第二章 文獻回顧
第四節 外牆隔熱飾板火災特性研究
隨著各國外牆節能飾板應用普及日增，其防火問題不可忽視，等別是以採用 聚苯乙烯和聚氯酯發泡材料作為其隔熱材料時，必須要求其材料的耐燃性及系統 的防火性，特別在門、窗等開口部位的側面，必須使用有防火材料完全包覆以保 護隔熱材，不能有外露情形。因未有耐燃防火處理的普通聚苯乙烯和聚氨酯發泡 材屬易燃材料且在著火後會有火焰延燒的危險。
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. 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。特別是 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 因面磚與隔熱層的導熱係數不一致而出現變形，而造成面磚大面積脫落，此時隔 熱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，隔熱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.［20］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、通風和空調系統的運作負荷。新的建築特色，如雙層立面可以降 低散熱率，但是對於具有隔熱外牆的建築物來說，有可能更容易發生閃燃，因為 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［21］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。
萬復森[22]使用未具試體頂端延伸板及具試體頂端延伸板兩項實驗，針對不 同寬度及厚度之 1 m 高 PMMA 進行牆面火焰延燒研究。依具延伸板的實驗結果 得知：1. 其火焰高度於延燒後期有明顯產生差異，越寬的火焰，其火焰高度愈 高。2. 火焰的加熱強度，明顯隨火焰寬度增加而增加。3. 火焰寬度應確實會影 響延燒結果，牆面火焰延燒速率隨著火焰寬度增加而增加，且寬度對火焰的高度 及加熱強度均有影響。
Eric Guillaume 等人[23]使用 2017 年 6 月 14 日在倫敦發生的格倫菲大樓 火災中可用的照片、影片和文獻等大量數據進行驗證，將火災歷程時間進行定量 分析，並建立格倫菲大樓的 3D 模型作火災發展的模擬及計算。分析結果得知，
火焰垂直傳播的速度有不同階段：1. 四樓引燃後，火勢向高處延燒，其速度約 為 3.5 m / min，2. 燒至第六層時速度減慢，3. 最後當火延燒至建築物頂部時，
燃燒速率加快，最大垂直火勢蔓延速率約為 8 m / min。而水平延燒在建築頂部 時最快（0.293±0.005 m / min），離地面越低時燃燒受到如消防，柱子，窗戶等 外部影響越來越大，火焰蔓延速度逐漸降低，所以水平蔓延的速度和高度之間存 在線性關係，這就是導致塔上觀察到的 V 型火焰蔓延的原因。
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圖 2-18 3D 模型模擬火災發展
朱春玲［24］等 人 提出圓錐量熱儀小尺寸的試驗結果，可用於外牆隔熱系 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）當熱釋放率峰值為 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 2-19 圓錐量熱儀試體
Babrauskas 與 Janssens［25］以圓錐量熱儀試驗之平均熱釋放量、引燃時 間、持續燃燒火焰期間的數據計算出”b”參數以預測全尺度曝火試驗性能。如 b ≦ -0.4 ，則此材料無法助成閃燃；b ≦ 0，則產生火災風險不顯著，是為有 限的火災危險材料；b＞0，則會有閃燃發生。
曾緒斌[26]研究中以 3 組薄抺灰外牆隔熱系統進行實體火災試驗，其分別 使用等級為 Ｃ 級（試體 1）、Ｂ 級（試體 2）與 Ｄ 級（試體 3）的聚氨酯隔 熱材料。實驗主要觀察火焰傳的速度和高度、試驗後隔熱材料碳化或損毀的範圍
及對相鄰樓層的影響。由於薄抺灰外牆隔熱系統表面是一層水泥砂漿，對火焰具
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下，其對於外牆系統防火性能的影響，使用了三種不同組合的鋁複合材料（1.ACM A2：鋁板+高阻燃不燃礦物填充芯、2.ACM-FR：鋁板+不燃礦物填充芯、3.ACM-PE：
鋁板+聚乙烯芯）以及三種不同的隔熱材料（1. 厚50 mm酚醛發泡板、2.厚50 mm 硬質聚氨酯泡沫板、3.厚 100 mm 礦棉），進行 ISO 13785-1 9 次測試，對其熱 釋放、熱通量、煙產生量及一氧化碳、二氧化碳釋放量等等進行收集分析。結果 顯示，外牆系統的包覆層是火災時的最重要部份，尤其在火勢較大高熱釋放率的 試驗中更為明顯，而在釋放出的能量或氣體方面，隔熱材料的貢獻相對是低的。
測結結果與相關性實際數據進行比較後認為，對於多種材料及工法配置相互變化 的外牆隔熱系統，中尺寸規模測試可以作為初步評估其防火性的方法及途徑，再 擴展於大型系統中試驗。
圖 2-20 中尺度試驗
宋長友［29］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。透過大量試驗數據結果得知：
1. 有機隔熱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），可以解決有機隔熱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，是對外牆系統的整體防火性能進行 檢驗，可以觀測到火焰在隔熱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. 外牆隔熱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。
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