective action to accomplish their own escape.
Untenable conditions during fires result from
a) exposure to radiant and convected heat,
b) inhalation of asphyxiant gases,
c) exposure to sensory/upper respiratory irritants, and
d) visual obscuration due to smoke.
The time required for escape is the time required for occupants to travel from their location at the time of ignition to
a place of safe refuge. As occupants are exposed to heat and fire effluent, their escape behaviour, movement
speed, and choice of exit route are also affected, reducing the efficiency of their actions and delaying escape
(ISO/TR 13387-8). These factors affect the time required for escape and are, therefore, not considered in this
Technical Specification.
The methodology described here cannot be used alone to evaluate the overall fire safety performance of specific
materials or products, and cannot, therefore, constitute a test method. Rather, the equations in this Technical
Specification are to be used as input to a fire hazard or risk analysis [ISO 13387 (all parts)]. In such an analysis,
the calculated time available for escape depends on many characteristics of the fire, the enclosure, and the
occupants themselves. The nature both of the fire (e.g. heat release rate, quantity and types of combustibles, fuel
chemistry) and of the enclosure (e.g. dimensions, ventilation) determine the toxic gas concentrations, the gas and
wall temperatures, and the density of smoke throughout the enclosure as a function of time. The characteristics of
the occupants (e.g. age, state of health, location relative to the fire, activity at the time of exposure) also affect the
impact of their exposure to the heat and smoke. The interrelationship of all these factors is shown schematically in
Figure A.1 in annex A. Furthermore, estimation of exposure is determined in part by assumptions regarding the
position of the occupants' heads relative to the hot smoke layer that forms near ceilings and descends as the fire
grows. As a result of all these factors, each occupant will likely have a different estimated time available for escape
(also see A.5 in annex A).
Annex A describes the context and mechanisms of the fire effluent toxicity component of life threat. Effects such as
the asphyxiant toxicants, carbon monoxide and hydrogen cyanide (A.3), as well as the effects of both
sensory/upper respiratory irritants (A.4.2) and pulmonary irritants (A.4.3) are considered.
The heat component of life threat encompasses exposure both to radiant and to convective heat.
The initial impact of visual obscuration due to smoke is on factors affecting the time required for occupants to
escape (see A.2). This aspect of smoke obscuration is, therefore, not considered here. However, smoke
obscuration of such severity that occupants become disoriented to a degree that prevents effective action to
accomplish their own escape also places a limitation on the time available for escape and is considered in this
Technical Specification.
Based upon available human and animal data, but in the absence of definitive, quantifiable human data, the effects
of asphyxiant toxicants, sensory irritants, heat and visual obscuration are each considered as acting independently.
Some degree of interactions between these components are known to occur (A.6), but are considered secondary in
this Technical Specification.
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ISO/TS 13571:2002(E)
The toxic effects of aerosols and particulates and any interactions with gaseous fire effluent components are not
considered in this Technical Specification. Based upon available human and animal data, it is known that the
physical form of toxic effluents does have some influencing effects on acute incapacitation, but they are considered
secondary to the direct effects of vapour phase effluents and are not readily quantifiable.
Adverse health effects following exposure to fire atmospheres are not considered in this Technical Specification
although they are acknowledged to occur. Pre-existing health conditions may be exacerbated and potentially life-
threatening sequelae may develop from exposure both to asphyxiants and to pulmonary irritants (A.3.2 and A.4.3).
The equations in this methodology enable estimation of the status of exposed occupants at discrete time intervals
throughout the progress of a fire scenario, up to the time at which such exposure may prevent occupants from
taking effective action to accomplish their own escape. Comparison of this time with the time required for
occupants’ escape to a place of safety (determined independently, using other methodology), serves to evaluate
the effectiveness of a building's fire safety design. Should such comparison reveal insufficient available escape
time, a variety of protection strategies will then require consideration by the fire safety engineer.
The guidance in this Technical Specification is based on the best available scientific judgment in using a state-of-
the-art, but less-than-complete knowledge base of the consequences of human exposure to fire effluents. In
particular, the methodology may not be protective of human health after escape, as the interactions of all potential
life threats and the short- or long-term consequences of heat and fire effluent exposure have not been completely
characterized and validated.
This Technical Specification includes an indication of uncertainty for each procedure. The user is encouraged to
determine the significance of these and all other uncertainties in the estimation of the outcome of a given fire
scenario.
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 13571:2002(E)
Life-threatening components of fire — Guidelines for the
estimation of time available for escape using fire data
1 Scope
This Technical Specification is only one of many tools available for use in fire safety engineering. It is intended to
be used in conjunction with models for analysis of the initiation and development of fire, fire spread, smoke
formation and movement, chemical species generation, transport and decay and people movement, as well as fire
detection and suppression. This Technical Specification is to be used only within this context.
This Technical Specification is intended to address the consequences of human exposure to the life threat
components of fire as occupants move through an enclosed structure. The time-dependent concentrations of fire
effluents and the thermal environment of a fire are determined by the rate of fire growth, the yields of the various
fire gases produced from the involved fuels, the decay characteristics of those fire gases, and the ventilation
pattern within the structure (see A.1). Once these are determined, the methodology presented in this Technical
Specification can be used for the estimation of the available escape time.
This Technical Specification provides guidance on establishing the procedures to evaluate the life threat
components of fire hazard analysis in terms of the status of exposed human subjects at discrete time intervals. It
makes possible the determination of a tenability endpoint, at which time it is estimated that occupants will no longer
be able to take effective action to accomplish their own escape (see A.2). The life threat components addressed
include fire effluent toxicity, heat and visual obscuration due to smoke. Two methods are presented for assessment
of fire effluent toxicity, the toxic gas model and the mass loss model.
Aspects such as the initial impact of visual obscuration due to smoke on factors affecting the time required for
occupants to escape, the toxic effects of aerosols and particulates and any interactions with gaseous fire effluent
components and adverse health effects following exposure to fire atmospheres are not considered in this Technical
Specification (see the Introduction).
2 Normative reference
The following normative document contains provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this Technical Specification. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this Technical Specification are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent edition of the normative document indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this Technical Specification, the terms and definitions given in ISO 13943 and the following
apply.
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ISO/TS 13571:2002(E)
3.1
asphyxiant
toxicant causing loss of consciousness and ultimately death resulting from hypoxic effects, particularly on the
central nervous and/or cardiovascular systems
3.2
concentration-time curve
plot of the concentration of a toxic gas or fire effluent as a function of time
NOTE The concentration of a toxic gas is expressed as a volume fraction in parts per million (ppm) (3.14) or for fire effluent
−3
in grams per cubic metre (g⋅m ).
3.3
Ct product
concentration-time product for a gaseous toxicant or for a fire effluent obtained by integrating the area under a
concentration-time curve
NOTE The Ct product of a gaseous toxicant is expressed in a volume fraction of parts per million (3.14) multiplied by
−3
minutes (ppm⋅min) or for fire effluent in grams per cubic metre (g⋅m ).
3.4
escape
effective action by occupants to accomplish their own escape to a place of safe refuge
3.5
exposure dose
Ct product of a gaseous toxicant or of a fire effluent which is available for inhalation, i.e. the integrated area under
the concentration-time curve
3.6
fire effluent
total gaseous, particulate or aerosol effluent from combustion or pyrolysis
3.7
fractional effective concentration
FEC
ratio of the concentration of an irritant to that expected to produce a given effect on an exposed subject of average
susceptibility
NOTE 1 As a concept, FEC may refer to any effect, including incapacitation, lethality or even other endpoints. Within the
context of this Technical Specification, FEC refers only to incapacitation.
NOTE 2 When not used with reference to a specific irritant, the term FEC represents the summation of FECs for all irritants in
a combustion atmosphere.
3.8
fractional effective dose
FED
ratio of the Ct product for an asphyxiant toxicant to that Ct product of the asphyxiant expected to produce a given
effect on an exposed subject of average susceptibility
NOTE 1 As a concept, FED may refer to any effect, including incapacitation, lethality or even other endpoints. Within the
context of this Technical Specification, FED refers only to incapacitation.
NOTE 2 When not used with reference to a specific asphyxiant, the term FED represents the summation of FEDs for all
asphyxiants in a combustion atmosphere.
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ISO/TS 13571:2002(E)
3.9
incapacitation
state of physical inability to accomplish a specific task
EXAMPLE Inability to take effective action to accomplish one's own escape from a fire.
3.10
irritation, sensory/upper respiratory
stimulation of nerve receptors in the eyes, nose, mouth, throat and respiratory tract, causing varying degrees of
discomfort and pain along with the initiation of numerous physiological defence responses
3.11
LC
50
concentration of a toxic gas or fire effluent statistically calculated from concentration-response data to produce
lethality in 50 % of test animals within a specified exposure and post-exposure time
NOTE The concentration of a toxic gas is expressed as a volume fraction in parts per million (ppm) or for fire effluent in
−3
grams per cubic metre (g⋅m ).
3.12
LCt
50
product of the concentration of a toxic gas or fire effluent and the exposure time causing lethality in 50 % of test
animals
−3
NOTE The LCt is expressed as ppm⋅min for a single toxic gas and in g⋅m ⋅min for the total fire effluent.
50
3.13
mass loss rate
mass loss of material per unit time under specified conditions
3.14
parts per million
ppm
6
volume fraction of a gas ×10
NOTE Concentrations of toxic gases are expressed as volume fractions in ppm, rather than as mass fractions, since
potential users are more familiar with volume fractions in quantifying human exposures.
3.15
smoke
visible suspension of solid and/or liquid particles in gases resulting from combustion or pyrolysis
3.16
time available for escape
interval between the time of ignition and the time after which conditions become untenable such that occupants are
unable to take effective action to accomplish their own escape to a place of safe refuge
NOTE The time available for escape, as used in this Technical Specification, may or may not be equivalent to the
commonly used term ASET (Available Safe Escape Time). This is because the user has the choice of setting the intended fire
safety objective.
3.17
time required for escape
time required for occupants to travel from their location at the time of ignition to a place of safe refuge
NOTE As used in this Technical Specification, time required for escape is intended to be equivalent to the commonly used
term RSET (Required Safe Escape Time). See ISO/TR 13387-8:1999.
© ISO 2002 – All rights reserved 3
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ISO/TS 13571:2002(E)
3.18
toxic hazard
the potential for harm resulting from exposure to toxic products of combustion
4 General principles
4.1 Time available for escape
The time available for escape from a fire is that time after which occupants can no longer take effective action to
accomplish their own escape. It is the shortest of four distinct times estimated from consideration of asphyxiant fire
gases, irritant fire gases, heat and visual obscuration due to smoke.
4.2 Toxic gas model
4.2.1 The basic principle for assessing the asphyxiant component of toxic hazard analysis involves the exposure
dose of each toxicant, i.e. the area integrated under each concentration-time curve (see ISO/TR 9122-5).
Fractional effective doses (FEDs) are determined for each asphyxiant at each discrete increment of time. The time
at which their accumulated sum exceeds a specified threshold value represents the time available for escape
relative to chosen safety criteria.
4.2.2 The basic principle for assessing the irritant gas component of toxic hazard analysis involves only the
concentration of each irritant. Fractional effective concentrations (FECs) are determined for each irritant at each
discrete increment of time. The time at which their sum exceeds a specified threshold value represents the time
available for escape relative to chosen safety criteria.
4.3 Mass loss model
The mass loss model provides for a simple assessment of the time available for occupants’ escape using the total
fire effluent lethal toxic potency data obtained from laboratory test methods (ISO 13344:1996). However, it does not
distinguish between the toxic effects of different fire effluent components. The basic principle involves the exposure
doses of the fire effluents produced from materials and products, i.e. the integrated areas under their
concentration–time curves. Fractional effective doses (FEDs) are determined for fire effluents at each discrete
increment of time. The time at which their accumulated sum exceeds a specified threshold value represents the
time available for escape relative to chosen safety criteria.
4.4 Heat and radiant energy model
Heat and radiant energy are assessed using a fractional effective dose (FED) model, analogous to that used for fire
gases. The time at which the accumulated sum of fractional doses of heat and radiant energy exceeds a specified
threshold value represents the time available for escape relative to chosen safety criteria.
4.5 Smoke obscuration model
As smoke accumulates in an enclosure, it becomes increasingly difficult for occupants to find their way. This results
in a significant effect on the time required for their escape. Moreover, at some degree of smoke intensity,
occupants can no longer discern boundaries and will become unaware of their location relative to doors, walls,
windows, etc., even if they are familiar with the occupancy. When this occurs, occupants may become so
disoriented that they are unable to effect their own escape. The time at which this occurs represents the time
available for escape due to smoke obscuration.
5 Significance and use
5.1 The concepts of fractional effective dose (FED) and fractional effective concentration (FEC) are fundamental
to the methodology of this Technical Specification. Both concepts relate to the manifestation of specified
physiological effects exhibited by exposed subjects.
4 © ISO 2002 – All rights reserved
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ISO/TS 13571:2002(E)
5.2 Given the scope of this Technical Specification, FED and/or FEC values of 1,0 are associated, by definition,
with sublethal effects that would render occupants of average susceptibility incapable of effecting their own escape.
The variability of human responses to toxicological insults is best represented by a distribution that takes into
account varying susceptibility to the insult. Some people are more sensitive than the average, while others may be
more resistant (see A.5). The traditional approach in toxicology is to employ a safety factor to take into
[1]
consideration the variability among humans, serving to protect the more susceptible subpopulations .
As an example, within the context of reasonable fire scenarios FED and/or FEC threshold criteria of 0,3 could be
used for most general occupancies in order to provide for escape by the more sensitive subpopulations. However,
the user of this Technical Specification has the flexibility to choose other FED and/or FEC threshold criteria as may
be appropriate for chosen fire safety objectives. More conservative FED and/or FEC threshold criteria may be
employed for those occupancies that are intended for use by especially susceptible subpopulations. By whatever
rationale FED and FEC threshold criteria are chosen, it is necessary to use a single value for both FED and FEC in
a given calculation of the time available for escape.
NOTE At present, the distribution of human responses to fire gases is not known. In the absence of information to the
contrary, a log-normal distribution of human responses is a reasonable choice to represent a single peak distribution with a
minimum value of zero and no upper limit. By definition, FED and FEC threshold criteria of 1,0 would correspond to the median
value of the distribution, with one-half of the population being more susceptible to an insult and one-half being less susceptible.
Statistics show [2] that at FED and/or FEC threshold criteria of 0,3, then 11,4 % of the population would be susceptible to less
severe exposures (lower than 0,3) and, therefore, be statistically unable to accomplish their own escape. Lower threshold
criteria would reduce that portion of the population. However, there is no threshold criterion so low as to be statistically safe for
every exposed occupant.
5.3 The time-dependent concentrations of fire effluents to which occupants, who are often on the move, are
exposed can only be determined using computational fire models and/or a series of real-scale experiments. It is not
valid to insert the concentrations of fire effluents or values of smoke optical density obtained from bench-scale test
methods in the equations presented in this Technical Specification.
5.4 The methodology described has not been and cannot be validated from experiments using people. It is
necessary to recognize that uncertainty exists in the precision of the experimental data upon which the equations
are based, the representation of those data by an algebraic function, the accuracy of assumptions regarding non-
interaction of fire gases with each other and with heat, the susceptibility of people relative to the susceptibility of
test animals, etc. These uncertainties are estimated in the following sections. As with any engineering calculation,
uncertainties should be included in the estimation of the overall uncertainty of a fire hazard or risk analysis. This
enables the user to determine whether the difference between the outcomes of two such analyses are truly
different or are irresolvable.
NOTE The resulting uncertainty in the estimated time available to escape depends in a non-linear manner upon the
uncertainty in the FED and FEC calculations. (For instance, these uncertainties could have reduced impact on the estimated
outcome of rapidly developing fires.)
5.5 There is very little information on exposures of 1 h or more. Thus, the accuracy of the equations in this
Technical Specification and the resulting estimations of the outcome of more protracted fire scenarios are not
known. The user of this Technical Specification should exercise particular caution when making estimations that
involv
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 13571
Première édition
2002-08-01
Composants dangereux du feu — Lignes
directrices pour l'estimation du temps
disponible pour l'évacuation, utilisant les
caractéristiques du feu
Life-threatening components of fire — Guidelines for the estimation of
time available for escape using fire data
Numéro de référence
ISO/TS 13571:2002(F)
©
ISO 2002
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ISO/TS 13571:2002(F)
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Publié en Suisse
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ISO/TS 13571:2002(F)
Sommaire Page
1 Domaine d'application. 1
2 Référence normative. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principes généraux . 4
4.1 Temps disponible pour l'évacuation. 4
4.2 Modèle pour gaz toxiques. 4
4.3 Modèle de perte de masse . 4
4.4 Modèle pour la chaleur et l'énergie rayonnante . 4
4.5 Modèle pour l'obscurcissement par la fumée. 4
5 Signification et utilité. 5
6 Modèles pour gaz toxiques. 6
6.1 Modèle pour gaz asphyxiants. 6
6.2 Modèle pour gaz irritants . 7
7 Modèle de perte de masse . 8
8 Chaleur. 10
9 Modèle de l'obscurcissement par la fumée. 12
10 Rapport. 13
Annexe A (informative) Contexte et mécanismes du potentiel toxique. 14
Bibliographie . 19
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ISO/TS 13571:2002(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité
technique peut décider de publier d'autres types de documents normatifs:
— une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans
un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des
membres votants du comité dont relève le groupe de travail;
— une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique
et est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.
Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois
nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou
ISO/TS a été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après trois ans qui décidera soit de sa
transformation en Norme internationale soit de son annulation.
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.
L'ISO/TS 13571 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 3,
Dangers pour les personnes et l'environnement dus au feu.
L'Annexe A de cette Spécification technique est donnée uniquement à titre d’information.
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ISO/TS 13571:2002(F)
Introduction
Lorsque l'on évalue les risques du feu pour l'homme, le critère décisif pour garantir la survie en cas d'incendie
est que le temps disponible pour l'évacuation soit supérieur au temps nécessaire à l'évacuation. (Dans le
contexte de la présente Spécification technique, l'évacuation peut se faire vers un lieu sûr.) L'unique objectif
de la méthodologie décrite ici est de proposer un cadre de travail permettant d'estimer le temps disponible
pour l'évacuation.
Le temps disponible pour l'évacuation correspond à l'intervalle entre l'allumage de l'incendie et le moment à
partir duquel les conditions deviennent si insoutenables que les occupants ne sont plus en mesure de prendre
en charge leur propre évacuation. Lors d'un incendie, les conditions insoutenables sont provoquées par:
a) l'exposition à une chaleur rayonnante et convective;
b) l'inhalation de gaz asphyxiants;
c) l'exposition à des produits irritants sensoriels/des voies respiratoires supérieures; et
d) l'obscurcissement visuel par la fumée.
Le temps nécessaire à l'évacuation est le temps nécessaire aux occupants pour aller du lieu où ils se
trouvaient au moment de l'allumage jusqu'à un lieu sûr. Lorsque les occupants sont exposés à la chaleur et
aux effluents du feu, leur comportement d'évacuation, leur rapidité de mouvement et leur choix d'une issue de
secours sont également affectés, réduisant l'efficacité de leurs actions et retardant l'évacuation
(ISO/TR 13387-8). Ces facteurs influent sur le temps nécessaire à l'évacuation, et ne sont donc pas pris en
compte dans la présente Spécification technique.
La méthodologie décrite dans les présentes ne peut être utilisée seule pour évaluer la sécurité globale de
matériaux ou produits spécifiques face au feu, et ne peut par conséquent pas constituer une méthode d'essai.
Les équations qui figurent dans la présente Spécification technique doivent plutôt servir dans le cadre d'une
analyse des risques ou dangers du feu [ISO 13387 (toutes les parties)]. Dans ce type d'analyse, le temps
disponible calculé pour l'évacuation dépend des caractéristiques du feu, de l'enceinte et des occupants eux-
mêmes. La nature du feu (par exemple, le taux de dégagement de chaleur, la quantité et le type de
combustible, la composition chimique du combustible) et de l'enceinte (par exemple, ses dimensions, la
ventilation) détermine les concentrations en gaz toxique, la température des gaz et des parois et la densité de
fumée dans l'enceinte comme fonction de temps. Les caractéristiques des occupants (par exemple, leur âge,
état de santé, position par rapport au feu, activité au moment de l'exposition) déterminent également l'impact
de leur exposition à la chaleur et à la fumée. L'interaction entre ces facteurs est illustrée schématiquement par
la Figure A.1 de l'annexe A. En outre, l'exposition est en partie estimée grâce à des hypothèses concernant la
position de la tête des occupants par rapport à la couche de fumée chaude qui se forme près du plafond et
descend à mesure que le feu prend de l'ampleur. En raison de ces différents facteurs, chaque occupant aura
un temps d'évacuation disponible différent (voir aussi A.5 de l'annexe A).
L'annexe A décrit le contexte et les mécanismes du composant toxique des effluents du feu constituant un
risque mortel. Les effets tels que les produits toxiques asphyxiants, le monoxyde de carbone et le cyanure
d'hydrogène (A.3), effets tant de l'irritation sensorielle/des voies respiratoires supérieures (A.4.2) que de
l'irritation pulmonaire (A.4.3) sont pris en compte.
L'aspect chaleur couvre à la fois l'exposition à la chaleur rayonnante et à la chaleur convective.
L'impact initial de l'obscurcissement par la fumée est un des facteurs affectant le temps nécessaire aux
occupants pour évacuer (voir A.2). Cet aspect de l'obscurcissement par la fumée n'est donc pas étudié ici.
Toutefois, il se peut que l'obscurcissement par la fumée gagne une ampleur telle qu'il désoriente les
occupants et les empêche de prendre les mesures nécessaires à leur évacuation, limitant ainsi le temps
disponible. C'est pourquoi il est étudié dans la présente Spécification technique.
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ISO/TS 13571:2002(F)
Si l'on se réfère aux données humaines et animales disponibles, mais en l'absence de données humaines
définitives et quantifiables, les effets des produits toxiques asphyxiants, des irritants sensoriels, de la chaleur
et de l'obscurcissement sont chacun considérés comme agissant indépendamment. Certains niveaux
d'interaction entre ces composants ont déjà été rencontrés (A.6), mais sont considérés comme secondaires
dans la présente Spécification technique.
Les effets toxiques des aérosols et des particules et les interactions, quelles qu'elles soient, ne sont pas pris
en compte dans la présente Spécification technique. En se basant sur les données relatives aux humains et
aux animaux, il est connu que la forme physique des effluents toxiques a une certaine influence sur
l'incapacité extrême mais ces effets sont considérés comme secondaires en comparaison aux effets directs
des effluents en phase vapeur et ne sont pas facilement quantifiables.
Les répercussions sur la santé après exposition aux atmosphères du feu ne sont pas prises en compte dans
la présente Spécification technique bien que l'on reconnaisse qu'elles se produisent. L'état de santé préalable
peut être exacerbé et des séquelles mettant potentiellement la vie en danger peuvent apparaître après
exposition aux asphyxiants et aux irritants pulmonaires (A.3.2 et A.4.3).
Les équations figurant dans la présente méthodologie permettent d'estimer la situation des occupants
exposés à des intervalles de temps discrets tout au long du scénario feu, jusqu'au moment où l'exposition en
question peut empêcher les occupants de prendre les mesures nécessaires à leur propre évacuation. La
comparaison de cette durée avec le temps nécessaire à l'évacuation des occupants dans un lieu sûr
(déterminé à part à l'aide d'une autre méthodologie), sert à évaluer l'efficacité de la conception d'un bâtiment
en matière de sécurité au feu. Si une telle comparaison devait révéler un temps d'évacuation disponible
insuffisant, différentes stratégies de protection devraient alors être envisagées par l'ingénieur en charge de la
sécurité au feu.
Les recommandations qui figurent dans la présente Spécification technique reposent sur les meilleurs
jugements scientifiques disponibles en faisant appel à l'état actuel des connaissances, bien que non
exhaustives sur les conséquences de l'exposition humaine aux effluents du feu. Cette méthodologie ne peut
notamment pas garantir l'état de santé des occupants après l'évacuation, étant donné que l'interaction de tous
les risques mortels potentiels et que les conséquences à court ou à long terme de l'exposition à la chaleur et
aux effluents du feu n'ont jusqu'à présent pas été entièrement identifiées ni validées.
La présente Spécification technique comprend une part d'incertitude pour chaque mode opératoire.
L'utilisateur est encouragé à évaluer l'importance de ces incertitudes et de toutes les autres lors de
l'estimation de l'issue d'un scénario feu donné.
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SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 13571:2002(F)
Composants dangereux du feu — Lignes directrices pour
l'estimation du temps disponible pour l'évacuation, utilisant les
caractéristiques du feu
1 Domaine d'application
La présente Spécification technique n'est qu'un des nombreux outils disponibles pour la gestion de la sécurité
au feu. Elle est destinée à être utilisée conjointement avec des modèles pour l'analyse de la déclaration et du
développement d'un incendie, de la propagation du feu, de la formation et du mouvement de la fumée, de la
génération, du transport et de la désintégration des espèces chimiques et du mouvement des personnes,
ainsi que pour la détection et l'extinction des incendies. La présente Spécification technique ne doit être
utilisée que dans ce contexte.
La présente Spécification technique traite des conséquences de l'exposition des individus aux composants du
feu constituant un risque mortel lorsque les occupants évoluent dans une structure cloisonnée. Les
concentrations en effluents du feu, qui sont fonction du temps et de l'environnement thermique d'un feu sont
déterminés par la vitesse de propagation du feu, les débits des divers gaz de combustion émis par les
combustibles impliqués, les caractéristiques de ces gaz en matière de désintégration et la ventilation de la
structure (voir A.1). Une fois ces paramètres déterminés, la méthodologie présentée dans la présente
Spécification technique peut être utilisée pour l'estimation du temps d'évacuation disponible.
La présente Spécification technique fournit des lignes directrices d'évaluation des composants qui, dans
l'analyse des risques du feu, constituent un risque mortel en termes de statut d'exposition des individus à
intervalles de temps discrets. Elle permet de déterminer un seuil de tolérance au-delà duquel il est estimé que
les occupants ne seront plus à même de prendre les mesures nécessaires à leur propre évacuation (voir A.2).
Les composants constituant un risque mortel considérés sont la toxicité des effluents du feu, la chaleur et
l'obscurcissement par la fumée. Deux méthodes sont présentées pour l'évaluation de la toxicité des effluents
du feu: le modèle pour gaz toxiques et le modèle de perte de masse.
Des aspects tels que l'impact initial de l'obscurcissement par la fumée affectant le temps nécessaire aux
occupants pour évacuer, les effets toxiques des aérosols et des particules et les interactions, quelles qu'elles
soient avec les effluents gazeux du feu ainsi que les répercussions sur la santé d'une exposition à des
atmosphères de feu ne sont pas pris en compte dans la présente Spécification technique (voir l'Introduction).
2 Référence normative
Le document normatif suivant contient des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Spécification technique. 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 Spécification technique sont invitées à rechercher la possibilité
d'appliquer l'édition la plus récente du document normatif indiqué ci-après. Pour les références non datées, la
dernière édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent
le registre des Normes internationales en vigueur.
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
© ISO 2002 — Tous droits réservés 1
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ISO/TS 13571:2002(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Spécification technique, les termes et définitions donnés dans l'ISO 13943
ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1
asphyxiant
produit toxique ayant des effets hypoxiques, notamment sur les systèmes nerveux et/ou cardio-vasculaire
centraux, entraînant une perte de conscience et, à la fin, la mort
3.2
courbe concentration-temps
graphique représentant la concentration d'un gaz toxique ou d'un effluent du feu comme une fonction de temps
NOTE La concentration d'un gaz toxique est exprimée en fraction volumique en parties par million (ppm) (3.14), ou
−3
en grammes par mètre cube (g⋅m ) pour un effluent du feu.
3.3
produit Ct
produit de la concentration par le temps, pour un gaz toxique ou pour un effluent du feu, obtenu en intégrant
la surface sous la courbe concentration-temps
NOTE Le produit Ct d'un produit toxique gazeux est exprimé en fraction volumique en parties par million (3.14)
−3
multipliée par des minutes (ppm·min) ou, pour un effluent du feu, en grammes par mètre cube (g⋅m ).
3.4
évacuation
mesures effectives prises par les occupants pour évacuer et trouver un lieu sûr
3.5
dose d'exposition
produit Ct d'un gaz toxique ou d'un effluent du feu qui peut être inhalé, c'est à dire la surface intégrée sous la
courbe concentration-temps
3.6
effluent du feu
ensemble d'effluents gazeux, de particules ou d'aérosols issus de la combustion ou de la pyrolyse
3.7
concentration partielle engendrant des effets donnés
FEC
rapport de la concentration d'un produit irritant à la concentration censée produire un effet donné sur un sujet
de sensibilité moyenne qui y est exposé
NOTE 1 Le concept de FEC peut faire référence à tout effet, y compris l'incapacité, la mort ou même d'autres issues.
Dans le contexte de la présente Spécification technique, FEC fait uniquement référence à l'incapacité.
NOTE 2 Lorsqu'il n'est pas utilisé pour un produit irritant particulier, le terme FEC représente la somme de toutes les
FEC de tous les produits irritants de l'atmosphère de combustion.
3.8
dose partielle engendrant des effets donnés
FED
rapport du produit Ct d'un produit toxique asphyxiant au produit Ct de l'asphyxiant censé produire un effet
donné sur un sujet de sensibilité moyenne qui y est exposé
NOTE 1 Le concept de FED peut faire référence à tout effet, y compris l'incapacité, la mort ou même d'autres issues.
Dans le contexte de la présente Spécification technique, FED fait uniquement référence à l'incapacité.
NOTE 2 Lorsqu'il n'est pas utilisé pour un produit asphyxiant particulier, le terme FED représente la somme de toutes
les FED de tous les produits asphyxiants de l'atmosphère de combustion.
2 © ISO 2002 — Tous droits réservés
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ISO/TS 13571:2002(F)
3.9
incapacité
état d'inaptitude physique à accomplir une tâche spécifique
EXEMPLE Incapacité d'un individu à prendre en charge sa propre évacuation d'un lieu touché par un incendie.
3.10
irritation sensorielle/des voies respiratoires supérieures
stimulation des récepteurs nerveux des yeux, du nez, de la bouche, de la gorge et des voies respiratoires
provoquant divers degrés de gêne ou de douleur et s'accompagnant de réactions de nombreux systèmes de
défense physiologique
3.11
LC
50
concentration d'un gaz toxique ou d'un effluent du feu, calculée statistiquement à partir des données de
concentration, qui entraîne une mortalité de 50 % des animaux soumis à essai pendant une durée spécifiée
d'exposition et de post-exposition
NOTE Le LC est exprimé en fraction volumique en parties par million (ppm), ou en grammes par mètre cube
50
−3
(g⋅m ) pour un effluent du feu.
3.12
LCt
50
produit de la concentration d'un gaz toxique ou d'un effluent du feu par la durée spécifiée d'exposition qui
entraîne une mortalité de 50 % des animaux soumis à essai.
−3
NOTE Le LCt est exprimé en ppm·min pour un gaz toxique unique et en g⋅m pour l'effluent du feu total.
50
3.13
taux de perte de masse
perte de masse d'un matériau par unité de temps dans des conditions spécifiées
3.14
parties par million
ppm
6
fraction volumique d'un gaz × 10
NOTE Les concentrations en gaz toxiques sont exprimées en fractions volumiques (ppm) plutôt qu'en fractions
massiques car les utilisateurs potentiels se servent plus volontiers des fractions volumiques pour quantifier les expositions
des individus.
3.15
fumée
suspension visible de particules solides et/ou liquides dans des gaz sous l'effet de la combustion ou de la
pyrolyse
3.16
temps disponible pour l'évacuation
intervalle entre l'allumage de l'incendie et le moment à partir duquel les conditions deviennent si insoutenables
que les occupants ne sont plus en mesure de prendre en charge leur propre évacuation vers un lieu sûr
NOTE L'expression «temps disponible pour l'évacuation» telle qu'elle est utilisée dans la présente Spécification
technique peut ou peut ne pas être équivalente au terme couramment utilisé ASET (Available Safe Escape Time), car
l'utilisateur peut choisir l'objectif fixé en matière de sécurité au feu.
3.17
temps nécessaire à l'évacuation
temps nécessaire aux occupants pour aller du lieu où ils se trouvaient au moment de l'allumage jusqu'à un
lieu sûr
NOTE Telle qu'utilisée dans la présente Spécification technique, l'expression «temps nécessaire à l'évacuation» est
destinée à être équivalente au terme couramment utilisé RSET (Required Safe Escape Time). Voir ISO/TR 13387-8:1999.
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ISO/TS 13571:2002(F)
3.18
danger de toxicité
potentiel de danger présenté par une exposition à des produits toxiques de combustion
4 Principes généraux
4.1 Temps disponible pour l'évacuation
Le temps disponible pour échapper à un feu correspond au moment à partir duquel les occupants ne peuvent
plus prendre les mesures effectives pour procéder à leur propre évacuation. C'est le plus court des quatre
intervalles de temps estimés en prenant en compte les gaz de combustion asphyxiants, les gaz de
combustion irritants, la chaleur et l'obscurcissement visuel par la fumée.
4.2 Modèle pour gaz toxiques
4.2.1 L'évaluation des composants asphyxiants dans une analyse des dangers présentés par des produits
toxiques repose sur la dose d'exposition à chaque produit toxique, c'est à dire l'aire intégrée sous chaque
courbe concentration-temps (voir ISO/TR 9122-5). Tous les produits asphyxiants font l'objet d'une
détermination de leur dose partielle engendrant des effets donnés (FED) à chaque incrément discret de temps.
Le moment où leur somme cumulée dépasse une valeur-seuil prédéterminée correspond au temps disponible
pour l'évacuation selon les critères de sécurité choisis.
4.2.2 L'évaluation des composants gazeux irritants dans une analyse des dangers présentés par des
produits toxiques repose uniquement sur la concentration en chacun des composants irritants. Tous les
composants irritants font l'objet d'une détermination de leur concentration partielle engendrant des effets
donnés (FEC) à chaque incrément discret de temps. Le moment où leur somme dépasse une valeur-seuil
prédéterminée correspond au temps disponible pour l'évacuation selon les critères de sécurité choisis.
4.3 Modèle de perte de masse
Le modèle de perte de masse consiste en une simple évaluation du temps dont disposent les occupants pour
évacuer à l'aide de l'ensemble des données sur le potentiel toxique mortel des effluents du feu obtenues
grâce aux essais en laboratoire (ISO 13344:1996). Toutefois, il ne fait pas la distinction entre les effets
toxiques des différents composants des effluents du feu. Le principe de base repose sur les doses
d'exposition des effluents du feu générés par les matériaux et les produits, c'est à dire les aires intégrées sous
leurs courbes concentration-temps. Les effluents du feu font l'objet d'une détermination de leurs doses
partielles engendrant des effets donnés (FED) à chaque incrément discret de temps. Le moment où leur
somme cumulée dépasse une valeur-seuil prédéterminée correspond au temps disponible pour l'évacuation
selon les critères de sécurité choisis.
4.4 Modèle pour la chaleur et l'énergie rayonnante
La chaleur et l'énergie rayonnante sont évaluées au moyen d'un modèle reposant sur la détermination des
doses partielles engendrant des effets donnés (FED), modèle analogue à celui utilisé pour les gaz de
combustion. Le moment où la somme cumulée des doses partielles de chaleur et d'énergie rayonnante
dépasse une valeur-seuil prédéterminée correspond au temps disponible pour l'évacuation selon les critères
de sécurité choisis.
4.5 Modèle pour l'obscurcissement par la fumée
A mesure que la fumée s'accumule dans une enceinte, il devient de plus en plus difficile pour ses occupants
de retrouver leur chemin. Ce paramètre affecte significativement le temps nécessaire à leur évacuation. De
plus, lorsqu'une certaine densité de fumée est atteinte, les occupants n'arrivent plus à discerner les limites de
l'enceinte, et ne savent plus quelle est leur position par rapport aux portes, murs, fenêtres, etc., même s'ils
sont familiers du lieu où ils se trouvent. Lorsque ce seuil est atteint, les occupants peuvent arriver à un tel
degré de désorientation qu'ils ne sont plus en mesure d'évacuer. Ce seuil correspond au temps disponible
pour évacuer en raison de l'obscurcissement par la fumée.
4 © ISO 2002 — Tous droits réservés
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ISO/TS 13571:2002(F)
5 Signification et utilité
5.1 Les concepts de dose partielle engendrant des effets donnés (FED) et de concentration partielle
engendrant des effets donnés (FEC) sont des éléments fondamentaux de la méthodologie de la présente
Spécification technique. Ces deux concepts font référence à la manifestation d'effets physiologiques
spécifiques présentés par des individus exposés.
5.2 Étant donné le domaine d'application de la présente Spécification technique, des FED et/ou FEC d'une
valeur de 1,0 sont associées, par définition, à des effets sublétaux qui rendraient des occupants de sensibilité
moyenne incapables de procéder à leur propre évacuation. La diversité des réponses humaines aux
agressions toxicologiques est le mieux illustrée par une distribution en fréquences qui tient compte de la
diversité des sensibilités face à l'agression. Certains individus sont plus sensibles que la moyenne, tandis que
d'autres peuvent être plus résistants (voir A.5). L'approche traditionnelle en toxicologie consiste à utiliser un
facteur de sécurité afin de tenir compte des variations selon les individus et de protéger ainsi les sous-
[1]
populations les plus vulnérables .
À titre d'exemple, dans le cadre de scénarios feu raisonnables, des valeurs-seuils de FED et/ou FEC de 0,3
pourraient être utilisées pou
...
Questions, Comments and Discussion
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