第二章 文獻回顧
第三節 室內裝修材料防火性能試驗法
1. 表面試驗（CNS 6532）
此其加熱方式：起初 3 分鐘，使用液化丙烷瓦斯（LPG）燃燒器（副 熱源）加熱(如圖 2-9)，其後數分鐘加上 1.5 kW 之電熱管(主電源) 一起加熱；總加熱時間配合耐燃性 1,2,3 級分別定為 10,10,6 分 鐘，試體表面受熱之平均熱通量曲線如圖 2-10【8】，藉以評估其 對火災之助長關係。在 1970 年代時普遍採用溫度量測法評估發熱 性，因此量測材料燃燒時加熱爐排氣出口處及試體背面之排氣溫度 上昇(Exhaust temperature rise)，並與不燃材料之溫昇進行比較；
另考慮避難安全，所以亦評估材料之發煙性，以換算可見距離之減 光法，測定蓄積於集煙箱之煙濃度。此外，兼顧查核整體性防火性 能，亦評估防火上有害變形、殘焰、貫通性、龜裂（crack or check）
等性能。
單位：cm
圖 2-9 表面試驗示意圖
（資料來源）：CNS 6532 室內裝修材料防火性能試驗法
時間（min）
熱通量（Kw/m2）
圖 2-10 CNS 6532 表面試驗試體表面之平均熱通量曲線
（資料來源）：CNS 6532 室內裝修材料防火性能試驗法
試驗期間可藉自動三筆紀錄器繪製排氣溫度曲線、試體背面空 間溫度曲線、發煙係數（CA）曲線，並根據該圖求其相關數值。加 熱試驗結束後，觀察並紀錄餘焰時間與背面有無龜裂情形發生。由 各項紀錄值依燃燒特性與耐燃性判定基準，加以評估耐燃性。
本試驗所評估主要燃燒特性有下列七項，分別表示試材之各項 火災性狀，需綜合評估以決定試材之耐燃級別。圖 2-5 為測試結果 示意圖，表 2-1 為 CNS 6532 表面試驗耐燃級別判定。
200
中，並經攪拌均勻後，由吸引管吸入光量測定裝置，而以所測得單 位面積最大發煙量即為發煙係數(CA)。
(d)背面空間溫度(θr)：加熱試驗中藉由裝設於試體背面空間之熱 電偶所測得溫度之經時變化；表示試體之傳熱性。傳熱性乃是與材 料之熱傳導率及輻射熱透過率有關之性質。在建築火災時，為防止 背面鄰近物件因傳熱而著火、延燒的危險。
(e)餘焰時間(tl)：終止加熱起，目視試體表面火焰持續時間，用來表 示自熄性(Self-extinguish ability)。
(f)龜裂(Ck)：試驗終了，觀測試體背面有無貫穿板全厚的裂縫發生。
且其貫穿至試體背面(非加熱面)之裂縫寬度，不得超過板厚之 1/10。
表 2-1 CNS 6532 耐燃級別判定
tdθ≦100 CA＜60
耐燃
tdθ≦350 CA＜120
餘焰時
如圖 2-12，主要用於判定材料之不燃性（Non Combustibility），
由於材料是否可燃會受周遭溫度、熱量、空氣等條件因素所影響，
故本試驗提供相當於火災盛大期之高溫狀態環境（750℃）來評估材 料是否「不燃」。試體尺度為長寬 40±2 ㎜、高 50±3mm，共加熱 20 分鐘，爐內溫度均未超過 810℃，即為合格。可測試出不僅材料 表層，甚至內部或全體材料之不燃程度。
單位：mm
圖 2-12 CNS 6532：基材試驗裝置
（資料來源）：CNS 6532 室內裝修材料防火性能試驗法 3. 圓錐量熱儀試驗
圓錐量熱儀（如圖 2-13）為一使用氧氣消耗法測試原理量測熱 釋放率之小尺寸試驗儀器，我國目前以訂定圓錐量熱儀之試驗法國 家標準（CNS14705），但尚未以此試驗法判定壁裝材料之耐燃性。
試體尺寸為 100 ㎜×100 ㎜之正方形，試體一般以水平放置，
量測試體於設定輻射量下所釋放之總能量、試體之引燃時間、質量
試體 點火器 圓錐加熱器
集煙罩 氣體取樣環
排氣馬達
溫度壓力測量器
垂直
流量控制器 煙粒子過濾器
圖 2-13 圓錐量熱儀示意圖
（資料來源）：ISO 5660 圓錐量熱儀試驗
4. 房間火災試驗(Room Test)
房間火災試驗（如圖 2-14 所示）使用氧氣消耗原理，用來量測 材料在大尺寸真實火場之放熱、發煙及有毒氣體產生量。試驗房間 尺寸正面為長寬各 2.4m±0.05m，中央處設置 0.8±0.05m×2m±0.05m 之開口，縱深為 3.6±0.05m。引燃源使用尺寸 170×170×145mm 之丙 烷氣體燃燒器。試驗開始後前十分鐘輸出熱 100 kW，後十分鐘則提 高至 300 kW，試驗時間共二十分鐘。
測試之裝修材料除地板外依實際設計置於內部各面後，以此引
燃源引火燃燒，房間內在天花板、門口角落處所設置的熱電偶計與 地板中心之熱通量計進行氣體溫度及熱通量測量。燃燒所生成的氣 體產物則由集煙罩及排氣系統所收集，並由取樣管抽至 CO/ CO2 分 析儀及 O2 分析儀進行氣體分析，其數據可計算經由房間門口排出之 熱釋放率與燃燒之氣體產生率。
點火器
3.6m 0.8m×2.0m
2.4m
圖 2-14 房間火災試驗示意圖
（資料來源）：ISO 9705 房間試驗
5. 單材耐燃測試
單一燃燒物品試驗法是一中尺度的測試儀器，如圖 2-15，試驗 設備包括一尺寸長 3.0×3.0×2.4m 之燃燒室，另有一試體推車，放置 主、輔助燃燒器及試體。試體由二塊分別為 1.0 x 1.5m（長邊）及 0.5 x 1.5m（短邊）之試材構成，形成直交之角落，模擬建築材料在 真實火場牆角環境下之受熱反應。可量測燃燒產物的溫度、速度、
氧濃度和煙濃度，其目的用以獲得相關的熱釋放率和煙遮蔽率的數 據資料。材料分級判定項目包括熱釋放率（FIGRA）、煙生成量 (SMOGRA)、側向火焰延燒率、火焰微粒等。
圖 2-15 單材耐燃測試示意圖
（資料來源）：SBI 單材耐燃測試
表 2-2 列出各項試驗法之比較，可見各試驗法所模擬之火災情 境均不同，試體尺寸、加熱方式亦大不相同。一般而言，大尺寸試 驗係模擬火災自起火期直至閃燃後甚至衰退期之火災情境，但小尺 寸試驗只評估材料於火災初期之燃燒行為。
目前裝修所使用的底材不需經過耐燃等級之測試，當發生火災 時，底材可能被加熱而起火燃燒。雖然表材具有一定之耐燃等級，
不易延燒，但是裝修於後面的底材，可能會使得火災快速延燒，如 此一來，原先之防火設計將無法達到其設計目標。由於底材裝修於 表材之後，且表材為耐燃材料可以延緩火災延燒，所以底材是否會 於表材尚未被火燒穿前，就因受熱而燃燒，實在是不得而知？且固 定板材之木角材以及吊筋是否與底材一樣，於表材或天花板尚未被 火燒穿之前，就因受熱而燃燒；或者固定天花板之木角材或吊筋，
是否會因受熱而導致結構變形或軟化，進而使得木角材或吊筋脫 落，使得天花板有坍塌之虞，亦是一重大問題!
表 2-2 相關標準分析比
CNS 6532 基材試驗
100×100 220×220 40×40×50 立方體
30.7±2kW
引燃
SMOGRA
（ / ）
第三章 支撐材評估實驗及討論
本章節針對一般家庭和辦公室常見的內裝固定材料（木角材及 吊筋輕鋼架）進行評估，但由於目前未有針對固定材料之試驗方法，
又鑑於 ISO 9705 房間試驗與 CNS 12514 建築物構造耐火部份試驗，
可針對固定材料在真實火場下現象進行全尺寸實驗的探討，故將實 驗分為以 ISO 9705 房間試驗與 CNS 12514 進行。
第一節 ISO 9705 房間試驗
實驗設備介紹請見第二章第三節。
1. 實驗設計
為瞭解不同耐燃級數、不同厚度板材於 ISO 9705 房間試驗之火 場行為，第一及第二次實驗分別以 9mm 耐燃二級石膏板及 12mm 耐 燃三級耐燃合板為面材。天花板之支撐材分為兩個部份，一半以木 角材來固定面材，另一半吊筋輕鋼架來固定面材，牆面則都以木角 材來固定，木角材跨距皆選用在一般裝修最常使用的 60cm（如圖 3-1），裝修後 ISO 9705 房間長、寬、高分別為 3.3m、2.2m、2.3m。
量測項目包括房間天花板、天花板木角材、天花板吊筋及牆面木角 材溫度，第一次實驗及第二次實驗之溫度測點分佈如圖 3-2 及圖 3-3。
天花板吊筋結構
天花板木角材結構
牆壁木角材結構
圖 3-1 天花板吊筋、天花板木角材、牆面木角材結構圖
（資料來源）：本研究
600
600
600
600
600
300
600 500 600
T1 T2 T3
T4 T5 T8
T6
T7
500
房間內熱電偶 天花板背溫熱電偶 側面背溫熱電偶 熱通量計 引火源 單位：mm
1
600
600 500 600
T1
T13 T14
T11 T12
T9 T10
本實驗以燃燒器（Burner）為引火源，以 95％丙烷為燃料，對 於燃燒器不同熱釋放率進行調整（如圖 3-8）， 測試在 ISO 9705 煙
-50
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 Time (sec)
Rate of Heat Release (kW)
0
Total Heat Released(MJ)
RHR THR
材還有餘焰燃燒，且牆面的焦化面積也清晰可見。
(a)第1分鐘 (b)第10分鐘 (c)第15分20秒崩塌 (d)第20分鐘 圖 3-5 第一次 ISO 9705 房間試驗實驗圖
資料來源：本研究
圖 3-6 天花板版材燒穿及木角材崩塌
（資料來源）：本研究
實驗各熱電偶測點溫度如圖 3-7，熱釋放率、總熱釋放如圖 3-8。由圖 3-7 可知，天花板下方之溫度(T1、T2、T3)在熱釋放率 100kW 時，約維持在 200℃～300℃，十分鐘後熱釋放率增加至 300kW，室內溫度也隨之增加至 400℃～600℃，至 15 分 20 秒石膏 板崩塌，火災熱氣穿透面材進入天花板後方，使天花板下方之溫度 反而下降。此外天花板後方溫度(T4、T5)自崩塌後快速上升，另牆 面後方溫度(T6、T7、T8)緩慢上升，且均不超過 100℃。
熱釋放率部分，因石膏板為不燃材料，引火源為唯一熱釋放來 源，前十分鐘約維持在 100kW，隨後增加至 300kW，當面材崩塌後，
木角材被引燃後，熱釋放率才又有明顯的增加。
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 時間(s)
-100
-500 0 500 1000 1500
Time (sec)
Rate of Heat Release (kW)
0
Total Heat Released(MJ)
Total RHR Total THR
圖 3-8 第一次 ISO 9705 試驗熱釋放率、總熱釋放率圖
(a)第1分鐘 (b)第10分鐘 (c)第10分37秒閃燃
圖 3-9 (a)~(c) 第二次 ISO 9705 房間試驗過程
（資料來源）：本研究
實驗各熱電偶測點溫度如圖 3-10，天花板下方之溫度(T1、T2、
T3)在熱釋放率 100kW 時，除 T3 因為於燃燒器附近，溫度達約 500
℃外，其餘各點維持在 300℃左右，十分鐘後熱釋放率增加至 300kW，至 10 分 37 秒發生閃燃，溫度已達約 600℃～900℃，為避 免實驗設備受損，實驗隨即停止。此外天花板後方溫度(T4、T5、T11、
T12、T13、T14)與牆面後方溫度(T6、T7、T8、T9、T10)緩慢上升，
且均不超過 100℃。吊筋(T15、T16)之溫度介於 150℃～200℃，無 法造成吊筋性質之改變。熱釋放率、總熱釋放如圖 3-11，耐燃合板
0
Time (sec)
Rate of Heat Release (kW)
-20
Total Heat Released(MJ)
Total RHR Total THR
圖 3-11 第二次 ISO 9705 試驗熱釋放率圖
（資料來源）：本研究
5. 面材小尺寸實驗
6 CA＜120
tdθ＞
6 CA＜120
tdθ＞
(a)石膏板正面圖 (b)石膏板背面圖
(d)耐燃合板背面圖 (c)耐燃合板正面圖
圖 3-12 （a）～（d）表面試驗結果
（資料來源）：本研究
6. 房間試驗與表面試驗結果討論
固定材在火場中之危害為被破壞、斷裂、崩塌，造成裝修材料 突然大量暴露於火災高熱中以致釋放大量熱、煙，在 2 次房間試驗 中，第一次試驗 9mm 二級石膏板面材雖未大量的燃燒，但約於 15 分鐘發生崩塌，第二次試驗 12mm 三級耐燃合板約於 10 分鐘發生閃 燃，但未發生崩塌，且固定材皆未受到破壞。第二次試驗 12mm 三 級耐燃合板實驗發生閃燃乃因其耐燃級數較低，甚為合理；但發生
固定材在火場中之危害為被破壞、斷裂、崩塌，造成裝修材料 突然大量暴露於火災高熱中以致釋放大量熱、煙，在 2 次房間試驗 中，第一次試驗 9mm 二級石膏板面材雖未大量的燃燒，但約於 15 分鐘發生崩塌，第二次試驗 12mm 三級耐燃合板約於 10 分鐘發生閃 燃，但未發生崩塌，且固定材皆未受到破壞。第二次試驗 12mm 三 級耐燃合板實驗發生閃燃乃因其耐燃級數較低，甚為合理；但發生