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風洞館認證項目之規劃

第五章 TAF 認證規劃

第一節 風洞館認證項目之規劃

以風洞館的人員及硬體資源,可以執行風洞相關的校正及測試業務,

為了提供具有量測品質保証的數據,以及出具公信力的報告,風洞館有 必要向 TAF 提出校正領域及測試領域的認證申請。唯 TAF 校正/測試領 域的認證評鑑係以可執行的單項逐一審核,而非大範圍的認定校正或測 試能力。在完成風洞流場品質量測後,實驗室已具備了分析量測擴充不 確定度的能力,因此,可以著手規劃初期的認證項目。

本計畫於 103 年 5 月 19 日在建築研究所風洞管召開專家座談會,會議中 討論的內容提及,目前國內有TAF 認證的實驗室中,可以提供風速計校正 服務的並不多,且大部分受限於風洞尺寸小,只能提供熱線式及直徑小 於 5cm 的葉輪式風速計之小型的風速計校正服務。至於直徑大於 10cm 的風速計,例如超音波式、風杯式、槳葉式風速計,目前只有氣象局的 風洞實驗室有能力提供校正服務。鑒於本所風洞測試區乃是全國最大,

專家學者建議風洞館可以切入大型風速計的校正服務,滿足國內研究及產業 界在大型風速計的校正需求。

另一方面,本風洞館在當初設立時,係以風探討建築物(含橋樑)外部 風環境及其受風力作用時之各項氣動力現象與反應為目的,可以執行的 實驗項目含蓋:建築物風環境、建築物承受風力、建築物受風力作用之 反應、空氣污染擴散研究及公共設施耐風性能等研究。因此,如何將這

些實驗項目逐一規劃,各別導入測試領域的認證申請,亦在本計畫的研 究之列。

圖 5-1 風洞館預計提供的服務項目

(資料來源:本研究整理)

由上述瞭解到,本風洞館可以執行的服務項目涵蓋了校正及測試領 域,初步規劃風洞館目前及未來可以執行的服務項目包含:校正領域的 風速計校正、測試領域的建築物/結構物的表面風壓、風載重及環境風場 測試,如圖5.1 所示。然而,要將上述所有單項的硬體能量建置完成,並 達到具備向TAF 提出認證申請的完整性,並非是一項在短時間內可以完 成的工作。

在圖 5-1 所列的服務項目中,以風速計校正最為單純,其所牽涉的量 測儀器較少、校正步驟亦較單純;而建築物及結構物相關的測試,所需 的量測儀器數量多,追溯及分析均較為複雜。因此,本計畫團隊將風速 計校正規劃為第一階段的TAF 認證申請,待取得風速計校正的認證後,

第五章 TAF 認證規劃 風洞館人員將依循ISO 17025 的規範執行校正業務,此舉有助於人員熟悉 ISO 17025 的架構,利於爾後第二階段建築物及結構物測試的認證申請,

此二階段分程如圖5-2 所示。

圖 5-2 風洞館 TAF 認證規劃

(資料來源:本研究整理)

就第一階段的風速計校正而言,本研究為風洞館所規劃的風速計校 正業務,係以中大型的超音波風速計及旋轉式風速計為主要對象,其中 旋轉式風速計又可分為風杯式、槳葉式兩種,估計台灣每年約有300~400 具的校正需求。風速計的校正將依循 IEC 61400-12-12 規範中的相關要 求,並依其架構將之發展為實驗室內部操作程序,作為認證申請時的技 術文件之一。

考量風速計校正一般的要求為均勻流場,因此本研究將選定風洞入口 的第一迴轉盤位置作為風速計校正的主要操作區域,量測的範圍以該位

置之中心區域面積1 平方公尺為試驗區,量測區域中心離地 1.3m,離側 邊2m。鑒於認證申請之要求,實驗室必須針對此區域的量測不確定度做 審慎的評估及驗證,因此先前章節已針對此區域的流場平均風速、紊流 強度、流場均勻度等,做了一系列的數據量測。量測結果建議風速計的 風速校正範圍可劃定在5 ~ 25m/s 之間,在此速度區間內流場的紊流強度 約在 1%以下,流場均勻度為 0.7%左右。然而整體的風速計校正相對擴 充不確定度在現階段尚無法評估,須待本所添購相關儀器後方能進行分 析,估計需搭配的儀器包含:高精度及穩定性的風速計、皮托管、溫度 計、資料收集系統及壓力轉換器等。

至於第二階段的測試項目規劃,則須在第一階段的認證申請通過之 後,將人物力投入,逐一達成認證合格的目標。表5-1 所列為風洞館校正 及測試項目所對應的風速範圍。

表 5-1 風洞館校正及測試項目風速範圍

編號 校正或測試項目 風速範圍

001 風速計校正 5m/s ~2 5m/s 002 建築物表面風壓測試 5m/s ~2 5m/s 003 結構物表面風壓測試 5m/s ~2 5m/s 004 建築物風載重測試 5m/s ~2 5m/s 005 結構物風載重測試 5m/s ~2 5m/s 006 環境風場測試 5m/s ~2 5m/s 007 小型風力發電機性能測試 5m/s ~2 5m/s

(資料來源:本研究整理)

第五章 TAF 認證規劃

第二節 實驗室品質系統之增修

一般而言,實驗室向TAF 申請校正或測試領域認證時,須備齊的資 料主要包含三大類,以下分別簡述之:

(1)依 ISO 17025 規範之要求所建立的品質系統,此品質系統描述或規範 實驗室管理的運作細節,由最上層的品質手冊開始,往下建構出各管 理程序,例如:人員管理、儀器管理、文件管理、校正及測試報告、

抱怨、異常處理等。

(2)與申請認證項目相關的技術文件,包含作業所需的儀器操作程序、校 正步驟、軟體驗証等,其中要求最為嚴謹的莫過於該認證項目的量測 不確定度分析,此量測不確定度的數值,為實驗室量測精確度的表現。

(3)與申請認證項目相關的儀器追溯報告,依 TAF 規定,執行 TAF 認證的 校正或測試項目時所需使用的儀器均須直接或間接追溯至國家標準,

因此實驗室直接使用於校正或測試認可項目的儀器,均須追溯至國家 標準。

本所風雨風洞實驗室主要包含風雨館與風洞館,參考圖5-3,而其中 風雨館已於先前取得TAF 測試領域中####的認證(編號:###),相關人員在 執行認證的測試項目時均依循內部的品質架構(依 ISO 17025),人員對於 既有的品質系統已有一定程度的熟悉,考量風洞館與風雨館係屬於同一 組織架構,因此為維持組織管理及運作的一致性,同時減少人員對品質 系統變異所造成的不適,本研究建議將風洞館併入風雨風洞實驗室計有 的品質系統之中,其一階及二階文件(品質手冊、人員管理、儀器管理、

文件管理等)為風雨館及風洞館共同文件,以依循相同的品質管理系統。

圖 5-3 風雨風洞實驗室主要設施

(資料來源:本研究整理)

圖5-4 為目前的品質系統架構,包含了品質手冊、人員管理、儀器管 理、文件管理、報告、環境等。然原品質架構係以測試作業為唯一考量,

現須將校正作業納入,因此原品質系統的文字敘述,以及部分文件名稱 須作適當的修改,例如須將「測試」改為「校正及測試」或「校正或測 試」等中性用語。

另一方面,風洞館須新增預計申請的認證項目之技術文件,包含有 儀器操作程序、實驗項目執行程序及對應的量測不確定度報告等。整體 修改及預計新增程序書如表5-2 所列,總計需修改原始品質系統文件共計 有16 份,預計新增之程序書有 4 件,分別為風速計校正、建築物表面風 壓測試、建築物風載重測試、小型風力發電機性能測試程序書,以及其 對應之量測不確定度分析報告4 件。表 5-3 所列為風洞館設備之操作及維 修手冊,共計新增14 份文件。

第五章 TAF 認證規劃

 

工作室管理辦法(MKL‐J‐003) 

實驗室人員職責管理辦法(MKL‐J‐002) 

品質及測試紀錄管理辦法(MKL‐J‐006) 

試樣管理辦法(MKL‐J‐005) 

測試作業管理辦法(MKL‐J‐004) 

客戶訴願管理辦法(MKL‐J‐007) 

報告管理辦法(MKL‐J‐008) 

外包及採購作業管理辦法(MKL‐J‐009) 

儀器設備管理辦法(MKL‐J‐010) 

不 符合工作 、矯正及 預防措施、 內部稽核 管理辦法 (MKL‐J‐01 1)

人員考核及訓練管理辦法(MKL‐J‐012)

品質系統管理審查辦法(MKL‐J‐013) 

各負責人職責 

工作室使用記錄表 

各種測試工作說明書 

儀器設備使用說明書  文件及資料管制程序(MKL‐J‐001) 

  質   手   冊

量測不確定度評估作業程序(MKL‐J‐014) 

天然災害防制管理作業程序(MKL‐J‐015) 

實驗室環境與安全管制作業程序

(MKL‐J‐016)

量測不確定度評估報告 

圖 5-4 風雨風洞實驗室目前之品質系統架構

(資料來源:MKL-Q-001 品質手冊)

表 5-2 預定需修改及新增文件列表 uncertainty in measurement 分析。

MLK-U-003 建築物表面風壓量測

不確定度分析 新增 依 Guide to the expression of uncertainty in measurement 分析。

MLK-U-004 建築物風載重量測不

確定度分析 新增 依 Guide to the expression of

uncertainty in measurement 分析。

第五章 TAF 認證規劃

MLK-U-005 環境風場量測不確定

度分析 新增 依 Guide to the expression of uncertainty in measurement 分析。

MLK-U-006 小型風力發電機性能

測試不確定度分析 新增 依 Guide to the expression of uncertainty in measurement 分析。

(資料來源:本研究整理)

表 5-3 風洞館專屬需新增之儀器設備之操作及維修手冊

文件編號 設 備 操 作 及 維 修 狀態

WTL-M-001 控制台與監控系統操作及維修手冊 新增

WTL-M-002 主風機操作及維修手冊 新增

WTL-M-003 變頻器操作及維修手冊 新增

WTL-M-004 強制冷卻風機操作及維修手冊 新增

WTL-M-005 壓力訊號傳輸器操作及維修手冊 新增

WTL-M-006 壓力掃瞄閥操作及維修手冊 新增

WTL-M-007 六分力感測器操作及維修手冊 新增

WTL-M-008 熱線式風速計操作及維修手冊 新增

WTL-M-009 皮托管風速計操作及維修手冊 新增

WTL-M-010 溫度傳感器操作及維修手冊 新增

WTL-M-012 大氣壓力計操作及維修手冊 新增

WTL-M-013 加速規操作及維修手冊 新增

WTL-M-014 應變規操作及維修手冊 新增

(資料來源:本研究整理)

第三節 TAF 認證文件完成撰寫部分

本研究團隊已經撰寫完成文件有操作程序手冊、維修手冊、作業程序書、

不確定度評估分析及各類相關紀錄表等,文件編號及表單編號依原 MKL-Q-001 品質手冊文件管理各類文件編號接續編列。詳見表 5-4 及 5-5 以列表方式逐一呈現。

表 5-4 新增操作程序、維修手冊及不確定度評估分析

文件編號 文件名稱 狀態

MKL-M-007 風洞操作及變頻器操作程序及維修手冊 草稿

MKL-M-008 六軸力平衡儀操作程序手冊 草稿

MKL-M-009 風洞迴轉盤操作程序手冊 草稿

MKL-W-001 風速計校正作業程序書 草稿

MKL-W-002 建築物風載重測試作業程序書 草稿

MKL-U-001 風速計校正不確定度評估分析 草稿

(資料來源:本研究整理)

第五章 TAF 認證規劃 表 5-5 新增各類記錄表單

表單編號 表單名稱 狀態

MKL-J-003-02 風洞操作程序記錄表-啟動 草稿

MKL-J-003-03 風洞操作程序記錄表-關閉 草稿

MKL-J-003-04 風洞儀具設備使用記錄表 草稿

MKL-J-003-05 風洞變頻器保養記錄表 草稿

(資料來源:本研究整理)

第六章 結論與建議

第六章 結論與建議

第一節 結論

本研究經由數次不同條件在位於第一測試區第一迴轉盤中心離第一 測試區入口處2m 位置及 3m 位置,風洞截面中心(離地 1.3m,離側邊 2m),

量測範圍為Y=-0.5m~0.5m,Z= -0.5m~0.5m,間隔為 0.1m,進行流場品 質量測風速為5m/s、10m/s、15m/s、20m/s 及 25m/s 五種不同風速進以下 驗證均在有灑水降溫的情況下執行,本研究在進行流場品質量測分析結 果,在這驗證區塊的流場品質是有一致性的,相對標準差均小於1%,爾 後申請TAF 認證風速範圍及相關相對標準差以列表方式呈現,以下數據

量測範圍為Y=-0.5m~0.5m,Z= -0.5m~0.5m,間隔為 0.1m,進行流場品 質量測風速為5m/s、10m/s、15m/s、20m/s 及 25m/s 五種不同風速進以下 驗證均在有灑水降溫的情況下執行,本研究在進行流場品質量測分析結 果,在這驗證區塊的流場品質是有一致性的,相對標準差均小於1%,爾 後申請TAF 認證風速範圍及相關相對標準差以列表方式呈現,以下數據

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