第二章 規範與文獻回顧
第三節 外牆保溫飾板火災特性研究
以目前的技術及市場的普及性下，聚笨乙烯和聚氯酯發泡材料在節能外牆中 的使用最為普遍。作為牆體的保溫隔熱層，未進行耐燃處理的普通聚笨乙烯和聚 氨酯發泡材屬易燃材料，經過耐燃處理的聚笨乙烯和聚氯酯發泡材可達到國內裝 修材料耐燃 1 級至耐燃 3 級的等級。但國內的各類規範中均未對外牆保溫材料耐 燃或防火性能有明確要求，致使外牆保溫材料存在火災易燃的危險性。
建築物起火時，門窗玻璃在火焰或高溫下，很快破碎脫落，火舌從這些破碎 的門窗伸出再向外蔓延途逕有：1. 為輻射熱穿過門窗引燃對面的建築物外牆；
2. 是火舌從窗口伸出向上竄，將上層窗口的可燃物引燃，逐層向上蔓延。特別
外牆飾板發生火災後，因煙囪效應火災蔓延特別迅速。如果外牆飾板的裝飾材為 瓷磚、石材等材料，當發生火災時，火焰和烟氣將使局部外牆面溫度升高，可能 因面磚與保溫層的導熱系數不一致而出現變形，而造成面磚大面積脫落，此時保 溫材料若未有任何耐燃或防火功能，很快會引燃大量燃燒導致火災迅速擴大蔓 延，同時，保溫材料燃燒產生的烟氣及毒氣對於消防人員造成極大傷害。
Chow, C. L.［17］ 等人提出使用較差的隔熱材料會導致較高的熱量損失，
從而增加供暖，通風和空調系統的製冷或供暖負荷。新的建築特色，如雙層立面 可能會降低散熱率。但是，對於具有隔熱外牆的建築物來說，更容易發生閃燃。
火災中產生的熱量會被困住，使室內空氣溫度迅速上升。
陳建忠［18］等人於研究圓錐量熱儀之發展與應用時提出，利用圓錐量熱儀 試驗結果可適切地了解建材燃燒時之熱釋放率變化情形，並可模擬不同物品在火 災發生時，可能產生 之生成物，如黑煙、有毒物、腐蝕物等。早期法規遇到的 問題在於判定不燃物的重要變數不合理，發展至今認定熱釋放率可作為重要判定 指標，現今國際上普遍肯定圓錐量熱儀具有足夠公信力。
朱春玲［19］ 等 人 提出圓錐量量熱儀小樣品的試驗結果，可用於外牆保溫 系統可否通過大尺寸防火實驗的初步判定。根據其試驗的熱釋放率峰值分為 3 類：（1）當熱釋放率峰值﹥5 kW/m2時，可判斷系統不具火焰傳播性，不需進行 系統防火試驗；（2）當熱釋放率峰為 5 kW/m2～250 kW/ m2時，不能判斷系統不 具火焰傳播性，需進行系統防火試驗；（3）當熱釋放率峰值﹤250 kW/m2時，可 判斷系統具火焰傳播性，不需進行系統防火試驗。
圖 2-8 圓錐量熱儀試體
曾緒斌［20］等人以三個不同的外牆保溫系統進行試驗，分別為薄抺灰外牆
保溫系統、金屬面外牆保溫系統及帷幕外牆保溫系統，其 3 組試體都以聚氨酯
間內屋頂溫度超過 200 ℃，就容易造成房間內可燃物的燃燒）。
蔡綽芳［23］以 ASTM E2307-15b（層間塞）與 NFPA 285（外牆延燒）熱電 偶布放的方式，進行帷幕牆與層間塞的防火與阻熱性能試驗。該試驗進行至 54 分鐘 33 秒，發生火焰穿透層間塞並引燃阻煙膠後終止。其試驗結果為：
1. ASTM E2307-15b T-Rating 要求，當層間塞的量測表面上任一點溫度高於起 始溫度 181 ℃ 以上、或是平均量測溫度高於起始溫度 139 ℃ 以上時，即 判定層間塞的阻熱功能失效，或是有火焰竄出，則是防火性能失效。試驗 52 分 27 秒時，位於中間位置所量測的溫度超過 206 ℃ 的上限，因此判定此 層間塞未具有 1 小時的防火與阻熱性能。
圖 2-9 層間塞非曝火面的溫度變化
2. 依 NFPA 285［24］所要求之熱電偶布放位置，該試驗總共僅需進行 30 分鐘，
並依據帷幕牆外表面的火焰不得延燒至窗戶以上 3.05 公尺處（火焰不得延 燒至紅框範圍）以及量測溫度不得高於 538 ℃，作為判定通過測試標準。的 判定方式來檢視帷幕牆的防火與阻熱性能，則該帷幕牆結果符合 NFPA 285 在 30 分鐘內的測試要求。
圖 2-10 帷幕牆外表面火焰延燒限制範圍
（資料來源：蔡綽芳等人，2017）
本計畫結果發現，純粹使用具有防火時效性的層間塞材料與帷幕牆相互結 合，並無法完整確保其防火與阻熱時效性，因各項構件的施工與接合部的保護措 施均會影響帷幕牆與層間塞的防火與阻熱性能。因此要提昇帷幕牆與層間塞的防 火性能，需以具有防火與阻熱性能的材料及使用耐燃材料保護各部件接合部位。
宋長友［25］等人針對整體構造系統以 UL 104 牆角防火試驗、BS 8414-1 窗口防火試驗進行，針對局部構造或單一材料以 GB/T 8625 中尺度燃燒爐試驗，
小尺度 ASTM E 1354 圓錐量熱儀試驗進測試。透過大量試驗數結果得知：1. 有 機保溫材料的燃燒性能是影響系統防火安全性的基本條件，通過大量實驗證明，
外牆保溫系統構造設計（包含粘結或固定方式、防火層間帶、防火保護面材及面 材厚度），可以解決有機保溫材料的防火安全問題。2. 大尺寸的牆角火災實驗和 窗口火災實驗，是對外牆保溫系統的整體防火性能進行檢驗，可以觀測到火焰在 保溫系統的水平或垂直的延燒能力，以實際火災對建築物的攻擊而言，大尺寸實 驗更具普遍意義。3. 小尺度圓錐量熱儀試驗結果科學、客觀地表現了外牆保溫 系統對火反應的特性，實用性強，可用於外牆輔助檢驗。4. 外牆保溫系統防火 等級劃分及適用建築高度規定是提高防火安全性的有效途徑。
Liang Zhou[26]等人進行了垂直方向岩棉做為防火阻隔應用在 EPS 隔熱外
牆板的延燒試驗，此研究先將 EPS 試體進行了圓錐量熱儀試驗，在熱通量 50 kW/m2 時，長 10 公分寬 10 公分的 EPS 試體最大熱釋放率為 4.52 kW/ m2， 接著將垂直方向的岩棉作為防火阻隔時，研究不同的岩棉寬度以及岩棉間距對於 EPS 溫度與延燒速率之影響，實驗結果發現岩棉作為防火阻隔時，間距寬度越 低，越能有效減少 EPS 之延燒速率。最後進行了實尺寸七層樓高的 EPS 外牆延 燒試驗，使用 30 公分寬的水泥作為垂直防火阻隔，實驗結果證實垂直的防火阻 隔能夠有效阻擋 EPS 外牆發生火災時火焰水平方向的延燒。
圖 2-11 實尺寸 EPS 外牆延燒試驗
(資料來源：Liang Zhou 等人,2017)