Příběh úspěchu zákazníka
Zkoušení požární odolnosti a požární bezpečnost
Kuželový kalorimetr NETZSCH TAURUS TCC 918 v provozu na Technické univerzitě v Luleå, Švédsko
Toto je příběh o úspěchu zákazníka, který napsalRhoda Afriyie Mensah, postdoktorandský výzkumný pracovník v oddělení stavebního a požárního inženýrství na katedře stavebnictví, životního prostředí a přírodních zdrojů na Technické univerzitě v Luleå (LTU) ve Švédsku. Hovoří o využití TCC 918 Kuželového kalorimetru a jeho jedinečném programování změn tepelného toku v průběhu trvání zkoušky, které byly klíčové pro projekty zkoušení požární odolnosti na LTU a které vedly k vývoji inovativních přístupů v oblasti požárně bezpečnostního inženýrství.
“Vaše řešení a služby bych označil za efektivní. Kuželový kalorimetr je obzvláště působivý svou schopností simulovat různé požární scénáře a uživatelskou přívětivostí. Kromě toho rychlá zákaznická podpora vašeho týmu dodává vašemu produktu značnou hodnotu.”
O Technické univerzitě v Luleå
Technická univerzita v Luleå (LTU ) se nachází v severním Švédsku, v Luleå, v kraji Norrbotten. LTU je proslulá svým špičkovým výzkumem a inovativními vzdělávacími programy. V současné době má roční obrat 2,0 miliardy švédských korun, 1 500 zaměstnanců a 17 900 studentů. Zaměřuje se na udržitelnost, inženýrství a technologie a podporuje dynamické vzdělávací prostředí, které podporuje spolupráci a kritické myšlení. Univerzita disponuje moderním vybavením a silnými vazbami na průmysl, které zajišťují, že studenti získají praktické zkušenosti a praktické dovednosti nezbytné pro úspěch.
Jedním z výklenkových vzdělávacích programů na LTU je program inženýrství požární ochrany (FPE), na který dohlíží profesor Michael Försth. Program FPE na LTU nabízí bakalářské a magisterské studium. Tento program je součástí katedry stavebního inženýrství, inženýrství životního prostředí a přírodních zdrojů a divize stavebního a požárního inženýrství. Zaměřuje se na aplikaci vědeckých a inženýrských principů pro ochranu lidí, majetku a jejich prostředí před nebezpečím požáru a kouře.
Učební plán zahrnuje jak teoretické předměty, tak praktické laboratorní práce s využitím zařízení, jako je laboratoř požární ochrany. Tato laboratoř je dobře vybavena moderními přístroji, jako je kuželový kalorimetr, mikrokalorimetr pro hoření (MCC), tester limitního kyslíkového indexu (LOI) a specializovaná požární pec, Fire Protection Engineering Laboratory.
Z těchto přístrojů byly kuželový kalorimetr a tester LOI pořízeny od společnosti NETZSCH TAURUS Instruments GmbH. Tyto přístroje jsou nezbytné pro studium přenosu tepla a hořlavosti materiálů a poskytují studentům praktické zkušenosti s posuzováním dynamiky požáru a reakcí různých materiálů na oheň.
Rhodo, mohla byste prosím představit sebe, svou univerzitu a obory, ve kterých působíte?
Jsem Rhoda Afriyie Mensah, postdoktorandka na Technické univerzitě v Luleå (LTU) ve Švédsku. Získala jsem doktorát v oboru strojírenství na Nanjing University of Science and Technology v Číně, kde jsem se zabývala aplikací umělé inteligence v oblasti tepelné analýzy a hořlavosti materiálů. V roce 2021 jsem zahájil postdoktorské studium ve skupině inženýrství požární ochrany v rámci oddělení stavebního a požárního inženýrství na LTU. Mé výzkumné zázemí se soustředí na posuzování chování materiálů při požáru a zabudovávání retardérů hoření do materiálů, aby se snížila jejich hořlavost. Pro svůj výzkum jsem používal různé přístroje pro testování požáru, včetně kuželového kalorimetru a mikroskopického kalorimetru hoření. V rámci svých povinností také vyučuji kurz přenosu tepla pro studenty inženýrství požární ochrany a vedu laboratoř inženýrství požární ochrany.
Od kdy existuje spolupráce s NETZSCH a jaké konkrétní problémy měla vaše divize před použitím našich řešení?
Spolupráce byla zahájena v srpnu 2022. Před zavedením kuželového kalorimetruNETZSCH TCC 918 čelila Laboratoř inženýrství požární ochrany značným problémům s naším starým kuželovým kalorimetrem. Přístroj měl otevřenou spalovací komoru, což pro uživatele představovalo riziko vystavení plamenům a teplu. Starší model navíc používal Drierit, vysoušedlo obsahující toxické chemikálie. Hledali jsme řešení, které by tyto problémy vyřešilo a zároveň zvýšilo naši schopnost efektivně provádět studie chování ohně. Server TCC 918 nabízel bezpečnější, uzavřenou spalovací komoru a eliminoval potřebu toxických látek, čímž vyřešil naše obavy.
Proč jste si vybrali právě NETZSCH? Jak naše řešení pomohla vyřešit tyto problémy?
Vybrali jsme si NETZSCH pro jejich pověst dodavatele vysoce kvalitních a spolehlivých zařízení pro termickou analýzu, která jsou přizpůsobena pro vzdělávací a výzkumné prostředí. Jejich TCC 918 model nabízel pokročilé bezpečnostní funkce, včetně uzavřené spalovací komory, která zmírňuje předchozí rizika, a uživatelsky přívětivý software, který je nezbytný pro efektivní výuku.
Systém TCC 918 od společnosti NETZSCH účinně řešil naše problémy tím, že poskytl bezpečnější a pokročilejší kalorimetrický systém. Uzavřená spalovací komora výrazně snížila rizika vystavení plamenům a teplu, čímž zajistila bezpečnější prostředí pro naše zaměstnance. Eliminace toxických látek, jako je drierit, v experimentálním procesu dále zvýšila bezpečnost. Kromě toho uživatelsky přívětivý software TCC 918'zlepšil snadnost provádění experimentů a analýzy dat, což usnadnilo produktivnější a vzdělávací zkušenosti. Toto řešení nejen vyřešilo naše obavy o bezpečnost, ale také zvýšilo kvalitu a rozsah našich výzkumných možností.
Rhodo, mohla byste nám říci více o vaší konkrétní aplikaci?
Kuželový kalorimetr NETZSCH TCC 918 byl od své instalace na Technické univerzitě v Luleå hojně využíván ke zkoumání reakčních vlastností různých materiálů. Toto moderní zařízení jsme například úspěšně použili ke studiu hořlavosti a chování při hoření materiálů, jako je dřevo, plasty, textilie, kompozity, biochar, různé rostliny a dokonce i beton. To nám umožnilo shromáždit zásadní údaje o tom, jak se tyto materiály chovají v požárních scénářích, což významně přispělo k našemu výzkumu v oblasti požárního inženýrství a pomohlo vyvinout bezpečnější aplikace materiálů a strategie prevence požárů ve stavebnictví a materiálovém průmyslu.
Prosím, vysvětlete podrobněji výsledky své analýzy a měření.
Níže uvedený graf znázorňuje rychlost uvolňování tepla (kW/m²) různých materiálů v průběhu času (vteřin), měřenou naším přístrojem NETZSCH TAURUS TCC 918. Zde je rozdělení značek:
Neat WG (Neat Wheat Gluten): Tato čára (černá) ukazuje rychlost uvolňování tepla čistého pšeničného lepku lisovaného bez jakýchkoli přísad. Na počátku vykazuje prudký vrchol, který dosahuje více než 700 kW/m², poté rychle klesá a ustálí se blízko nuly, což svědčí o rychlém spalování.
BC_APP_WG_COMP (Biochar-Ammmonium Polyphosphate Wheat Gluten Composite): Tato linie (červená) představuje kompozit pšeničného lepku, biocharu a polyfosforečnanu amonného, zpomalovače hoření. Vykazuje mnohem nižší a pozvolnější rychlost uvolňování tepla, která dosahuje vrcholu kolem 150 kW/m² a pomalu klesá, což naznačuje, že přídavek biocharu a polyfosforečnanu amonného výrazně snižuje hořlavost a vrcholovou rychlost uvolňování tepla pšeničného lepku o 74 %.
BC_Lanosol_WG_COMP (Biochar-Lanosol Wheat Gluten Composite): Čára (modrá) označuje kompozit pšeničného lepku, biocharu a zpomalovače hoření Lanosol. Podobně jako BC_APP_WG_COMP vykazuje i tento kompozit sníženou špičkovou rychlost uvolňování tepla o 14 % ve srovnání s čistým pšeničným lepkem. Jeho vrcholová hodnota je vyšší než u BC_APP_WG_COMP, ale zůstává výrazně nižší než u čistého WG, což svědčí o účinné retardaci hoření.
Křivky také ukazují, že přídavek lanosolu a biocharu mírně zlepšil dobu do vzplanutí čistého WG, avšak APP a biochar výrazně zlepšily dobu do vzplanutí.
Celkově grafy ilustrují účinnost různých přísad (biocharu s polyfosforečnanem amonným a lanosolu) při snižování rychlosti uvolňování tepla a doby do vznícení pšeničného lepku při vystavení požáru, což je důležité pro zvýšení požární bezpečnosti materiálů vyrobených z pšeničného lepku.
Existovaly nějaké zvláštní funkce požárního testovacího zařízení, které byly obzvláště užitečné pro vaši konkrétní aplikaci?
Kuželový kalorimetr TCC 918 má jedinečnou schopnost, která je pro naše projekty testování požární odolnosti zásadní. Na rozdíl od tradičních zkoušek reakce na oheň, kdy jsou vzorky vystaveny konstantnímu tepelnému toku, umožňuje TCC 918 programovat změny tepelného toku po celou dobu trvání zkoušky. Tato funkce nám umožnila přesně implementovat a simulovat různé požární křivky, včetně standardní požární křivky a parametrických křivek. Zadáním rovnic těchto křivek do systému jsme mohli dynamicky upravovat parametry tak, aby odrážely podmínky, které tyto křivky představují.
Tato pokročilá funkce byla nápomocná při efektivním vystavení betonových vzorků různých tlouštěk standardním i specializovaným teplotním křivkám. Tým na Technické univerzitě v Luleå využil tuto funkci k provedení komplexních zkoušek požární odolnosti, čímž se zlepšilo naše chápání chování materiálů za různých požárních podmínek. Tato přizpůsobivost a přesnost činí z přístroje TCC 918 neocenitelný nástroj v našem probíhajícím výzkumu v oblasti požární bezpečnosti.
Jak jste získané výsledky využili ke zlepšení výzkumu, kontroly kvality, vývoje nebo výroby?
Kuželový kalorimetr nám umožnil podrobit materiály standardní křivce ISO 834 a parametrickým křivkám v měřítku small, které jsou rozhodující pro hodnocení požární odolnosti stavebních materiálů. Jeho řídicí systém dokázal tuto křivku dodržet až do maximální teplotní hranice 1000 °C, což pokrývá požadavky na většinu zkoušek materiálů. Tato funkce byla obzvláště cenná při podpoře jednoho z cílů našeho projektu, kterým bylo zmenšení velikosti zkoušek pro účely screeningu. Všestrannost kuželového kalorimetru zlepšila naše zkušební procesy a pomohla nám zpřístupnit screeningové zkoušky požární odolnosti a zvýšit jejich nákladovou efektivitu. Tato schopnost je v souladu s naším dlouhodobým projektovým cílem rozšířit dostupnost zkoušek požární odolnosti, což je výhodné zejména pro posuzování nových materiálů a technologií ve stavebnictví.
Jak ovlivnilo použití našich řešení nebo výsledky analýzy vaše podnikání? Dosáhli jste významných úspor nebo zvýšení efektivity?
Ano, použitím kuželového kalorimetru dosáhneme významných úspor a zvýšení efektivity ve srovnání s tradičními zkouškami požární odolnosti. Tradičně tyto zkoušky vyžadují velmi large vzorky, ale s kuželovým kalorimetrem jsme potřebovali pouze vzorky o rozměrech 100 x 100 mm a tloušťce do 50 mm. Toto zmenšení velikosti vzorku výrazně snižuje množství použitého materiálu a v důsledku toho i celkové náklady na testování. Kromě toho je spotřeba energie kuželového kalorimetru mnohem nižší než u pece large, která se obvykle používá při zkouškách požární odolnosti. To se projevuje nejen přímou úsporou energie, ale přispívá to také k udržitelnějšímu procesu zkoušení tím, že se minimalizuje dopad na životní prostředí. Díky těmto úsporám bude testování požární odolnosti dostupnější a nákladově efektivnější, což je v souladu s našimi cíli zlepšit dostupnost testování a snížit provozní náklady. Je však třeba zdůraznit, že se jedná o zkoušky v měřítku small pro orientační a screeningové účely. Pro klasifikaci stavebních prvků jsou nutné zkoušky v měřítku large-pecí.
Pomohla naše řešení také zlepšit kvalitu vašich produktů nebo optimalizovat vaše pracovní postupy?
Ano, používání kuželového kalorimetru výrazně zlepšilo kvalitu našich požárních zkoušek, což následně zvýšilo kvalitu hodnocených materiálů a výrobků. Přesnost a přizpůsobivost kuželového kalorimetru nám umožnila provádět přesnější a podrobnější analýzy materiálů za různých požárních podmínek. Tato rozšířená schopnost testování nám umožnila optimalizovat složení a úpravu materiálů pro lepší požární odolnost, což vedlo k vývoji bezpečnějších a spolehlivějších materiálů.
Stránka TCC 918 výrazně optimalizovala naše pracovní postupy, snížila pracovní zátěž našich zaměstnanců, zejména v kontextu vzdělávacího a výzkumného prostředí na univerzitě. Jeho efektivita a snadné použití umožnily rychlejší nastavení a provedení experimentů, což je ideální pro studentské laboratoře, kde je důležitý čas a uživatelská přívětivost. Studenti mohli provést více testů v kratším časovém úseku, což zvýšilo jejich studijní zkušenosti tím, že měli více času na praktickou práci se zařízením a okamžité výsledky pro analýzu. U výzkumných projektů inteligentní povaha kuželového kalorimetru zajišťuje, že výzkumníci mohou provést více testů s kratší dobou přípravy, což vede k efektivnějším výzkumným cyklům a rychlejšímu postupu od hypotézy k závěru. Zavedení nového kuželového kalorimetru v naší laboratoři zvýšilo produktivitu tím, že umožnilo efektivnější řízení času a snížilo manuální úsilí potřebné při nastavování a provádění požárních zkoušek.
Podařilo se vám získat nové poznatky z výzkumu nebo došlo ke zcela novému vývoji?
Ano, použití kuželového kalorimetru nám umožnilo získat nové poznatky z výzkumu a dokonce vedlo k vývoji inovativních přístupů v oblasti požárně bezpečnostního inženýrství. Přesnost a flexibilita přístroje při simulaci různých požárních scénářů nám umožnila důkladně prozkoumat chování různých materiálů při požáru, včetně těch, které nejsou obvykle zahrnuty do standardních požárních testů, jako je například biochar. To otevřelo nové cesty k pochopení toho, jak materiály hoří a jak se vzájemně ovlivňují v podmínkách požáru. Jedním z významných pokroků je vývoj požárně odolných složení materiálů. Pozorováním chování různých kompozitů při kontrolovaných požárních testech byli naši výzkumníci schopni upravit složení materiálů tak, aby se zvýšila jejich odolnost vůči žáru. Tyto poznatky přispěly také k širšímu rozvoji požární bezpečnosti. Kromě toho kalorimetr usnadnil mezioborovou spolupráci, která při zkoumání hořlavosti materiálů kombinuje poznatky z chemie, dřevařství a inženýrských oddělení požární bezpečnosti z jiných institucí. Tento přístup založený na spolupráci nejen rozšířil rozsah našeho výzkumu, ale také zvýšil jeho dopad.
Máte také nějaké zkušenosti s naší zákaznickou podporou a službami?
Naše zkušenosti s vaší zákaznickou podporou a službami jsou mimořádně pozitivní, zejména díky přispění odborného týmu NETZSCH TAURUS Instruments. Jejich pohotové a kompetentní reakce přispěly k tomu, že naše používání kuželového kalorimetru je efektivní a účinné. Kdykoli jsme se během uvádění do provozu setkali s technickými problémy nebo měli dotazy k zařízení, tým NETZSCH Taurus nám poskytl rychlou a přesnou podporu, čímž výrazně minimalizoval případné prostoje a zvýšil naši celkovou produktivitu. Jejich odborné znalosti pomohly nejen při běžné údržbě a řešení problémů, ale také při optimalizaci využití kalorimetru pro naše specifické výzkumné potřeby. Velmi si ceníme jejich nasazení a profesionality, které výrazně zlepšily naše zkušenosti a spokojenost s vašimi službami.
Jsou nějaké další výzvy, které byste nám chtěli do budoucna sdělit?
Do budoucna bychom rádi prohloubili spolupráci s vaším týmem a zaměřili se na pokročilé požární testování materiálů a vývoj ekologických a ohnivzdorných materiálů, které by mohly nově definovat průmyslové standardy. Očekáváme také potřebu pokročilých technologií ve vybavení, jako je například přidání kamery pro získání měření v reálném čase in-situ. Kromě toho vidíme velkou hodnotu v rozšíření školicích programů a seminářů, abychom zajistili, že náš tým bude moci plně využít rozvíjející se schopnosti vašeho vybavení. Toto pokračující partnerství nejen rozšíří naše výzkumné možnosti, ale také přispěje k významnému pokroku v oblasti technologií požární bezpečnosti.
Děkujeme!
Rhodo, moc děkuji za tento rozhovor, vzrušující pohled na vaši práci a pozitivní slova! Těšíme se, že Vás budeme v budoucnu s pomocí našich analytických přístrojů doprovázet na další cestě k pokročilému testování požárů materiálů a vývoji ekologických a ohnivzdorných materiálů.
