遮煙試驗裝置主要分為以下幾個部分:(1)熱風循環部,(2)氣密箱(3) 溫度和壓力控制裝置(4)台車。其整體設計圖和實體照相圖如圖 2-3、
2-4-1、2-4-2 所示,其細部內容分述如下:
(1) 熱風循環部
熱風循環部之主要作用係將加熱爐所產生的高溫空氣,以循環風扇 導入壓力箱內,造成壓力箱與氣密箱形成壓力差,達到試驗要求之壓力 差值(9.8Pa {1kgf/m2}、19.6Pa {2kgf/m2}及 29.4Pa {3kgf/m2}),或者是
更高之壓力差。設計規劃將容許所導入之高溫空氣,在加熱溫度及壓差 條件上,具有較大範圍的變化,可超出 CNS 11227 室溫遮煙試驗之規 定。其主要結構及材料規格,說明如下:
圖 2-3 遮煙試驗裝置整體設計圖
(a) 氣密箱體:鋼板及型鋼構成之鋼結構,鋼板最小厚度達 4.5mm 以上,
型鋼則為H150 x 150 x 6/8 或強度更高者,鋼材外表塗佈耐溫 300℃
之銀漆。
(b) 耐火材料:依 CNS 11227 規定之最高溫為 240 分鐘達 1095℃,故採 75mm 厚之#80 岩綿,和 75mm 厚、密度 100 kg/m3之#1260 陶瓷纖 維棉材料,才足以保護壓力箱體。陶瓷纖維棉具有抗壓及防火效果,
在溫度高達 1260℃範圍內,它是高效能的絕熱體,本身不會儲存熱 量,並且能完全抗熱衝擊。除氟氫酸、磷酸及強鹼外,陶瓷纖維棉 能抵抗大部分腐蝕性溶劑。它能承受氧化及扭曲變形,若是被水、
水蒸氣或是油澆溼,在乾燥後依然保持原有的熱性質及物理性質。
圖 2-4-1 遮煙試驗裝置實體配置圖 (左視圖)
(c) 循環風扇:採用 Turbo 型循環風扇將加熱爐所產生的高溫空氣導入 壓力箱,風扇靜壓50mmAq,可耐熱 800℃,其外殼和軸為 SUS316 材質,葉片材質為SUS310。
(d) 循環風管:加熱爐產生高溫空氣流入壓力箱所經之循環風管,由於 流動之高溫空氣溫度甚高,採用 SUS316(2mm 厚)為循環風管之 材質。
(2) 氣密箱
當進行 CNS 11227 室溫遮煙試驗時,氣密箱與壓力箱壓力差應 9.8Pa {1kgf/m2}、19.6Pa {2kgf/m2}及 29.4Pa {3kgf/m2}。亦即試驗壓力差 為 9.8Pa {1kgf/m2}時,若氣密箱壓力為 1Pa 時,壓力箱內壓力需保持 10.8Pa;壓力差為 19.6Pa {2kgf/m2}及 29.4Pa {3kgf/m2}時亦同,此時,
可進一步經由流動之氣體流動情況得到通氣量。遮煙試驗結果,通常以 試體在壓力差 19.6Pa {2kgf/m2}時之單位面積(m2)、單位時間(min)通氣 量,換算成標準狀態(空氣20℃,1 大氣壓)之通氣量,作為遮煙試驗 試體之通氣量。氣密箱之主要結構及材料規格,說明如下:
(a) 氣密箱體:鋼板及型鋼構成之鋼結構,鋼板最小厚度需達 4.5mm 以 上,型鋼則為 H150 x 150 x 6/8 或強度更高者,鋼材外表塗佈耐溫 300℃之銀漆。
(b) 耐火材料:採用 75mm 厚之#80 岩綿,和 25mm 厚、密度 100 kg/m3 之 #1260 陶瓷纖維棉材料,以保護氣密箱體。
(c) 吸引風罩和吸引管:鋼板及型鋼構成之鋼結構,鋼板最小厚度需達 4.5mm 以上,型鋼則為 50 x 50 角鋼或強度更高者,鋼材外表塗佈耐 溫 300℃之銀漆。氣密箱內氣體流經吸引風罩和吸引管,再由吸引風 扇、排氣管排入加熱爐既有風罩內。
(d) 吸引風扇:風扇耐熱 300℃,以防因溫度過高而損毀,採用變頻器自 動調速以控制壓差;規格為風量 100mm3/min、靜壓 50mmAq,軸和 外殼及葉片為 SUS304 材質。
(e) 小型台車:由於整體氣密箱試驗裝置皆為鋼結構且體積龐大,並非 一般人力得以搬運,而採用天車或其他吊掛裝置,不符試驗所需之 時效性。因此採用可移動式的小型台車,可達成所需之時效性並且 方便移動。小型台車為型鋼構造、或鋼板和型鋼構成之鋼結構,鋼 板最小厚度需達 4.5mm 以上,型鋼則為 H100 x 100 x 6/8 或強度更高 者,鋼材外表並需塗佈耐溫300℃之銀漆。
(f) 氣密裝置:氣密箱須保持氣密,以防壓力外洩致使氣密箱內壓力不 易控制,及發生試驗數據誤差過高。氣密箱壓力外洩主要發生於試 體與壓力箱結合處,因此採用空氣缸和三點組合等方式,以強壓方 式保持其氣密狀態。
(3) 溫度和壓力控制裝置
為符合 CNS 11227 建築用防火門耐火試驗法中第 8 節室溫遮煙試驗 之規定,測定試體兩面空氣壓力差為9.8Pa、19.6Pa 及 29.4Pa 時之通氣 量,同時將試體在壓力差19.6Pa 時單位面積、單位時間之通氣量,換算 成標準狀態下遮煙試驗試體之通氣量;因此需要有一套完備之溫度和壓 力控制裝置,可控制溫度和壓力,並可擷取相關數據,以便推算出通氣 量。遮煙試驗裝置之整體控制系統,示於圖 2-5。其主要配備及規格,
說明如下:
(a) 熱電偶(如圖 2-6 所示):主要功用為擷取溫度數據,並做為監控壓 力箱和氣密箱及其他裝置的溫度狀況。可採用K 型熱電偶,以 CNS 5534 熱電偶規定具有 0.75 級以上性能及直徑 1.0~1.6mm 之 CA 熱電 偶線製成,或 CNS 5534 熱電偶規定具有 0.75 級以上性能及直徑 0.65mm 之 CA 或 CC 熱電偶線製成。以每 5~30 秒或其他自訂之時間 間隔,來偵測試驗裝置內部溫度。目前所需之K 型熱電偶數量為 21 支,其使用分佈如下: 9 支置於試體加熱面,9 支置於試體背熱面,
1 支量測流量計溫度用,1 支量測集煙煙溫度用,1 支量測熱風循環 室入口溫度用。
(b) 差壓發信器:主要功用為壓差發信 4~20mA,試體兩側及流量計各一
台。
(c) 差壓調節器:主要功用為調節差壓。
(d) 差壓流量計:主要功用為量測差壓流量,採用複合式組。
(e) 流量演算計:主要用來計算差壓流量,採用 4~20mA 輸出。
(f) 資料收集裝置:主要功用為做資料收集用。
(g) 控制盤:主要功用為整合溫度和壓力控制裝置,可在同一盤面上控 制溫度和壓力。
測量通氣量可採用差壓流量計或文氏管。根據CNS 11227 遮煙試驗 裝置說明,利用文氏管量測通氣量,文氏管進出口處以鑄鐵或鋼製成,
喉部以青銅件(或鑄鐵)及鋼製組合而成,便於拆裝和光滑內表面是其 主要加工要求。文氏管總長度為210cm,區分為進口段、喉部、出口段 三部份,進口處(口徑 30cm)至喉部(口徑 10cm)之長度為 80cm,
喉部長度為 50cm,喉部至出口處(口徑 30cm)之長度為 80cm,文氏 管直徑比(喉部直徑與管道直徑之比值)約為1:3。喉部側壓管接口必 須接於側壓環上,以求出其量測壓力之平均值。另為求試驗量測準確,
文氏管裝置在一個直管道上時,管道配件、控制閥、障礙物等,必須在 文氏管上游五個管道直徑以外,以免影響量測。
(4) 台車
由於整體裝置為鋼結構,體積龐大且重量超過一公噸以上,非人力 得以搬運,而採用天車或其他吊掛裝置,不符試驗所需時效性。因此採 用可移動式台車,可達成所需時效性且方便移動。另需設置鋼軌,以利 台車移動。其主要結構及材料規格,說明如下:
(a) 鋼構:台車為鋼板及型鋼構成之鋼結構,鋼板最小厚度需達 4.5mm 以上,型鋼則為H150 x 150 x 6/8 或強度更高者,鋼材外表塗佈可耐 溫300℃之銀漆。
(b) 減速機:主要功用為慢速移動台車,並且預防因速度過快造成碰撞,
而使試驗裝置損壞。所採用的減速機,其馬力僅有 2hp,並且依靠變
頻器驅動。
(c) 傳動機構:主要功用為傳動台車,其主要構件包括鏈、鏈輪、軸、
軸承、車輪等。
(d) 台車鋼軌及基礎用鋼件:主要功用為台車移動之軌道。
圖 2-5 遮煙試驗裝置之整體控制系統 TC:熱電偶 DP:差壓傳送器 INV:變頻器 DIS:流量指示器 PIC:差壓調節指示器 CO、CO2、O2
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圖 2-6 熱電偶之實體圖