5-1 小型複合高溫爐
1.2 m x m 小型門牆耐火加熱爐
本研究所使用之防火與阻熱試驗裝置，必須配合曝火面 1.2m x 1.2m 門牆用 耐火加熱爐提供高溫氣體來進行實驗，實驗設備如圖 5-22 所示。加熱爐設備功 能主要依據 ISO 834 建築構件耐火試驗標準第一部分之耐火試驗一般要求，同時 符合 CNS 12514 標準[59]及 ISO 834 標準。加熱爐參考尺寸：爐內為 120W x 120H x 120L (cm)，爐外為 160W x 160H x 160L (cm)；試體加熱面積為 120W x 120H (cm)，耐火加熱能力可達 4 小時。
加熱爐資訊與大型門牆加熱爐相同，爐壁四週為耐高溫1400 oC以上之耐火 材料，爐底使用保溫磚及可鑄性耐火泥，燃燒器和觀視孔四週為可鑄性耐火泥，
排煙道內為輕質可鑄性耐火泥。爐內燃燒器為平火焰燃燒器(flat flame burner)，
使用燃料為液化石油瓦斯(LPG)。每一燃燒器配備瓦斯、空氣電磁控制閥、和瓦 斯空氣配比調節閥；並配置一組點火裝置，包括：點火變壓器、高壓導線和火星 塞。每一燃燒器配置UV火焰監視器，火焰熄火時自動切斷瓦斯供應，即時停止 燃燒；並配置瓦斯緊急遮斷閥、燃燒器前電磁閥、點火控制器、瓦斯及空氣用壓 力指示等各一個。
.實驗結果與討論
此實驗試體為工研院設計之太陽光電板磁磚，如圖5-23所示，尺寸為40 cm x 40 cm，厚度為1.5 cm，此太陽光電板磁磚正面由太陽光電模組組成，背板部分 則是結合磁磚與電線。
(a) (b)
圖5-23 太陽光電板磁磚 (a)正面 (b)背面(本研究拍攝)
圖5-24為太陽光電板磁磚小型門牆爐裝設示意圖，此次實驗將太陽光電板磁 磚以不同的裝設方式(No_1至No_4)，研究太陽光電板或磁磚在曝火面時的防火與 阻熱性，並且分析在磁磚方向的電線是否會影響到整體的防火與阻熱性試驗結 果。
No_1的裝設位置表示曝火面為太陽光電板（拆除電線）；No_2的裝設位置表 示曝火面為磁磚（拆除電線）；No_3的裝設位置表示曝火面為磁磚（未拆除電線）；
No_4的裝設位置表示曝火面為太陽光電板（未拆除電線）。
圖5-25為熱電偶溫度量測分佈示意圖。如圖所示在每一個試體的裝設位置上 分別裝設四支熱電偶，並以耐熱膠帶黏著固定，而個別試體上的熱電偶位置分別 給予編號。本實驗總共使用16支熱電偶分別量測各試體的溫度變化，但考量在實 驗過程中熱電偶有可能脫落的情況，因此本實驗亦使用紅外線熱像儀進行量測分
析，如圖5-26所示。圖5-26顯示紅外線熱像儀的量測點位置，其中第3對焦點的 位置並未量測各試體，因此不分析所量測的數據。
圖5-24 太陽光電板磁磚於小型門牆爐裝設示意圖(本研究整理)
圖5-25 熱電偶溫度量測分佈示意圖(本研究整理)
圖5-26 紅外線熱像儀量測影像示意圖(本研究整理)
本次實驗的總試驗時間為30分鐘，原因為在試驗過程有發生火焰竄出與試體 碎裂現象，因此為了實驗安全性起見，本實驗僅進行30分鐘。
而No_1至No_4的實驗過程與事件如表5-3至表5-6以及圖5-28至31所示。
表5-2顯示No_1太陽光電板磁磚由實驗開始之後的3分鐘即聽到曝火面太陽 光電板之玻璃破裂聲，於7分鐘發現非曝火面的磁磚開始發生裂縫，在9分鐘之後，
熱電偶因為磁磚表面的裂縫以及耐熱膠帶的脫落而開始掉落，在10分鐘時熱電偶 完全掉落。15分20秒時觀察到火焰由磁磚裂縫竄出，於16分鐘時磁磚發生破裂以 及火焰竄出的現象，最後在30分鐘時實驗結束。
圖5-27顯示No_1太陽光電板磁磚的實驗過程影像，分別於15分20秒時觀察到 火焰由磁磚裂縫竄出以及16分鐘在磁磚發生破裂處的火焰竄出影像，最後在實驗 結束時可以觀察到磁磚的破裂以及變黑的現象。此外圖5-27亦顯示位於曝火面的 太陽光電板實驗前與實驗結束影像，由實驗結束影像可知，位於曝火面之太陽光 電板玻璃有變形、破裂等現象，而且內部的晶圓也完全碎裂。
表5-2 No_1實驗過程與事件(No Wire)
(本研究整理)
圖5-27 No_1太陽光電板磁磚實驗過程影像(No Wire) (本研究拍攝)
表5-3顯示No_4太陽光電板磁磚由實驗開始之後的3分鐘即聽到曝火面太陽 光電板之玻璃破裂聲，於7分鐘發現非曝火面的磁磚開始發生裂紋，之後在9分50 秒開始發生熱電偶掉落現象，最終在11分28秒時熱電偶完全掉落。在熱電偶掉落 的這段期間，於10分鐘時觀察到磁磚裂縫開始竄出煙霧，而火焰從磁磚裂縫竄出 的時間點為11分50秒，之後磁磚裂縫隨著實驗時間的增加而開始破裂，並伴隨著 大量的火焰竄出。實驗時間至13分鐘時可觀察到磁磚破裂、掉落與大量火焰竄出 的情形，此情形一直持續到實驗結束。實驗結束後，非曝火面的電線僅有發生軟 化與變質，並無引燃的現象，但位於曝火面的太陽光電板玻璃有變形與破裂現象，
並且內部的晶圓以及非曝火面的磁磚部分也都發生碎裂現象，詳細影像如圖5-29 所示。
本No_4太陽光電板磁磚由於在13分鐘之後開始發生大量的火焰竄出現象，
此竄出的火焰會向上延燒到No_2的太陽光電板(非曝火面)，於17分50秒時，No_2 的太陽光電板(非曝火面)下方發生破裂，並有火焰竄出的現象。由No_1、No_4 與No_2受到延燒現象之影響結果可知，當太陽光電板為曝火面或受到火焰延燒 時，會有較差的防火與阻熱能力。
表5-3 No_4實驗過程與事件(Wire)
(本研究整理)
圖5-28 No_4太陽光電板磁磚實驗過程影像(Wire)(本研究拍攝)
表5-4顯示No_2太陽光電板磁磚在實驗過程所發生的事件。此No_2的裝設方 式為磁磚面為曝火面(No Wire)，由表5-5顯示在11分35秒開始發生熱電偶掉落現 象，最後在13分14秒完全掉落，在此段時間內並未發生火焰竄出的現象。但由於 No_4太陽光電板磁磚在13分鐘之後開始發生大量的火焰竄出現象，此竄出的火 焰向上延燒到No_2的太陽光電板(非曝火面)，於17分50秒時，No_2太陽光電板 磁磚的太陽光電板(非曝火面)下方發生破裂，並有火焰竄出的現象。此火焰竄出 與引燃的現象於實驗結束之後仍持續一小段時間。
圖5-29顯示No_2太陽光電板磁磚在實驗過程的影像。在實驗過程中，由於曝 火面為磁磚，因此有較佳的防火與阻熱能力，實驗結束時位於曝火面的磁磚除了 有裂縫與燒黑現象之外，並無明顯的破裂痕跡。但非曝火面的太陽光電板在實驗 過程中，由於受到No_4的火焰延燒影響，因而No_2的太陽光電板(非曝火面)下 方有發生破裂與火焰竄出的現象。在實驗結束後亦發生一小段時間的燃燒現象，
因此No_2位於非曝火面的太陽光電板有產生裂縫與些微的破裂現象。
表5-4 No_2實驗過程與事件(No Wire)
(本研究整理)
圖5-29 No_2太陽光電板磁磚實驗過程影像(No Wire)(本研究拍攝)
表5-5顯示No_3太陽光電板磁磚在實驗過程所發生的事件。此No_3的裝設方 式為磁磚面為曝火面(Wire)，由表5-6顯示在11分20秒開始發生熱電偶掉落現象，
最後在12分05秒完全掉落。在整個實驗過程中，非曝火面之太陽光電板並無發生 裂縫與破裂，因此沒有火焰竄出的情形。
圖5-30顯示No_3太陽光電板磁磚在實驗過程的影像。在實驗過程中，由於曝 火面為磁磚，因此有較佳的防火與阻熱能力，當實驗結束時位於曝火面的磁磚除
了有裂縫與燒黑現象之外並無明顯的破裂痕跡，而電線則是只剩下金屬線部分。
由此可知電線位於曝火面時並不影響磁磚的防火與阻熱性能。位於非曝火面的太 陽光電板玻璃在整個實驗過程中並無發生裂縫與破裂，但在實驗結束後發現內部 的晶圓呈現碎裂狀態，並且太陽光電板玻璃與磁磚呈現分離現象。
表5-5 No_3實驗過程與事件(Wire)
(本研究整理)
圖5-31顯示熱電偶在No_1至No_4太陽光電板磁磚所量測的各點溫度變化，
但由於熱電偶在實驗過程中會有掉落的現象，因此整體的溫度量測時間大約為 700 ~ 800秒左右。由圖5-31中可以看出，No_1及No_2太陽光電板磁磚之各點溫 度分佈有些微的差異之外，No_3及No_4太陽光電板磁磚並無明顯差異。從實驗 開始到700秒左右的這段時間，各量測點溫度由室溫上升至約250oC，而在700秒 之後，由於熱電偶完全掉落因而無法繼續量測各點溫度的變化。因此本實驗的溫 度量測方式主要以紅外線熱像儀為主。
由熱電偶與紅外線熱像儀所量測之溫度結果相互比較，在900秒內所量測的 結果並沒有太大差異性。
圖5-31 熱電偶量測溫度與時間關係圖(本研究整理)
圖5-32為紅外線熱像儀拍攝的實驗過程影像，影像可分為實驗開始前的0分 鐘以及實驗開始後5分鐘至30分鐘。如圖顯示量測點1與2分別量測No_1與No_2 太陽光電板磁磚的非曝火面的表面溫度，而量測點4與5分別量測No_3與No_4太 陽光電板磁磚的非曝火面的表面溫度。此量測點3並無量測任何試體，因此量測 的溫度不予分析。
由圖顯示，在實驗開始10分鐘後，各太陽光電板溫度已達到200oC左右；而 在13分鐘時，No_4太陽光電板破裂，溫度達到247oC。在實驗時間20分鐘時，No_1 與No_4在非曝火面處有發生磁磚破裂與火焰竄出的情形，因此量測到的溫度有 超過400oC，而No_2與No_3在非曝火面處的太陽光電板所量測的溫度分別為317
oC及362 oC左右，隨著實驗時間的增加，可以發現No_1以及No_4所測得的溫度 依舊比No_2以及No_3還要來的高。由此結果可以發現曝火面為磁磚(No_2以及 No_3)的防火與阻熱效果會比曝火面為太陽光電板(No_1以及No_4)的效果好。
圖5-32 紅外線熱像儀拍攝太陽光電板實驗過程(本研究拍攝)
圖5-33為紅外線熱像儀所量測的溫度變化圖，由圖中顯示，在實驗時間開始 至900秒左右，No_1至No_4所量測的溫度並沒有明顯的差異性，由0秒至900秒的 這段時間，其溫度由室溫上升至250 oC左右。在900秒之後，由於No_1以及No_4 有發生火焰竄出的現象，因此所量測的溫度會比No_2以及No_3還要高，而在實 驗至1800秒時，No_1以及No_4所量測的溫度約450oC，而No_2以及No_3所量測 的溫度約350oC左右，此結果顯示曝火面為磁磚的防火與阻熱性能會比曝火面為 太陽光電板好。
圖 5-33 紅外線熱像儀量測溫度與時間關係圖(本研究整理)
由工研院所提供太陽光電板磁磚進行全尺度實驗的結果顯示：
1. 太陽光電板磁磚溫度在600秒時已達到200oC左右，而在900秒時，溫度已達 到250oC。在900秒之後，因曝火面為太陽光電板試體破裂竄出火焰，溫度急 遽上升。在實驗結束(30分鐘)時，曝火面為太陽光電板溫度達到450oC左右；
會先發生裂縫，之後在裂縫處會有火焰竄出的現象，最後發生磁磚破裂與火
會先發生裂縫，之後在裂縫處會有火焰竄出的現象，最後發生磁磚破裂與火