(A)外牆阻件或校正牆
5-3 ISO 13785-1與ISO 13785-2 [45, 46]
ISO 13785-1與ISO 13785-2為外牆或包覆層結構的防火性能測試法。此測試 法為利用外部模擬火災的火源直接作用於外牆之試驗方式,該測試法僅適用於外 牆和包覆層是非自由站立並且作為外加牆,此測試方法也僅適用於垂直元件,但 並不適用於定義外牆或包覆層的結構強度。
ISO 13785-1 測試法的設備應包括三面牆,即三部分組成的後牆和兩側牆,
如圖 5-31 所示 (各標示含意:1 熱通量計位置,2 後牆,3 風口擋,4 試體後牆,
5 試體側牆,6 點火燃燒器。尺寸單位:mm)。側牆應垂直放置在後牆兩側和一 個 0.6 m 寬的小垂直側牆,而試體應被連結在試體固定器,該試體固定器為後牆 的中間部分,牆上所有部分的高度應為 2.8 m。後牆由 2 片石綿板,厚度各 100 mm 和密度各 100 kg/m3所組成。側牆的試體固定器也要裝寬度 0.6m 的不可燃板。此 外,後牆的總寬度為 2.4 m,而試體應跟試體固定器的上部連接,當試體固定器
垂直放置時,試體的底部邊緣是距離地面 0.4 m 的高度。
試體支架的側牆應採用不可燃板(側牆的寬度應為 2.4 m),並與地面接觸使 其沒有間隙,而該試體支架應位於一個開放、足夠通風和適合擷取燃燒產物的實 驗室環境。
燃燒器尺寸為 1.2 m x 0.1 m x 0.15 m(長 x 寬 x 高)所採用的燃料為丙烷,
在整個試驗過程,從燃燒器的熱輸出應為(100 ± 5)kw,該燃燒器的熱釋放速 率是由丙烷燃燒的熱氣體流相乘來計算,數值為 46.4 kJ/g。此外,該燃燒器應配 備有遙控點火裝置(例如:點火火焰或灼熱絲),並仍須具備預警系統於燃氣洩漏的 情況下關閉閥門,以及自動切斷氣源來滅絕火焰。
圖5-31 設備示意圖(包含試體)( ISO 13785-1)
(資料來源:ISO 13785-1 Reaction to fire tests for façades - Part 1:
Intermediate scale test. (International Organization for Standardization, 2002.))
熱電偶的量測位置與分佈如圖 5-32 所示,在大的垂直面及小的垂直面上分 別在外表面中央的試體接頭安裝上 5 個熱電偶,位置分別於距離底部邊緣 0.5m、
1.0m、1.5m、2.0m 及 2.4m。熱電偶可以使用細速熱電偶或者是焊接熱電偶。如
後可能的空腔冒出的火焰、記錄任何異常行為、試體的上端邊緣被廣泛燃燒
或時間到達 30 分鐘,結束試驗,無論哪個先發生、撲滅燃燒的試體。
圖5-32 熱電偶分佈示意圖 (包含試體) ( ISO 13785-1)
(資料來源:ISO 13785-1 Reaction to fire tests for façades - Part 1:
Intermediate scale test. (International Organization for Standardization, 2002.))
ISO 13785-2 測試法可以觀察外部火焰作用於外牆的情形(如圖 5-33 所示);
但其試驗結果亦可能不適用於所有延燒條件,該測試法只適用於非承重外牆和包 覆層,不適用於確定外牆或包覆層的結構強度。此外,如陽台、窗戶、百葉窗、
窗簾等建築物的防火性能細節亦不適用,均不包含在本試驗法的範圍之內。
此試驗並不包括火災蔓延的風險,例如:通過窗口等外牆系統細節,因為它 僅被建造在外牆上。有明確的證據表示,一個內部角(也稱為凹角)構造會產生比 平坦外牆還要大的延燒。最常見的是內部凹角是 90o。因此外牆試體包含 90◦角 的內部凹角。
試驗設備應包含有一個窗口通向燃燒室(防火分區)的直立主外牆。此設施也
應包含一個會形成 90o凹角的直立翼外牆。凹角的位置應在窗口一個垂直邊緣附 近。
試驗設備的高度應至少窗口上方 4 m 處。主外牆的寬度應至少為 3 m,翼外 牆的寬度應至少為 1.2 m。主外牆和翼外牆應安裝在一個水平地板且與水平地板 和垂直外牆之間沒有間隙。最好的是,翼外牆要能水平移動,能平行於主外牆,
從窗口的邊緣旁移動 0 m 至 0.5 m,能容納 0 至 0.5 m 厚的試體。主外牆的燃燒 室位置應有一個開口並與牆面齊平,開口的寬度應為 2.0 ± 0.1 m,高度應為 1.2 ± 0.1 m,於燃燒室的牆壁與天花板壁面邊緣需塗上耐高溫絕緣材料。
圖5-33 試體設備示意圖 ( ISO 13785-2)
(資料來源:ISO 13785-2 Reaction to fire tests for façades - Part 2:
Large-scale test. (International Organization for Standardization, 2002.))
測試設備的主外牆與翼外牆應包覆不可燃板,此包覆面積限於從窗口開口的 頂部向上延伸 4 m 的區域。安裝包覆層後,翼外牆與窗口垂直邊緣的水平距離應
600mm 的線上,其感測面與包覆板的外表面齊平(如圖 5-34,熱通量計 1、7 和 8 所示)。一個熱通量計應安裝於窗口的垂直中心線,在窗口頂部之上 1.6m,其 感測面與包覆板的外表面齊平(如圖 5-34,熱通量計 2 所示)。
圖5-34 試體設備上之儀器示意圖 ( ISO 13785-2)
(資料來源:ISO 13785-2 Reaction to fire tests for façades - Part 2:
Large-scale test. (International Organization for Standardization, 2002.))
燃燒室內部使用的燃料為丙烷。標準丙烷火源的範例則是如圖 5-35 與 5-36 所示,若採用其他燃料種類則如圖 5-37 與 5-38 所示。
圖5-35 標準點火源示意圖 ( ISO 13785-2)
(資料來源:ISO 13785-2 Reaction to fire tests for façades - Part 2:
Large-scale test. (International Organization for Standardization, 2002.))
圖5-36 燃料流率 ( ISO 13785-2)
(資料來源:ISO 13785-2 Reaction to fire tests for façades - Part 2:
Large-scale test. (International Organization for Standardization,
2002.))
(A)
(B)
圖5-37 木籠配置分佈圖 ( ISO 13785-2)
(資料來源:ISO 13785-2 Reaction to fire tests for façades - Part 2:
Large-scale test. (International Organization for Standardization,
2002.))
圖5-38 木籠構造圖 ( ISO 13785-2)
(資料來源:ISO 13785-2 Reaction to fire tests for façades - Part 2:
Large-scale test. (International Organization for Standardization, 2002.))
試驗進行流程:
(1) 在試驗開始之前,先確認是否有達到規定的試驗環境條件。
(2) 燃料引燃前,先開始數據取樣系統和錄影記錄 1 分鐘。
(3) 調整燃料量或燃料流率並與校準測試時的數值相同。
(4) 點燃燃料。
(5) 用目視觀察,火焰前端在整個試驗的位置並記錄觀察結果。目視觀察可用靜 態攝影輔助。
(6) 觀察延燒,繼續記錄數據,直到試體自行熄滅。
(7) 試體冷卻,然後取出每一層試體以及記錄損壞情形。
比較EN、ASTM與ISO[38-44]三種標準試驗法可知;ISO13785-1與ISO13785-2 為外牆或包覆層結構的防火性能測試法。此測試法為利用外部模擬火災的火源直 接作用於外牆之試驗方式,該測試法僅適用於外牆和包覆層是非自由站立並且作 為外加牆,此測試方法也僅適用於垂直元件,但並不適用於定義外牆或包覆層的
結構強度。
BS EN 1364-3與BS EN 1364-4在複雜度方面依試驗組態型式區分為16種,歸 類成13種試驗組構型式,再依室內或室外曝火分別以2個試驗標準溫升條件測 試;另外依外牆型式與耐火性須求,區分為10種型式,依型式與耐火性須求分別 以3個試驗標準測試,然而ASTM E2307-10的試驗與加熱方式,對於外牆與層間 阻火系統之耐火性測試較接近於建築火災實際狀況;這是由於ASTM E2307-10 的試驗是在室內可控制的環境下進行,並依據試驗測試要求,對於此一雙層外牆 模擬結構,控制下層燃燒室燃燒溫度,測試外牆外表面及上層觀察室的溫度升高 情形,觀察帷幕牆結構的變形、脫落等對層間縫隙阻火材的影響,並觀察層間縫 隙阻火材的耐火性能(是否產生變形、開裂、縫隙、火焰及熱氣流滲透等),亦 可同時可觀察上層煙流情況[2]。
目前內政部建築研究所防火試驗中心已經採購ASTM E2307-10試驗法所要 求的測驗室燃燒器與窗戶燃燒器並已完成驗收,詳細如圖5-39至圖5-42所示;但 該試驗屋的建置費用,目前則是尚未有相關研究的經費預算;因此亦無法進行相 關的建置與試驗。由於現今許多建築物均採用帷幕牆之設計,其中又以玻璃帷幕 的設計為大宗,而該帷幕牆歸類於非承重牆之設計;由先前建研所研究計畫[2, 30, 31]之成果顯示,目前國內尚無外牆與層間縫隙耐火試驗標準,然而藉由比較 EN、ASTM與ISO 三種標準試驗法可知;ASTM E2307-10試驗標準則是較接近 建築火災實際狀況,並在試驗過程能夠觀察到較多的現象,因此該試驗屋的建置