3-1-2 水系統結合固態表面冷卻原理之相關研究
第二節 垂直簾幕之演進與相關研究
有關防火布幕(Fire Curtain)的發展，最早源於1966年英國BLE公司[20]所設計 具有防煙能力的布幕產品。起初，防煙布幕的概念僅限於阻絕火焰延燒以及具有 一定遮煙能力的布幕；因此於材料的選用方面，透過選定不耐燃材料作為遮斷面
。一般防火幕的材質可分為(1)人造化纖維(聚酯)材質，以及(2)壓克力材質二種類
，其中市面上防火布幕的材質又以人造化纖維為最大宗。台灣目前幾家製造防火 纖維廠商當中以氧化纖維(Oxidized Fiber)為主要材料者佔很高比例。台灣化學纖 維股份有限公司、台灣開廣、紳紡、台碳科技都有此類高機能防火產品，以氧化 纖維為基礎加入適當比例對位芳香族聚醯胺纖維、防火聚酯、嫘縈等纖維混紡而 成[26]。所製成的布具有極高的防火性與極佳的物性，可以說是目前功能性極好 的防火布種。另一方面，以改質壓克力纖維(Modacrylic Fiber)為主要材料，與適 當比例的天然棉及多種功能性纖維混紡而成所製成的布，具有極佳的防火耐燃特 性。而防火布幕的原理一般借助化學藥劑的作用，並可分為兩類：一為原紗處理
，即在織布前就將紗線放置於化學防火劑中浸泡，一般具有較優質的防火功效。
二為後處理方式，即為織布完成後，才將布塊放置於化學藥劑中浸泡，而防火效 果將隨著布料的清洗而減退。早期於防煙布幕下方增加橫支桿以固定布幕於空間 縱斷面上得以牢固，即形成最初防煙布幕的基本概念，如圖3-1所示。而此種設 計最大的缺點在於，若火勢進入旺盛期致使布幕內外壓力相差過大，則有燃燒廢 氣由布幕兩側洩漏的疑慮，因此於防煙布幕的改良上如圖3-2所示，於防煙布幕 兩側增加導軌固定，即可阻絕燃燒廢氣的洩漏。而後，為了方便火災發生時人員 的逃生避難，因此於防煙布幕中央開始規劃出適合人員通過的開口，如圖3-3所 示。
圖 3-1 防煙布幕示意圖一 圖 3-2 防煙布幕示意圖二 [20] [20]
圖 3-3 防煙布幕示意圖三[20]
近年來，隨著防火工程日益受到重視，防煙布幕設計除了須具有一定的防煙 能力以外，亦必須具有相當程度的阻熱功能，於是防火布幕的概念隨即衍生。現 今歐美各國對於防火布幕的檢測標準主要有 BS476-20(Fire tests on building materials and structures)、UL10C(Positive Pressure Fire Tests of Door Assemblies)、
UL555(Fire Dampers Test) 及 ASTM E 152 (Methods of Fire Tests of Door Assemblies)四項標準，而台灣對於防火布幕的檢測標準現以CNS11227(防火門性 能檢測)以及CNS15038(遮煙門性能檢測)作為試驗基準。然而，市面上滿足上述
計，更有藉由重疊防火幕的技術；前者以各式水系統強化防火布幕所產生的防火
過程中之散熱能力。
圖 3-4 防火布幕受火後照片(間距 900mm/左:加熱面/右:非加熱面)[23]
圖 3-5 防火布幕受火後照片(間距 1350mm/左:加熱面/右:非加熱
面)[23]
[23]
圖 3-7 FDS 電腦模擬與全尺寸實驗之防火布幕最高溫度曲線[24]
圖 3-8 FDS 電腦模擬與全尺寸實驗之防火布幕平均溫度曲線[24]
楊富貴[25]應用前述林裕昌，莊英男[23]、鄭柏青[24]等人所進行的FDS電腦
模擬以及實尺寸實驗進行改良，選擇於防火布幕上外加撒水頭，並再次進行FDS 電腦模擬與實尺寸實驗。其中電腦模擬部分，FDS空間模型設定為1500cm(長)╳
600cm(寬)╳400cm(高)，火災室設定為600cm(長)╳600cm(寬)╳400cm(高)，防火布 幕尺寸為600cm(寬)╳400cm(高)，載火量為1800kg，整體配置圖與格點場域模式 圖如圖3-9~10所示。模擬項目並分成撒水頭放水方式、撒水頭種類及防火布幕間 距大小三種形式。判定模擬失敗的基準則採用CNS12514所標示「受試體背側最 高溫度不得超過210℃，平均溫度不得超過170℃」作為基準。結果顯示，撒水頭 採取兩顆開放式撒水頭、種類為K-5以及防火布幕間隔為90cm時成效最好。如圖 3-11所示，模擬時間經過1小時，防火布幕平均溫度仍然控制於170℃以下，最高 溫度控制於210℃以下。
圖 3-9 雙層防火布幕無撒水頭/單一撒水頭配置示意圖[25]
圖 3-10 場域模式說明圖[25]
圖 3-11 FDS 模擬雙層防火布幕阻熱效能[25]
楊富貴[25]的實驗部分，整體配置如圖3-12所示，溫度測點配置如圖3-13所 示。依照「建築物構造部分耐火試驗法」作為基準，載火量為25kg/m3，牆壁通 風開口面積1.2 m2，實驗時間長達一小時。設定雙層布幕之間距為40cm，並增設 撒水頭為三顆進行實驗。實驗結果顯示，由於試驗過程防火布幕的鼓起，使得防 火布幕於受熱過程中受熱不均，導致實驗於30分鐘之後大量熱氣由防火布幕頂部 竄出，使得撒水頭破裂，導致實驗失敗，如圖3-14所示。然而，觀察防火布幕背 火側各測點的升溫曲線圖，如圖3-15所示，發現實驗30分鐘之前背火側升溫曲線 能夠符合CNS12514所述之升溫曲線，因此實驗失敗的原因應可歸咎於防火布幕 的受熱不均致使熱空氣於防火布幕上方堆積並含有熱點生成。顯示實驗過程中，
維持防火布幕的一定張力與形狀均勻具有相當的重要性。
圖 3-12 實尺寸實驗整體配置圖[25]
圖 3-14 防火布幕鼓起示意圖[25]
圖3-15 防火布幕背火側各側點最高溫度曲線圖[25]
有關防火布幕結合水系統之專利部份，在國內，沈宗嚴獲得121425號發明專 利：防火防煙設備 ，此設備包含：l)一送水管，用以連接至消防水源並輸送消防
水；2)一保護盒，設於建築物之高處(例如天花板或通道出入口高處);以及3)一防 火布幕，具有一上端緣及一下端緣，捲繞或疊置收納於保護盒中，其中該上端緣 固定於保護盒中，而該下端緣則為可向下延伸展開之自由端；當火災發生時，該 防火布幕可以自動或手動方式放下至地面，用以隔絕火源或煙源。藉由防火布幕 的設計，逃生者的逃生管道可以保持順暢，且避免對於逃生者的夾擊傷害，更能 保障逃生者的安全。再者，藉由在防火布幕內另設置一水路通道，可以保護該防 火布幕避免高溫毀損，以更確保阻絕效果。該防火防煙設備連接至一般的消防系 統，該消防系統一般包括一起開放閥5、加壓送水管6、感知撒水頭7、電磁閥8
、手動啟動閥9、以及火警受信總機10。
圖3-17 防火防煙設備專利作動示意圖
林慶元的M266072號新型專利：阻熱截火水幕裝置為一種阻熱截火水幕裝置
，其包含有一截火布幕；一設置於截火布幕至少一側端緣之灑水機構，而該灑水 機構係由一以上之灑水頭、一與各灑水頭連結之供水單元、一與供水單元連結之 致動單元、及一與致動單元連結之感測單元所構成。藉此，可利用截火布幕的安 定性、遮焰性、及灑水機構灑佈於截火布幕上之水，達到截火、阻熱以及防止延 燒之功效。此專利的使用狀態圖如下所示。