ISO 29903:2012

NORME ISO
INTERNATIONALE 29903
Première édition
2012-12-01
Lignes directrices pour la
comparaison de données de gaz
toxiques entre divers modèles et
échelles de feu physiques
Guidance for comparison of toxic gas data between different physical
fire models and scales
Numéro de référence
©
ISO 2012
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Conditions de combustion . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Environnement thermique . 3
4.3 Ventilation . 3
4.4 Caractéristiques des éprouvettes . 4
5 Données sur les gaz toxiques . 4
5.1 Identification des espèces toxiques . 4
5.2 Différentes expressions concernant les données sur les gaz toxiques . 4
5.3 Importance des données d’analyse . 7
6 Comparaison/prévision des données sur les gaz toxiques provenant de plusieurs modèles
physiques de feu. 8
6.1 Généralités . 8
6.2 Principes de comparaison . 8
6.3 Méthodologie de comparaison . 9
6.4 Prévision des données depuis un modèle feu vers un autre .12
7 Documentation .12
Annexe A (informative) Caractéristiques des modèles physiques de feu .14
Annexe B (informative) Influence de l’échantillonnage et de l’analysesur les données relatives aux
gaz toxiques .17
Annexe C (informative) Exemples d’applications: Comparaison entre les données issues
d’essaisà l’échelle du laboratoire selon l’ISO 19700et les données issues d’essais au feu à
grande échelle .19
Bibliographie .27
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.
Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 29903 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 3, Dangers
pour les personnes et l’environnement dus au feu.
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Introduction
La production de gaz toxiques dans les incendies peut être un facteur significatif pour déterminer si des
gens doivent ou non être évacués en cas d’incendie. L’estimation du temps disponible pour l’évacuation
et l’estimation du temps nécessaire pour l’évacuation requièrent chacune des valeurs des concentrations
de gaz toxiques le long des éventuels trajets d’évacuation. En général, les taux de production en gaz
issus de la combustion de produits finis sont estimés ou mesurés avant de procéder à de tels calculs.
Dans quelques rares cas, la production d’espèces toxiques peut être calculée lors de la modélisation du
développement d’un feu. En général, la propagation des gaz et leur dilution avec l’air est ensuite simulée
à l’aide d’équations ou de modèles informatiques.
Les taux de production de ces gaz peuvent être mesurés lors d’un essai de laboratoire en grandeur réelle
effectué sur le produit fini dans son intégralité (par exemple, une chaise), ou lors d’un essai à l’échelle du
laboratoire (à l’aide d’un modèle physique de feu) effectué sur une éprouvette prélevée dans le produit
ou sur un composant du produit. Dans la mesure où il existe des milliers de combustibles différents, les
essais de routine en grandeur réelle sont à la fois coûteux et difficiles à réaliser. En conséquence, il est
nécessaire de développer des méthodes fiables pour utiliser des modèles physiques de feu lors d’essais à
une échelle moindre qu’en grandeur réelle, pour l’estimation des émissions en grandeur réelle.
Les taux de production en gaz lors de l’essai en grandeur réelle sont souvent considérés comme les
valeurs précises pour les conditions d’essai spécifiques. Lors d’essais impliquant une partie du produit
fini dans un modèle physique de feu, les caractéristiques de l’éprouvette et les conditions de combustion
sont différentes de celles de l’essai en grandeur réelle. Dans la plupart des cas, le modèle physique de feu
reproduit une partie de l’ensemble du scénario en grandeur réelle, par exemple, des conditions initiales
bien ventilées ou des conditions ultérieures viciées. Les taux de production en produits de combustion
lors d’un essai au feu dépendent des conditions de l’appareillage, telles que: le rapport d’équivalence
combustible/air, si la décomposition se produit avec flammes ou sans flammes, la persistance de flammes
sur l’échantillon, la température de l’éprouvette et les effluents produits, la stabilité des conditions de
décomposition, et l’interaction de l’appareillage avec le processus de décomposition, avec les effluents
et avec les flammes.
Par conséquent, il est important de disposer d’une méthodologie normalisée pour comparer les taux
de production en gaz toxiques produits lors des essais de différentes grandeurs pour déterminer
l’adéquation de l’utilisation des données issues de modèles physiques de feu individuels lors de l’évaluation
d’un danger d’incendie ou d’un risque d’incendie. Il est également intéressant de pouvoir comparer les
données de taux de production issues de modèles physiques de feu différents pour déterminer si et
quand ils produisent des résultats comparables.
La présente Norme internationale concerne la comparaison de données sur les gaz toxiques entre des
essais à petite échelle (modèles physiques de feu) et des essais à grande échelle et entre différents essais
à petite échelle, à savoir:
a) la comparaison des données sur les gaz toxiques obtenues lors d’essais au feu de différentes
caractéristiques et échelles physiques selon une méthodologie permettant de déterminer si les
données sont comparables et, si ces données sont comparables, la procédure à suivre pour effectuer
des comparaisons pertinentes, et
b) la prévision des résultats à grande échelle sur la base de données d’essai à petite échelle ou vice versa.
NORME INTERNATIONALE ISO 29903:2012(F)
Lignes directrices pour la comparaison de données de gaz
toxiques entre divers modèles et échelles de feu physiques
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie les principes pour caractériser la production mesurée de
gaz toxiques à partir d’un essai au feu en laboratoire et fournit les bases pour comparer les résultats
entre différents types et différentes échelles de tels essais. Elle prend également en considération les
incertitudes associées aux déterminations des gaz. L’incertitude composée constitue un facteur essentiel
dans l’aptitude à établir la similitude ou la différence entre les résultats des essais.
Le degré de concordance entre un essai à l’échelle du laboratoire et un essai en grandeur réelle dépend
de la fidélité requise lors de l’évaluation du danger d’incendie et du risque d’incendie. Ce point n’est pas
abordé dans la présente Norme internationale.
La présente Norme internationale définit la pertinence et l’importance des données sur les gaz toxiques
issues des mesurages effectués lors de différents essais au feu. Une telle définition permet de fournir
des lignes directrices génériques sur la manière dont de telles données peuvent être comparées entre
différentes échelles et différents types d’essais au feu.
Les conditions de combustion représentées par l’essai au feu, d’autres caractéristiques spécifiques de
l’essai et de l’éprouvette, la stratégie d’échantillonnage des effluents du feu, et la technique d’analyse
des espèces de gaz toxiques constituent les facteurs les plus importants lors de la détermination de
l’importance des données relatives aux gaz toxiques.
La présente Norme internationale est destinée à servir d’outil pour:
a) la détermination de la pertinence et de l’importance des données sur les gaz toxiques obtenues lors
d’essais au feu;
b) la comparaison des données sur les gaz toxiques obtenues lors d’essais au feu de différentes échelles
et caractéristiques; et
c) la prévision des données sur les toxiques obtenues lors d’un essai à grande échelle sur la base de
données obtenues lors d’un essai à petite échelle et vice versa.
La présente Norme internationale fournit des lignes directrices générales concernant la comparaison de
données sur les gaz toxiques entre des modèles de feu physiques de différentes échelles, mais elle traite
principalement des gaz énumérés dans l’ISO 13571, à savoir: le dioxyde de carbone (CO ), le monoxyde
de carbone (CO), les halogénures d’hydrogène (HCl, HBr, HF), le dioxyde de soufre (SO ), le cyanure
d’hydrogène (HCN), les oxydes d’azote (NO, NO ), le formaldéhyde (CH O) et l’acroléine (C H O).
2 2 3 4
La présente Norme internationale ne traite pas de la caractérisation et des comparaisons de la toxicité
des effluents issus d’essais au feu.
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 5725-1, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes
généraux et définitions
ISO 13571, Composants dangereux du feu — Lignes directrices pour l’estimation du temps disponible pour
l’évacuation, utilisant les caractéristiques du feu
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
ISO 16730, Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation, vérification et validation des méthodes de calcul
ISO 19706, Lignes directrices pour l’évaluation des dangers du feu pour les personnes
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13943, l’ISO 5725-1
ainsi que les suivants s’appliquent.
3.1
essai au feu à petite échelle
essai au feu effectué sur une éprouvette d’essai de petites dimensions
NOTE 1 La définition ci-dessus est prise dans l’ISO 13943 et elle est donnée ici par souci de clarté et de
commodité pour le lecteur.
NOTE 2 Un tel essai est également désigné par «essai à l’échelle du laboratoire».
NOTE 3 Dans ces essais, la longueur maximale type d’une éprouvette linéaire est inférieure à 1 m. Les
dimensions maximales types d’une éprouvette rectangulaire sont d’environ 0,1 m.
3.2
essai au feu à moyenne échelle
essai au feu effectué sur une éprouvette d’essai de petites ou moyennes dimensions
NOTE Un essai au feu effectué sur une éprouvette dont la dimension maximale est située entre 0,5 m et 1,0 m
est appelé ici «essai à moyenne échelle».
3.3
essai au feu à échelle intermédiaire
essai au feu effectué sur une éprouvette d’essai de petites dimensions
NOTE 1 La définition ci-dessus est prise dans l’ISO 13943 et elle est donnée ici par souci de clarté et de
commodité pour le lecteur.
NOTE 2 Un essai au feu effectué sur une éprouvette dont la dimension maximale est située entre 1 m et 3 m est
habituellement appelé «essai à échelle intermédiaire».
3.4
essai au feu à grande échelle
essai au feu, qui ne peut pas être réalisé dans une pièce typique de laboratoire et qui est effectué sur une
éprouvette d’essai de grandes dimensions
NOTE 1 La définition ci-dessus est prise dans l’ISO 13943 et elle est donnée ici par souci de clarté et de
commodité pour le lecteur.
NOTE 2 Un essai au feu effectué sur une éprouvette dont la dimension maximale est supérieure à 3 m est
habituellement appelé «essai à grande échelle».
3.5
essai au feu en grandeur réelle
essai au feu qui simule une application donnée en prenant en compte les dimensions réelles, l’utilisation
ou l’installation réelle de l’objet et l’environnement
NOTE 1 La définition ci-dessus est prise dans l’ISO 13943 et elle est donnée ici par souci de clarté et de
commodité pour le lecteur.
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NOTE 2 Cet essai suppose que les produits sont utilisés suivant les conditions fixées par le prescripteur ou
conformément à la pratique normale.
3.6
effet de matrice
effet combiné de tous les composants de l’échantillon autres que l’analyte sur le mesurage de la grandeur
[1]
NOTE 1 Effet de matrice (en chimie analytique) tel que défini dans le recueil de terminologie chimique de l’IUPAC .
NOTE 2 L’effet de matrice, dans l’analyse des gaz toxiques dans un effluent du feu, sera l’effet combiné des
composants de l’effluent sur l’analyte.
NOTE 3 Si un composant spécifique peut être identifié comme provoquant un effet, il est alors qualifié
d’interférence.
4 Conditions de combustion
4.1 Généralités
Les taux de production et la nature du composant de l’effluent du feu générés lors d’un essai au feu
de toute échelle sont déterminés par les combustibles impliqués et par les conditions thermiques et
oxydantes prédominantes dans le stade de feu considéré. Ces conditions déterminent également la
vitesse de combustion des produits/matériaux et, par conséquent, le taux de production des effluents.
Voir l’ISO 16312-1.
Au cours de l’essai au feu d’un produit fini, les conditions de combustion sont susceptibles de varier. Ces
variations comprennent la chimie de l’élément combustible et l’exhaustivité de la ventilation.
Le fait de déterminer si la décomposition se produit avec flammes ou sans flammes est un facteur
essentiel dans la production de gaz toxiques.
Les conditions de combustion, dans lesquelles les données sur les gaz toxiques sont déterminées, doivent
être aussi proches que possibles des conditions équivalentes entre les modèles physiques de feu ou les
échelles d’essai comparés (voir Article 6).
NOTE 1 Une variation importante de la vitesse de combustion peut avoir une incidence sur le degré d’oxydation
de l’effluent émis. Il se peut que de plus petites variantes de la vitesse de combustion n’aient aucun effet significatif.
NOTE 2 Les stades du feu et les conditions de combustion correspondantes sont décrits dans l’ISO 19706.
4.2 Environnement thermique
Lors d’un essai, les conditions aux limites thermiques comprennent le flux de chaleur externe appliqué
et le flux de chaleur provenant de toute combustion avec flammes. La répartition du flux thermique
entre rayonnement, convection et conduction constitue également un facteur important.
L’environnement thermique auquel est soumise l’éprouvette au cours de la combustion comprend à la fois
la température des gaz et la température du matériau de l’échantillon, comme défini par les conditions
aux limites thermiques.
4.3 Ventilation
La disponibilité de l’oxygène (ventilation) dans les modèles physiques de feu comparés détermine les
conditions de combustion. La comparaison entre les différentes méthodes nécessite la caractérisation
des conditions de ventilation afin d’évaluer le degré de similitude.
Pour une expérience donnée, il est nécessaire d’identifier la manière dont la ventilation est caractérisée
et de déterminer si la caractérisation est locale ou globale.
Pour un modèle physique de feu dans lequel le taux de gazéification du combustible ainsi que le débit et la
concentration de l’oxygène entrant sont contrôlés séparément, la disponibilité relative de l’oxygène peut
être caractérisée par un rapport d’équivalence combustible/oxygène. Pour d’autres modèles et d’autres
essais au feu en grandeur réelle, il est possible que l’un ou les deux termes du rapport d’équivalence ne
soit pas bien connu. Dans ces cas, une caractérisation plus large est utilisée. Il pourrait s’agir d’un rapport
d’équivalence global ou d’un terme tel que «combustion sous-ventilée» ou «combustion bien ventilée».
NOTE 1 Les méthodes de calcul des rapports d’équivalence pour les modèles physiques de feu sont données
dans l’ISO 19703.
NOTE 2 Dans certains essais au feu, la vitesse de l’air local peut être un facteur significatif. Cela s’applique
notamment à un four tubulaire où la vitesse de l’air peut avoir une incidence sur les résultats de la combustion.
4.4 Caractéristiques des éprouvettes
Pour les produits finis composés d’un matériau homogène unique, l’éprouvette utilisée dans un modèle
physique de feu doit être préparée de manière qu’elle soit adaptée aux contraintes de l’appareillage d’essai.
Pour les éprouvettes prélevées dans des produits non homogènes, l’éprouvette doit également contenir
les mêmes parties des différents matériaux présents dans le produit fini lors des deux essais comparés.
Pour les produits commerciaux stratifiés, un modèle physique de feu idéal intègre les éprouvettes qui
préservent la relation entre les couches. Lorsque les contraintes du modèle ne le permettent pas, la
justification concernant la configuration des couches doit être documentée.
NOTE Les taux de production en gaz toxiques peuvent dépendre de la surface exposée, ainsi que de la durée
et de l’étendue de pénétration des couches.
5 Données sur les gaz toxiques
5.1 Identification des espèces toxiques
Le groupe minimal des gaz qui doivent être étudiés est donné dans l’ISO 13571.
Les gaz supplémentaires doivent être évalués sur la base de la composition chimique garantie de
l’éprouvette et du produit fini d’où elle a été prélevée.
5.2 Différentes expressions concernant les données sur les gaz toxiques
5.2.1 Généralités
Le paragraphe 5.2 récapitule les différentes expressions habituellement utilisées pour les données sur les
gaz toxiques obtenues lors d’essais au feu et détermine si ces données conviennent pour la comparaison
avec des données similaires obtenues lors d’autres essais ou si elles peuvent être utilisées pour la
prévision de résultats à grande échelle en se fondant sur des données à petite échelle et vice versa.
Les données expérimentales sur les gaz toxiques dégagés lors d’un essai au feu peuvent être exprimées de
plusieurs manières. À partir de données de mesure brutes, souvent exprimées comme des concentrations
de gaz provenant d’un modèle physique de feu spécifique, on obtient des données plus affinées, par
exemple, des taux de production. Ce qui est déterminé dépend en partie du modèle physique de feu
utilisé. L’Annexe A fournit des informations concernant les caractéristiques de différents modèles feu.
Les données peuvent se présenter sous forme de données scalaires ou de données vectorielles.
Certains types de données conviennent pour une comparaison quantitative directe, tandis que d’autres
nécessitent un modèle pour la comparaison quantitative. Le Tableau 1 ci-dessous indique les grandeurs
les plus couramment utilisées dans la présentation des données sur les gaz toxiques.
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Tableau 1 — Types courants de données sur les gaz toxiques émis lors d’essais au feu et
propriétés pour la comparaison
Comparaison
Unités cou- Données scalaires ou vec- Qualitative ou
Type de données Unités SI directe ou indi-
rantes torielles quantitative
recte
3 3 a
Concentration en ppm (v/v), m /m Scalaires / Vectorielles Indirecte Quantitative
d e
toxiques c’est-à-dire (Directe) (Qualitative)
µL/L
a
La contribution des - - Scalaires / Vectorielles Indirecte Quantitative
d e
toxiques individuels à (Directe) (Qualitative)
la FED (ou à la FEC)
3 3
Potentiel toxique g/m kg/m Scalaires Directe Quantitative
létal
Quantité totale de kg kg Scalaires Indirecte (par Quantitative
toxiques dégagés exemple, taux de
production)
b
Taux de production g/g kg/kg Scalaires (Vectorielles) Directe Quantitative
c
Débits de production g/s kg/s Vectorielles (Scalaires) Indirecte Quantitative
d e
(Directe) (Qualitative)
–1 –2 –1 –2 c
Débits de production g·s ·m kg·s ·m Vectorielles (Scalaires) Directe Quantitative
normalisés
a
Scalaires si le modèle est stationnaire ou vectorielles si le modèle étudie les variations de concentration dans le temps.
b
Habituellement calculées sous forme de données scalaires sur l’ensemble de la période d’expérimentation, mais elles
peuvent être calculées sous forme de données vectorielles à tout instant dans le temps.
c
Habituellement calculées sous forme de données vectorielles à tout instant dans le temps, mais elles peuvent être
calculées sous forme de données scalaires sur l’ensemble de la période d’expérimentation.
d
La comparaison indirecte à l’aide d’un modèle (comme illustré à la Figure 1) permet d’effectuer une comparaison
quantitative. Dans certains cas, une comparaison directe peut être utilisée pour une évaluation qualitative.
e
Des comparaisons directes sans l’utilisation d’un modèle peuvent fournir des informations qualitatives.
NOTE Les «Types de données» indiqués dans le Tableau 1 sont expliqués de 5.2.2 à 5.2.7.
5.2.2 Taux de production
Le taux de production constitue en général le paramètre de comparaison recommandé. Le taux de
production est la masse mesurée d’un toxique produit pendant la combustion, par unité de masse
d’éprouvette consumée lors de l’essai au feu (perte de masse) ou, en variante, par unité de masse
d’éprouvette exposée (charge massique). Le calcul des taux de production est défini dans l’ISO 19703.
Le taux de production est un paramètre de comparaison quantitative et il est indépendant de la dilution ou
d’autres paramètres spécifiques de l’appareillage qui n’ont pas d’incidence sur les conditions de combustion.
NOTE 1 Dans certains modèles physiques de feu à grande échelle (par exemple l’ISO 9705), le calcul des taux
de production en gaz toxiques peut s’avérer difficile car la perte de masse n’est normalement pas mesurée lors
de ces essais.
NOTE 2 Le taux de production peut être exprimé par rapport au taux de perte de masse. De ce fait, il peut
fournir des informations cinétiques ou être une valeur unique représentant une moyenne de l’ensemble de l’essai.
5.2.2.1 Masse d’un gaz toxique dégagé
Une mesure ou une approximation de la masse du gaz toxique dégagé est indispensable pour le calcul des
taux de production en gaz toxiques. La mesure type d’un gaz lors d’un essai au feu est la concentration
volumique du gaz dans un échantillon volumétrique de l’effluent total. Si l’effluent généré lors de l’essai
au feu n’est pas complètement mélangé, de nombreuses mesures de concentrations dans l’écoulement de
l’effluent sont nécessaires.
La mesure de la concentration doit être convertie en une masse du gaz toxique généré durant l’intervalle
de temps d’échantillonnage, à l’aide de la loi des gaz parfaits. Des corrections portant sur la condensation,
la mise en solution et le dépôt doivent être incluses, selon le cas, dans le calcul.
5.2.2.2 Masse de l’éprouvette consumée
Une mesure ou une approximation de la masse consumée de l’éprouvette est indispensable pour le calcul
des taux de production en gaz toxiques.
La masse consumée doit être calculée au moins de trois manières.
— Perte de masse basée sur le mesurage en continu de la masse restante de l’éprouvette.
— Perte de masse basée sur un mesurage final de la masse restante de l’éprouvette.
— Estimation de la perte de masse, lorsque aucun mesurage gravimétrique n’est possible, en utilisant
la formule chimique de l’éprouvette et un bilan carbone des produits de combustion.
NOTE La troisième méthode peut être erronée si la composition chimique du résidu d’éprouvette n’est
pas identique à la composition chimique initiale. Cette erreur peut être réduite en déterminant la composition
chimique du résidu.
5.2.3 Concentration en toxiques
Les concentrations mesurées dans un modèle physique de feu spécifique dépendent du degré de dilution
au point d’échantillonnage. Les concentrations sont propres au modèle physique de feu spécifique et
il convient de ne pas les utiliser pour une comparaison quantitative directe. La concordance des
concentrations relatives entre différents modèles physiques de feu peut toutefois être utilisée à des fins
de comparaison.
Le rapport de concentrations CO/CO , par exemple, peut être utilisé comme un principe de comparaison
(voir 6.2.2).
NOTE Les concentrations sont normalement exprimées en fractions volumiques.
5.2.4 La contribution des toxiques individuels à la FED (ou à la FEC)
Le classement des différents toxiques, mesurés sur la base de la contribution relative à la toxicité totale
en utilisant le concept de la FED (ou de la FEC), est un principe de comparaison semi-quantitative.
Les concentrations mesurées de toxiques sont pondérées par rapport à la létalité ou aux limites
d’incapacitation, par exemple, LC . Voir l’ISO 13344.
5.2.5 Potentiel toxique létal
Le potentiel toxique létal total des effluents du feu, mesuré à partir du modèle physique de feu, est un
paramètre de comparaison quantitative. Le potentiel toxique létal prévu (LC ) est exprimé en g/m et
nécessite des données sur la perte de masse ou sur la charge massique. Le concept de potentiel toxique
létal auquel est fait référence ici est défini dans l’ISO 13344.
5.2.6 Quantité totale de toxiques dégagés
La quantité totale de toxiques produit lors d’un essai est un paramètre propre à un essai spécifique et il
ne doit pas être utilisé comme un paramètre de comparaison approprié, à moins qu’il n’ait été pondéré
par rapport à la surface, à la masse ou à la perte de masse de l’échantillon.
5.2.7 Débit de production
Le débit de production est une donnée déterminée dans le temps relative à la masse mesurée d’un
toxique produit pendant la combustion; par exemple: le débit de production est exprimé en g/s.
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Le débit de production peut être normalisé, par exemple, par rapport à la surface exposée; dans ce
–1 –2
cas, il est exprimé en g·s ·m . Les débits de production normalisés sont des paramètres quantitatifs
directement comparables.
5.3 Importance des données d’analyse
5.3.1 Généralités
Il est important de s’assurer que les techniques d’analyse utilisées pour le mesurage des composants de
gaz toxiques comparés entre modèles feu donnent des données comparables. Les facteurs à prendre en
considération sont les suivants:
— la résolution des données;
— le temps de réponse;
— la sélectivité de la technique d’analyse;
— l’effet de matrice.
En ce qui concerne la sélectivité, les mêmes toxiques individuels doivent être inclus dans une comparaison.
Cela est important si les données sont exprimées en tant que «valeurs totales» comme c’est parfois le cas
lorsqu’il est fait référence aux oxydes d’azote (NO ) ou aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).
x
La matrice de mesure peut induire des erreurs et interférer avec la méthode d’analyse. Une évaluation
des effets possibles de la matrice doit toujours être effectuée car les effluents du feu constituent une
matrice complexe et variable.
NOTE Parmi les exemples illustrant l’influence de la résolution, il est possible de citer la comparaison des
résultats d’analyse obtenus par des méthodes donnant des valeurs maximales et ceux obtenus par des méthodes
donnant des valeurs moyennées.
5.3.2 Limite de détection (LoD)
Si un toxique spécifique n’est identifié dans aucune des échelles comparées, et si la limite de détection
(LoD) sur les deux échelles est insignifiante au point de vue toxicologique (voir l’ISO 13571), alors cette
information concernant le toxique spécifique suffit pour effectuer une comparaison basée sur la seule
limite de détection (LoD). Cela signifie qu’une comparaison numérique n’est pas importante.
Si la valeur de la limite de détection (LoD) pour un gaz toxique donné aboutit à une dose/concentration
effective fractionnelle qui est insignifiante par rapport à la dose/concentration fractionnelle totale pour
la somme des gaz toxiques présents, la contribution maximale (c’est-à-dire la LoD) de ce gaz pourrait
être considérée comme insignifiante.
NOTE 1 Des informations sur les méthodes de calcul de la limite de détection et de la limite de quantification
[2]
sont fournies dans l’ISO 12828-1 .
NOTE 2 Les méthodes de calcul des doses effectives fractionnelles pour les asphyxiants et les concentrations
effectives fractionnelles pour les irritants sont données dans l’ISO 13571.
5.3.3 Incertitude de mesure
La justesse, la répétabilité et la reproductibilité des méthodes d’analyse doivent être connues et prises
en considération lors d’une détermination de l’incertitude de mesure.
[3]
NOTE 1 Les méthodes de détermination de l’incertitude de mesure sont données dans le Guide ISO/CEI 98-3 .
NOTE 2 Pour les définitions de la justesse, de la répétabilité et de la reproductibilité, voir l’ISO 5725-1.
6 Comparaison/prévision des données sur les gaz toxiques provenant de plus-
ieurs modèles physiques de feu
6.1 Généralités
Les données sur les gaz toxiques, déterminées conformément à l’Article 5, doivent être comparées pour
les mêmes conditions de combustion comme défini à l’Article 4. Divers principes peuvent être appliqués
pour les comparaisons des taux de production issus de divers modèles physiques de feu, c’est-à-dire
des stades similaires du feu, les rapports CO/CO ou les rapports d’équivalence (voir 6.2). Le choix de la
méthodologie appropriée à utiliser pour la comparaison des données sur les gaz toxiques dépend non
seulement du principe de comparaison employé, mais également du type de comparaison, à savoir directe
ou indirecte, comme décrit en 6.3.1. La méthodologie correspondante pour la prévision des données sur
les gaz toxiques provenant d’un modèle physique de feu basé sur un autre modèle est donnée en 6.4.
Bien que d’autres paramètres puissent être comparés, le taux de production constitue le paramètre de
comparaison recommandé, voir en 5.2.
6.2 Principes de comparaison
6.2.1 Stades du feu
Le stade du feu simulé par le modèle physique de feu doit être déterminé conformément à l’ISO 19706.
Si la combustion de l’échantillon couvre plus d’un stade du feu au cours d’un essai, l’intervalle de temps
doit être déterminé pour chaque stade du feu.
La comparaison des taux de production en gaz toxiques doit être effectuée pour le même stade du feu ou
pour une succession de stades du feu identiques. Pour des essais durant lesquels il y a une succession de
stades du feu, une base pour la contribution de chaque stade aux taux de production en gaz toxiques doit
être déterminée, par exemple le rapport d’équivalence.
NOTE 1 Pour la combustion couvante, (stade du feu 1.a dans l’ISO 19706), le rapport d’équivalence est
difficile à définir.
NOTE 2 Pour la pyrolyse oxydante (stade du feu 1.b dans l’ISO 19706), on ne dispose pas d’un nombre suffisant
de données expérimentales sur lesquelles on pourrait se baser pour estimer la dépendance des taux de production
en produits toxiques vis-à-vis du rapport d’équivalence.
NOTE 3 Pour la pyrolyse anaérobie (stade du feu 1.c dans l’ISO 19706), l’absence totale d’oxygène fait que le
concept de rapport d’équivalence n’est pas pertinent.
NOTE 4 Pour des conditions bien ventilées de combustion avec flammes (stade du feu 2 dans l’ISO 19706), où le
rapport d’équivalence combustible/air est inférieur à 0,5, il a été démontré que les taux de production en certains
gaz toxiques importants étaient relativement insensibles au rapport d’équivalence.
NOTE 5 Pour des conditions de combustion sous-ventilées avec flammes (stade du feu 3 dans l’ISO 19706), où
le rapport d’équivalence combustible/air est supérieur ou égal à 1, il a été démontré que les taux de production en
certains gaz toxiques importants étaient sensibles à la valeur du rapport d’équivalence.
6.2.2 Rapport CO/CO
Le rapport CO/CO reflète la disponibilité de l’oxygène pour la combustion; il décrit donc les conditions
de combustion dans de nombreux cas. Dans certains cas, le rapport CO/CO mesuré à partir de modèles
physiques de feu peut être utilisé comme la base pour la comparaison.
Ce principe n’est pas approprié pour les matériaux d’échantillon contenant des halogènes (par
exemple matériaux en PVC) car les halogènes interfèrent avec le processus de combustion en phase
gazeuse et favorisent la production de monoxyde de carbone (CO), indépendamment des conditions de
combustion dominantes.
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La température de combustion et la température de la couche supérieure lors d’un essai à grande échelle
peuvent avoir une incidence sur la production de gaz toxiques et doivent donc être prises en compte.
NOTE 1 L’ISO 19706 utilise le rapport CO/CO dans la caractérisation des différents stades d’un feu. En
variante, le rapport CO /CO peut être utilisé pour éviter de travailler avec de petits nombres décimaux avec le
même résultat.
NOTE 2 Lors d’essais au feu à grande échelle, le rapport CO/CO peut varier en fonction du point de prélèvement;
cela est dû à des réactions post-feu accompagnées d’une oxydation du CO en CO en aval du point d’échantillonnage.
6.2.3 Rapport d’équivalence
Le rapport d’équivalence combustible/air décrit la quantité d’oxygène disponible pour les réactions de
combustion par rapport au besoin stœchiométrique pour une combustion complète en CO et H O et il
2 2
peut être utilisé comme une base de comparaison. Le rapport d’équivalence peut être mesuré lors d’un
[4]
essai au feu utilisant des dispositifs de mesure spéciaux ou calculé à partir de la perte de masse de
l’échantillon et du débit d’oxygène vers le site de combustion.
Des limites pour le rapport d’équivalence ont été définies pour le modèle physique de feu; un rapport
d’équivalence local pour la combustion ou un rapport d’équivalence global pour le volume total d’un
compartiment d’essai, par exemple.
La température de combustion et la température de la couche supérieure lors d’un essai à grande échelle
peuvent avoir une incidence sur la production de gaz toxiques et doivent donc être prises en compte.
NOTE Le calcul des rapports d’équivalence est décrit dans l’ISO 19703.
6.3 Méthodologie de comparaison
6.3.1 Généralités
Le taux de production en chaque gaz toxique constitue la principale base pour la comparaison de
données issues de différents essais. Les données sur le taux de production sont déterminées à partir
d’une éprouvette prélevée dans un matériau brûlant dans des conditions simulant un stade spécifique
du feu en utilisant un modèle physique de feu spécifique à l’échelle du laboratoire. Ces données sont
comparées aux données sur les taux de production en gaz toxiques provenant du même stade de feu,
en utilisant un autre modèle physique de feu à l’échelle du laboratoire ou en utilisant un essai au feu à
grande échelle d’un produit fini.
Pour les données sur les gaz toxiques appropriées pour une comparaison directe (voir 5.2.1), les données
peuvent être comparées directement entre des essais au feu de différentes échelles. Pour les données
sur les gaz toxiques qui ne sont pas appropriées pour une comparaison directe (voir 5.2.1), un modèle
est nécessaire pour faciliter une comparaison indirecte. Un tel modèle peut comprendre des facteurs de
dilution, un facteur pour la normalisation des surfaces exposées des produits combustibles ou d’autres
méthodes pour recalculer les données initiales dans un format approprié pour la comparaison.
Les deux différents cas de comparaison, à savoir comparaison directe et comparaison indirecte, sont
illustrés à la Figure 1.
La méthodologie de comparaison est définie en 6.3.2 et 6.3.4 et présentée à la Figure 2.
NOTE 1 Voir l’ISO 16312-1 pour l’exactitude des modèles physiques de feu.
[5]
NOTE 2 La CEN/TS 45545-2 est un exemple de Spécification technique comprenant les exigences d’essai de
toxicité lorsque des modèles de normalisation (un modèle pour la comparaison indirecte) pour les gaz toxiques
sont utilisés.
Essai A
Comparaison directe
Comparaison indirecte
Modèle *
Essai B Essai C
* Un modèle pourrait inclure des facteurs de diluon, une surface exposée
du produit combusble, etc.
Figure 1 — Représentation schématique de comparaison directe
et de comparaison indirecte de données sur les gaz toxiques
6.3.2 Évaluation des données disponibles
La première évaluation des données disponibles nécessite la détermination des conditions de combustion
de deux essais comparés, pour les périodes durant lesquelles les données sur les productions de gaz sont
comparées. Si les conditions de combustion ne sont pas comparables, les données sur les gaz toxiques ne
peuvent pas être comparées entre les deux essais.
Dès lors qu’il a été établi que les conditions de combustion sont comparables, une évaluation des
méthodes d’échantillonnage et d’analyse est effectuée. Il convient qu’une correction des données, fondée
sur les méthodes d’échantillonnage et d’analyse, soit effectuée comme indiqué en Annexe B.
Il convient d’évaluer le type de données disponibles issues des deux essais choisis pour la comparaison
(par exemple, les taux de production) afin de s’assurer que les données sont comparables. Enfin, il est
nécessaire d’effectuer une évaluation de l’incertitude de mesure pour les données comparées issues des
deux essais. Pour que la comparaison ait un sens, il convient que la grandeur des incertitudes de mesure
ne soit pas différente.
NOTE Pour des essais au feu bien ventilés, la concordance exacte du rapport d’équivalence est moins
importante que pour des essais avec des degrés variables de viciation où le rapport d’équivalence est essentiel pour
la production de la plupart des gaz toxiques (voir 6.2.3). Dans la mesure du possible, il convient que la comparaison
d’une espèce toxique spécifique entre différents modèles physiques de feu ou entre un modèle physique de feu et
un essai au feu en grandeur réelle soit basée sur les taux de production de l’espèce toxique spécifique produite
dans des conditions de combustion comparables, car ce type de comparaison garantit généralement la meilleure
concordance ou la meilleure capacité de prévision possible.
6.3.3 Comparaison de données
Choisir le principe de comparaison pour les données sur les gaz toxiques (voir 6.2) en se fondant sur
l’évaluation effectuée en 6.3.2.
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Pour une comparaison indirecte, appliquer un modèle d’échelle approprié aux données (voir Figure 1).
Comparer les données relatives à chaque gaz toxique choisi et effectuer une évaluation de la c
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