建
築
外
殼
太
陽
光
電
模
組
系
統
之
防
火
安
全
評
估
內
政
部
建
築
研
究
所
協
同
研
究
告
（
年
度
）
防 火 科 技 發 展 計 畫 協 同 研 究 計 畫( 一) 第 案 「 建 築 物 帷 幕 牆 垂 直 立 面 火 焰 延 燒 特 性 之 研 究 」 內 政 部 建 築 研 究 所 年 度 資 料 蒐 集 分 析 報 告 內 政 部 建 築 研 究 所 年 度 資 料 蒐 集 分 析 報 告 1 105內政部建築研究
建築防火安全工程創新科技及
應用研發計畫協同研究計畫(一)
第 1 案「建築物帷幕牆垂直立面
火焰延燒特性之研究」
資 料蒐集 分析 報告
中華民國 105 年 12 月
（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）10515B0003
內政部建築研究所
建築防火安全工程創新科技及
應用研發計畫協同研究計畫(一)
第 1 案「建築物帷幕牆垂直立面
火焰延燒特性之研究」
資 料蒐集 分析 報告
研究主持人：蔡綽芳
協同主持人：林大惠
研究員：雷明遠、蔡銘儒、吳崇豪、李訓谷
研究助理：胡幃傑、劉育良
研究期程：中華民國104年2月25日至12月31日
內 政 部建 築研 究 所協 同研 究 報告
中華民國105年12月
（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）目次
表次 ... III
圖次 ... V
摘要 ... XI
第一章
緒論 ... 1
第 一 節
研 究 緣 起 與 背 景 ... 1
第 二 節
研 究 目 的 ... 2
第 三 節
研 究 目 標 與 成 效 ... 2
第二章
研究方法與進度說明 ... 3
第 一 節
本 研 究 採 用 之 方 法 ... 3
第 二 節
計 畫 時 程 與 進 度 說 明 ... 4
第三章
文獻回顧 ... 7
第 一 節
帷 幕 牆 構 造 及 設 計 工 法 ... 7
第 二 節
帷 幕 牆 於 火 災 的 特 性 研 究 ... 15
第 三 節
太 陽 光 電 模 組 延 燒 試 驗 ... 28
第四章
非承重外牆防火試驗法研究探討 ... 35
第 一 節
各 國 法 規 探 討 ... 35
第 二 節
各 國 法 規 對 於 防 火 層 間 塞 之 規 範 ... 86
第 三 節
國 內 CNS 法 規 之 協 助 修 擬 ... 87
第五章
帷幕牆及層間塞系統防火試驗之實尺寸設備... 89
第 一 節
ASTM E2307 試 驗 之 實 尺 寸 設 備 建 置 ... 89
第 二 節
ASTM E2307 試 驗 之 實 尺 寸 設 備 校 正 試 驗 ... 104
第六章
結論與建議 ... 115
第 一 節
研 究 成 果 ... 115
第 二 節
主 要 建 議 事 項 ... 116
附錄一 ... 119
附錄二 ... 123
附錄三 ... 125
附錄四 ... 127
附錄五 ... 129
附錄六 ... 133
附錄七 ... 137
附錄八 ... 139
附錄九 ... 145
附錄十 ... 201
參考書目 ... 205
表次
表 2-1 研 究 進 度 表 ... 6
表 3-1 帷 幕 牆 之 性 能 分 類 及 相 關 說 明 ... 7
表 3-2 帷 幕 牆 之 特 性 ... 8
表 3-3 帷 幕 牆 依 材 料 分 類 ... 9
表 3-4 帷 幕 牆 依 框 架 分 類 ... 9
表 3-5 帷 幕 牆 系 統 構 法 分 類 ... 10
表 3-6 玻 璃 帷 幕 牆 構 法 ... 12
表 3-7 帷 幕 牆 系 統 優 缺 點 之 比 較 ... 14
表 3-8 帷 幕 牆 相 關 防 火 時 效 規 定 整 理 ... 17
表 3-9 火 災 發 展 各 階 段 歷 程 基 本 特 性 ... 19
表 3-10 實 大 火 災 外 牆 噴 出 火 燄 溫 度 分 布 ... 22
表 3-11 太 陽 光 電 模 組 規 格 表 ... 28
表 3-12 太 陽 光 電 模 組 延 燒 試 驗 歷 程 表 ... 31
表 4-1 測 試 原 理 說 明 ... 53
表 4-2 校 正 流 量 (Based on Natural Gas) ... 58
表 4-3 氣 體 與 熱 流 率 ... 61
表 4-4 平 均 校 正 值 ... 65
表 4-5 BS EN 1364-3 與 BS EN 1364-4 之 SWOT 分 析 . 76
表 4-6 ASTM E2307-15b 之 SWOT 分 析 ... 77
表 4-7 NFPA 285、 ASTM E2307 與 BS EN 1364 之 比 較
分 析 ... 78
表 5-1 第 一 次 校 正 試 驗 溫 度 表 ... 110
圖次
圖 2-1 研 究 流 程 圖 ... 5
圖 3-1 東 方 科 學 園 區 大 樓 火 災 後 帷 幕 牆 鋁 構 架 殘 景 ... 15
圖 3-2 金 像 電 子 公 司 中 壢 廠 大 火 情 景 ... 15
圖 3-3 2016 年 杜 拜 阿 德 理 斯 飯 店 大 火 ... 16
圖 3-4 火 災 成 長 歷 程 示 意 圖 ... 18
圖 3-5 火 災 延 燒 路 徑 類 型 ... 20
圖 3-6 火 勢 延 燒 路 徑 示 意 圖 ... 20
圖 3-7 由 橫 長 窗 噴 出 火 焰 之 等 溫 線 圖 ... 21
圖 3-8 鋁 帷 幕 牆 各 構 件 破 壞 與 火 災 歷 程 之 關 係 ... 23
圖 3-9 外 牆 /窗 延 燒 路 徑 潛 勢 ： (1)非 耐 火 層 間 牆 及 非 耐 火
玻 璃 窗 ， (2)耐 火 層 間 牆 ； 非 耐 火 玻 璃 窗 ， (3)耐 火 層 間 牆
及 耐 火 玻 璃 窗 ... 24
圖 3-10 試 體 正 立 與 背 立 面 圖 ... 25
圖 3-11 全 尺 寸 鋼 筋 混 凝 土 建 築 物 ... 26
圖 3-12 各 種 開 口 組 合 及 橫 向 火 焰 噴 出 實 驗 照 片 ... 26
圖 3-13 太 陽 光 電 模 組 延 燒 試 驗 之 熱 電 偶 分 佈 圖 ... 29
圖 3-14 太 陽 光 電 模 組 延 燒 試 驗 的 影 像 歷 程 與 試 驗 後 的 試
體 影 像 ... 30
圖 3-15 太 陽 光 電 模 組 正 面 各 點 溫 度 變 化 ... 32
圖 3-16 太 陽 光 電 模 組 背 面 各 點 溫 度 變 化 ... 33
圖 3-17 太 陽 光 電 模 組 延 燒 過 程 的 電 壓 與 電 流 變 化 ... 34
圖 4-1 標 準 溫 升 曲 線 (BS EN 1363-1)... 36
圖 4-2 內 部 曝 火 示 意 圖 (BS EN 1364-3) ... 37
圖 4-3 外 部 曝 火 示 意 圖 (BS EN 1364-3) ... 38
圖 4-4 多 面 試 體 的 配 置 方 式 (水 平 段 ) (BS EN 1364-3) .. 39
圖 4-5 試 體 外 部 曝 火 的 安 裝 方 式 (BS EN 1364-3) ... 39
圖 4-6 位 於 試 體 S2 表 面 熱 電 偶 的 位 置 (平 均 溫 升 ) (BS
EN 1364-3) ... 40
圖 4-7 外 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (多 面 試 體 -由
爐 外 觀 看 ) (BS EN 1364-3) ... 41
圖 4-8 內 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (多 面 試 體 -由
爐 外 觀 看 ) ... 42
圖 4-9 內 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (多 面 試 體 -由
爐 內 觀 看 ) (BS EN 1364-3) ... 43
圖 4-10 外 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (平 直 試 體 -由
爐 外 觀 看 ) ... 44
圖 4-11 內 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (平 直 試 體 -由
爐 內 觀 看 ) ... 45
圖 4-12 內 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (包 括 一 個 垂
直 線 性 間 隙 密 封 的 平 直 試 體 -由 爐 內 觀 看 ) ... 46
圖 4-13 不 同 牆 體 結 構 所 對 應 的 試 驗 法 ... 47
圖 4-14 S1, S2 與 S3 表 面 的 熱 電 偶 位 置 (平 直 試 體 ) (BS
EN 1364-4) ... 48
圖 4-15 內 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (多 面 試 體 -由
爐 外 觀 看 ) (BS EN 1364-4) ... 49
圖 4-16 S1, S2 與 S3 表 面 的 熱 電 偶 位 置 (平 均 溫 升 ) (平
直 試 體 ) (BS EN 1364-4) ... 50
圖 4-17 外 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (多 面 試 體 -由
爐 外 觀 看 ) (BS EN 1364-4) ... 51
圖 4-18 內 部 曝 火 的 熱 電 偶 位 置 (最 大 溫 升 ) (多 面 試 體 -由
爐 內 觀 看 ) (BS EN 1364-4) ... 52
圖 4-19 不 同 牆 體 結 構 所 對 應 的 試 驗 法 (BS EN 1364-4) 54
圖 4-20 測 試 屋 結 構 示 意 圖 (NFPA 285) ... 55
圖 4-21 牆 體 框 架 示 意 圖 (NFPA 285) ... 55
圖 4-22 測 驗 室 燃 燒 器 -俯 視 圖 (NFPA 285) ... 56
圖 4-23 燃 燒 器 設 備 示 意 圖 (側 視 圖 ) (NFPA 285) ... 57
圖 4-24 窗 戶 燃 燒 器 -俯 視 圖 (NFPA 285) ... 58
圖 4-25 火 焰 傳 播 的 範 圍 (NFPA 285) ... 59
圖 4-26 測 驗 室 燃 燒 器 平 面 圖 (ASTM E2307-15b) ... 60
圖 4-27 窗 戶 燃 燒 器 平 面 圖 與 窗 戶 燃 燒 器 位 置 立 面 視 圖
(ASTM E2307-15b) ... 61
圖 4-28 外 牆 組 件 圖 例 (ASTM E2307-15b) ... 63
圖 4-29 校 正 牆 的 正 視 室 外 面 的 熱 電 偶 配 置 (ASTM
E2307-15b) ... 64
圖 4-30 溫 度 時 間 曲 線 (ASTM E2307-15b) ... 66
圖 4-31 設 備 示 意 圖 (包 含 試 體 )( ISO 13785-1) ... 67
圖 4-32 熱 電 偶 分 佈 示 意 圖 (包 含 試 體 ) ( ISO 13785-1) .. 69
圖 4-33 試 體 設 備 示 意 圖 ( ISO 13785-2) ... 70
圖 4-34 試 體 設 備 上 之 儀 器 示 意 圖 ( ISO 13785-2) ... 71
圖 4-35 標 準 點 火 源 示 意 圖 ( ISO 13785-2) ... 72
圖 4-36 燃 料 流 率 ( ISO 13785-2) ... 73
圖 4-37 木 籠 配 置 分 佈 圖 ( ISO 13785-2) ... 74
圖 4-38 木 籠 構 造 圖 ( ISO 13785-2) ... 75
圖 4-39 測 試 艙 ( CNS 15038) ... 80
圖 4-40 測 試 艙 溫 度 測 點 ( CNS 15038) ... 80
圖 4-41 支 撐 構 造 體 圖 例 ( CNS 15814-2) ... 82
圖 4-42 接 合 部 構 形 圖 形 ( CNS 15814-2) ... 83
圖 4-43 試 體 接 合 方 向 圖 形 ( CNS 15814-2) ... 83
圖 4-44 具 最 小 間 距 的 試 體 構 造 之 橫 斷 面 圖 例 ( CNS
15814-2) ... 84
圖 5-1 測 驗 室 燃 燒 器 ... 90
圖 5-2 測 驗 室 燃 燒 器 (試 車 ) ... 90
圖 5-3 窗 戶 燃 燒 器 ... 91
圖 5-4 窗 戶 燃 燒 器 (試 車 ) ... 91
圖 5-5 內 政 部 建 築 研 究 所 防 火 試 驗 中 心 舊 有 試 驗 屋 ... 92
圖 5-6 防 火 試 驗 屋 與 燃 燒 器 建 置 流 程 圖 ... 92
圖 5-7 ASTM 防 火 試 驗 屋 正 向 立 面 圖 ... 93
圖 5-8 ASTM 防 火 試 驗 屋 側 向 立 面 圖 ... 94
圖 5-9 ASTM 防 火 試 驗 屋 側 向 剖 立 面 圖 ... 95
圖 5-10 ASTM 防 火 試 驗 屋 1F 燃 燒 室 平 面 圖 ... 95
圖 5-11 ASTM 防 火 試 驗 屋 2F 觀 察 室 平 面 圖 ... 96
圖 5-12 ASTM 防 火 試 驗 屋 3F 平 面 圖 ... 96
圖 5-13 ASTM 防 火 試 驗 屋 1F 配 筋 圖 ... 97
圖 5-14 ASTM 防 火 試 驗 屋 2F、 3F 配 筋 圖 ... 98
圖 5-15 ASTM 防 火 試 驗 屋 實 際 正 視 圖 (未 鋪 耐 火 綿 ) ... 99
圖 5-16 ASTM 防 火 試 驗 屋 測 驗 室 正 視 圖 (鋪 設 耐 火 綿 )
... 100
圖 5-17 調 整 後 窗 戶 燃 燒 器 ... 101
圖 5-18 調 整 後 窗 戶 燃 燒 器 (試 車 ) ... 101
圖 5-19 測 驗 室 燃 燒 器 (試 車 ) ... 102
圖 5-20 防 火 試 驗 屋 之 試 體 框 架 設 計 圖 ... 103
圖 5-21 防 火 試 驗 屋 之 試 體 框 架 實 體 圖 ... 103
圖 5-22 校 正 牆 之 設 計 圖 ... 104
圖 5-23 校 正 牆 之 實 體 圖 ... 105
圖 5-24 校 正 牆 之 正 視 室 外 表 面 的 熱 電 偶 配 置 (NFPA 285)
... 105
圖 5-25 校 正 牆 之 正 視 測 驗 室 內 表 面 的 熱 電 偶 配 置 (NFPA
285) ... 106
圖 5-26 測 驗 室 內 的 熱 電 偶 配 置 (NFPA 285) ... 107
圖 5-27 校 正 試 驗 正 視 圖 ... 108
圖 5-28 校 正 試 驗 側 視 圖 ... 108
圖 5-29 第 一 次 校 正 試 驗 校 正 牆 外 表 面 升 溫 曲 線 ... 109
圖 5-30 第 一 次 校 正 試 測 驗 室 內 部 升 溫 曲 線 ... 110
圖 5-31 第 一 次 校 正 試 驗 校 正 牆 外 表 面 平 均 升 溫 曲 線 ... 112
圖 5-32 第 一 次 校 正 試 驗 測 驗 室 內 部 平 均 升 溫 曲 線 ... 113
圖 6-1 太 陽 光 電 模 組 結 合 水 套 之 設 計 圖 ... 116
摘要
關鍵字：帷幕牆、層間塞、延燒、防火安全、ASTM試驗標準。一、研究緣起
本所104年度辦理「綠能光電模組建築構造之防火性能精進研究」[1]，針 對國內常用的建築附著型(BAPV)及建築構造型(BIPV)太陽能模組光電板發生火 災時對建築物可能之危害進行探討與評估，同時開發具防火性能之太陽光電模 組，以強化太陽光電模組之安全規定，並縮減與建築法規應用上的落差，以擴 大綠能光電模組使用在建築物之成效。其中BIPV可以使用於玻璃帷幕牆上，為 減少使用光電板對室內照明之影響，BIPV模組光電板使用在與樓板交接處之外 牆面最為適宜。惟依建築技術規則設計施工編第79-3條規定，外牆為帷幕牆 者，其牆面與樓地板交接處之構造應具有與樓地板同等以上防火時效，換言 之，使用於該處之帷幕牆構造須具有1小時以上防火時效。 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。由過去建研所研究計畫之成果顯示，目前 國內尚無外牆與層間縫隙耐火試驗標準，然而歐盟(EN標準)及美國(ASTM 標準) 均有其驗證標準，尤其以ASTM E2307試驗標準則是較能夠觀察到帷幕牆結構 的變形、脫落等現象，以及觀察層間縫隙阻火材在試驗過程是否有產生變形、 縫隙、燃燒…等，並能同時觀察上層煙流情況。為了驗證帷幕牆耐火效果以及 提升業者開發創新具防火性能帷幕牆之研發能力，對於建置完善的「外牆與層 間縫隙耐火試驗設備」實有研討之必要性。因此本計畫將在本所防火試驗中心 建置ASTM試驗標準所要求之設備，並研究國內常用之帷幕牆結構發生火焰延 燒時所產生的各種現象與特性變化，或更進一步將研擬國內建築相關的試驗標 準。二、研究方法與過程
目前國內CNS試驗標準並無明確規定帷幕牆與層間縫隙的耐火與延燒試驗 標準，但國外ASTM E2307試驗標準[5]則是能夠進行帷幕牆與層間縫隙的相關 耐火與延燒試驗。因此本研究預計在建築研究所防火試驗中心建置ASTM E2307試驗標準[5]所要求之設備，並以下述三點為研究重點 (1) ASTM E2307試驗[5]之實尺寸設備建置。 (2) 帷幕牆表面延燒特性、牆面與樓板交接構造(建築物樓板周邊防火構造)防火 時效探討。 (3) 太陽光電模組防火工法及產品雛型相關專利申請及應用。三、重要發現
1. ASTM E2307-15b 防火試驗屋: 比照 ASTM E2307-15b 試驗法之規範，已按照防火試驗屋之設計圖， 再參考 NFPA 285 之設備細節進行適當之調整，建置出兩層樓上層為觀察 室，下層為測驗室之試驗設備主體。並配合試驗設備建造了一付試體框 架，可用於安裝校正牆與帷幕牆試體。測驗室燃燒器與窗戶燃燒器經調整 已符合規範配置條件。 2. CNS 周邊防火阻隔體採用中尺度、多樓層試驗裝置之耐火試驗法之草案: 經濟部標準檢驗局修訂目前的 CNS 周邊防火阻隔體採用中尺度、多層 樓試驗裝置之耐火試驗法[44]之草案，參照 ASTM E2307-15b 與 NFPA 285 試驗法相關內容並修正文句及示意圖說明，如附錄九所示。3. ASTM E2307-15b 防火試驗屋之校正:
再對照 ASTM E2307 試驗法之規範，調整燃氣管線之配置，修擬燃燒器系 統之操作手冊。利用校正試驗，調整燃燒器之瓦斯流量行程，使測驗室燃 燒器與窗戶燃燒器於試驗中在防火試驗設備上的升溫曲線合乎標準試驗法 之規範，後續需作細部調整。 4. 太陽光電模組防火工法及產品雛型相關專利申請: 本所 104 年協同計畫[1]中，提出太陽光電模組與水套結合的設計模組，如 圖 6-1 所示，此設計將水膜產生在太陽光電模組正面能夠提升防火與阻熱 性能。此水套設計在太陽光電模組的背部。設計主要是將水注入太陽光電 模組的背面玻璃處，藉由水的吸熱來達到降低太陽光電模組所產生的溫 度。此太陽光電模組與水套結合設計模組之專利申請，正處詳細撰寫中。
四、主要建議事項
建議一 中長期建議：帷幕牆與層間縫隙的耐火與延燒試驗標準訂定 主辦機關：經濟部標準檢驗局 協辦機關：內政部建築研究所 目前國內 CNS 試驗標準並無明確規定帷幕牆與層間縫隙的耐火與延燒試驗 標準，但國外 ASTM E2307 試驗標準[5]則是能夠進行帷幕牆與層間縫隙的相關 耐火與延燒試驗。因此本研究預計在建築研究所防火試驗中心建置 ASTM E2307 試驗標準[5]所要求之設備。本研究將會以建置完成之 ASTM E2307 之試 驗設備進行相關試驗，協助初步修擬 CNS 草案。後續 CNS 草案之修訂與頒布需經濟部標準檢驗局協助。
建議二
主辦機關：內政部建築研究所 本研究於建築研究所防火試驗中心建置 ASTM E2307 試驗標準[5]所要求之 設備，並同時進行此標準試驗設備之校正試驗。本研究案所建置完成之標準防 火試驗設備主要可以對國內帷幕牆系統以及結合層間縫隙防火系統作防火性能 之試驗。國內目前並未有如此設備可模擬帷幕牆實際火災狀況，因此建議內政 部建築研究所宜使用此套設備，進行帷幕牆及層間縫隙防火系統之後續試驗。 建議三
中長期建議：ASTM E2307 防火實驗屋申請 TAF 認證實驗室 主辦機關：內政部建築研究所
本研究於建築研究所防火試驗中心建置 ASTM E2307 試驗標準設備，可對國內 帷幕牆系統以及結合層間縫隙防火系統作防火性能之試驗。建議內政部建築研 究宜將此套設備申請認證為 TAF 認證實驗室，使國內帷幕牆相關產業有一套具 有認證之防火性能標準可依循。
ABSTRACT
Keyword：Curtain Wall, Perimeter Fire Containment Joint, Flame spread, Fire Safety, ASTM E2307 Fire Test Standard
This study is expected to build the required equipment of ASTM E2307 fire test standard [5], and research priorities for the following three points:
(1) the full size equipment of ASTM E2307 fire test standard
(2) the fire spread characteristics of curtain wall surface, and the fire resistance rating of perimeter fire containment joint.
(3) the fire resistance methods solar photovoltaic modules and product related applications for a patent.
According to ASTM E2307-15b fire test standard, there is the design drawings for the full size equipment, and refer to NFPA 285 to adjust details of equipment. The 2-story of the real size equipment,which the upper room is observation room and the lower room is test room. There is the test frame of real size equipment, can be used to install the calibration wall and test specimen. Room burner and window burner have been adjusted fire test standard.
Now, we revise the current CNS draft of Method of test for fire resistance of perimeter fire barrier systems using intermediate-scale, multi-story test apparatus with reference to ASTM E2307-15b and NFPA 285 test method and modify the text and diagram description, as shown in Annex 9.
we assist the Fire Test Center of the Architectural Research Institute to adjust the flame stability of burners previously procured by, and the configuration of the gas piping and modify the operation manual of the burner system in accordance with the ASTM E2307 test method, and need to adjust the burners. Using the calibration test, adjust the gas flow of the burner, so that the room burner and the window burner in
the test in accordance with the standard temperature test curve of the standard test method, the need for detailed follow-up adjustment.
The last project [1] proposed a combination of solar photovoltaic module and water jacket module, like fig.6-1, the design of the water film generated in the front of the solar module can enhance the fire and heat resistance. The water jacket is designed on the back of the solar module. Design is mainly the water into the solar photovoltaic module at the back of the glass, by the water to reduce the solar photovoltaic module to heat. This solar photovoltaic module and water jacket design module combination of patent applications are in the details of writing.
第一章
緒論
第一節 研究緣起與背景
本所 104 年度辦理「綠能光電模組建築構造之防火性能精進研究」[1]，針 對國內常用的建築附著型(BAPV)及建築構造型(BIPV)太陽能模組光電板發生火 災時對建築物可能之危害進行探討與評估，同時開發具防火性能之太陽光電模 組，以強化太陽光電模組之安全規定，並縮減與建築法規應用上的落差，以擴 大綠能光電模組使用在建築物之成效。其中 BIPV 可以使用於玻璃帷幕牆上， 為減少使用光電板對室內照明之影響，BIPV 模組光電板使用在與樓板交接處之 外牆面最為適宜。惟依建築技術規則設計施工編第 79-3 條規定，外牆為帷幕牆 者，其牆面與樓地板交接處之構造應具有與樓地板同等以上防火時效，換言 之，使用於該處之帷幕牆構造須具有 1 小時以上防火時效。 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。由過去建研所研究計畫之成果顯示，目前 國內的 CNS 試驗標準並無明確規定帷幕牆的耐火與延燒試驗標準；也未有層間 縫隙耐火與遮煙的試驗規範[2-4]，經由 104 年度建研所研究計畫「綠能光電模 組建築構造之防火性能精進研究」[1]探討各項國際試驗標準，其中歐盟(EN 標 準)及美國(ASTM 標準)均有其驗證標準，尤其以 ASTM E2307 試驗標準則是較 能夠觀察到帷幕牆結構的變形、脫落等現象，以及觀察層間縫隙阻火材在試驗 過程是否有產生變形、縫隙、燃燒…等，並能同時觀察上層煙流情況。為了驗 證帷幕牆耐火效果以及提升業者開發創新具防火性能帷幕牆之研發能力，對於 建置完善的「外牆與層間縫隙耐火試驗設備」實有研討之必要性。因此本計畫 預計在建築研究所防火試驗中心建置 ASTM E2307 試驗標準[5]所要求之設備， 並研究國內常用之帷幕牆結構發生火焰延燒時所產生的各種現象與特性變化，或更進一步將研擬國內建築相關的試驗標準。
第二節 研究目的
目前國內 CNS 試驗標準並無明確規定帷幕牆與層間縫隙的耐火與延燒試驗 標準，但國外 ASTM E2307 試驗標準[5]則是能夠進行帷幕牆與層間縫隙的相關 耐火與延燒試驗。因此本研究預計在建築研究所防火試驗中心建置 ASTM E2307 試驗標準[5]所要求之設備，並以下述三點為研究重點 1. ASTM E2307 試驗[5]之實尺寸設備建置。 2. 帷幕牆表面延燒特性、牆面與樓板交接構造(建築物樓板周邊防火構造)防 火時效探討。 3. 延續上年度太陽光電模組建築構造延燒特性探討，研發具市場競爭力之產 品雛型。第三節 研究目標與成效
為了驗證帷幕牆耐火效果以及提升業者開發創新具防火性能帷幕牆之研發 能力，對於建置完善的「外牆與層間縫隙耐火試驗設備」實有研討之必要性。 因此本計畫預計在本所防火試驗中心建置 ASTM 試驗標準所要求之設備，並研 究國內常用之帷幕牆結構發生火焰延燒時所產生的各種現象與特性變化，或更 進一步將研擬國內建築相關的試驗標準。計畫目標與成效敘述如下： 本研究所採用之 ASTM E2307 驗證標準能夠驗證帷幕牆或樓板交接構造的 耐火效果，以及提升業者開發創新具防火性能帷幕牆之研發能力。 由研究成果擬定出適合國內的建築物帷幕牆面與樓板交接構造(建築物樓板 周邊防火構造)防火試驗法標準草案，藉此完善國內相關防火試驗之標準。 本研究之太陽光電模組延燒對建築物防火安全之影響因素，可做為後續工 程推廣應用或修訂相關解說之參考依據。 提升太陽光電模組在建築上的應用，將可與我國再生能源政策接軌，促進 太陽能光電系統相關產業之發展。第二章
研究方法與進度說明
第一節 本研究採用之方法
文獻分析
本研究計畫將依照計畫之研究議題，蒐集包含國內外帷幕牆之設計工法， 設計案例以及相關文獻資料，並藉由 104 年度建研所研究計畫「綠能光電模組 建築構造之防火性能精進研究」[1]於火焰延燒相關研究成果進行比較分析與歸 納整理，作為進一步本研究計畫在實驗設計規劃階段之基礎參考。希望藉由收 集文獻的分析與比對能夠明白國際間與本研究議題相關之發展方向與現況，作 為本研究計畫報告與投稿論文撰寫之文獻回顧資料庫。專家諮詢法
研究結果經初步整理後，研究團隊將定期邀請相關學者以及產業界、工會 專家進行意見溝通交流，並針對研究內容進行審議，提出應修正及增刪之意 見，作為充實、加強本研究計畫內容之參考。並擇期辦理期中、期末簡報來說 明研究計畫執行成效、進度及所遭遇之問題。實尺寸實驗驗證
本研究於實尺寸實驗驗證分為兩個部分：(一) ASTM E2307 試驗標準[5]設 備建置，(二) 帷幕牆實尺寸耐火性與延燒試驗。 由於目前國內尚無符合 ASTM E2307 試驗標準[5]的測試設備，因此本研究 將利用建築研究所防火實驗中心之場地與建築設施進行改建，並與先前採購的 燃燒器進行整合，藉此達到符合 ASTM E2307[5]所需的測試規範與要求。帷幕 牆的實尺寸試驗進行之前，本研究團隊會先用一個外牆組件或校正牆進行相關 設備的測試與校正，確保相關設備與測試流程均符合 ASTM E2307 試驗標準[5] 規範。測試的帷幕牆種類則是會先選擇玻璃帷幕或太陽光電模組…等設計工法進 行耐火性與延燒試驗。
研究採用方法之原因
由於國內目前尚無外牆與層間縫隙耐火試驗標準，經由 104 年度建研所研 究計畫探討各項國際試驗標準，其中以 ASTM E2307 試驗標準[5]較能觀察到帷 幕牆結構的變形、脫落等現象，並且觀察層間縫隙阻火材在試驗過程是否有產 生變形、縫隙、燃燒…等，亦能同時觀察上層煙流情況。因此本計畫預計在建 築研究所防火試驗中心建置 ASTM 試驗標準所要求之設備，並研究國內常用之 帷幕牆結構發生火焰延燒時所產生的各種現象與特性變化。研究過程中可能遭遇之困難
目前內政部建築研究所防火試驗中心，已有採購 ASTM E2307 試驗標準[5] 的燃燒器，但相關試驗屋與組件則是需在現地與建築物進行改裝;因此後續仍要 進行相關設備的整合與操作調整。由於現行帷幕牆或太陽光電模組的設計與工 法種類繁多，若要將所有設計與工法納入本研究全面探討，則會面臨經費與執 行期程的限制。因此本研究先以透過文獻收集的方式，針對最常用帷幕牆設計 進行研究規劃，之後再將太陽光電模組的設計工法納入研究之中。第二節 計畫時程與進度說明
目前國內 CNS 試驗標準並無明確規定帷幕牆與層間縫隙的耐火與延燒試驗 標準，但國外 ASTM E2307 試驗標準[5]則是能夠進行帷幕牆與層間縫隙的相關 耐火與延燒試驗。因此本研究預計在建築研究所防火試驗中心建置 ASTM E2307 試驗標準[5]所要求之設備，研究帷幕牆表面延燒特性、牆面與樓板交接 構造(建築物樓板周邊防火構造)防火時效探討、及延續上年度太陽光電模組建 築構造延燒特性探討，研發具市場競爭力之產品雛型。本計畫時程由今年 105 年 2 月 25 日至 105 年 12 月 31 日。研究流程與研究進度分別如圖 2-1 與表 2-1 所示。圖 2-1 研究流程圖
表 2-1 研究進度表
月 工作項目 第 1 個 月 第 2 個 月 第 3 個 月 第 4 個 月 第 5 個 月 第 6 個 月 第 7 個 月 第 8 個 月 第 9 個 月 第 10 個 月 第 11 個 月 備 註 相關文獻收集 與彙整 ■ ■ 收集帷幕牆設 計工法與相關 火焰延燒試驗 ■ ■ ■ ASTM E2307 設備建製 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ASTM E2307 設備測試 ■ ■ ■ ■ ■ 實驗數據整理 與分析 ■ ■ 期中審查 ■ 帷幕牆延燒與 耐火試驗 ■ ■ 實驗數據整理 與分析 ■ ■ 期末審查 ■ ■ 研究成果提出 ■ ■ ■ 預定進度 (累積數) 5﹪ 10﹪ 20﹪ 30﹪ 40﹪ 50﹪ 60﹪ 70﹪ 80﹪ 90﹪ 100 ﹪ 說明： １工作項目請視計畫性質及需要自行訂定，預定研究進度以粗線表示其起訖日期。 ２預定研究進度百分比一欄，係為配合追蹤考核作業所設計。請以每一小格粗組線為一 分，統計求得本案之總分，再將各月份工作項目之累積得分(與之前各月加總)除以總 分，即為各月份之預定進度。 ３科技計畫請註明查核點，作為每一季所預定完成工作項目之查核依據。(本研究製作)
第三章
文獻回顧
第一節 帷幕牆構造及設計工法
帷幕牆之定義：
架構於建築物之外牆，且依照建築技術規則定義為「構架構造建築物之外 牆，除承載本身重量及其所受之地震、風力外，不再承載或傳導其他載重之牆 壁」，因此帷幕牆可稱為非承重外牆(Non-loadbearing exterior wall) 。
李錦堃[6]等人研究中，鋁帷幕牆設計過程中，因應環保意識，建築物的規 劃包括：採光、通風、隔熱、空間利用、節能效益等方面，進行評估。有助 於，提出符合相關數據要求之最佳化產品，可配合日常節能指標，發展雙層幕 牆、遮陽、太陽光電發電系統。 內政部建築研究所於民國 81 營建自動化計畫中---「帷幕牆工程標準規範與 解說之擬定」[7]中，針對預製建築物品中之帷幕牆探討其性能、設計、製造、 施工及檢查等要項。陳宗熙[8]等人研究整理出帷幕牆之性能分類，如表 3-1 所 示。
表 3-1 帷幕牆之性能分類及相關說明
Pa Pa(資料來源： 陳宗熙，高層建築物單元式金屬帷幕牆耐風壓性能之
分區方式研究─以高雄漢來新世界大樓為例─。淡江大學建築學系
碩士論文，民國 90 年。)
建築帷幕牆是屬於建築物的外圍保護結構的一種。但它不同於一般的圍 牆，帷幕牆用於建築上具有下表所列出[9]幾點特性：表 3-2 帷幕牆之特性
項目 簡 述 1.預組化 減少現場作業時間，在工廠預組完成，運至工地吊掛。 2.輕量化 可降低結構自重。 3.規格化 可在工廠大量生產。 4.工業化 以生產線製造方式，提高產能與品質，掌握工程進度。 5.自動化 裁切、加工、組立均朝自動化發展。 6.單元化 強調不必現場施作填縫之單元式帷幕牆。(資料來源：許燕輝，台北國際金融中心帷幕牆施工之探討。國立交
通大學工學院營建技術與管理學程碩士論文，民國 94 年。)
帷幕牆的種類可依材料、造型、框架、構造、功能、表面處理分類。帷幕 牆依材料種類：可分為金屬帷幕牆、預鑄混凝土帷幕牆、玻璃帷幕牆、石材帷 幕牆等；超高層大樓仍以金屬帷幕牆最為常見，可作為配合材料選擇之參考如表 3-3 所示。
表 3-3 帷幕牆依材料分類
依材料分類 (BY MATERIAL) 鋁帷牆 (ALUMINUM CW) 鋁擠型、鋁沖孔板、烤漆鋁板、 蜂巢鋁板、複合鋁板 不銹鋼帷牆 (STAINLESS STEEL CW) 不銹鋼板、不銹鋼沖孔板、不銹鋼 管、 不銹鋼面板 預鑄混凝土帷牆 (PORCELIAN ENAMELED CW) 鑲磁磚、鑲花崗石、噴磁磚 其他帷牆 (OTHER CW) 琺瑯鋼板、琺瑯漆板、陶琅板(資料來源：李錦堃， 應用系統整合模式探討帷幕牆工程管理之研
究。東南科技大學防災科技研究所碩士在職專班學位論文，民國
100 年。)
(2)依框架分類 鋁帷幕牆外部有顯框式、兩邊隱框式、四邊隱框式，可作為配合景觀設計之參 考，如表 3-4 所示。表 3-4 帷幕牆依框架分類
依框架分類 （BY FRAME） 顯框式 （OBVIOUSLY FRAME CW） 平式、凸式、凹式 兩邊隱框式 （2-SIDE S.S.G. CW） 橫顯直料背撐、直顯橫料背撐、活動 扇顯、活動扇隱 四邊隱框式 （4-SIDE S.S.G. CW） 有料支撐 (無料支撐)(資料來源：李錦堃，應用系統整合模式探討帷幕牆工程管理之研
究。東南科技大學防災科技研究所碩士在職專班學位論文，民國
100 年。)
(3)帷幕牆構造分類：
帷幕牆依其構法與組立的型式，大致可分為直橫料構造、單元式構造、單 元直框構造、格版構造、窗間牆構造此五大系統，以及在近十年引進台灣的新 外牆構法系統-玻璃式構造，表 3-5[8]中為五大帷幕牆構造系統之特性。
(資料來源： 陳宗熙，高層建築物單元式金屬帷幕牆耐風壓性能之
分區方式研究─以高雄漢來新世界大樓為例─。淡江大學建築學系
碩士論文，民國 90 年。)
而在薛丞堯[10]等人之研究整理中，近十年引進台灣的新外牆構法系統-玻 璃式帷幕牆構造，現階段所使用的構法，依對玻璃板片之支承部位的固定及支 承方式可區分兩類：點支承與線支承構法，其構法如表 3-6 所示：表 3-6 玻璃帷幕牆構法
(資料來源： 薛丞堯，國內點支承玻璃帷幕牆施工精度控制之研
究。國立成功大學建築學研究所碩士論文，民國 91 年。)
由於帷幕牆系統種類繁多，且各不同系統之構造方式不同，影響力學特性及設 計也不盡相同，吾人參考陳宗熙[8]與薛丞堯[10]等人之研究，整理各系統之優 缺點如表 3-7 所述：
(本研究整理)
表 3-7 帷幕牆系統優缺點之比較
直橫料系統 點支承系統 適用於大面積、斜曲面之牆面、屋 頂 提供大面積採光、透明度 乾式施工，以縮短工時 材料成本高 施工技術性需求較高 玻璃耐火性、隔熱性、隔音性較差 帷幕牆構件需經結構計算，確認規 格、尺寸第二節 帷幕牆於火災的特性研究
目前建築物的營建技術發展已在輕量化與模組化當中，以帷幕牆為外圍構 造的相關設計與施工技術亦不斷的發展與改進，但在一些建築物的火災實際案 例中明確指出，帷幕牆的防火性能會直接影響到生命財產的損失，如國內的東 方科學園區大樓火災、台北市東帝士大樓火災、中壢金像電子公司中壢廠大 火；國外的洛杉磯歐美中心大樓火災、美國芝加哥 LaSalle Bank 大廈火災…等 實際案例[2]，均人瞭解到高層帷幕牆之建築物一旦發生火災，若無法將火勢控 制於起火層，一但帷幕牆發生破壞並使得火焰不斷的向上延燒，這將會造成嚴 重的財產損失與人員傷亡。圖 3-1 東方科學園區大樓火災
後帷幕牆鋁構架殘景(資料來
源：雷明遠，帷幕牆防火性能基
準與評估驗證之研究，內政部建
築研究所自行研究報告，2003
年。)
圖 3-2 金像電子公司中壢廠大
火情景(資料來源：雷明遠，帷
幕牆防火性能基準與評估驗證之
研究，內政部建築研究所自行研
究報告，2003 年。)
2009 年 2 月 9 日，央視新址園區在建的附屬文化中心大樓工地發生火災的 報警。發生火災的大樓是電視文化中心，高 159 米，被稱為北配樓，鄰近地標 性建築的央視新大樓。起火大樓結構複雜，建築內部中庭共享空間大，建築材 料特殊，建築外裝飾使用大量可燃材料，造成自上而下、自外而內逆向迅速蔓 延，形成立體燃燒，產生高溫和有毒氣體，不斷有碎片等物品向下墜落，給撲 救火災和救人帶來極大困難。中國當時對於外牆裝飾燃燒性能規範缺乏標準法 規。起火建築外圍大量使用鈦鋅板、擠塑板以及防水保溫材料，這些材料均可 燃。鈦鋅板的熔點僅為 400o C，在起火情況下產生大量熔滴和有毒物質，形成 流淌火，促使蔓延速度加快[11]。 2015 至 2016 年間，阿拉伯聯合大公國接連發生三次高樓帷幕大火，包括 火炬塔、阿德理斯飯店與阿治曼一號大樓。在三次摩天高樓大火中，造成數十 人受傷，數千人緊急疏散，財務損失高達數千億元。根據 NFPA 美國防火協會 報告指出，2007 至 2011 年間，高層建築火災在整體建築結構火災統計當中佔 3 ％。
圖 3-3
2016 年杜拜阿德理斯飯店大火
(資料來源：瑞德感知科技，巴別塔的火焰挑戰(一)：高層建築的火
災風險。瑞德消防雜誌，2016 年。)
由於高層建築的特殊結構與人口密集特性，使得高層建築火災具有以下風 險特性:濃煙密佈、高溫灼熱、延燒快速(煙囪效應)、逃生疏散不易、搶救困 難、火險隱患多…等等，容易造成嚴重損失與傷亡[12]。 根據建築技術規則[13]之規定，帷幕牆系統最少需具有半小時之防火時 效。然而在第 70 條防火時效的規定中，樓地板依照樓層別之不同有 1 至 2 小時 之防火時效，而防火區劃牆壁也至少需有 1 小時防火時效。以帷幕牆之防火性 能來說，至少需有半小時防火時效，但鄰接防火區劃的部位皆最少需有 1 小時 以上之防火時效。由此可見外牆大部分都需具有 1 小時以上之防火時效。表 3-8 為帷幕牆防火時效之整理。表 3-8 帷幕牆相關防火時效規定整理
(本研究製作)
建築物之火災成長歷程可用溫度─時間變化來說明，火災歷程可分為起火期、成長期、全盛期及衰退期，如圖 3-3[14] 所示。而各階段之燃燒現象、經 歷時間和室內空氣溫度及特性如表 3-8[15] 所示。根據 B. R. Cuzzillo[16]等人研 究，由於外牆開口部的玻璃通常於成長期發生破裂，很可能會導致閃燃的發 生。又根據 T.J.Shields[17]等人之研究，火場發生閃燃時所產生的瞬間高壓將玻 璃衝破，大量空氣進入，使得火災進展到全盛期。當閃燃發生之後，火災不僅 對外牆加溫，也可能經由外牆開口部對外牆外側及上一樓層造成威脅，形成外 牆之火焰延燒。 根據陳弘毅[18]等人研究，全盛期之火災溫度會受到室內可燃物量、開口 部之大小、以及室內周圍牆壁等熱的性質所影響。林文意[19]等人之研究，一 般常見木質材料等可燃物燃燒時，如獲得充分之氧氣供應，且氣體與空氣混合 而完全燃燒時，其火焰溫度依據理論計算應可達到 2000℃以上之高溫，現此溫 度之氣體濃度範圍甚小，故在空氣中可得之最高溫度大約在 1200℃~1300℃之 間，而實際上一般居室火災達到全盛期時，其室內之平均溫度較預期低，因此 只能將溫度維持在 800℃~1200℃左右。
圖 3-4 火災成長歷程示意圖
(資料來源： 陳太農，郭炳林，帷幕牆防火性能評估與設計準則。
內政部建築研究所專題研究計畫成果報告，民國 88 年)
1
(資料來源： 雷明遠，建築防火區劃構件設計與應用技術。建築物
防火法規與防火安全設計研習會，民國 88 年)
蕭江碧[20]之研究，建築物火災發生時當火災進入全盛期時，溫度高達 800oC~1200oC，若無有效的控制，則有極大的機會經由各個途徑延燒到其他居 室，延燒之途徑可分為垂直延燒、水平延燒，如圖 3-4 所示。 在垂直延燒路徑方面，又可分為內部及外部延燒，而帷幕牆的延燒主要發 生在開口部及層間塞部位。開口部的延燒包括火焰由開口部位竄出，延燒到上 一樓層，如圖 3-5 所示[21]之路徑 10、12，或者是由帷幕牆構件之內部延燒， 如圖 3-5 所示之路徑 11。表 3-9 火災發展各階段歷程基本特性
(資料來源： 蕭江碧，劉慶男，何明錦，建築防火有關性能試設計
法建議草案與案例解說。內政部建築研究所，2002 年。)
(資料來源：賴韻蘋，改良式金屬帷幕牆防火性能初探—以直橫料
式構法足尺試驗探討之—。國立成功大學建築學研究所碩士論文，
民國 93 年。)
圖 3-5 火災延燒路徑類型
圖 3-6 火勢延燒路徑示意圖
下層開口部延燒至室內之火災模式是經由開口部在帷幕牆外部延燒之型 態，以接焰為主，意指下層空間之開口部噴出火舌引起上層空間的破壞，其火 舌之溫度分布可參考田中哮義等人研究之圖 3-6 所示[22]。 此外，依據川越邦雄等人之研究，進行豎框架構鋁帷幕牆的實際大火燃燒 實驗。結果顯示由開口部竄出的火焰將對帷幕牆外側造成之影響，最高溫度出 現在起火居室的外牆開口部最上端（D-6 位置），溫度超過 800oC，上層樓層外 牆面的溫度隨高度之增加而減低，而帷幕牆單元之間的水平界面處（D-2~D-4 位置）溫度約 560oC~685oC，如表 3-10 所示[7]。
圖 3-7 由橫長窗噴出火焰之等溫線圖
(資料來源： 田中哮義，建築物火災安全工學入門，日本建築中
心，1993 年。)
(資料來源：陳慶銘，王榮吉，施乃中，帷幕牆工程標準規範與解說
之擬定。內政部建築研究所籌備處，民國 81 年。)
以鋁帷幕牆為例，各構件破壞與火災歷程之關係如圖 3-7 所示[23]。推測 各構件破壞順序最先破壞為玻璃窗的成形襯墊，其次是填縫材料、玻璃、鋁合 金板及鋁合金框架，最後破壞的為繫件與鋼骨。表 3-10 實大火災外牆噴出火燄溫度分布
圖 3-8 鋁帷幕牆各構件破壞與火災歷程之關係
(資料來源： 陳海曙，周鼎金，建築防火安全設計學。茂榮
書局，民國 87 年。)
由 101 年度建研所自行研究報告「非承重外牆與層間縫隙耐火性能驗證基 準之研究」當中的內容指出[4]，部份以全尺寸建築物模擬外牆火災延燒時，因 密閉火災室內缺乏足夠的空氣，故無法產生燃燒的現象，以致外牆開口部之玻 璃不會受到高溫影響進而破裂。由於此現象與真實火場的情況不同，所以此類 的外牆延燒試驗無法以此種試驗方法進行。目前世界各國之外牆試驗都是在火 災室開口部未裝設玻璃情況下，進行燃燒試驗，然而實際火場情況並非如此。 於火場建築中，玻璃厚度或防火性能皆會影響玻璃破壞之時機，當玻璃具有較 佳之防火性能時，能延後火焰竄出時間，甚至若使用較佳之特殊玻璃，開口部 的玻璃亦不完全掉落，因此開口部之破壞型態會左右火場之燃燒行為[4]。此外 火災發生時的延燒狀況亦會與建築物燒毀程度呈現正相關，但若防火區劃管理 的當，則是可以減少建築物的燒毀與延燒狀況[24]。目前外牆依耐火性須求概分為三種情境，圖 3-8(1)為非耐火層間牆及非耐 火玻璃窗，此情境在 CNS、EN 及 ISO 等標準並無適用之試驗法；圖 3-8(2)為 耐火層間牆；非耐火玻璃窗，由層間縫隙及由開口噴出火焰對上層玻璃窗加 熱，在 CNS 並無適用之耐火試驗法；圖 3-8(3)為耐火層間牆及耐火玻璃窗，耐 火玻璃窗可由 CNS14815 測試其耐火性[25]，但無阻熱性其經熱傳及輻射而延燒 則無適用之 CNS 標準。上述三種情境之層間縫隙之延燒防止耐火性能，因縫隙 大且受層間牆之層間變位，火災時層間牆受火之熱變形，皆對層間縫隙耐火性 具有影響性，在考量這些因素下，CNS 並無適用之試驗法[4]。
圖 3-9 外牆/窗延燒路徑潛勢：(1)非耐火層間牆及非耐火玻璃窗，
(2)耐火層間牆；非耐火玻璃窗，(3)耐火層間牆及耐火玻璃窗
(資料來源：蔡銘儒， 非承重外牆與層間縫隙耐火性能驗證基準之
研究，(內政部建築研究所自行研究報告，民國 101 年)。)
張菀育[26]以無開口鋁板為對象作初探，找出影響其防火性能之主要因 子，並以 CNS12514-1 的試驗標準進行試驗，最後再對帷幕牆無開口鋁板的防 火設計與施工提出具體之建議。研究結果指出，於試驗中使用之帷幕牆無開口 鋁板常用工法，無法通過防火測試規範之半小時防火時效，且皆為阻熱性失 敗。遮焰性則至少可達到 40 分鐘。不同構造因子對帷幕牆無開口鋁板耐火性能 之影響，以板的組構因子影響阻熱性最鉅，而岩棉材料之等級對遮焰性影響最 大，其餘因子效應則較不明顯。林慶元[27, 28]以實尺寸建築物直橫料式帷幕牆火災實驗，探討金屬帷幕牆 在受到火災侵害時，火災加害條件與材料構造的受熱行為。居室內可燃物火載 量條件以木材堆架加以模擬，各次火災實驗在不同的開口狀況及換氣條件下於 一座兩層樓高的 RC 建築物上裝設帷幕牆試片進行，共進行 4 次實驗。其研究 結論：噴出開口部之火焰，受開口部大小及位置直接影響，且亦受室外環境因 子之影響，當垂板深度增大時，雖然並不會依垂版深度，而成等比例降低噴出 火焰之高度，但可以證明的是垂板理論上能有效降低噴出火焰高度，並能降低 二樓延燒之危險性。且由實驗結果得知，當居室之可燃物大量集中靠近外牆開 口部時，本試驗中任一種開口組合，並不能有效防止二樓延燒，如圖 3-10 至圖 3-12 所示。
圖 3-10 試體正立與背立面圖
(資料來源：林慶元, 實尺寸帷幕牆防火性能之實驗研究(I) (II), (行
政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告, 民國 93/94 年)。)
圖 3-11 全尺寸鋼筋混凝土建築物
(資料來源：林慶元, 實尺寸帷幕牆防火性能之實驗研究(I) (II), (行
政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告, 民國 93/94 年)。)
圖 3-12 各種開口組合及橫向火焰噴出實驗照片
(資料來源：林慶元, 實尺寸帷幕牆防火性能之實驗研究(I) (II), (行
政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告, 民國 93/94 年)。)
李奇峰[29]以實尺寸帷幕牆層間塞之模型配合 CNS15038 所衍生遮煙之量 測空氣洩漏量裝置進行相關遮煙性能，針對不同岩棉密度、厚度、線性開口大 小及附加材質，來檢討帷幕牆安全設計法應用於評估層間塞之洩漏量。經試驗 結果得知：(1) 岩棉密度 80 kg/m3及 60 kg/m3共有三種不同厚度遮煙效果，岩 棉厚度遮煙效果為 15 cm＞10 cm＞5 cm。(2) 鋁箔岩棉比一般岩棉密度為 80 kg/m3及 60 kg/m3有效抵擋煙氣洩漏量減少約為 42 %。(3) 岩棉煙氣洩漏量的問 題在於岩棉密度而不是在於岩棉與樓板銜接介面洩漏問題。(4) 一般業界在線 性開口部有施作層間塞，都會符合＂IBC713.5 Penetrations in smoke barriers” 及＂IBC 714.6 Fire-resistant joint systems in smoke barriers”最低要求數值。
萬復森[30]以未具試體延伸板及具試體延伸板兩項裝置進行牆面延燒研 究。實驗結果證實寬度效應確實會影響火焰延燒行為，牆面火焰延燒速率隨火 焰寬度增加而增加，且寬度對火焰高度及加熱強度均有造成影響。牆面火焰高 度於未具試體延伸板火焰高度分析結果，不同寬度火焰所產生的火焰高度變化 並未受到寬度影響而有所差異，但將延伸板加入之後，火焰高度於延燒後期明 顯產生差異，使得越寬的火焰，其火焰高度越高。 游依婷[31]歸納出單元式鋁帷幕牆防火構法之問題與對策。關於帷幕牆本 體部分，不應使用玻璃棉作為隔熱材，且應以鍍鋅鐵條固定隔熱材。窗間牆室 內側之鋁擠型應以隔熱材或耐燃等級合格之內裝材作為保護。背襯骨架固定方 式以拉釘和植焊螺栓較佳，並應以隔熱材保護。應以開口部比例、窗間牆高 度、出簷等工法使噴出火焰不沿外牆面垂直延燒。鋁帷幕牆單元間之界面部 分，界面接頭形式應增長且使火煙穿透路徑迂迴。橫向界面位置應設計於樓板 上並盡量接近板面。帷幕牆與結構體之界面部分，單元的縱向界面應配合柱位 或防火區劃牆配置，且單元板片與層間塞或柱間塞接合部位應具有與結構體同 等級之防火時效。帷幕牆與樓板之距離亦應考量防火處理施作之可行性，而繫 件位於樓板上方較佳。帷幕牆與內裝之界面部分，帷幕牆內側之內裝材一應具
合格耐燃等級，且其與鋁擠型接合處應確實保護。
第三節 太陽光電模組延燒試驗
104 年度協同研究「綠能光電模組建築構造之防火性能精進研究」[1]有研 究太陽光電模組在外部延燒時的電力輸出功率的變化；該延燒試驗的太陽光電 模組規格如表 3-11 所示。試驗方式主要是用支撐架將太陽光電模組固定，並在 此太陽光電模組下方放置一個油盤。此油盤的與太陽光電模組的正面玻璃以對 齊的方式配置，而油盤的燃料則是以 92 無鉛汽油為主，此油盤熱釋放率約 0.96MW；本試驗主要是在內政部建研所防火試驗中心的 10MW 大尺度量熱裝 置平台下進行，整體延燒試驗時間為 8 分 10 秒。表 3-11 太陽光電模組規格表
(資料來源：陳瑞鈴，林大惠，雷明遠，王天志，蘇鴻奇，陳俊貴，
胡幃傑，劉育良，綠能光電模組建築構造之防火性能精進研究。內
政部建築研究所協同研究報告，2015 年 12 月。)
圖 3-13 為熱電偶溫度量測分佈示意圖。如圖所示分別在太陽光電模組正面 玻璃處裝設 9 支熱電偶，各熱電偶位置分別給予編號(編號 1 至 9)，並用耐熱膠 帶黏著固定，而在背面玻璃處亦有裝設 9 支熱電偶(編號 10 至 18)。此外，為了 瞭解太陽光電模組在延燒試驗過程的電壓與電流輸出變化，則是將太陽光電模 組與電壓、電流表相互連接，並記錄其輸出電壓與電流的變化。(資料來源：陳瑞鈴，林大惠，雷明遠，王天志，蘇鴻奇，陳俊
貴，胡幃傑，劉育良，綠能光電模組建築構造之防火性能精進研
究。內政部建築研究所協同研究報告，2015 年 12 月。)
圖 3-14 分別顯示立面太陽光電模組的延燒試驗歷程與延燒試驗過後的影 像。圖 3-14(a)顯示立面太陽光電模組在尚未引燃油盤時的實驗配置(0 s)，以及 引燃油盤之後所產生的火焰在太陽光電模組表面的延燒狀況。在引燃油盤後的 3 s 可以明顯看到火焰直接加熱太陽光電模組，隨著試驗時間的增加，油盤火焰 有變大並變長的趨勢發生(16 s)，之後火焰由一個垂直向上的火焰轉變成偏向右 移的火焰，隨著試驗時間的增加，該油盤火焰會逐漸減小並熄滅，整體試驗時 間約為 8 分鐘。在整體延燒試驗過程，於 10 s 左右可以聽到太陽光電模組玻璃 的破裂聲，之後超過 1 分 54 秒開始發現右下角有破裂玻璃的掉落情形(詳細如 表 2 所示)，並且相關量測溫度的熱電偶在整個試驗過程亦有發生脫落的情形； 圖 3-14(b)顯示立面太陽光電模組延燒試驗過後的影像。由圖顯示太陽光電模組 的下半部與右半部(熱電偶 6-9 量測位置)有較大面積的損壞與破裂，但其他未明 顯破損部位的玻璃亦是有裂紋產生；此外太陽光電模組的電源輸出線則是較遠 離延燒的火源，因此並無燒毀的情況發生，因此在整個延燒試驗過程的電壓與圖 3-13 太陽光電模組延燒試驗之熱電偶分
佈圖
電流輸出均能藉由電壓與電流表量測得到。 在整個延燒試驗過程亦有發現外部延燒的火源並無突然增大的情況；但由 103 年度的太陽光電模組耐燃試驗結果可知，太陽光電模組在封裝的時候會採 用黏著劑(EVA 或 Tedlar)，而此類的黏著劑在 CNS14705-1[1]的試驗結果發現， 太陽光電模組會有火焰引燃的現象發生，但在此次的延燒試驗過程當中並無發 現火焰突然變大，或是整片太陽光電模組完全燒毀的情形，此結果應是太陽光 電模組的黏著劑含量相當少，因此在延燒試驗的過程中，少量的黏著劑成分並 無明顯助長火焰的情形發生，僅有玻璃發生裂紋與破裂的現象。
圖 3-14 太陽光電模組延燒試驗的影像歷程與試驗後的試體影像
(資料來源：陳瑞鈴，林大惠，雷明遠，王天志，蘇鴻奇，陳俊貴，
胡幃傑，劉育良，綠能光電模組建築構造之防火性能精進研究。內
政部建築研究所協同研究報告，2015 年 12 月。)
表 3-12 太陽光電模組延燒試驗歷程表
Time(h：m：s) 發生現象 00：00：00 油盤點火，實驗開始 00：00：10 太陽光電模組發出玻璃碎裂聲 00：01：54 太陽光電模組右下角開始破裂 00：04：18 太陽光電模組下方爆裂 00：04：40 太陽光電模組爆裂暫時停止 00：06：30 太陽光電模組右側再度開始破裂 00：07：40 油盤火焰漸漸減弱 00：08：10 油盤火焰熄滅，實驗結束(資料來源：陳瑞鈴，林大惠，雷明遠，王天志，蘇鴻奇，陳俊貴，
胡幃傑，劉育良，綠能光電模組建築構造之防火性能精進研究。內
政部建築研究所協同研究報告，2015 年 12 月。)
圖 3-15 與圖 3-16 分別顯示太陽光電模組在延燒試驗過程中，各熱電偶所 量測的溫度變化，圖中的各虛線表示該時間點所量測的溫度超過 600o C。 圖 3-15 顯示太陽光電模組正面玻璃各點溫度的變化；量測點 1, 4, 7 為黑色 曲線(太陽光電模組左側)；量測點 2, 5, 8 為藍色曲線(太陽光電模組中間)；量測 點 3, 6, 9 為紅色曲線(太陽光電模組右側)。在延燒試驗時間 2 分 30 秒之前，各 點的溫度均隨著試驗時間的增加而增加，以及越接近火源的量測點所量測的溫 度越高；但試驗時間超過 2 分 30 秒之後，各點熱電偶所量測的溫度則會開始產 生不同的變化，更甚至於會有量到超過 600o C 以上的溫度；這是由於超過 2 分 30 秒之後太陽光電模組的玻璃有明顯破裂聲與掉落之情形，因此各量測點所量 測之溫度開始產生不規則的變化；由圖 3-13 延燒試驗過後的影像結果可知，僅 有量測點 1, 2, 4 量測完整個試驗過程的溫度變化；量測點 1 與 2 所量測到的溫 度範圍約從室溫增加到 105 與 154o C 左右，而量測點 4 的溫度變化則是約從室 溫增加到 183o C。 圖 3-16 顯示太陽光電模組正面玻璃各點溫度的變化；量測點 10, 13, 16 為 黑色曲線(太陽光電模組左側)；量測點 12, 15, 18 為藍色曲線(太陽光電模組中間)；量測點 3, 6, 9 為紅色曲線(太陽光電模組右側)。在整個延燒試驗過程僅有 量測點 10, 11, 12, 13, 14 量測完整個試驗過程的溫度變化；量測點 10, 11 與 12 所量測到的溫度範圍約從室溫增加到 175o C 以下左右，其中量測點 12 在試驗時 間 6 分鐘之後有溫度下降的趨勢，最後溫度為 82oC，這可能是試驗時間後期的 火焰變小或玻璃破裂變形，使得熱電偶未能緊貼於玻璃表面，因而使得量測溫 度有下降的趨勢。量測點 13 的溫度變化則是約從室溫增加到 180oC，但量測點 14 的溫度變化亦與量測點 12 有相同的變化趨勢，均是在試驗時間 6 分鐘之後 有溫度下降的趨勢，最後溫度為 120oC，此現象亦也許是試驗時間後期的火焰 變小或玻璃破裂變形，使得熱電偶未能緊貼於玻璃表面的因素所造成。
圖 3-15 太陽光電模組正面各點溫度變化
(資料來源：陳瑞鈴，林大惠，雷明遠，王天志，蘇鴻奇，陳俊貴，
胡幃傑，劉育良，綠能光電模組建築構造之防火性能精進研究。內
政部建築研究所協同研究報告，2015 年 12 月。)
圖 3-16 太陽光電模組背面各點溫度變化
(資料來源：陳瑞鈴，林大惠，雷明遠，王天志，蘇鴻奇，陳俊
貴，胡幃傑，劉育良，綠能光電模組建築構造之防火性能精進研
究。內政部建築研究所協同研究報告，2015 年 12 月。)
圖 3-17 為太陽光電模組在延燒試驗過程的輸出電壓與電流變化。由圖顯示 太陽光電模組在尚未進行延燒試驗之前的輸出電壓與電流分為 3 V 與 0 A，當油 盤火焰引燃的瞬間，太陽光電模組受到火焰亮度與輻射的照射影響，進而使得 輸出電壓與電流有急遽上升的現象發生；輸出電壓由 3 V 增加至 55.8V，而輸 出電流則是由 0 A 增加至 2.62 A；之後隨著延燒時間的增加，火焰的高溫開始 讓太陽光電模組的玻璃與玻璃夾層內的化合物產生碎裂與剝落，進而使得電壓 與電流的輸出產生急劇性的減少。最後於試驗時間 2 分鐘之後，太陽光電模組 的輸出電壓與電流便分別降至為 0 V 與 0 A；在之後剩餘的延燒試驗時間，該太 陽光電模組的輸出電壓與電流亦沒有產生任何的變化。圖 3-17 太陽光電模組延燒過程的電壓與電流變化
(資料來源：陳瑞鈴，林大惠，雷明遠，王天志，蘇鴻奇，陳俊
貴，胡幃傑，劉育良，綠能光電模組建築構造之防火性能精進研
究。內政部建築研究所協同研究報告，2015 年 12 月。)
第四章 非承重外牆防火試驗法研究探討
第一節 各國法規探討
101 年建築研究所自行研究報告「非承重外牆與層間縫隙耐火性能驗證基 準之研究」[4]的研究內容指出外牆與樓板層間縫隙、外牆有無開口之耐火性及 外牆開口噴出火焰對上層開口或鄰棟開口延燒耐火試驗法，現行法規並未規範 且 CNS 亦無適用之試驗法標準，然而目前歐盟 EN 標準及美國 ASTM 標準， 則有相關的驗證標準，因此便分析 BS EN 1364-3、BS EN 1364-4 及 ASTM E2307 探討適用國內採用之試驗法[32-35]。 有鑒於前期研究已將 EN 與 ASTM 試驗法進行比較與說明，亦討論各試驗 法之優缺點，但目前國際上還有其他的試驗法如 ISO 13785-1, ISO 13785-2 與 NFPA 285 等，因此本研究亦將 ISO, EN, ASTM 與 NFPA 進行整體性的分析討論 與比較，並將結果依照建築研究所防火試驗中心之現有設備與場地給予規劃與 建議。 4-1 BS EN 1364-3 與 BS EN 1364-4 [32][33] 圖 4-1 至圖 4-3 顯示 BS EN 1363-1 標準升溫曲線[32]以及 BS EN 1364-3 內 部或外部曝火試驗的示意圖。圖 4-4 至圖 4-12 除了顯示內部或外部曝火的試驗 方式之外，亦分別說明試體外部曝火的安裝方式、平直或多面試體的配置方 式、熱電偶相關的的配置位置(平均溫升或最大溫升)，圖 4-13 則是說明不同牆 體結構時所需對應的試驗法。圖 4-14 至 4-18 顯示 BS EN 1364-4 試驗法於平直 式體或多面試體時，不同試驗情況下的熱電偶分佈位置(平均溫升與最大溫 升)；表 4-1 則是說明相關試驗條件的情況與原理，並就曝火情況、測試組件、 測試條件以及試驗所須之耐火性能進行說明。圖 4-19 亦有說明不同牆體結構時 所需對應的試驗法。由 BS EN 1364-3 與 BS EN 1364-4 的相關試驗法可知在複雜度方面，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[33][34] 。
