火災房間測試(ISO9705)

2.4.1 實驗設備

本實驗主要是將材料組合在試驗房間內由一引燃源引燃後，房間 內量測溫度的熱電偶和量測熱通量的熱通量計在各個測試點量測，量 測時是產生微電壓訊號，經由資料擷取系統(Data Acquisition System, DAQ)配合電腦即時處理軟體的使用,將電壓訊號轉換成相關的物理 量，其火災房間外觀圖如圖2-26 所示。

燃燒的氣體產物則是經由集煙罩和排氣管收集，在經過一段距 離，使氣體速度場、濃度分佈更趨均勻後，方由取樣管將氣體抽至 CO/CO2 分析儀以及 O2 分析儀進行氣體分析。在排氣管中同時裝設 有雙向皮托管(Bi-directional pitot tube)以及熱電偶用以計算管中流 速，同時亦透過白光系統進行流動式煙濃度的量測。

透過電腦軟體的使用，除了能迅速將資料收集儲存之外，更能即 時運算，計算出CO 和 CO2 的產生率，以及 O2 的消耗率，並以此氧 消耗率計算出熱釋放率，且所有的試驗結果都能馬上顯現在電腦上。

1.試驗房間

房間是由四面垂直相接的牆、地板和天花板組成,外部尺寸如下:

長度3.7m；寬度 2.8m；高度 2.8m

再以裝修工法施作，使用內裝材料後，內部尺寸可達與ISO9705 所規 定者相同：

長度3.6±0.05m；寬度 2.4±0.05m；高度 2.4±0.05m

在一面內部尺寸為 2.4m×2.4m 的牆上設有一開口以供通風，其它的 牆面、地板及天花板皆不設通風，此開口的尺寸亦沿用ISO9705 所規 定：

寬度0.8±0.01m；高度 2.0±0.01m 2.排氣系統

排氣系統主要包含集煙罩、排氣管以及可使氣體混合均勻的擾流

片等。集煙罩作用即在於收集試驗中從房間開口處流出的氣體燃燒產 物。接著燃燒產物沿著排氣管流動，在距離風管前端約十倍風管直徑 處方為測試段，雙向皮托管、熱電偶和白光系統都在此處量測。並有 取樣管將燃燒氣體由此抽至氣體分析儀中進行分析。

3.燃燒器

試驗之引燃源使用丙烷氣體燃燒器，並依 ISO9705 規定製作一 170mm×170mm 之砂燃燒器(Sand burner)，當引燃源引燃後，試驗即 為開始，總試驗時間共二十分鐘，在剛開始十分鐘，燃燒器提供100kW 淨熱輸出，接下來十分鐘，使用 300kW 的淨熱輸出，直到試驗時間 結束。

4.氣體處理系統

此系統由前置處理以及各氣體分析儀所組成。

(1) 氣體分析儀：

包括一部順磁式(Paramagnetic)氧氣分析儀和一部非散 射性紅外線(NDIR)CO/CO2 氣體分析儀。

(2) 前置處理系統：

此系統的最前端在於排氣管中測試段的取樣端，取樣端 從氣體濃度均勻的測試段進行燃燒氣體的取樣，而為避免取 樣氣體高溫、含水汽時對氣體分析儀器的損害和導致量測數 據有所誤差，因此針對取樣氣體以玻璃棉、濾紙、冷卻器等 加以過濾、冷却，並用水汽吸收劑(Drierite)吸收水汽後才再 加以分析。

5.雙向皮托管(Bi-directional pitot tube)

在許多火災試驗中，常有煤灰(Soot)的產生，若使用熱線風速計 (Hot wire anemometer)，則易於損壞；即使用一般的皮托管(Pitot tube) 也易於造成孔洞的阻塞。為改進這個問題，使用由1976 年 McCaffrey 和Heskestad[15]設計出來的雙向皮托管量測流速，因可避免阻塞問題 而更為實用。雙向皮托管將接受到的流體壓力差轉換成微電壓訊號後

傳送出去，再使用壓差轉能器(Defferential pressure transducer)將訊號 轉換回壓力。並配合熱電偶量測皮托管附近的氣體溫度，如此即可計 算出在該位置的流速。

6.熱通量計(Heat flux meter)

熱通量計使用 Gordan 型式，量測範圍約在 200kW/m2，且包含 一水冷裝置以免熱通量計受高熱而受損，且其且有±3%的準確度，和 0.5%以內的重複性。

7.熱電偶(Thermocouple)

使用K- type 熱電偶(Chromel-alumel thermocouple)。

2.4.2 實驗設計

ISO9705 實驗之裝修工法，將以木構造暗架為主，而由於在內政 部建築研究所之 94 年研究案中發現名為耐燃合板之材料，在依據 ISO9705 之標準裝修方式下（裝修三面牆壁及天花板），其閃燃發生 時間是在120 秒左右(熱釋放率超出 1MW)，並在 t = 120 ~ 500s 之間 熱釋放率皆維持在1MW 以上，最高之熱釋放率在 5MW 左右，而由 於t = 120 ~ 500s 之間的高熱釋放率，所以實驗時抽風罩被燒的通紅，

這個情況甚至會有損害實驗儀器設備之虞，因此在本研究中將改變其 裝修方式，減少一面牆壁(距離火源最遠之壁面)，只裝修兩面牆壁及 天花板，如圖2-27，ISO9705 之實驗設計，而如此設計主要有兩點考 量：第一點，由於 SBI 是將 1.0m×1.5m 與 0.5m×1.5m 兩面材料拼成 一個角落(角度為 90 度)，以模擬牆角之燃燒情形，而本研究在房間內 裝修兩面牆壁及天花板的方式，則是介於SBI 及標準 ISO9705 之間，

因此可以比較SBI 與裝修兩面牆壁之 ISO9705 之相關性，另外本研究 亦將內政部建築研究所之 94 年研究案中名為耐燃合板之材料進行裝 修兩面牆壁之實驗，以比較兩者之間的差異性，如閃燃是否依然會發 生或延遲發生、CO/CO2 濃度及熱通量...等。第二點，安全考量，由

於房間長時間維持在高熱釋放率之情形容易損害實驗儀器及設備，因 此減少一面牆壁之熱量，將會使降低材料燃燒時的熱釋放量，以達到 保護實驗儀器設備之目的，另外當實驗發生閃燃時(熱釋放率超出 1MW)，為安全考量亦將使用消防水柱進行滅火，以維護人員安全。；

量測數據初步規劃有：天花板背面溫度(5 支熱電偶(如圖 2-28))、天花 板表面的壁材溫度(4 支熱電偶(如圖 2-28))、天花板下方 10 公分處之 氣體溫度(6 支熱電偶(如圖 2-28))、火焰左右兩面牆之溫度(每 60cm 安裝一支熱電偶，共18 支(如圖 2-29、30 及 31))、三個位置的熱通量 (如圖 2-31)、三條熱電偶樹量測不同高度之溫度(分別位於房間內側左 方、房間中間及房間門口，共21 支熱電偶，高度如圖 2-32)及門口的 流速。另外，利用耐高溫的錄影設備將實驗時房間內之燃燒過程記錄 下來，並畫上格線來觀察火焰大小及延燒速度，延燒速度方面可以與 LIFT 之實驗結果比對。上述之數據將提供未來電腦模擬的結果比較 (如總熱釋放率、上層熱氣體溫度及天花板表面溫度)。