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火災現象與材料防火性能測試

第一節 火災現象與防火材料

火災進行過程,依室內溫度的變化大致可分成 5 階段,如圖 2-1 所 示[15]7

圖 2-1 火災成長過程示意圖

(資料來源:耐燃裝修材料之使用設計與施工問題,建築物室內裝修(飾)防火材 料使用講習會專輯)

在火災自著火乃至成災的過程中,「閃燃」在火災危害及人員逃生 上是最關鍵的時期。閃燃乃是從火災之成長期移向最盛期之短時間現 象。在閃燃點時,因熱分解產生的可燃性氣體在室內高處蓄積,當該 氣體與空氣之混合氣體濃度達到燃燒限界,且溫度已達多數材料之著 火點或以上,則爆發地使室內全體陷於火焰之中;亦即使局部燃燒瞬 間擴大到全體燃燒。由於此階段會發生溫度急劇上升、煙及燃燒氣體

7 雷明遠,耐燃裝修材料之使用設計與施工問題,建築物室內裝修(飾)防火材料使用講習會專輯,內政部建築研究所籌

備處, p.141-173, 1995

量激增、氧氣濃度急速減少、壓力變化等現象,人在室內已難以存 活,所以所有人員應在此之前逃避至安全之處。基於此點,在建築物 火 災 避 難 計 劃 中 決 定 避 難 容 許 時 間 的 目 標 上 , 閃 燃 時 間 具 重 要 意 義!。

由此可見,在火災過程五階段之中,火災擴大受材料特性影響之 關鍵時期是從起火至閃燃階段為止,在此階段內,其燃燒現象之大小 及火災之持續時間則由系內可燃材料總量所決定。因此裝修材料在預 防火災發生及阻止延燒擴大功能方面所扮演角色十分重要。

建築物防火對策的第一要務即是預防起火,其中有關室內裝修材 料的角色,可分為兩方面說明:其一,當「火源」就發生在裝修材料周 圍時,若裝修材料為易燃物則成為「著火物」而助長火焰延燒,反之材 料具有合格的防火性能,則燃燒可被阻止。其次,當裝修材料亦為易 燃物,則燃燒更加迅速擴大,反之裝修材料具有合格防火性能,則火 焰則無法經由裝修材料迅速擴展,燃燒可能會自行停止或受到相當程 度之抑制後而能輕易地以滅火手段或自動滅火裝置熄滅。

若在起火無可避免的情況下,一般火災延燒會藉由室內裝修材料

(尤其天花板及牆壁)開始逐漸擴大到室內每一處。若裝修材料具合格 之防火性能,則能抑阻火焰沿著室內垂直及水平表面擴展燃燒,而延 緩室內全面化燃燒發生,亦即延遲閃燃發生時間。裝修材料在此階段 之火焰傳播、發熱特性除須加以重視外,更不可忽略發煙性及燃燒毒 性。火災一旦到達閃燃發生時,室內溫度到達巔峰(至少 800℃),所 有可燃物幾乎都在燃燒冒煙,此時氧氣消耗加劇,而在此種高熱、低 氧濃度及充斥燃燒煙氣的情況下,人類已難生存。因此,在逃生避難 對策上應盡可能延遲閃燃發生,換言之,使用合格防火材料及裝設自 動滅火裝置均是為此目的,以利室內人員能夠安全逃離火場或獲救。

根據國外研究,使用不具合格防火性能之裝修材料常會導致下列 至少一項不利人員避難逃生行為之危險。

(1)火焰本身迅速傳播以致阻擋住逃生通道,因此嚇阻人員靠近及 通過。

(2)迅速擴大延燒範圍及助長火災強度因而不利火災控制及搶救行 動。

(3)生成大量濃黑煙霧(尤其某些塑膠材料產生的煙)遮蔽逃生方 向及逃生口的指示或標示。

(4)釋出毒性燃燒氣體直接對人造成中毒昏迷、行動能力衰退等作 用。

因此,使用具有合格防火性能之室內裝修材料有其必要性,一者 希望材料不會被引燃或燃燒速度十分緩慢以延遲火災擴大,二者希望 材料高溫加熱時不會產生濃煙或有毒氣體,讓人們有足夠的能力及時 間脫離火災現場,通過逃生避難通道,到達安全地區,或者獲得消防 人員救助。

第二節 材料防火性能測試

由上述分析可知,選擇具防火性能之裝修材料是保障人員逃生並 控制火災規模以減少損失最有效的方法,而選擇經防火測試合格的材 料自然是一個直接又可靠的方式,然而,何種防火測試能準確地反應 材料在真實火場的狀況呢?本研究即針對下列三個核心課題以實驗及 參考國際上主要防火研究國家的經驗的方式進行分析,以做為我國法 規及測試標準修訂的依據。

評估材料防火性能需要哪些參數?

如何量測這些參數?

如何用這些參數之數據將材料分級?

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