ISO 5660-1:2015

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5660-1
Third edition
2015-03-15
Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter
method) and smoke production rate
(dynamic measurement)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage dynamique)
Reference number
©
ISO 2015
© ISO 2015
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ii © ISO 2015 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols .3
5 Principle .4
6 Apparatus .5
6.1 General . 5
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater . 5
6.3 Radiation shield . 5
6.4 Irradiance control . 5
6.5 Weighing device . 5
6.6 Specimen holder . 6
6.7 Retainer frame . 6
6.8 Exhaust gas system with flow measuring instrumentation . 6
6.9 Gas sampling apparatus . 6
6.10 Ignition circuit . 7
6.11 Ignition timer . 7
6.12 Oxygen analyser . 7
6.13 Heat flux meters . 7
6.14 Calibration burner . 7
6.15 Data collection and analysis system . 8
6.16 Optional side screens . 8
6.17 Smoke obscuration measuring system. 8
6.18 Smoke system thermocouple . 8
6.19 Optical filters . 8
7 Suitability of a product for testing .9
7.1 Surface characteristics . 9
7.2 Asymmetrical products . 9
7.3 Materials of short burning time . 9
7.4 Composite specimens. 9
7.5 Dimensionally unstable materials . 9
7.6 Materials that require testing under compression .10
8 Specimen construction and preparation.10
8.1 Specimens .10
8.2 Conditioning of specimens .10
8.3 Preparation .11
8.3.1 Specimen wrapping .11
8.3.2 Specimen preparation .11
8.3.3 Preparing specimens of materials that require testing under compression .11
9 Test environment .11
10 Calibration .12
10.1 Preliminary calibrations .12
10.1.1 General.12
10.1.2 Irradiance control system response characteristics .12
10.1.3 Weighing device response time .12
10.1.4 Weighing device output drift .12
10.1.5 Oxygen analyser delay and response times .12
10.1.6 Oxygen analyser output noise and drift .13
10.1.7 Effect of side screens .13
10.2 Operating calibrations .14
10.2.1 General.14
10.2.2 Weighing device accuracy .14
10.2.3 Oxygen analyser.14
10.2.4 Heat release rate calibration .14
10.2.5 Heater calibration .15
10.3 Smoke meter calibration .15
10.3.1 Calibration with neutral density filters .15
10.3.2 Calibration before test.15
10.4 Less frequent calibrations .15
10.4.1 Operating heat flux meter calibration .15
10.4.2 Linearity of heat release rate measurements .15
10.4.3 Accuracy of calibration burner flow meter .15
11 Test procedure .16
11.1 General precautions . .16
11.2 Initial preparation .16
11.3 Procedure .16
12 Calculations.17
12.1 General .17
12.2 Calibration constant for oxygen consumption analysis .18
12.3 Heat release rate .18
12.4 Exhaust duct flow rate .18
12.5 Mass loss rate .19
12.6 Smoke obscuration .19
13 Test report .20
Annex A (informative) Commentary and guidance notes for operators .31
Annex B (informative) Supplementary calculations — Normalization to the mass loss rate
of the specific extinction area of specimen .36
Annex C (informative) Resolution, precision and bias .38
Annex D (informative) Mass loss rate and effective heat of combustion .44
Annex E (informative) Testing in the vertical orientation .45
Annex F (informative) Calibration of the working heat flux meter .48
Annex G (informative) Calculation of heat release with additional gas analysis .49
Annex H (informative) Calculation of Effective Critical Heat Flux for Ignition .53
Bibliography .54
iv © ISO 2015 – All rights reserved

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 1, Fire
initiation and growth.
This third edition of ISO 5660-1 cancels and replaces ISO 5660-1:2002 (second edition) and
ISO 5660-2:2002 (first edition), which have been technically revised and merged.
ISO 5660 consists of the following parts, under the general title Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss rate:
— Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement)
— Part 3: Guidance on measurement [Technical Specification]
The following part is under preparation:
— Part 4: Measurement of heat release for determination of low levels of combustibility.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5660-1:2015(E)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production
and mass loss rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
1 Scope
This part of ISO 5660 specifies a method for assessing the heat release rate and dynamic smoke
production rate of specimens exposed in the horizontal orientation to controlled levels of irradiance
with an external igniter. The heat release rate is determined by measurement of the oxygen consumption
derived from the oxygen concentration and the flow rate in the combustion product stream. The time to
ignition (sustained flaming) is also measured in this test.
The dynamic smoke production rate is calculated from measurement of the attenuation of a laser light
beam by the combustion product stream. Smoke obscuration is recorded for the entire test, regardless
of whether the specimen is flaming or not.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 554, Standard atmospheres for conditioning and/or testing — Specifications
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 14697, Fire tests — Guidance on the choice of substrates for building products
3 Terms and definitions
For the purposes of this international standard, the terms and definitions given in ISO 13943 and the
following apply.
3.1
essentially flat surface
surface whose irregularity from a plane does not exceed ± 1 mm
3.2
flashing
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of less than 1 s
3.3
ignition
onset of sustained flaming as defined in 3.10
3.4
irradiance
(at a point of a surface) quotient of the radiant flux incident on an infinitesimal element of surface
containing the point, and the area of that element
Note 1 to entry: Convective heating is negligible in the horizontal specimen orientation. For this reason, the term
“irradiance” is used instead of “heat flux” throughout this part of ISO 5660 as it best indicates the essentially
radiative mode of heat transfer.
3.5
material
single substance or uniformly dispersed mixture
EXAMPLE Metal, stone, timber, concrete, mineral fibre and polymers
3.6
orientation
plane in which the exposed face of the specimen is located during testing, with either the vertical or
horizontally face upwards
3.7
oxygen consumption principle
proportional relationship between the mass of oxygen consumed during combustion and the heat released
3.8
product
material, composite or assembly about which information is required
3.9
specimen
representative piece of the product which is to be tested together with any substrate or treatment
Note 1 to entry: For certain types of product, for example products that contain an air gap or joints, it may not be
possible to prepare specimens that are representative of the end-use conditions (see Clause 7).
3.10
sustained flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of over 10 s
3.11
transitory flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of between 1 and 10 s
3.12
smoke obscuration
reduction, usually expressed as a percentage, in the intensity of light due to its passage through smoke
3.13
extinction coefficient
natural logarithm of the ratio of incident light intensity to transmitted light intensity, per unit light path
length
3.14
smoke production
integral of the smoke production rate over the time interval being considered
3.15
smoke production rate
product of the volumetric flow rate of smoke and the extinction coefficient of the smoke at the point
of measurement
2 © ISO 2015 – All rights reserved

4 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols and their designations and units
Symbol Designations Unit
A exposed surface area of specimen m
A initially exposed surface area of the specimen m
s
1/2 1/2 1/2
C orifice flow meter calibration constant m g K
D’ optical density 1
−1
F optical density calibration factor m
−1
Δh net heat of combustion K J g
c
−1
Δh effective net heat of combustion M J kg
c,eff
I /I ratio of incident light to transmitted light 1
o
−1
k linear Napierian absorption coefficient (commonly called extinction coefficient) m
−1
k measured calibration extinction coefficient m
−1
k calculated calibration extinction coefficient m
−1
k measured extinction coefficient m
m
L light path length through smoke m
m mass of the specimen g
Δm total mass loss g
m mass of the specimen at the end of the test g
f
m mass of the specimen at sustained flaming g
s
−2 −1
average mass loss rate per unit area between 10 % and 90 % of mass loss g m s

m
A,109− 0
m mass of the specimen at 10 % of total mass loss g
m mass of the specimen at 90 % of total mass loss g
−1
mass loss rate of the specimen g s
m
−1
mass flow rate in exhaust duct kg s

m
e
−1
M molecular weight of the gases flowing through the exhaust duct kg mol
Δp orifice meter pressure differential Pa
2 −1
P smoke production rate m s
s
−1
P smoke production rate normalized to the specimen area s
s,A
heat release rate kW
q
−2
heat release rate per unit area kW m

q
A
−2
maximum value of the heat release rate per unit area kW m
q
A,max
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
ig

q
A,180
180 s later
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
ig
q
A,300
300 s later
−2
Q total heat released per unit area during the entire test MJ m
A,tot
r stoichiometric oxygen/fuel mass ratio 1
o
Table 1 (continued)
Symbol Designations Unit
S total smoke production m
2 −2
S total smoke production per unit area m m
A
2 −2
S total smoke production per unit area before ignition m m
A,1
2 −2
S total smoke production per unit area after ignition m m
A,2
t time s
t delay time of the oxygen analyser s
d
t time to ignition (onset of sustained flaming) s
ig
Δt sampling time interval s
t time at 10 % of total mass loss s
t time at 90 % of total mass loss s
T absolute temperature of gas at the orifice meter K
e
T temperature of the smoke at the point of measurement K
s
3 −1
volume flow rate of smoke at the point of measurement m s

V
s
X oxygen analyser reading, mole fraction of oxygen 1
O2
X initial value of oxygen analyser reading 1
O2
X oxygen analyser reading, before delay time correction 1
O2
−3
ρ density kg m
2 −1
σ specific extinction area m kg
[11]
NOTE Detailed discussion of some of these parameters and their units is given in reference .
5 Principle
The test method is based on the observation that, generally, the net heat of combustion is proportional
to the amount of oxygen required for combustion. The relationship is that approximately 13,1 × 10 kJ
of heat are released per kilogram of oxygen consumed. Specimens in the test are burned under ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range of 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of oxygen concentrations and exhaust gas flow rates.
This test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the
rate of evolution of heat during its involvement in fire. These properties are determined on small
representative specimens.
The principle of the smoke measurement is based on the observation that, generally, the intensity of light
that is transmitted through a volume of combustion products is an exponentially decreasing function
of distance. This is commonly referred to as Bouguer’s law. Specimens in the test are burned in ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of smoke obscuration, exhaust gas flow rate, and mass
loss rate of the specimen. Smoke obscuration is measured as the fraction of laser light intensity that
is transmitted through the smoke in the exhaust duct. This fraction is used to calculate the extinction
coefficient according to Bouguer’s law. The test results are reported in terms of smoke production and
smoke production rate-both normalized to exposed specimen surface area. Smoke production rate is
calculated as the product of the extinction coefficient and the volumetric flow rate of the smoke in the
exhaust duct. Smoke production is calculated by numerical integration of the smoke production rate
over the time interval being considered. The variables reported are normalized to area because smoke
production is proportional to area.
4 © ISO 2015 – All rights reserved

The test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the rate of
evolution of smoke and to the amount of smoke produced during its involvement in a well-ventilated fire.
These properties are once again determined on small representative specimens.
6 Apparatus
6.1 General
A schematic representation of the apparatus required for this part of ISO 5660 is given in Figure 1. The
individual components are described in detail in 6.2 to 6.19.
Carbon Monoxide and Carbon dioxide measurements can optionally, and additionally, be made and used
in the calculation of the heat release rate. The apparatus, procedures and calculation methods described
in Annex G are then applicable.
With minor modifications to the apparatus, specimens may be tested in the vertical orientation. Annex E
gives guidance on these modifications.
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater
The active element of the heater shall consist of an electrical heater rod, capable of delivering 5 000 W at
the operating voltage, tightly wound into the shape of a truncated cone (see Figure 2). The heater shall
be encased on the outside with a double-wall stainless steel cone, filled with a refractory fibre blanket
−3
of nominal thickness 13 mm and nominal density 100 kg m . The irradiance from the heater shall be
maintained at a preset level by controlling the average temperature of three thermocouples (type K
stainless steel sheathed thermocouples have proved suitable but Inconel or other high performance
materials are also acceptable), symmetrically disposed and in contact with, but not welded to, the heater
element (see Figure 2). Either 3,0 mm outside diameter sheathed thermocouples with exposed hot
junction or 1,0 mm to 1,6 mm outside diameter sheathed thermocouples with unexposed hot junction
shall be used. The heater shall be capable of producing irradiance on the surface of the specimen of up
−2
to 75 kW m . The irradiance shall be uniform within the central 50 mm x 50 mm area of the exposed
−2
specimen surface, to within ± 2 %. for an irradiance of 50 kW m
6.3 Radiation shield
The cone heater shall be provided with a removable radiation shield to protect the specimen from the
irradiance prior to the start of a test. The shield shall be made of non-combustible material, with a total
thickness not exceeding 12 mm. The shield shall be one of the following, either:
a) water cooled and coated with a durable matt black finish of surface emissivity ε = 0,95 ± 0,05; or
b) not water-cooled, which may be either metal with a reflective top surface, or metal with a ceramic
top surface, or ceramic, in order to minimize radiation transfer.
The shield shall be equipped with a handle or other suitable means for quick insertion and removal. The
cone heater base plate shall be equipped with a mechanism for moving the shield into position.
6.4 Irradiance control
The irradiance control system shall be properly tuned so that it maintains the average temperature of
the heater thermocouples during the calibration described in 10.1.2 at the preset level to within ± 10 °C.
6.5 Weighing device
The weighing device shall have a resolution of 0,1 g and an accuracy of ± 0,3 g or better, measured
according to the calibration procedure described in Clause 10.2.2. The weighing device shall be capable
of measuring the mass of specimens of at least 500 g. The weighing device shall have a 10 % to 90 %
response time of 4 s or less, as determined according to the calibration described in 10.1.3. The output
of the weighing device shall not drift by more than 1 g over a 30 min period, as determined with the
calibration described in Clause 10.1.4.
6.6 Specimen holder
The specimen holder is shown in Figure 3. The specimen holder shall have the shape of a square pan
with an opening of (106 ± 1) mm x (106 ± 1) mm at the top, and a depth of (25 ± 1) mm. The holder shall
be constructed of stainless steel with a thickness of (2,4 ± 0,15) mm. It shall include a handle to facilitate
insertion and removal, and a mechanism to ensure central location of the specimen under the heater
and proper alignment with the weighing device. The bottom of the holder shall be lined with a layer of
−3
low density (nominal density 65 kg m ) ceramic fibre blanket with a thickness of at least 13 mm. The
distance between the bottom surface of the cone heater and the top of the specimen shall be adjusted to
be (25 ± 1) mm, except for dimensionally unstable materials for which the distance shall be (60 ± 1) mm
(see Clause 7.5).
6.7 Retainer frame
The frame shall be constructed of stainless steel with a thickness of (1,9 ± 0,1) mm in the shape of a box
with an inside dimension of each side (111 ± 1) mm and a height of (54 ± 1) mm. The opening for the
specimen face shall be (94,0 ± 0,5) mm square as shown in Figure 4. The retainer frame shall have an
appropriate means to secure it to the specimen holder with a specimen in position.
6.8 Exhaust gas system with flow measuring instrumentation
The exhaust gas system shall consist of a centrifugal exhaust fan rated for the operating temperatures,
a hood, intake and exhaust ducts for the fan, and an orifice plate flow meter (see Figure 5). The distance
between the bottom of the hood and the specimen surface shall be (210 ± 50mm). The exhaust system
3 −1
shall be capable of developing flows up to 0,035 m s , under standard conditions of temperature and
pressure. The recommended location of the fan is indicated in Figure 5. As an alternative, it is acceptable
to locate the fan further downstream and to have the measuring orifice before the fan, provided that the
requirements described in the remainder of this clause are fulfilled.
A restrictive orifice with an internal diameter of (57 ± 3) mm shall be located between the hood and the
duct to promote mixing.
A gas sampling ring probe shall be located in the fan intake duct for gas sampling, (685 ± 15) mm from
the hood (see Figure 5). The gas sampling ring probe shall contain 12 small holes with a diameter of
(2,2 ± 0,1) mm, to average the stream composition, with the holes facing away from the flow to avoid
clogging with soot.
The temperature of the gas stream shall be measured using a 1,0 mm to 1,6 mm outside diameter
sheathed-junction thermocouple or a 3 mm outside diameter exposed-junction thermocouple positioned
in the exhaust stack on the centreline and (100 ± 5) mm upstream from the measuring orifice plate.
The flow rate shall be determined by measuring the differential pressure across a sharp edge orifice
[internal diameter (57 ± 3) mm, thickness (1,6 ± 0,3) mm] in the exhaust stack, at least 350 mm
downstream from the fan, if the latter is located as shown in Figure 5. If the fan is located further
downstream than indicated in Figure 5, it is acceptable to locate the orifice plate between the gas
sampling ring probe and the fan. However, in that case the length of the straight duct section on both
sides of the orifice plate shall be at least 350 mm.
6.9 Gas sampling apparatus
Gas sampling apparatus incorporates a pump, filters to prevent entry of soot, facilities for removal of
the moisture, a by-pass system set to divert all flow except that required for the gas analysers, a further
moisture trap and a trap for CO removal.
6 © ISO 2015 – All rights reserved

A schematic view of an example of the gas sampling apparatus is shown in Figure 6. Other arrangements
which satisfy the requirements may be used. The transport delay time of the oxygen analyser, t , shall
d
be determined according to 10.1.5, and shall not exceed 60s.
NOTE If an (optional) CO analyser is used, the formulae used to calculate the heat release rate can be
different from those for the standard case (see Clause 12 and Annex G).
6.10 Ignition circuit
External ignition is accomplished by a spark plug powered from a 10 kV transformer or spark igniter.
The spark plug shall have a gap of (3,0 ± 0,5) mm. The electrode length and location of the spark plug
shall be such that the spark gap is located (13 ± 2) mm above the centre of the specimen, except for
dimensionally unstable materials for which the distance is (48 ± 2) mm (see Clause 7.5).
6.11 Ignition timer
The ignition timer shall be capable of recording elapsed time to the nearest second and shall be accurate
to within 1 s in one hour.
6.12 Oxygen analyser
The oxygen analyser shall be of the paramagnetic type, with a range of at least 0 % oxygen to 25 % oxygen.
The analyser shall exhibit a drift of not more than 50 µl/l of oxygen over a period of 30 minutes, and a
noise of not more than 50 µl/l of oxygen during this 30-min period, as measured according to 10.1.6. Since
oxygen analysers are sensitive to stream pressures, the stream pressure shall be regulated (upstream
of the analyser) to minimize flow fluctuations, and the readings from the analyser compensated with an
absolute pressure transducer to allow for atmospheric pressure variations. The analyser and the absolute
pressure transducer shall be located in an isothermal environment. The temperature of the environment
shall be maintained to within 2 °C of a preset value between 30 °C and 70 °C. The oxygen analyser shall
have a 10 % to 90 % of full-scale response time of less than 12 s, as measured according to 10.1.5.
6.13 Heat flux meters
The working heat flux meter shall be used to calibrate the heater (see 10.2.5). It shall be positioned at a
location equivalent to the centre of the specimen face during this calibration.
This heat flux meter shall be of the Schmidt-Boelter (thermopile) type with a design range of
−2
(100 ± 10) kW m . The target receiving the heat shall be flat, circular, of approximately 12,5 mm in
diameter and coated with a durable matt black finish of surface emissivity ε = 0,95 ± 0,05. The body of
the heat flux meter shall be water-cooled. A cooling temperature which would cause condensation of
water on the target surface of the heat flux meter shall not be used.
Radiation shall not pass through any window before reaching the target. The instrument shall be
robust, simple to set up and use, and stable in calibration. The instrument shall have a repeatability to
within ± 0,5 %.
The calibration of the working heat flux meter shall be checked according to 10.4.1, by comparison with
two instruments of the same type as the working heat flux meter and of similar range held as reference
standards and not used for any other purpose (see Annex F). One of the reference standards shall be
fully calibrated at a standardizing laboratory at yearly intervals.
6.14 Calibration burner
The calibration burner shall be constructed from tube with a square or circular orifice with an area of
(500 ± 100) mm covered with wire gauze through which the methane diffuses. The tube is packed with
refractory fibre to improve uniformity of flow. The calibration burner is suitably connected to a metered
supply of methane of at least 99,5 % purity. The accuracy of the flow meter or controller shall be ± 3 % of
the readout corresponding to a heat release rate of 5 kW. The accuracy verification shall be performed
according to Clause 10.4.3.
6.15 Data collection and analysis system
The data collection and analysis system shall have facilities for recording the output from the oxygen
analyser, the orifice meter, the thermocouples and the weighing device. The data collection system
shall have an accuracy corresponding to at least 50 µl/l of oxygen for the oxygen channel, 0,5 °C for
the temperature measuring channels, 0,01 % of full-scale instrument output for all other instrument
channels, and at least 0,1 % for time. The system shall be capable of recording data every second. The
system shall be capable of storing a minimum of 720 data points per parameter. The raw data recorded
for each test shall be stored so that it can be recovered and used to check the accuracy of the software.
6.16 Optional side screens
For operational or safety reasons, it is permitted to guard the heater and sample holder with side screens.
However, it shall be demonstrated that the presence of the screens does not affect the ignition time and
heat release rate measurements according to the procedure described in 10.1.7.
If the screens form an enclosure, the attention is drawn to the fact that there is a possible explosion hazard
when the instrument is not operated under conditions prescribed by this part of ISO 5660, in particular
for experiments in oxygen enriched atmosphere. If an explosion hazard exists, proper precautions shall
be taken to protect the operator, e.g. by installing an explosion vent facing away from the operator.
6.17 Smoke obscuration measuring system
For measuring the attenuation of laser light in the exhaust duct; the system comprises a helium-neon laser
(between 0,5 mW and 2 mW, polarized), silicon photodiodes as main beam and reference detectors, and
appropriate electronics to derive the extinction coefficient and to set the zero reading. The meter shall be
located horizontally (111 ± 1) mm downstream of the gas sampling ring. Two small diameter tubes welded
onto each side of the exhaust duct serve as part of the light baffling for the purging air and also allow for
any smoke that may enter, despite the purge flow, to be deposited on the tube walls before reaching the
optical elements. One acceptable arrangement of a smoke measuring system is shown in Figure 7.
NOTE Experimental work has been performed with systems using a white light source with collimating
[12] [17-19] [20]
optics . Such systems have been shown to yield generally similar results but not under all conditions .
[21]
Theoretical predictions have been verified experimentally. White light systems may be used if shown to have
an equivalent accuracy.
6.18 Smoke system thermocouple
To measure the temperature of the gas stream near the smoke meter. This temperature shall be
measured using a 1,0mm to 1,6mm outside diameter unearthed sheathed-junction thermocouple or a
3 mm outside diameter exposed-junction thermocouple positioned in the exhaust stack on the centre
line and 50 mm downstream from the smoke meter, as shown in Figure 5.
6.19 Optical filters
[22]
To calibrate the smoke obscuration measuring system. Two glass neutral density dispersion filters ,
accurately calibrated at the laser wavelength of 632,8 nm, are required. The filters used shall not be
of the coated type because these filters can give rise to interference effects with laser light and can
deteriorate with time. The filters shall have nominal optical densities of 0,3 and 0,8. Corresponding
values of extinction coefficient, k, are obtained from the formula:
−1
k = (2,303 D’) L
8 © ISO 2015 – All rights reserved

7 Suitability of a product for testing
7.1 Surface characteristics
A product having one of the following properties is suitable for testing:
a) an essentially flat exposed surface;
b) a surface irregularity which is evenly distributed over the exposed surface provided that
1) at least 50 % of the surface of a representative 100mm square area lies within a depth of 10 mm
from a plane taken across the highest points on the exposed surface,
or
2) for surfaces containing cracks, fissures or holes not exceeding 8mm in width nor 10mm in
depth, the total area of such cracks, fissures or holes at the surface does not exceed 30 % of a
representative 100mm square area of the exposed surface.
When an exposed surface does no
...

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5660-1
Third edition
2015-03-15
Corrected version
2021-01
Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss
rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter
method) and smoke production rate
(dynamic measurement)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage dynamique)
Reference number
©
ISO 2015
© ISO 2015
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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ii © ISO 2015 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols .3
5 Principle .4
6 Apparatus .5
6.1 General . 5
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater . 5
6.3 Radiation shield . 5
6.4 Irradiance control . 5
6.5 Weighing device . 5
6.6 Specimen holder . 6
6.7 Retainer frame . 6
6.8 Exhaust gas system with flow measuring instrumentation . 6
6.9 Gas sampling apparatus . 6
6.10 Ignition circuit . 7
6.11 Ignition timer . 7
6.12 Oxygen analyser . 7
6.13 Heat flux meters . 7
6.14 Calibration burner . 7
6.15 Data collection and analysis system . 8
6.16 Optional side screens . 8
6.17 Smoke obscuration measuring system. 8
6.18 Smoke system thermocouple . 8
6.19 Optical filters . 8
7 Suitability of a product for testing .9
7.1 Surface characteristics . 9
7.2 Asymmetrical products . 9
7.3 Materials of short burning time . 9
7.4 Composite specimens. 9
7.5 Dimensionally unstable materials . 9
7.6 Materials that require testing under compression .10
8 Specimen construction and preparation.10
8.1 Specimens .10
8.2 Conditioning of specimens .11
8.3 Preparation .11
8.3.1 Specimen wrapping .11
8.3.2 Specimen preparation .11
8.3.3 Preparing specimens of materials that require testing under compression .11
9 Test environment .12
10 Calibration .12
10.1 Preliminary calibrations .12
10.1.1 General.12
10.1.2 Irradiance control system response characteristics .12
10.1.3 Weighing device response time .12
10.1.4 Weighing device output drift .12
10.1.5 Oxygen analyser delay and response times .12
10.1.6 Oxygen analyser output noise and drift .13
10.1.7 Effect of side screens .13
10.2 Operating calibrations .14
10.2.1 General.14
10.2.2 Weighing device accuracy .14
10.2.3 Oxygen analyser.14
10.2.4 Heat release rate calibration .15
10.2.5 Heater calibration .15
10.3 Smoke meter calibration .15
10.3.1 Calibration with neutral density filters .15
10.3.2 Calibration before test.15
10.4 Less frequent calibrations .15
10.4.1 Operating heat flux meter calibration .15
10.4.2 Linearity of heat release rate measurements .15
10.4.3 Accuracy of calibration burner flow meter .16
11 Test procedure .16
11.1 General precautions . .16
11.2 Initial preparation .16
11.3 Procedure .17
12 Calculations.18
12.1 General .18
12.2 Calibration constant for oxygen consumption analysis .18
12.3 Heat release rate .18
12.4 Exhaust duct flow rate .19
12.5 Mass loss rate .19
12.6 Smoke obscuration .20
13 Test report .20
Annex A (informative) Commentary and guidance notes for operators .31
Annex B (informative) Supplementary calculations — Normalization to the mass loss rate
of the specific extinction area of specimen .36
Annex C (informative) Resolution, precision and bias .38
Annex D (informative) Mass loss rate and effective heat of combustion .44
Annex E (informative) Testing in the vertical orientation .45
Annex F (informative) Calibration of the working heat flux meter .48
Annex G (informative) Calculation of heat release with additional gas analysis .49
Annex H (informative) Calculation of Effective Critical Heat Flux for Ignition .53
Bibliography .54
iv © ISO 2015 – All rights reserved

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 1, Fire initiation
and growth.
This third edition of ISO 5660-1 cancels and replaces ISO 5660-1:2002 (second edition) and
ISO 5660-2:2002 (first edition), which have been technically revised and merged.
ISO 5660 consists of the following parts, under the general title Reaction-to-fire tests — Heat release,
smoke production and mass loss rate:
— Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement)
— Part 3: Guidance on measurement [Technical Specification]
The following part is under preparation:
— Part 4: Measurement of heat release for determination of low levels of combustibility.
This corrected version of ISO 5660-1:2015 incorporates the following correction:
— Formula (4) has been corrected.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5660-1:2015(E)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production
and mass loss rate —
Part 1:
Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
1 Scope
This part of ISO 5660 specifies a method for assessing the heat release rate and dynamic smoke
production rate of specimens exposed in the horizontal orientation to controlled levels of irradiance
with an external igniter. The heat release rate is determined by measurement of the oxygen consumption
derived from the oxygen concentration and the flow rate in the combustion product stream. The time to
ignition (sustained flaming) is also measured in this test.
The dynamic smoke production rate is calculated from measurement of the attenuation of a laser light
beam by the combustion product stream. Smoke obscuration is recorded for the entire test, regardless
of whether the specimen is flaming or not.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 554, Standard atmospheres for conditioning and/or testing — Specifications
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
ISO 14697, Fire tests — Guidance on the choice of substrates for building products
3 Terms and definitions
For the purposes of this international standard, the terms and definitions given in ISO 13943 and the
following apply.
3.1
essentially flat surface
surface whose irregularity from a plane does not exceed ± 1 mm
3.2
flashing
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of less than 1 s
3.3
ignition
onset of sustained flaming as defined in 3.10
3.4
irradiance
(at a point of a surface) quotient of the radiant flux incident on an infinitesimal element of surface
containing the point, and the area of that element
Note 1 to entry: Convective heating is negligible in the horizontal specimen orientation. For this reason, the term
“irradiance” is used instead of “heat flux” throughout this part of ISO 5660 as it best indicates the essentially
radiative mode of heat transfer.
3.5
material
single substance or uniformly dispersed mixture
EXAMPLE Metal, stone, timber, concrete, mineral fibre and polymers
3.6
orientation
plane in which the exposed face of the specimen is located during testing, with either the vertical or
horizontally face upwards
3.7
oxygen consumption principle
proportional relationship between the mass of oxygen consumed during combustion and the heat
released
3.8
product
material, composite or assembly about which information is required
3.9
specimen
representative piece of the product which is to be tested together with any substrate or treatment
Note 1 to entry: For certain types of product, for example products that contain an air gap or joints, it may not be
possible to prepare specimens that are representative of the end-use conditions (see Clause 7).
3.10
sustained flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of over 10 s
3.11
transitory flaming
existence of flame on or over the surface of the specimen for periods of between 1 and 10 s
3.12
smoke obscuration
reduction, usually expressed as a percentage, in the intensity of light due to its passage through smoke
3.13
extinction coefficient
natural logarithm of the ratio of incident light intensity to transmitted light intensity, per unit light
path length
3.14
smoke production
integral of the smoke production rate over the time interval being considered
3.15
smoke production rate
product of the volumetric flow rate of smoke and the extinction coefficient of the smoke at the point of
measurement
2 © ISO 2015 – All rights reserved

4 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols and their designations and units
Symbol Designations Unit
A exposed surface area of specimen m
A initially exposed surface area of the specimen m
s
1/2 1/2 1/2
C orifice flow meter calibration constant m g K
D’ optical density 1
−1
F optical density calibration factor m
−1
Δh net heat of combustion K J g
c
−1
Δh effective net heat of combustion M J kg
c,eff
I /I ratio of incident light to transmitted light 1
o
−1
k linear Napierian absorption coefficient (commonly called extinction coefficient) m
−1
k measured calibration extinction coefficient m
−1
k calculated calibration extinction coefficient m
−1
k measured extinction coefficient m
m
L light path length through smoke m
m mass of the specimen g
Δm total mass loss g
m mass of the specimen at the end of the test g
f
m mass of the specimen at sustained flaming g
s
−2 −1
 average mass loss rate per unit area between 10 % and 90 % of mass loss g m s
m
A,109− 0
m mass of the specimen at 10 % of total mass loss g
m mass of the specimen at 90 % of total mass loss g
−1
 mass loss rate of the specimen g s
m
−1
mass flow rate in exhaust duct kg s

m
e
−1
M molecular weight of the gases flowing through the exhaust duct kg mol
Δp orifice meter pressure differential Pa
2 −1
P smoke production rate m s
s
−1
P smoke production rate normalized to the specimen area s
s,A
heat release rate kW

q
−2
heat release rate per unit area kW m
q
A
−2
maximum value of the heat release rate per unit area kW m

q
A,max
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m
q
ig
A,180
180 s later
−2
average heat release rate per unit area over the period starting at t and ending kW m

q ig
A,300
300 s later
−2
Q total heat released per unit area during the entire test MJ m
A,tot
r stoichiometric oxygen/fuel mass ratio 1
o
S total smoke production m
2 −2
S total smoke production per unit area m m
A
2 −2
S total smoke production per unit area before ignition m m
A,1
2 −2
S total smoke production per unit area after ignition m m
A,2
t time s
Table 1 (continued)
Symbol Designations Unit
t delay time of the oxygen analyser s
d
t time to ignition (onset of sustained flaming) s
ig
Δt sampling time interval s
t time at 10 % of total mass loss s
t time at 90 % of total mass loss s
T absolute temperature of gas at the orifice meter K
e
T temperature of the smoke at the point of measurement K
s
3 −1
 volume flow rate of smoke at the point of measurement m s
V
s
X oxygen analyser reading, mole fraction of oxygen 1
O2
X initial value of oxygen analyser reading 1
O2
X oxygen analyser reading, before delay time correction 1
O2
−3
ρ density kg m
2 −1
σ specific extinction area m kg
[11]
NOTE Detailed discussion of some of these parameters and their units is given in reference .
5 Principle
The test method is based on the observation that, generally, the net heat of combustion is proportional
to the amount of oxygen required for combustion. The relationship is that approximately 13,1 × 10 kJ
of heat are released per kilogram of oxygen consumed. Specimens in the test are burned under ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range of 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of oxygen concentrations and exhaust gas flow rates.
This test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the rate of
evolution of heat during its involvement in fire. These properties are determined on small representative
specimens.
The principle of the smoke measurement is based on the observation that, generally, the intensity of light
that is transmitted through a volume of combustion products is an exponentially decreasing function
of distance. This is commonly referred to as Bouguer’s law. Specimens in the test are burned in ambient
air conditions, while being subjected to a predetermined external irradiance within the range 0 kW
−2 −2
m to 75 kW m and measurements are made of smoke obscuration, exhaust gas flow rate, and mass
loss rate of the specimen. Smoke obscuration is measured as the fraction of laser light intensity that
is transmitted through the smoke in the exhaust duct. This fraction is used to calculate the extinction
coefficient according to Bouguer's law. The test results are reported in terms of smoke production and
smoke production rate-both normalized to exposed specimen surface area. Smoke production rate is
calculated as the product of the extinction coefficient and the volumetric flow rate of the smoke in the
exhaust duct. Smoke production is calculated by numerical integration of the smoke production rate
over the time interval being considered. The variables reported are normalized to area because smoke
production is proportional to area.
The test method is used to assess the contribution that the product under test can make to the rate of
evolution of smoke and to the amount of smoke produced during its involvement in a well-ventilated
fire. These properties are once again determined on small representative specimens.
4 © ISO 2015 – All rights reserved

6 Apparatus
6.1 General
A schematic representation of the apparatus required for this part of ISO 5660 is given in Figure 1. The
individual components are described in detail in 6.2 to 6.19.
Carbon Monoxide and Carbon dioxide measurements can optionally, and additionally, be made and
used in the calculation of the heat release rate. The apparatus, procedures and calculation methods
described in Annex G are then applicable.
With minor modifications to the apparatus, specimens may be tested in the vertical orientation.
Annex E gives guidance on these modifications.
6.2 Cone-shaped radiant electrical heater
The active element of the heater shall consist of an electrical heater rod, capable of delivering 5 000 W at
the operating voltage, tightly wound into the shape of a truncated cone (see Figure 2). The heater shall
be encased on the outside with a double-wall stainless steel cone, filled with a refractory fibre blanket
−3
of nominal thickness 13 mm and nominal density 100 kg m . The irradiance from the heater shall be
maintained at a preset level by controlling the average temperature of three thermocouples (type K
stainless steel sheathed thermocouples have proved suitable but Inconel or other high performance
materials are also acceptable), symmetrically disposed and in contact with, but not welded to, the heater
element (see Figure 2). Either 3,0 mm outside diameter sheathed thermocouples with exposed hot
junction or 1,0 mm to 1,6 mm outside diameter sheathed thermocouples with unexposed hot junction
shall be used. The heater shall be capable of producing irradiance on the surface of the specimen of up
−2
to 75 kW m . The irradiance shall be uniform within the central 50 mm x 50 mm area of the exposed
−2
specimen surface, to within ± 2 %. for an irradiance of 50 kW m
6.3 Radiation shield
The cone heater shall be provided with a removable radiation shield to protect the specimen from the
irradiance prior to the start of a test. The shield shall be made of non-combustible material, with a total
thickness not exceeding 12 mm. The shield shall be one of the following, either:
a) water cooled and coated with a durable matt black finish of surface emissivity ε = 0,95 ± 0,05; or
b) not water-cooled, which may be either metal with a reflective top surface, or metal with a ceramic
top surface, or ceramic, in order to minimize radiation transfer.
The shield shall be equipped with a handle or other suitable means for quick insertion and removal. The
cone heater base plate shall be equipped with a mechanism for moving the shield into position.
6.4 Irradiance control
The irradiance control system shall be properly tuned so that it maintains the average temperature of
the heater thermocouples during the calibration described in 10.1.2 at the preset level to within ± 10 °C.
6.5 Weighing device
The weighing device shall have a resolution of 0,1 g and an accuracy of ± 0,3 g or better, measured
according to the calibration procedure described in Clause 10.2.2. The weighing device shall be capable
of measuring the mass of specimens of at least 500 g. The weighing device shall have a 10 % to 90 %
response time of 4 s or less, as determined according to the calibration described in 10.1.3. The output
of the weighing device shall not drift by more than 1 g over a 30 min period, as determined with the
calibration described in Clause 10.1.4.
6.6 Specimen holder
The specimen holder is shown in Figure 3. The specimen holder shall have the shape of a square pan
with an opening of (106 ± 1) mm x (106 ± 1) mm at the top, and a depth of (25 ± 1) mm. The holder
shall be constructed of stainless steel with a thickness of (2,4 ± 0,15) mm. It shall include a handle to
facilitate insertion and removal, and a mechanism to ensure central location of the specimen under the
heater and proper alignment with the weighing device. The bottom of the holder shall be lined with
−3
a layer of low density (nominal density 65 kg m ) ceramic fibre blanket with a thickness of at least
13 mm. The distance between the bottom surface of the cone heater and the top of the specimen shall
be adjusted to be (25 ± 1) mm, except for dimensionally unstable materials for which the distance shall
be (60 ± 1) mm (see Clause 7.5).
6.7 Retainer frame
The frame shall be constructed of stainless steel with a thickness of (1,9 ± 0,1) mm in the shape of a box
with an inside dimension of each side (111 ± 1) mm and a height of (54 ± 1) mm. The opening for the
specimen face shall be (94,0 ± 0,5) mm square as shown in Figure 4. The retainer frame shall have an
appropriate means to secure it to the specimen holder with a specimen in position.
6.8 Exhaust gas system with flow measuring instrumentation
The exhaust gas system shall consist of a centrifugal exhaust fan rated for the operating temperatures,
a hood, intake and exhaust ducts for the fan, and an orifice plate flow meter (see Figure 5). The distance
between the bottom of the hood and the specimen surface shall be (210 ± 50mm). The exhaust system
3 −1
shall be capable of developing flows up to 0,035 m s , under standard conditions of temperature and
pressure. The recommended location of the fan is indicated in Figure 5. As an alternative, it is acceptable
to locate the fan further downstream and to have the measuring orifice before the fan, provided that
the requirements described in the remainder of this clause are fulfilled.
A restrictive orifice with an internal diameter of (57 ± 3) mm shall be located between the hood and the
duct to promote mixing.
A gas sampling ring probe shall be located in the fan intake duct for gas sampling, (685 ± 15) mm from
the hood (see Figure 5). The gas sampling ring probe shall contain 12 small holes with a diameter of
(2,2 ± 0,1) mm, to average the stream composition, with the holes facing away from the flow to avoid
clogging with soot.
The temperature of the gas stream shall be measured using a 1,0 mm to 1,6 mm outside diameter
sheathed-junction thermocouple or a 3 mm outside diameter exposed-junction thermocouple positioned
in the exhaust stack on the centreline and (100 ± 5) mm upstream from the measuring orifice plate.
The flow rate shall be determined by measuring the differential pressure across a sharp edge orifice
[internal diameter (57 ± 3) mm, thickness (1,6 ± 0,3) mm] in the exhaust stack, at least 350 mm
downstream from the fan, if the latter is located as shown in Figure 5. If the fan is located further
downstream than indicated in Figure 5, it is acceptable to locate the orifice plate between the gas
sampling ring probe and the fan. However, in that case the length of the straight duct section on both
sides of the orifice plate shall be at least 350 mm.
6.9 Gas sampling apparatus
Gas sampling apparatus incorporates a pump, filters to prevent entry of soot, facilities for removal of
the moisture, a by-pass system set to divert all flow except that required for the gas analysers, a further
moisture trap and a trap for CO removal.
6 © ISO 2015 – All rights reserved

A schematic view of an example of the gas sampling apparatus is shown in Figure 6. Other arrangements
which satisfy the requirements may be used. The transport delay time of the oxygen analyser, t , shall
d
be determined according to 10.1.5, and shall not exceed 60s.
NOTE If an (optional) CO analyser is used, the formulae used to calculate the heat release rate can be
different from those for the standard case (see Clause 12 and Annex G).
6.10 Ignition circuit
External ignition is accomplished by a spark plug powered from a 10 kV transformer or spark igniter.
The spark plug shall have a gap of (3,0 ± 0,5) mm. The electrode length and location of the spark plug
shall be such that the spark gap is located (13 ± 2) mm above the centre of the specimen, except for
dimensionally unstable materials for which the distance is (48 ± 2) mm (see Clause 7.5).
6.11 Ignition timer
The ignition timer shall be capable of recording elapsed time to the nearest second and shall be accurate
to within 1 s in one hour.
6.12 Oxygen analyser
The oxygen analyser shall be of the paramagnetic type, with a range of at least 0 % oxygen to 25 %
oxygen. The analyser shall exhibit a drift of not more than 50 µl/l of oxygen over a period of 30 minutes,
and a noise of not more than 50 µl/l of oxygen during this 30-min period, as measured according
to 10.1.6. Since oxygen analysers are sensitive to stream pressures, the stream pressure shall be
regulated (upstream of the analyser) to minimize flow fluctuations, and the readings from the analyser
compensated with an absolute pressure transducer to allow for atmospheric pressure variations. The
analyser and the absolute pressure transducer shall be located in an isothermal environment. The
temperature of the environment shall be maintained to within 2 °C of a preset value between 30 °C and
70 °C. The oxygen analyser shall have a 10 % to 90 % of full-scale response time of less than 12 s, as
measured according to 10.1.5.
6.13 Heat flux meters
The working heat flux meter shall be used to calibrate the heater (see 10.2.5). It shall be positioned at a
location equivalent to the centre of the specimen face during this calibration.
This heat flux meter shall be of the Schmidt-Boelter (thermopile) type with a design range of
−2
(100 ± 10) kW m . The target receiving the heat shall be flat, circular, of approximately 12,5 mm in
diameter and coated with a durable matt black finish of surface emissivity ε = 0,95 ± 0,05. The body of
the heat flux meter shall be water-cooled. A cooling temperature which would cause condensation of
water on the target surface of the heat flux meter shall not be used.
Radiation shall not pass through any window before reaching the target. The instrument shall be
robust, simple to set up and use, and stable in calibration. The instrument shall have a repeatability to
within ± 0,5 %.
The calibration of the working heat flux meter shall be checked according to 10.4.1, by comparison with
two instruments of the same type as the working heat flux meter and of similar range held as reference
standards and not used for any other purpose (see Annex F). One of the reference standards shall be
fully calibrated at a standardizing laboratory at yearly intervals.
6.14 Calibration burner
The calibration burner shall be constructed from tube with a square or circular orifice with an area
of (500 ± 100) mm covered with wire gauze through which the methane diffuses. The tube is packed
with refractory fibre to improve uniformity of flow. The calibration burner is suitably connected to a
metered supply of methane of at least 99,5 % purity. The accuracy of the flow meter or controller shall
be ± 3 % of the readout corresponding to a heat release rate of 5 kW. The accuracy verification shall be
performed according to Clause 10.4.3.
6.15 Data collection and analysis system
The data collection and analysis system shall have facilities for recording the output from the oxygen
analyser, the orifice meter, the thermocouples and the weighing device. The data collection system
shall have an accuracy corresponding to at least 50 µl/l of oxygen for the oxygen channel, 0,5 °C for
the temperature measuring channels, 0,01 % of full-scale instrument output for all other instrument
channels, and at least 0,1 % for time. The system shall be capable of recording data every second. The
system shall be capable of storing a minimum of 720 data points per parameter. The raw data recorded
for each test shall be stored so that it can be recovered and used to check the accuracy of the software.
6.16 Optional side screens
For operational or safety reasons, it is permitted to guard the heater and sample holder with side
screens. However, it shall be demonstrated that the presence of the screens does not affect the ignition
time and heat release rate measurements according to the procedure described in 10.1.7.
If the screens form an enclosure, the attention is drawn to the fact that there is a possible explosion
hazard when the instrument is not operated under conditions prescribed by this part of ISO 5660,
in particular for experiments in oxygen enriched atmosphere. If an explosion hazard exists, proper
precautions shall be taken to protect the operator, e.g. by installing an explosion vent facing away from
the operator.
6.17 Smoke obscuration measuring system
For measuring the attenuation of laser light in the exhaust duct; the system comprises a helium-
neon laser (between 0,5 mW and 2 mW, polarized), silicon photodiodes as main beam and reference
detectors, and appropriate electronics to derive the extinction coefficient and to set the zero reading.
The meter shall be located horizontally (111 ± 1) mm downstream of the gas sampling ring. Two small
diameter tubes welded onto each side of the exhaust duct serve as part of the light baffling for the
purging air and also allow for any smoke that may enter, despite the purge flow, to be deposited on the
tube walls before reaching the optical elements. One acceptable arrangement of a smoke measuring
system is shown in Figure 7.
NOTE Experimental work has been performed with systems using a white light source with collimating
[12] [17-19] [20]
optics . Such systems have been shown to yield generally similar results but not under all conditions .
[21]
Theoretical predictions have been verified experimentally. White light systems may be used if shown to have
an equivalent accuracy.
6.18 Smoke system thermocouple
To measure the temperature of the gas stream near the smoke meter. This temperature shall be
measured using a 1,0mm to 1,6mm outside diameter unearthed sheathed-junction thermocouple or a
3 mm outside diameter exposed-junction thermocouple positioned in the exhaust stack on the centre
line and 50 mm downstream from the smoke meter, as shown in Figure 5.
6.19 Optical filters
[22]
To calibrate the smoke obscuration measuring system. Two glass neutral density dispersion filters ,
accurately calibrated at the laser wavelength of 632,8 nm, are required. The filters used shall not be
of the coated type because these filters can give rise to interference effects with laser light and can
deteriorate with time. The filters shall have nominal optical densities of 0,3 and 0,8. Corresponding
values of extinction coefficient, k, are obtained from the formula:
−1
k = (2,303 D’) L
8 © ISO 2015 – All rights reserved

7 Suitability of a product for testing
7.1 Surface characteristics
A product having one of the following properties is suitable for testing:
a) an essentially flat exposed surface;
b) a surface irregularity which is evenly distributed over the exposed surface provided that
1) at least 50 % of the surface of a representative 100mm square area lies within a depth of 10 mm
from a plane taken across the highest points on the exposed surface,
or
2) for surfaces containing cracks, fissures or holes not exceeding 8mm in
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 5660-1
Troisième édition
2015-03-15
Essais de réaction au feu — Débit
calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1:
Débit calorifique (méthode au
calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage
dynamique)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production and mass loss
rate —
Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
Numéro de référence
©
ISO 2015
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 3
5 Principe . 4
6 Appareillage . 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement . 5
6.3 Écran antirayonnement . 5
6.4 Système de contrôle de l’éclairement énergétique . 6
6.5 Dispositif de pesage . 6
6.6 Support d’éprouvette . 6
6.7 Cadre de retenue . 6
6.8 Système d’évacuation des gaz avec appareillage de mesure de débit . 6
6.9 Appareillage d’échantillonnage des gaz . 7
6.10 Circuit d’allumage . 7
6.11 Dispositif de mesure du temps d’allumage. 7
6.12 Analyseur d’oxygène . 7
6.13 Fluxmètres thermiques . 8
6.14 Brûleur d’étalonnage . 8
6.15 Système de collecte et d’analyse des données . 8
6.16 Écrans latéraux facultatifs . 8
6.17 Système de mesure de l’obscurcissement par la fumée (photomètre) . 8
6.18 Thermocouple du système de mesure de la fumée . 9
6.19 Filtres optiques . 9
7 Aptitude d’un produit aux essais . 9
7.1 Caractéristiques de surface . 9
7.2 Produits asymétriques . 9
7.3 Matériaux à faible temps de combustion .10
7.4 Éprouvettes composites .10
7.5 Matériaux dimensionnellement instables .10
7.6 Matériaux devant être soumis à essai sous compression .10
8 Construction et préparation des éprouvettes .11
8.1 Éprouvettes .11
8.2 Conditionnement des éprouvettes .11
8.3 Préparation .12
9 Environnement d’essai .12
10 Étalonnage .13
10.1 Étalonnages préliminaires .13
10.2 Étalonnages pendant les essais .15
10.3 Étalonnage du photomètre .16
10.4 Étalonnages moins fréquents .16
11 Mode opératoire d’essai.17
11.1 Précautions générales .17
11.2 Préparation initiale .17
11.3 Mode opératoire .18
12 Calculs .19
12.1 Généralités .19
12.2 Constante d’étalonnage pour l’analyse de la consommation d’oxygène .19
12.3 Débit calorifique .20
12.4 Débit du conduit d’évacuation .20
12.5 Vitesse de perte de masse .21
12.6 Obscurcissement par la fumée .21
13 Rapport d’essai .22
Annexe A (informative) Commentaires et notes explicatives à l’attention des opérateurs .33
Annexe B (informative) Calculs supplémentaires — Surface spécifique d’extinction de l’éprouvette
rapportée à la vitesse de perte de masse .39
Annexe C (informative) Résolution, fidélité et erreur de justesse .41
Annexe D (informative) Vitesse de perte de masse et chaleur effective de combustion .47
Annexe E (informative) Essais en orientation verticale .48
Annexe F (informative) Étalonnage du fluxmètre thermique de travail .51
Annexe G (informative) Calcul du débit calorifique à l’aide d’une analyse de
gaz supplémentaires .52
Annexe H (informative) Calcul du flux énergétique critique effectif pour l’allumage .57
Bibliographie .58
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO.Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires
Le comité en charge du présent document est l’ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 1, Amorçage et
développement du feu.
Cette troisième édition de l’ISO 5660-1 annule et remplace l’ISO 5660-1:2002 (deuxième édition) et
l’ISO 5660-2:2002 (première édition), qui ont fait l’objet d’une révision technique et d’une fusion.
L’ISO 5660 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Essais de réaction au feu —
Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse:
— Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de dégagement de fumée (mesure
dynamique)
— Partie 3: Lignes directrices relatives au mesurage [Spécification technique]
La partie suivante est en cours d’élaboration:
— Partie 4: Mesurage du débit calorifique pour la détermination des bas niveaux de combustibilité
NORME INTERNATIONALE ISO 5660-1:2015(F)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de
dégagement de fumée et taux de perte de masse —
Partie 1:
Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux
de dégagement de fumée (mesurage dynamique)
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 5660 spécifie une méthode permettant d’évaluer le débit calorifique et le taux
de dégagement dynamique de fumée d’éprouvettes orientées horizontalement et exposées à des niveaux
d’éclairement énergétique contrôlés au moyen d’une source externe. Le débit calorifique est déterminé
en mesurant la consommation d’oxygène dérivée de la concentration d’oxygène, ainsi que le débit dans
le conduit d’évacuation des produits de combustion. Le temps d’allumage (flamme persistante) est
également mesuré au cours de cet essai.
Le taux de dégagement dynamique de fumée est calculé à partir d’une mesure de l’atténuation d’un
faisceau laser par le flux de produits de combustion. L’obscurcissement par la fumée est enregistré
pendant toute la durée de l’essai, que l’éprouvette s’enflamme ou non.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 554, Atmosphères normales de conditionnement et/ou d’essai — Spécifications
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 14697, Essais de réaction au feu — Lignes directrices sur le choix de subjectiles pour les produits du
bâtiment et du transport
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13943
ainsi que les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
surface essentiellement plane
surface dont les irrégularités par rapport à un plan n’excèdent pas ± 1 mm
3.2
flamme intermittente
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes inférieures
à 1 s
3.3
allumage
apparition d’une flamme persistante telle que définie en 3.10
3.4
éclairement énergétique
(en un point d’une surface) quotient du flux radiatif incident reçu par un élément de surface infinitésimal
contenant le point, par l’aire de cet élément
Note 1 à l’article: Le chauffage par convection étant négligeable pour les éprouvettes orientées horizontalement,
la présente partie de l’ISO 5660 emploie le terme « éclairement énergétique » à la place de « flux de chaleur » car
il indique mieux le mode essentiellement rayonnant du transfert thermique.
3.5
matériau
substance simple ou mélange uniformément dispersé
EXEMPLE Métal, pierre, bois, béton, fibres minérales et polymères.
3.6
orientation
plan dans lequel se situe la face exposée de l’éprouvette pendant les essais, la face verticale ou horizontale
étant dirigée vers le haut
3.7
principe de consommation d’oxygène
relation de proportionnalité entre la masse d’oxygène consommée pendant la combustion et la chaleur
dégagée
3.8
produit
matériau, composite ou assemblage à propos duquel des informations sont requises
3.9
éprouvette
partie représentative du produit à soumettre à essai avec un éventuel subjectile ou traitement
Note 1 à l’article: Pour certains types de produits (contenant une lame d’air ou des joints, par exemple), la préparation
d’éprouvettes représentatives des conditions d’utilisation finale (voir Article 7) peut s’avérer impossible.
3.10
flamme persistante
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes supérieures
à 10 s
3.11
flamme fugace
présence d’une flamme sur ou au-dessus de la surface de l’éprouvette pendant des périodes comprises
entre 1 s et 10 s
3.12
obscurcissement par la fumée
réduction, généralement exprimée en pourcentage, de l’intensité de la lumière lors de son passage à
travers la fumée
3.13
coefficient d’extinction
logarithme népérien du rapport de l’intensité lumineuse incidente à l’intensité lumineuse transmise, par
unité de longueur du trajet optique
3.14
production de fumée
intégrale du taux de dégagement de fumée sur l’intervalle de temps considéré
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés

3.15
taux de dégagement de fumée
produit du débit volumétrique de fumée par le coefficient d’extinction de la fumée au point de mesure
4 Symboles
Voir le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et leurs désignations et unités
Symbole Désignations Unité
A aire de la surface exposée de l’éprouvette m
A aire de la surface initialement exposée de l’éprouvette m
s
1/2 1/2 1/2
C constante d’étalonnage du débitmètre à diaphragme m g K
D’ densité optique 1
−1
F facteur d’étalonnage de densité optique m
−1
Δh pouvoir calorifique inférieur kJ g
c
−1
Δh chaleur effective de combustion MJ kg
c,eff
I /I rapport de la lumière incidente à la lumière transmise 1
o
−1
k coefficient népérien d’absorption linéaire (communément appelé coefficient m
d’extinction)
−1
k coefficient d’extinction d’étalonnage mesuré m
−1
k coefficient d’extinction d’étalonnage calculé m
−1
k coefficient d’extinction mesuré m
m
L longueur du trajet optique à travers la fumée m
m masse de l’éprouvette g
Δm perte de masse totale g
m masse de l’éprouvette à la fin de l’essai g
f
m masse de l’éprouvette à l’apparition d’une flamme persistante g
s
−2 −1
vitesse moyenne de perte de masse par unité de surface entre 10 % et 90 % de g m s

m
A,109− 0
perte de masse
m masse de l’éprouvette à 10 % de la perte de masse totale g
m masse de l’éprouvette à 90 % de la perte de masse totale g
−1
m
vitesse de perte de masse de l’éprouvette g s
−1
débit massique à l’intérieur du conduit d’évacuation kg s
m
e
−1
M masse moléculaire des gaz circulant dans le conduit d’évacuation kg mol
Δp pression différentielle du débitmètre à diaphragme Pa
2 −1
P taux de dégagement de fumée m s
s
−1
P taux de dégagement de fumée rapporté à l’aire de l’éprouvette s
s,A
q débit calorifique kW
−2
débit calorifique par unité de surface kW m

q
A
−2
valeur maximale du débit calorifique par unité de surface kW m

q
A,max
−2
débit calorifique moyen par unité de surface sur la période débutant à t et kW m
q ig
A,180
prenant fin 180 s plus tard
Tableau 1 (suite)
Symbole Désignations Unité
−2
débit calorifique moyen par unité de surface sur la période débutant à t et kW m
q ig
A,300
prenant fin 300 s plus tard
−2
Q chaleur totale dégagée par unité de surface pendant la totalité de l’essai MJ m
A,tot
r rapport stœchiométrique de masse oxygène/combustible 1
o
S production totale de fumée m
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface m m
A
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface avant allumage m m
A,1
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface après allumage m m
A,2
t temps s
t temps de retard de l’analyseur d’oxygène s
d
t temps d’allumage (apparition d’une flamme persistante) s
ig
Δt intervalle d’échantillonnage s
t temps à 10 % de la perte de masse totale s
t temps à 90 % de la perte de masse totale s
T température absolue du gaz au niveau du débitmètre à diaphragme K
e
T température de la fumée au point de mesure K
s
3 −1

débit volumétrique de fumée au point de mesure m s
V
s
X fraction molaire d’oxygène indiquée par l’analyseur d’oxygène 1
O2
X valeur initiale indiquée par l’analyseur d’oxygène 1
O2
X valeur indiquée par l’analyseur d’oxygène avant la correction du temps de 1
O2
retard
−3
ρ masse volumique kg m
2 −1
σ surface spécifique d’extinction m kg
NOTE Une discussion détaillée concernant certains de ces paramètres et leurs unités figure dans la
[11]
référence .
5 Principe
La méthode d’essai est basée sur l’observation suivante: le pouvoir calorifique inférieur est généralement
proportionnel à la quantité d’oxygène requise pour la combustion. La relation est qu’environ 13,1 × 10
kJ de chaleur sont libérés par kilogramme d’oxygène consommé. Lors de l’essai, les éprouvettes sont
brûlées dans des conditions d’air ambiant, tout en étant soumises à un éclairement énergétique externe
-2 -2
prédéterminé compris entre 0 kW m et 75 kW m . Les concentrations d’oxygène et les débits de gaz
évacués sont mesurés.
Cette méthode d’essai permet d’évaluer la contribution que le produit soumis à essai peut apporter à
la vitesse d’évolution de la chaleur au cours d’un feu dans lequel il est impliqué. Ces propriétés sont
déterminées sur de petites éprouvettes représentatives.
Le principe du mesurage de la fumée est basé sur l’observation suivante: l’intensité de la lumière
transmise à travers un volume de produits de combustion est généralement une fonction exponentielle
décroissante de la distance. Il est communément appelé loi de Bouguer. Lors de l’essai, les éprouvettes
sont brûlées dans des conditions d’air ambiant, tout en étant soumises à un éclairement énergétique
-2 -2
externe prédéterminé compris entre 0 kW m et 75 kW m . L’obscurcissement par la fumée, le débit
de gaz évacués et la vitesse de perte de masse de l’éprouvette sont mesurés. L’obscurcissement par la
fumée est mesuré en tant que fraction de l’intensité de la lumière laser qui est transmise à travers la
fumée dans le conduit d’évacuation. Cette fraction est utilisée pour calculer le coefficient d’extinction
4 © ISO 2015 – Tous droits réservés

selon la loi de Bouguer. Les résultats d’essai sont consignés en termes de production de fumée et de taux
de dégagement de fumée, tous deux rapportés à l’aire de la surface exposée de l’éprouvette. Le taux de
dégagement de fumée est calculé comme le produit du coefficient d’extinction par le débit volumétrique
de fumée dans le conduit d’évacuation. La production de fumée est calculée par intégration numérique
du taux de dégagement de fumée sur l’intervalle de temps considéré. Les variables sont rapportées à
l’aire parce que la production de fumée est proportionnelle à l’aire.
La méthode d’essai permet d’évaluer la contribution que le produit soumis à essai peut apporter à la
vitesse d’évolution de la fumée et à la quantité de fumée produite au cours d’un feu bien ventilé dans lequel
il est impliqué. Ces propriétés sont elles aussi déterminées sur de petites éprouvettes représentatives.
6 Appareillage
6.1 Généralités
Une représentation schématique de l’appareillage requis pour la présente partie de l’ISO 5660 est donnée
à la Figure 1. Les composants individuels sont décrits en détail en 6.2 à 6.19.
Des mesurages du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone peuvent être réalisés de façon
facultative et complémentaire et utilisés pour calculer le débit calorifique. L’appareillage, les modes
opératoires et les méthodes de calcul décrits dans l’Annexe G sont alors applicables.
En apportant des modifications mineures à l’appareillage, les éprouvettes peuvent être soumises à essai
en orientation verticale. L’Annexe E fournit des informations sur ces modifications.
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement
L’élément actif du dispositif de chauffage doit être constitué d’un serpentin chauffant électrique,
étroitement enroulé de façon à obtenir une forme tronconique (voir Figure 2) et capable de délivrer une
puissance de 5 000 W à la tension de fonctionnement. Le dispositif de chauffage doit être enfermé dans
un cône en acier inoxydable à double coque, l’espace entre les deux coques étant occupé par un matelas
-3
de fibres réfractaires de 13 mm d’épaisseur nominale et de 100 kg m de masse volumique nominale.
L’éclairement énergétique créé par le dispositif de chauffage doit être maintenu à un niveau préréglé
en contrôlant la température moyenne de trois thermocouples (les thermocouples gainés en acier
inoxydable de type K se sont avérés adaptés, mais l’inconel ou d’autres matériaux à hautes performances
conviennent également), disposés de façon symétrique et en contact avec l’élément chauffant, sans
être soudés à celui-ci (voir Figure 2). Des thermocouples gainés de 3,0 mm de diamètre extérieur avec
jonction chaude exposée, ou des thermocouples gainés de 1,0 mm à 1,6 mm de diamètre extérieur
avec jonction chaude non exposée, doivent être utilisés. Le dispositif de chauffage doit être capable de
-2
créer, à la surface de l’éprouvette, un éclairement énergétique allant jusqu’à 75 kW m . Cet éclairement
énergétique doit être uniforme à l’intérieur d’une zone centrale de 50 mm x 50 mm de la surface exposée
−2
de l’éprouvette, avec une tolérance de ± 2 % pour un éclairement énergétique de 50 kW m .
6.3 Écran antirayonnement
Le dispositif de chauffage conique doit être équipé d’un écran antirayonnement amovible destiné à
protéger l’éprouvette contre l’éclairement énergétique avant le début d’un essai. Cet écran doit être
constitué d’un matériau incombustible, d’épaisseur totale inférieure ou égale à 12 mm. Il doit également
présenter l’un des types de construction suivants:
a) avec refroidissement par eau et apprêt noir mat permanent offrant une émissivité de surface
ε = 0,95 ± 0,05; ou
b) sans refroidissement par eau, c’est-à-dire que cet écran peut être constitué d’un métal à face
supérieure réfléchissante ou d’un métal à face supérieure en céramique, ou de céramique, afin de
minimiser le transfert par rayonnement.
L’écran doit être muni d’une poignée ou d’un autre moyen approprié permettant d’insérer et de retirer
rapidement l’écran. Le socle du dispositif de chauffage conique doit être équipé d’un mécanisme de mise
en place de l’écran.
6.4 Système de contrôle de l’éclairement énergétique
Le système de contrôle de l’éclairement énergétique doit être correctement réglé de façon à maintenir,
pendant l’étalonnage décrit au 10.1.2, la température moyenne des thermocouples du dispositif de
chauffage au niveau prédéfini avec une tolérance de ± 10 °C.
6.5 Dispositif de pesage
Le dispositif de pesage doit offrir une résolution de 0,1 g et une exactitude minimale de ± 0,3 g, déterminée
conformément au mode opératoire d’étalonnage décrit à l’Article 10.2.2. Ce dispositif doit être capable
de mesurer la masse d’éprouvettes pesant au minimum 500 g. Son temps de réponse de 10 % à 90 %,
déterminé conformément à l’étalonnage décrit au 10.1.3, doit être inférieur ou égal à 4 s. La sortie du
dispositif de pesage ne doit pas engendrer de dérive supérieure à 1 g sur une période de 30 minutes,
déterminée conformément à l’étalonnage décrit à l’Article 10.1.4
6.6 Support d’éprouvette
Le support d’éprouvette est représenté à la Figure 3. Le support d’éprouvette doit se présenter sous forme
d’un plateau carré de (25 ± 1) mm de profondeur, comportant une ouverture supérieure de (106 ± 1) mm
x (106 ± 1) mm. Le support doit être constitué d’acier inoxydable de (2,4 ± 0,15) mm d’épaisseur. Il doit
être muni d’une poignée destinée à faciliter sa mise en place et son retrait, ainsi que d’un mécanisme
garantissant le centrage de l’éprouvette sous le dispositif de chauffage et l’alignement correct par
rapport au dispositif de pesage. La partie inférieure du support doit être garnie d’une couche de fibres en
-3
céramique à faible masse volumique (65 kg m de masse volumique nominale) présentant une épaisseur
minimale de 13 mm. La distance entre la surface inférieure du dispositif de chauffage conique et le haut
de l’éprouvette doit être ajustée à (25 ± 1) mm, sauf pour les matériaux dimensionnellement instables
pour lesquels cette distance doit être de (60 ± 1) mm (voir Article 7.5).
6.7 Cadre de retenue
Le cadre de retenue doit être constitué d’acier inoxydable de (1,9 ± 0,1) mm d’épaisseur et se présenter
sous forme d’une boîte dont chaque face intérieure mesure (111 ± 1) mm de largeur et (54 ± 1) mm de
hauteur. L’ouverture prévue pour la face de l’éprouvette doit être un carré de (94,0 ± 0,5) mm, comme
représenté à la Figure 4. Le cadre de retenue doit être équipé d’un système adapté permettant de le fixer
sur le support d’éprouvette avec une éprouvette en place.
6.8 Système d’évacuation des gaz avec appareillage de mesure de débit
Le système d’évacuation des gaz doit se composer d’un ventilateur centrifuge d’évacuation dimensionné
pour supporter les températures de fonctionnement, d’une hotte, de conduits d’admission et de
refoulement raccordés au ventilateur et d’un débitmètre à diaphragme (voir Figure 5). La distance entre
le bas de la hotte et la surface de l’éprouvette doit être de (210 ± 50 mm). Le système d’évacuation doit être
3 −1
capable de créer des écoulements jusqu’à un débit de0,035 m s , dans des conditions de température et
de pression normalisées. La Figure 5 indique l’emplacement recommandé pour le ventilateur. Une autre
solution consiste à positionner le ventilateur plus en aval et à installer le diaphragme de mesure avant le
ventilateur, à condition que les exigences décrites dans le reste de cet article soient satisfaites.
Un diaphragme de (57 ± 3) mm de diamètre intérieur doit être installé entre la hotte et le conduit afin
de favoriser le mélange.
Une sonde annulaire d’échantillonnage des gaz assurant le prélèvement des échantillons gazeux doit
être installée dans le conduit d’admission du ventilateur, à (685 ± 15) mm de la hotte (voir Figure 5). La
sonde annulaire d’échantillonnage des gaz doit comporter 12 petits trous de (2,2 ± 0,1) mm de diamètre
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qui permettront d’établir la composition moyenne du flux gazeux. Ces trous doivent être orientés dans
le sens opposé à l’écoulement gazeux afin d’éviter tout colmatage par la suie.
La température du flux gazeux doit être mesurée au moyen d’un thermocouple à jonction gainée de
1,0 mm à 1,6 mm de diamètre extérieur, ou d’un thermocouple à jonction exposée de 3 mm de diamètre
extérieur, positionné dans l’axe de la cheminée d’évacuation et à (100 ± 5) mm en amont du diaphragme
de mesure.
Le débit doit être déterminé en mesurant la pression différentielle à travers un diaphragme à paroi
mince [diamètre intérieur de (57 ± 3) mm et épaisseur de (1,6 ± 0,3) mm], installé dans la cheminée
d’évacuation, à 350 mm minimum en aval du ventilateur, si la position de ce dernier est conforme à celle
de la Figure 5. Si le ventilateur est installé plus en aval de la position indiquée à la Figure 5, le diaphragme
peut être positionné entre la sonde annulaire d’échantillonnage des gaz et le ventilateur. Cependant,
dans ce cas, la longueur de la section droite du conduit installé de part et d’autre du diaphragme doit être
supérieure ou égale à 350 mm.
6.9 Appareillage d’échantillonnage des gaz
L’appareillage d’échantillonnage des gaz comprend une pompe, des filtres empêchant l’entrée de suie,
un moyen permettant d’éliminer l’humidité, un système de dérivation réglé de façon à dévier la totalité
du flux gazeux hormis celui requis pour les analyseurs de gaz, un second piège à humidité et un piège
destiné à éliminer le CO .
Le schéma de la Figure 6 illustre un exemple d’appareillage d’échantillonnage des gaz. D’autres montages
satisfaisant aux exigences susmentionnées peuvent être utilisés. Le temps de retard de l’analyseur
d’oxygène, t , doit être déterminé conformément à 10.1.5 et être inférieur ou égal à 60 s.
d
NOTE Si un analyseur de CO (facultatif) est utilisé, les formules utilisées pour calculer le débit calorifique
peuvent différer de celles indiquées pour le cas normalisé (voir Article 12 et Annexe G).
6.10 Circuit d’allumage
L’allumage externe est réalisé au moyen d’une bougie alimentée par un transformateur de 10 kV, ou d’un
allumeur à étincelle. Les électrodes de la bougie doivent présenter un écartement de (3,0 ± 0,5) mm.
La longueur des électrodes et l’emplacement de la bougie doivent être tels que l’éclateur se situe à
(13 ± 2) mm au-dessus du centre de l’éprouvette, sauf pour les matériaux dimensionnellement instables
pour lesquels la distance doit être de (48 ± 2) mm (voir Article 7.5).
6.11 Dispositif de mesure du temps d’allumage
Le dispositif de mesure du temps d’allumage doit être capable d’enregistrer le temps écoulé à la seconde
près et offrir une exactitude de 1 s sur une période d’une heure.
6.12 Analyseur d’oxygène
L’analyseur d’oxygène doit être de type paramagnétique et offrir une plage de mesure minimale
comprise entre 0 % et 25 % d’oxygène. L’analyseur doit engendrer une dérive inférieure ou égale à 50 µl/l
d’oxygène sur une période de 30 minutes, et un bruit inférieur ou égal à 50 µl/l d’oxygène pendant cette
période de 30 minutes, mesurés conformément au 10.1.6. Les analyseurs d’oxygène étant sensibles aux
pressions des flux gazeux, la pression doit être régulée (en amont de l’analyseur) afin de réduire au
minimum les fluctuations de débit, et les valeurs indiquées par l’analyseur doivent être compensées à
l’aide d’un capteur de pression absolue afin de tenir compte des variations de pression atmosphérique.
L’analyseur et le capteur de pression absolue doivent être installés dans un environnement isotherme.
La température de l’environnement doit être maintenue dans les limites de 2 °C par rapport à une valeur
prédéfinie entre 30 °C et 70 °C. L’analyseur d’oxygène doit engendrer un temps de réponse de 10 % à
90 % de sa déviation totale inférieur ou égal à 12 s, mesuré conformément au 10.1.5.
6.13 Fluxmètres thermiques
Le fluxmètre thermique de travail doit servir à étalonner le dispositif de chauffage (voir 10.2.5). Pendant
cette opération, il doit être positionné à un endroit équivalent au centre de la face de l’éprouvette.
Ce fluxmètre thermique doit être de type Schmidt-Boelter (thermopile) et offrir une plage de mesure
-2
théorique de (100 ± 10) kW m . La cible recevant la chaleur doit être plane, circulaire, d’environ 12,5 mm
de diamètre et revêtue d’un apprêt noir mat permanent offrant une émissivité de surface ε = 0,95 ± 0,05.
Le corps du fluxmètre thermique doit être refroidi à l’eau. La température de refroidissement ne doit
engendrer aucune condensation d’eau à la surface de la cible du fluxmètre thermique.
Le rayonnement ne doit traverser aucune fenêtre avant d’atteindre la cible. L’appareil doit être robuste,
simple à régler et à utiliser, et stable en étalonnage. Il doit présenter une répétabilité de ± 0,5 %.
L’étalonnage du fluxmètre thermique de travail doit être contrôlé conformément au 10.4.1, par
comparaison avec deux appareils de référence dont le type est identique à celui du fluxmètre thermique de
travail et la plage de mesure analogue, et spécifiquement réservés pour cette opération (voir Annexe F).
L’un des fluxmètres de référence doit être entièrement étalonné tous les ans par un laboratoire de
métrologie.
6.14 Brûleur d’étalonnage
Le brûleur d’étalonnage doit être constitué d’un tube comportant un orifice carré ou circulaire de
(500 ± 100) mm de surface, recouvert d’une toile métallique à travers laquelle le méthane diffuse.
Le tube est enveloppé de fibres réfractaires afin d’améliorer l’uniformité de l’écoulement. Le brûleur
d’étalonnage est convenablement raccordé à un système régulé d’alimentation en méthane d’une pureté
minimale de 99,5 %. L’exactitude du débitmètre ou du régulateur doit être de ± 3 % de la valeur affichée
pour un débit calorifique de 5 kW. L’exactitude doit être contrôlée conformément à l’Article 10.4.3.
6.15 Système de collecte et d’analyse des données
Le système de collecte et d’analyse des données doit être équipé d’un dispositif permettant d’enregistrer
la sortie de l’analyseur d’oxygène, du diaphragme, des thermocouples et du dispositif de pesage. Le
système de collecte de données doit présenter une exactitude correspondant au minimum à 50 µl/l
d’oxygène pour la voie d’oxygène, à 0,5 °C pour les voies de mesure de température, à 0,01 % de la
déviation totale pour toutes les voies des autres instruments, et au minimum à 0,1 % pour le temps. Le
système doit être capable d’enregistrer des données à chaque seconde et de mémoriser un minimum de
720 données par paramètre. Les données brutes enregistrées pour chaque essai doivent être stockées
de façon à pouvoir être récupérées et utilisées pour contrôler l’exactitude du logiciel.
6.16 Écrans latéraux facultatifs
Pour des raisons de sécurité ou de fonctionnement, le dispositif de chauffage et le support d’éprouvette
peuvent être protégés au moyen d’écrans latéraux. Cependant, il doit être démontré que la présence de
ces écrans n’affecte pas les mesures de temps d’allumage et de débit calorifique conformément au mode
opératoire décrit au 10.1.7.
Si les écrans forment une enceinte, l’attention est attirée sur le fait qu’il existe un éventuel danger
d’explosion si l’appareillage n’est pas utilisé dans les conditions prescrites par la présente partie de
l’ISO 5660, notamment pour les expériences en atmosphère enrichie en oxygène. Si un danger d’explosion
existe, des précautions appropriées doivent être prises afin de protéger l’opérateur (par exemple, en
installant un clapet d’explosion dirigé à l’opposé de l’opérateur).
6.17 Système de mesure de l’obscurcissement par la fumée (photomètre)
Pour mesurer l’affaiblissement d’une lumière laser dans le conduit d’évacuation, le système comprend
un laser hélium-néon (de 0,5 mW à 2 mW, polarisé), des photodiodes électroniques comme détecteurs
de faisceau principal et de référence, et l’électronique appropriée pour calculer le coefficient d’extinction
et régler la valeur à zéro. Le dispositif de mesure doit être placé horizontalement à (111 ± 1) mm en aval
8 © ISO 2015 – Tous droits réservés

de la sonde annulaire d’échantillonnage des gaz. Deux tubes de faible diamètre soudés de chaque côté
du conduit d’évacuation servent en partie de déflecteur pour l’air de purge et permettent également à la
fumée susceptible d’entrer malgré le flux de purge de se déposer sur les parois du tube avant d’atteindre
les éléments optiques. Un montage acceptable de système de mesure de la fumée est illustré à la Figure 7.
NOTE Des travaux expérimentaux ont été réalisés avec des systèmes utilisant une source de lumière
[12]
blanche avec une optique collimatrice . Il a été démontré que ces systèmes donnent en général des résultats
[17-19] [20] [21]
similaires , mais pas dans toutes les conditions . Les prédictions théoriques ont été vérifiées
expérimentalement. Les systèmes à lumière blanche peuvent être utilisés s’il est démontré qu’ils présentent une
exactitude équivalente.
6.18 Thermocouple du système de mesure de la fumée
Il permet de mesurer la température du flux gazeux à proximité du photomètre. Cette température doit
être mesurée au moyen d’un thermocouple à jonction gainée non relié à la terre de 1,0 mm à 1,6 mm de
diamètre extérieur ou d’un thermocouple à jonction exposée de 3 mm de diamètre extérieur, positionné
dans l’axe de la cheminée d’évacuation et à 50 mm en aval du photomètre, comme illustré à la Figure 5.
6.19 Filtres optiques
Pour étalonner le système de mesure de l’obscurcissement par la fumée, deux filtres de dispersion en
[22]
verre de densité neutre , étalonnés avec précision à la longueur d’onde du laser de 632,8 nm, sont
nécessaires. Les filtres utilisés ne doivent pas être revêtus parce que ces filtres peuvent engendrer des
interférences avec la lumière laser et se détériorer avec le temps. Les filtres doivent avoir des densités
optiques nominales de 0,3 et 0,8. Les valeurs correspondantes du coefficient d’extinction, k, s
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 5660-1
Troisième édition
2015-03-15
Version corrigée
2021-01
Essais de réaction au feu — Débit
calorifique, taux de dégagement de
fumée et taux de perte de masse —
Partie 1:
Débit calorifique (méthode au
calorimètre à cône) et taux de
dégagement de fumée (mesurage
dynamique)
Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production and mass
loss rate —
Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) and smoke
production rate (dynamic measurement)
Numéro de référence
©
ISO 2015
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CH-1214 Vernier, Genève
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Publié en Suisse
ii © ISO 2015 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 3
5 Principe . 4
6 Appareillage . 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement . 5
6.3 Écran antirayonnement . 5
6.4 Système de contrôle de l'éclairement énergétique . 6
6.5 Dispositif de pesage . 6
6.6 Support d'éprouvette. 6
6.7 Cadre de retenue . 6
6.8 Système d'évacuation des gaz avec appareillage de mesure de débit . 6
6.9 Appareillage d’échantillonnage des gaz . 7
6.10 Circuit d'allumage. 7
6.11 Dispositif de mesure du temps d'allumage . 7
6.12 Analyseur d'oxygène . 7
6.13 Fluxmètres thermiques . 7
6.14 Brûleur d'étalonnage . 8
6.15 Système de collecte et d'analyse des données . 8
6.16 Écrans latéraux facultatifs . 8
6.17 Système de mesure de l'obscurcissement par la fumée (photomètre) . 8
6.18 Thermocouple du système de mesure de la fumée . 9
6.19 Filtres optiques . 9
7 Aptitude d’un produit aux essais . 9
7.1 Caractéristiques de surface . 9
7.2 Produits asymétriques . 9
7.3 Matériaux à faible temps de combustion .10
7.4 Éprouvettes composites .10
7.5 Matériaux dimensionnellement instables .10
7.6 Matériaux devant être soumis à essai sous compression .10
8 Construction et préparation des éprouvettes .11
8.1 Éprouvettes .11
8.2 Conditionnement des éprouvettes .11
8.3 Préparation .12
8.3.1 Emballage des éprouvettes .12
8.3.2 Préparation des éprouvettes .12
8.3.3 Préparation des éprouvettes de matériaux devant être soumis à essai sous
compression . .12
9 Environnement d'essai.12
10 Étalonnage .13
10.1 Étalonnages préliminaires .13
10.1.1 Généralités .13
10.1.2 Caractéristiques de réponse du système de contrôle d'éclairement énergétique 13
10.1.3 Temps de réponse du dispositif de pesage .13
10.1.4 Dérive de la sortie du dispositif de pesage .13
10.1.5 Temps de retard et de réponse de l'analyseur d'oxygène .13
10.1.6 Bruit et dérive de la sortie de l'analyseur d'oxygène .14
10.1.7 Effet des écrans latéraux .14
10.2 Étalonnages pendant les essais .15
10.2.1 Généralités .15
10.2.2 Exactitude du dispositif de pesage .15
10.2.3 Analyseur d'oxygène . .15
10.2.4 Étalonnage du débit calorifique .16
10.2.5 Étalonnage du dispositif de chauffage.16
10.3 Étalonnage du photomètre .16
10.3.1 Étalonnage avec des filtres de densité neutre .16
10.3.2 Étalonnage avant essai.16
10.4 Étalonnages moins fréquents .16
10.4.1 Étalonnage du fluxmètre thermique de travail . .16
10.4.2 Linéarité des mesures de débit calorifique .17
10.4.3 Exactitude du débitmètre du brûleur d'étalonnage .17
11 Mode opératoire d'essai .17
11.1 Précautions générales .17
11.2 Préparation initiale .18
11.3 Mode opératoire .18
12 Calculs .19
12.1 Généralités .19
12.2 Constante d'étalonnage pour l'analyse de la consommation d'oxygène .19
12.3 Débit calorifique .20
12.4 Débit du conduit d'évacuation .20
12.5 Vitesse de perte de masse .21
12.6 Obscurcissement par la fumée .21
13 Rapport d'essai .22
Annexe A (informative) Commentaires et notes explicatives à l'attention des opérateurs .33
Annexe B (informative) Calculs supplémentaires — Surface spécifique d'extinction de
l'éprouvette rapportée à la vitesse de perte de masse.38
Annexe C (informative) Résolution, fidélité et erreur de justesse .40
Annexe D (informative) Vitesse de perte de masse et chaleur effective de combustion .46
Annexe E (informative) Essais en orientation verticale .47
Annexe F (informative) Étalonnage du fluxmètre thermique de travail .50
Annexe G (informative) Calcul du débit calorifique à l'aide d'une analyse de gaz
supplémentaires .51
Annexe H (informative) Calcul du flux énergétique critique effectif pour l'allumage .55
Bibliographie .56
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO.Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso. org/d irectives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www. iso. org/br evets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à
l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes
de l'OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires
Le comité en charge du présent document est l'ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 1, Amorçage et
développement du feu.
Cette troisième édition de l'ISO 5660-1 annule et remplace l'ISO 5660-1:2002 (deuxième édition) et
l'ISO 5660-2:2002 (première édition), qui ont fait l'objet d'une révision technique et d'une fusion.
L'ISO 5660 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Essais de réaction au feu —
Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse:
— Partie 1: Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de dégagement de fumée (mesure
dynamique)
— Partie 3: Lignes directrices relatives au mesurage [Spécification technique]
La partie suivante est en cours d'élaboration:
— Partie 4: Mesurage du débit calorifique pour la détermination des bas niveaux de combustibilité
La présente version corrigée de l'ISO 5560-1:2015 inclut la correction suivante:
— La formule (4) a été corrigée.
NORME INTERNATIONALE ISO 5660-1:2015(F)
Essais de réaction au feu — Débit calorifique, taux de
dégagement de fumée et taux de perte de masse —
Partie 1:
Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux
de dégagement de fumée (mesurage dynamique)
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 5660 spécifie une méthode permettant d'évaluer le débit calorifique et le
taux de dégagement dynamique de fumée d'éprouvettes orientées horizontalement et exposées à
des niveaux d'éclairement énergétique contrôlés au moyen d'une source externe. Le débit calorifique
est déterminé en mesurant la consommation d'oxygène dérivée de la concentration d'oxygène, ainsi
que le débit dans le conduit d'évacuation des produits de combustion. Le temps d'allumage (flamme
persistante) est également mesuré au cours de cet essai.
Le taux de dégagement dynamique de fumée est calculé à partir d'une mesure de l'atténuation d'un
faisceau laser par le flux de produits de combustion. L'obscurcissement par la fumée est enregistré
pendant toute la durée de l'essai, que l'éprouvette s’enflamme ou non.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 554, Atmosphères normales de conditionnement et/ou d'essai — Spécifications
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 14697, Essais de réaction au feu — Lignes directrices sur le choix de subjectiles pour les produits du
bâtiment et du transport
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions donnés dans l'ISO 13943
ainsi que les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
surface essentiellement plane
surface dont les irrégularités par rapport à un plan n'excèdent pas ± 1 mm
3.2
flamme intermittente
présence d'une flamme sur ou au-dessus de la surface de l'éprouvette pendant des périodes
inférieures à 1 s
3.3
allumage
apparition d’une flamme persistante telle que définie en 3.10
3.4
éclairement énergétique
(en un point d'une surface) quotient du flux radiatif incident reçu par un élément de surface infinitésimal
contenant le point, par l'aire de cet élément
Note 1 à l'article: Le chauffage par convection étant négligeable pour les éprouvettes orientées horizontalement,
la présente partie de l'ISO 5660 emploie le terme « éclairement énergétique » à la place de « flux de chaleur » car
il indique mieux le mode essentiellement rayonnant du transfert thermique.
3.5
matériau
substance simple ou mélange uniformément dispersé
EXEMPLE Métal, pierre, bois, béton, fibres minérales et polymères.
3.6
orientation
plan dans lequel se situe la face exposée de l'éprouvette pendant les essais, la face verticale ou
horizontale étant dirigée vers le haut
3.7
principe de consommation d'oxygène
relation de proportionnalité entre la masse d'oxygène consommée pendant la combustion et la
chaleur dégagée
3.8
produit
matériau, composite ou assemblage à propos duquel des informations sont requises
3.9
éprouvette
partie représentative du produit à soumettre à essai avec un éventuel subjectile ou traitement
Note 1 à l'article: Pour certains types de produits (contenant une lame d'air ou des joints, par exemple), la
préparation d'éprouvettes représentatives des conditions d'utilisation finale (voir Article 7) peut s'avérer
impossible.
3.10
flamme persistante
présence d'une flamme sur ou au-dessus de la surface de l'éprouvette pendant des périodes
supérieures à 10 s
3.11
flamme fugace
présence d'une flamme sur ou au-dessus de la surface de l'éprouvette pendant des périodes comprises
entre 1 s et 10 s
3.12
obscurcissement par la fumée
réduction, généralement exprimée en pourcentage, de l'intensité de la lumière lors de son passage à
travers la fumée
3.13
coefficient d'extinction
logarithme népérien du rapport de l'intensité lumineuse incidente à l'intensité lumineuse transmise,
par unité de longueur du trajet optique
3.14
production de fumée
intégrale du taux de dégagement de fumée sur l'intervalle de temps considéré
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés

3.15
taux de dégagement de fumée
produit du débit volumétrique de fumée par le coefficient d'extinction de la fumée au point de mesure
4 Symboles
Voir le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et leurs désignations et unités
Symbole Désignations Unité
A aire de la surface exposée de l'éprouvette m
A aire de la surface initialement exposée de l'éprouvette m
s
1/2 1/2 1/2
C constante d'étalonnage du débitmètre à diaphragme m g K
D’ densité optique 1
−1
F facteur d'étalonnage de densité optique m
−1
Δh pouvoir calorifique inférieur kJ g
c
−1
Δh chaleur effective de combustion MJ kg
c,eff
I /I rapport de la lumière incidente à la lumière transmise 1
o
−1
k coefficient népérien d'absorption linéaire (communément appelé coefficient m
d'extinction)
−1
k coefficient d'extinction d'étalonnage mesuré m
−1
k coefficient d'extinction d'étalonnage calculé m
−1
k coefficient d'extinction mesuré m
m
L longueur du trajet optique à travers la fumée m
m masse de l'éprouvette g
Δm perte de masse totale g
m masse de l'éprouvette à la fin de l'essai g
f
m masse de l'éprouvette à l’apparition d'une flamme persistante g
s
−2 −1
 vitesse moyenne de perte de masse par unité de surface entre 10 % et 90 % de g m s
m
A,109− 0
perte de masse
m masse de l'éprouvette à 10 % de la perte de masse totale g
m masse de l'éprouvette à 90 % de la perte de masse totale g
−1
 vitesse de perte de masse de l'éprouvette g s
m
−1
débit massique à l'intérieur du conduit d'évacuation kg s

m
e
−1
M masse moléculaire des gaz circulant dans le conduit d'évacuation kg mol
Δp pression différentielle du débitmètre à diaphragme Pa
2 −1
P taux de dégagement de fumée m s
s
−1
P taux de dégagement de fumée rapporté à l'aire de l'éprouvette s
s,A
débit calorifique kW

q
−2
débit calorifique par unité de surface kW m
q
A
−2
valeur maximale du débit calorifique par unité de surface kW m

q
A,max
−2
débit calorifique moyen par unité de surface sur la période débutant à t et kW m
q ig
A,180
prenant fin 180 s plus tard
−2
débit calorifique moyen par unité de surface sur la période débutant à t et kW m
q
ig
A,300
prenant fin 300 s plus tard
−2
Q chaleur totale dégagée par unité de surface pendant la totalité de l'essai MJ m
A,tot
r rapport stœchiométrique de masse oxygène/combustible 1
o
Tableau 1 (suite)
Symbole Désignations Unité
S production totale de fumée m
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface m m
A
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface avant allumage m m
A,1
2 −2
S production totale de fumée par unité de surface après allumage m m
A,2
t temps s
t temps de retard de l'analyseur d'oxygène s
d
t temps d'allumage (apparition d'une flamme persistante) s
ig
Δt intervalle d'échantillonnage s
t temps à 10 % de la perte de masse totale s
t temps à 90 % de la perte de masse totale s
T température absolue du gaz au niveau du débitmètre à diaphragme K
e
T température de la fumée au point de mesure K
s
3 −1
 débit volumétrique de fumée au point de mesure m s
V
s
X fraction molaire d'oxygène indiquée par l'analyseur d'oxygène 1
O2
X valeur initiale indiquée par l'analyseur d'oxygène 1
O2
X valeur indiquée par l'analyseur d'oxygène avant la correction du temps de retard 1
O2
−3
ρ masse volumique kg m
2 −1
σ surface spécifique d'extinction m kg
NOTE Une discussion détaillée concernant certains de ces paramètres et leurs unités figure dans la
[11]
référence .
5 Principe
La méthode d'essai est basée sur l'observation suivante: le pouvoir calorifique inférieur est généralement
proportionnel à la quantité d'oxygène requise pour la combustion. La relation est qu'environ 13,1 × 10
kJ de chaleur sont libérés par kilogramme d'oxygène consommé. Lors de l'essai, les éprouvettes sont
brûlées dans des conditions d'air ambiant, tout en étant soumises à un éclairement énergétique externe
-2 -2
prédéterminé compris entre 0 kW m et 75 kW m . Les concentrations d'oxygène et les débits de gaz
évacués sont mesurés.
Cette méthode d’essai permet d'évaluer la contribution que le produit soumis à essai peut apporter à
la vitesse d'évolution de la chaleur au cours d'un feu dans lequel il est impliqué. Ces propriétés sont
déterminées sur de petites éprouvettes représentatives.
Le principe du mesurage de la fumée est basé sur l'observation suivante: l'intensité de la lumière
transmise à travers un volume de produits de combustion est généralement une fonction exponentielle
décroissante de la distance. Il est communément appelé loi de Bouguer. Lors de l'essai, les éprouvettes
sont brûlées dans des conditions d'air ambiant, tout en étant soumises à un éclairement énergétique
-2 -2
externe prédéterminé compris entre 0 kW m et 75 kW m . L'obscurcissement par la fumée, le débit
de gaz évacués et la vitesse de perte de masse de l'éprouvette sont mesurés. L'obscurcissement par la
fumée est mesuré en tant que fraction de l'intensité de la lumière laser qui est transmise à travers la
fumée dans le conduit d'évacuation. Cette fraction est utilisée pour calculer le coefficient d'extinction
selon la loi de Bouguer. Les résultats d'essai sont consignés en termes de production de fumée et de taux
de dégagement de fumée, tous deux rapportés à l'aire de la surface exposée de l'éprouvette. Le taux de
dégagement de fumée est calculé comme le produit du coefficient d'extinction par le débit volumétrique
de fumée dans le conduit d'évacuation. La production de fumée est calculée par intégration numérique
du taux de dégagement de fumée sur l'intervalle de temps considéré. Les variables sont rapportées à
l’aire parce que la production de fumée est proportionnelle à l’aire.
4 © ISO 2015 – Tous droits réservés

La méthode d'essai permet d'évaluer la contribution que le produit soumis à essai peut apporter
à la vitesse d'évolution de la fumée et à la quantité de fumée produite au cours d'un feu bien ventilé
dans lequel il est impliqué. Ces propriétés sont elles aussi déterminées sur de petites éprouvettes
représentatives.
6 Appareillage
6.1 Généralités
Une représentation schématique de l'appareillage requis pour la présente partie de l'ISO 5660 est
donnée à la Figure 1. Les composants individuels sont décrits en détail en 6.2 à 6.19.
Des mesurages du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone peuvent être réalisés de façon
facultative et complémentaire et utilisés pour calculer le débit calorifique. L'appareillage, les modes
opératoires et les méthodes de calcul décrits dans l'Annexe G sont alors applicables.
En apportant des modifications mineures à l'appareillage, les éprouvettes peuvent être soumises à essai
en orientation verticale. L'Annexe E fournit des informations sur ces modifications.
6.2 Dispositif conique de chauffage électrique par rayonnement
L'élément actif du dispositif de chauffage doit être constitué d'un serpentin chauffant électrique,
étroitement enroulé de façon à obtenir une forme tronconique (voir Figure 2) et capable de délivrer
une puissance de 5 000 W à la tension de fonctionnement. Le dispositif de chauffage doit être enfermé
dans un cône en acier inoxydable à double coque, l'espace entre les deux coques étant occupé par un
-3
matelas de fibres réfractaires de 13 mm d'épaisseur nominale et de 100 kg m de masse volumique
nominale. L'éclairement énergétique créé par le dispositif de chauffage doit être maintenu à un niveau
préréglé en contrôlant la température moyenne de trois thermocouples (les thermocouples gainés
en acier inoxydable de type K se sont avérés adaptés, mais l'inconel ou d'autres matériaux à hautes
performances conviennent également), disposés de façon symétrique et en contact avec l'élément
chauffant, sans être soudés à celui-ci (voir Figure 2). Des thermocouples gainés de 3,0 mm de diamètre
extérieur avec jonction chaude exposée, ou des thermocouples gainés de 1,0 mm à 1,6 mm de diamètre
extérieur avec jonction chaude non exposée, doivent être utilisés. Le dispositif de chauffage doit être
-2
capable de créer, à la surface de l'éprouvette, un éclairement énergétique allant jusqu'à 75 kW m .
Cet éclairement énergétique doit être uniforme à l'intérieur d'une zone centrale de 50 mm x 50 mm
de la surface exposée de l'éprouvette, avec une tolérance de ± 2 % pour un éclairement énergétique
−2
de 50 kW m .
6.3 Écran antirayonnement
Le dispositif de chauffage conique doit être équipé d'un écran antirayonnement amovible destiné à
protéger l'éprouvette contre l'éclairement énergétique avant le début d'un essai. Cet écran doit être
constitué d'un matériau incombustible, d'épaisseur totale inférieure ou égale à 12 mm. Il doit également
présenter l'un des types de construction suivants:
a) avec refroidissement par eau et apprêt noir mat permanent offrant une émissivité de surface
ε = 0,95 ± 0,05; ou
b) sans refroidissement par eau, c'est-à-dire que cet écran peut être constitué d'un métal à face
supérieure réfléchissante ou d'un métal à face supérieure en céramique, ou de céramique, afin de
minimiser le transfert par rayonnement.
L'écran doit être muni d'une poignée ou d'un autre moyen approprié permettant d'insérer et de retirer
rapidement l'écran. Le socle du dispositif de chauffage conique doit être équipé d'un mécanisme de mise
en place de l'écran.
6.4 Système de contrôle de l'éclairement énergétique
Le système de contrôle de l'éclairement énergétique doit être correctement réglé de façon à maintenir,
pendant l'étalonnage décrit au 10.1.2, la température moyenne des thermocouples du dispositif de
chauffage au niveau prédéfini avec une tolérance de ± 10 °C.
6.5 Dispositif de pesage
Le dispositif de pesage doit offrir une résolution de 0,1 g et une exactitude minimale de ± 0,3 g,
déterminée conformément au mode opératoire d'étalonnage décrit à l'Article 10.2.2. Ce dispositif doit
être capable de mesurer la masse d'éprouvettes pesant au minimum 500 g. Son temps de réponse de
10 % à 90 %, déterminé conformément à l'étalonnage décrit au 10.1.3, doit être inférieur ou égal à 4 s.
La sortie du dispositif de pesage ne doit pas engendrer de dérive supérieure à 1 g sur une période de
30 minutes, déterminée conformément à l'étalonnage décrit à l'Article 10.1.4
6.6 Support d'éprouvette
Le support d'éprouvette est représenté à la Figure 3. Le support d'éprouvette doit se présenter sous
forme d'un plateau carré de (25 ± 1) mm de profondeur, comportant une ouverture supérieure de
(106 ± 1) mm x (106 ± 1) mm. Le support doit être constitué d'acier inoxydable de (2,4 ± 0,15) mm
d'épaisseur. Il doit être muni d'une poignée destinée à faciliter sa mise en place et son retrait, ainsi que
d'un mécanisme garantissant le centrage de l'éprouvette sous le dispositif de chauffage et l'alignement
correct par rapport au dispositif de pesage. La partie inférieure du support doit être garnie d'une
-3
couche de fibres en céramique à faible masse volumique (65 kg m de masse volumique nominale)
présentant une épaisseur minimale de 13 mm. La distance entre la surface inférieure du dispositif de
chauffage conique et le haut de l'éprouvette doit être ajustée à (25 ± 1) mm, sauf pour les matériaux
dimensionnellement instables pour lesquels cette distance doit être de (60 ± 1) mm (voir Article 7.5).
6.7 Cadre de retenue
Le cadre de retenue doit être constitué d'acier inoxydable de (1,9 ± 0,1) mm d'épaisseur et se présenter
sous forme d’une boîte dont chaque face intérieure mesure (111 ± 1) mm de largeur et (54 ± 1) mm de
hauteur. L'ouverture prévue pour la face de l'éprouvette doit être un carré de (94,0 ± 0,5) mm, comme
représenté à la Figure 4. Le cadre de retenue doit être équipé d'un système adapté permettant de le
fixer sur le support d'éprouvette avec une éprouvette en place.
6.8 Système d'évacuation des gaz avec appareillage de mesure de débit
Le système d'évacuation des gaz doit se composer d'un ventilateur centrifuge d'évacuation dimensionné
pour supporter les températures de fonctionnement, d'une hotte, de conduits d'admission et de
refoulement raccordés au ventilateur et d'un débitmètre à diaphragme (voir Figure 5). La distance
entre le bas de la hotte et la surface de l'éprouvette doit être de (210 ± 50 mm). Le système d'évacuation
3 −1
doit être capable de créer des écoulements jusqu'à un débit de0,035 m s , dans des conditions
de température et de pression normalisées. La Figure 5 indique l'emplacement recommandé pour
le ventilateur. Une autre solution consiste à positionner le ventilateur plus en aval et à installer le
diaphragme de mesure avant le ventilateur, à condition que les exigences décrites dans le reste de cet
article soient satisfaites.
Un diaphragme de (57 ± 3) mm de diamètre intérieur doit être installé entre la hotte et le conduit afin
de favoriser le mélange.
Une sonde annulaire d'échantillonnage des gaz assurant le prélèvement des échantillons gazeux doit
être installée dans le conduit d'admission du ventilateur, à (685 ± 15) mm de la hotte (voir Figure 5). La
sonde annulaire d'échantillonnage des gaz doit comporter 12 petits trous de (2,2 ± 0,1) mm de diamètre
qui permettront d'établir la composition moyenne du flux gazeux. Ces trous doivent être orientés dans
le sens opposé à l'écoulement gazeux afin d'éviter tout colmatage par la suie.
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La température du flux gazeux doit être mesurée au moyen d'un thermocouple à jonction gainée de
1,0 mm à 1,6 mm de diamètre extérieur, ou d'un thermocouple à jonction exposée de 3 mm de diamètre
extérieur, positionné dans l'axe de la cheminée d'évacuation et à (100 ± 5) mm en amont du diaphragme
de mesure.
Le débit doit être déterminé en mesurant la pression différentielle à travers un diaphragme à paroi
mince [diamètre intérieur de (57 ± 3) mm et épaisseur de (1,6 ± 0,3) mm], installé dans la cheminée
d'évacuation, à 350 mm minimum en aval du ventilateur, si la position de ce dernier est conforme à
celle de la Figure 5. Si le ventilateur est installé plus en aval de la position indiquée à la Figure 5, le
diaphragme peut être positionné entre la sonde annulaire d'échantillonnage des gaz et le ventilateur.
Cependant, dans ce cas, la longueur de la section droite du conduit installé de part et d’autre du
diaphragme doit être supérieure ou égale à 350 mm.
6.9 Appareillage d’échantillonnage des gaz
L'appareillage d'échantillonnage des gaz comprend une pompe, des filtres empêchant l'entrée de suie,
un moyen permettant d'éliminer l'humidité, un système de dérivation réglé de façon à dévier la totalité
du flux gazeux hormis celui requis pour les analyseurs de gaz, un second piège à humidité et un piège
destiné à éliminer le CO .
Le schéma de la Figure 6 illustre un exemple d'appareillage d'échantillonnage des gaz. D'autres
montages satisfaisant aux exigences susmentionnées peuvent être utilisés. Le temps de retard de
l'analyseur d'oxygène, t , doit être déterminé conformément à 10.1.5 et être inférieur ou égal à 60 s.
d
NOTE Si un analyseur de CO (facultatif) est utilisé, les formules utilisées pour calculer le débit calorifique
peuvent différer de celles indiquées pour le cas normalisé (voir Article 12 et Annexe G).
6.10 Circuit d'allumage
L'allumage externe est réalisé au moyen d'une bougie alimentée par un transformateur de 10 kV, ou d'un
allumeur à étincelle. Les électrodes de la bougie doivent présenter un écartement de (3,0 ± 0,5) mm.
La longueur des électrodes et l'emplacement de la bougie doivent être tels que l'éclateur se situe à
(13 ± 2) mm au-dessus du centre de l'éprouvette, sauf pour les matériaux dimensionnellement instables
pour lesquels la distance doit être de (48 ± 2) mm (voir Article 7.5).
6.11 Dispositif de mesure du temps d'allumage
Le dispositif de mesure du temps d'allumage doit être capable d'enregistrer le temps écoulé à la seconde
près et offrir une exactitude de 1 s sur une période d'une heure.
6.12 Analyseur d'oxygène
L'analyseur d'oxygène doit être de type paramagnétique et offrir une plage de mesure minimale
comprise entre 0 % et 25 % d'oxygène. L'analyseur doit engendrer une dérive inférieure ou égale à 50 µl/l
d'oxygène sur une période de 30 minutes, et un bruit inférieur ou égal à 50 µl/l d'oxygène pendant cette
période de 30 minutes, mesurés conformément au 10.1.6. Les analyseurs d'oxygène étant sensibles aux
pressions des flux gazeux, la pression doit être régulée (en amont de l'analyseur) afin de réduire au
minimum les fluctuations de débit, et les valeurs indiquées par l'analyseur doivent être compensées à
l'aide d'un capteur de pression absolue afin de tenir compte des variations de pression atmosphérique.
L'analyseur et le capteur de pression absolue doivent être installés dans un environnement isotherme.
La température de l'environnement doit être maintenue dans les limites de 2 °C par rapport à une valeur
prédéfinie entre 30 °C et 70 °C. L'analyseur d'oxygène doit engendrer un temps de réponse de 10 % à
90 % de sa déviation totale inférieur ou égal à 12 s, mesuré conformément au 10.1.5.
6.13 Fluxmètres thermiques
Le fluxmètre thermique de travail doit servir à étalonner le dispositif de chauffage (voir 10.2.5). Pendant
cette opération, il doit être positionné à un endroit équivalent au centre de la face de l'éprouvette.
Ce fluxmètre thermique doit être de type Schmidt-Boelter (thermopile) et offrir une plage de mesure
-2
théorique de (100 ± 10) kW m . La cible recevant la chaleur doit être plane, circulaire, d'environ 12,5 mm
de diamètre et revêtue d'un apprêt noir mat permanent offrant une émissivité de surface ε = 0,95 ± 0,05.
Le corps du fluxmètre thermique doit être refroidi à l'eau. La température de refroidissement ne doit
engendrer aucune condensation d'eau à la surface de la cible du fluxmètre thermique.
Le rayonnement ne doit traverser aucune fenêtre avant d'atteindre la cible. L’appareil doit être robuste,
simple à régler et à utiliser, et stable en étalonnage. Il doit présenter une répétabilité de ± 0,5 %.
L'étalonnage du fluxmètre thermique de travail doit être contrôlé conformément au 10.4.1, par
comparaison avec deux appareils de référence dont le type est identique à celui du fluxmètre
thermique de travail et la plage de mesure analogue, et spécifiquement réservés pour cette opération
(voir Annexe F). L'un des fluxmètres de référence doit être entièrement étalonné tous les ans par un
laboratoire de métrologie.
6.14 Brûleur d'étalonnage
Le brûleur d’étalonnage doit être constitué d’un tube comportant un orifice carré ou circulaire de
(500 ± 100) mm de surface, recouvert d'une toile métallique à travers laquelle le méthane diffuse.
Le tube est enveloppé de fibres réfractaires afin d'améliorer l'uniformité de l'écoulement. Le brûleur
d'étalonnage est convenablement raccordé à un système régulé d'alimentation en méthane d'une pureté
minimale de 99,5 %. L'exactitude du débitmètre ou du régulateur doit être de ± 3 % de la valeur affichée
pour un débit calorifique de 5 kW. L'exactitude doit être contrôlée conformément à l'Article 10.4.3.
6.15 Système de collecte et d'analyse des données
Le système de collecte et d'analyse des données doit être équipé d'un dispositif permettant d'enregistrer
la sortie de l'analyseur d'oxygène, du diaphragme, des thermocouples et du dispositif de pesage. Le
système de collecte de données doit présenter une exactitude correspondant au minimum à 50 µl/l
d'oxygène pour la voie d'oxygène, à 0,5 °C pour les voies de mesure de température, à 0,01 % de la
déviation totale pour toutes les voies des autres instruments, et au minimum à 0,1 % pour le temps. Le
système doit être capable d'enregistrer des données à chaque seconde et de mémoriser un minimum de
720 données par paramètre. Les données brutes enregistrées pour chaque essai doivent être stockées
de façon à pouvoir être récupérées et utilisées pour contrôler l'exactitude du logiciel.
6.16 Écrans latéraux facultatifs
Pour de
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