建築外牆飾板防火性能研究初探
內政部建築研究所自行研究報告
中華民國 107 年 11 月
PG10705-0074
建築外牆飾板防火性能研究初探
研究主持人：陳佳玲
研 究 期 程 ：
中華民國 107 年 1 月至 107 年 12 月
內政部建築研究所自行研究報告
中華民國 107 年 11 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... 1 ABSTRACT... 5 第一章 緒論... 7 第一節 研究緣起與背景... 7 第二節 研究目的及方法... 8 第三節 預期成果... 8 第二章 規範與文獻回顧... 9 第一節 建築外牆飾板構造及設計工法... 9 第二節 英國倫敦 Grenfell Tower 大 火 分 析 ... 14 第三節 外牆保溫飾板火災特性研究... 16 第四節 國外外牆保溫系統防火性能要求... 21 第三章 外牆保溫材料防火實驗... 31 第一節 圓錐量熱儀試驗法... 31 第二節 保溫材料與板材結合之耐燃試驗... 58 第四章 結論與建議... 77 第一節 結論... 77 第二節 建議... 78 附錄一 研究業務協調會... 79 附錄二 期中審查會議紀錄... 81 附錄三 期末審查會議紀錄... 85 參考書目... 87表次
表 2-1 外牆節能設計手法分類 ... 10 表 2-2 BS 476-7 耐燃等級... 23 表 2-3 英國外牆保溫系統防火性能要求 ... 25 表 2-4 德國、歐洲及中國大陸 建築材料燃燒性能分級 ... 26 表 2-5 歐洲及中國 建築材料燃燒性能試驗方法 ... 27 表 2-6 上海市外牆外保溫材料防火設計要求 ... 29 表 3-1 試體加熱時間 ... 32 表 3-2 試體一覽表 ... 33 表 3-3 試體說明 ... 35 表 3-4 EPS-1、EPS-2、EPS-3 耐燃判定一覽表... 36 表 3-5 EPS-1、EPS-1、EPS-1 試驗結果表... 36 表 3-6 EPS-4 耐燃判定一覽表... 39 表 3-7 EPS-4 試驗結果表... 39 表 3-8 試體說明 ... 42 表 3-9 PU-1、PU-2、PU-3 耐燃判定一覽表... 43 表 3-10 PU-1、PU-2、PU-3 試驗結果表... 43 表 3-11 PU-25mm、PU-30mm 試體說明... 46 表 3-12 PU-25mm、PU-30mm 耐燃判定一覽表... 47 表 3-13 PU-25mm、PU-30mm 試驗結果表 ... 47 表 3-14 不同厚度試驗結果比較表 ... 47 表 3-15 XPS 耐燃判定一覽表 ... 51 表 3-16 XPS 試驗結果表 ... 51 表 3-17 試體組合說明... 53 表 3-18 PU+石膏板 耐燃判定一覽表 ... 54表 3-19 PU-25 ㎜+石膏板試驗結果表... 54 表 3-20 PU-25 ㎜+石膏板與 PU 試驗結果比較... 57 表 3-21 耐燃試驗結果 ... 57 表 3-22 延燒試驗試體 ... 60 表 3-23 延燒試驗參數表... 61 表 3-24 延燒試驗結果 ... 75
圖次
圖 2-1 通氣層工法 ... 11 圖 2-2 密著工法 ... 11 圖 2-3 外牆岩綿隔熱材 ... 12 圖 2-4 外牆外保溫系統構造 ... 13 圖 2-5 格蘭菲塔大樓火災當時 ... 15 圖 2-6 格蘭菲塔大樓火災後照片 ... 16 圖 2-7 外牆保溫系統構造圖 ... 16 圖 2-8 圓錐量熱儀試體 ... 17 圖 2-9 層間塞非曝火面的溫度變化 ... 19 圖 2-10 帷幕牆外表面火焰延燒限制範圍 ... 20 圖 2-11 實尺寸 EPS 外牆延燒試驗 ... 21 圖 2-12 BS-8414-1 試驗... 25 圖 3-1 圓錐量熱儀設備 ... 32 圖 3-2 EPS-1、EPS-2、EPS-3 試驗前後圖... 35 圖 3-3 EPS-1、EPS-1、EPS-1 熱釋放率時間曲線圖... 37 圖 3-4 EPS-1、EPS-1、EPS-1 總熱釋放量時間曲線圖... 38 圖 3-5 EPS-1、EPS-1、EPS-1 引燃時間... 38 圖 3-6 EPS-1、EPS-1、EPS-1 持續燃燒時間... 38 圖 3-7 EPS-4 試驗前後圖... 39 圖 3-8 EPS-4 熱釋放率時間曲線圖... 40 圖 3-9 EPS-4 總熱釋放量時間曲線圖... 40 圖 3-10 EPS-4 引燃時間... 41 圖 3-11 EPS-4 燃燒時間... 41 圖 3-12 試驗前後圖 ... 42圖 3-13 PU-1、PU-2、PU-3 熱釋放率時間曲線圖... 44 圖 3-14 PU-1、PU-2、PU-3 總熱釋放量時間曲線圖... 45 圖 3-15 PU-1、PU-2、PU-3 引燃時間... 45 圖 3-16 PU-1、PU-2、PU-3 燃燒時間... 45 圖 3-17 PU-25mm、PU-30mm 試驗前後圖... 46 圖 3-18 PU-25mm、PU-30mm 熱釋放率時間曲線圖... 48 圖 3-19 PU-25mm、PU-30mm 總熱釋放量時間曲線圖... 48 圖 3-20 PU-25mm、PU-30mm 引燃時間... 49 圖 3-21 PU-25mm、PU-30mm 燃燒時間比較... 49 圖 3-22 PU-25mm、PU-30mm 不同試驗時間總熱釋釋放比較... 50 圖 3-23 XPS 試驗前後圖 ... 50 圖 3-24 XPS 熱釋放率時間曲線圖... 51 圖 3-25 XPS 總熱釋放量時間曲線圖... 52 圖 3-26 XPS 引燃時間... 52 圖 3-27 XPS 燃燒時間... 53 圖 3-28 PU+石膏板 試驗前後圖 ... 54 圖 3-29 PU-25 ㎜+石膏板熱釋放率時間曲線圖... 55 圖 3-30 PU-25 ㎜+石膏板 總熱釋放量時間曲線圖... 55 圖 3-31 PU-25 ㎜+石膏板 引燃時間... 56 圖 3-32 PU-25 ㎜+石膏板 持續燃燒時間... 56 圖 3-33 CNS15213-1-建築物外牆立面防火試驗法-中尺度試驗設備 . 58 圖 3-34 延燒試驗設備示意圖 ... 59 圖 3-35 延燒試驗試體組裝 ... 59 圖 3-36 延燒試驗使用之平方火災燃燒器 ... 60 圖 3-37 無背板 EPS-3 在 50 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 62 圖 3-38 無背板 EPS-3 在 100 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 62
圖 3-39 有背板 EPS-3 在 50 kW 引燃條件之試驗歷程... 63 圖 3-40 有背板 EPS-3 在 100 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 63 圖 3-41 無背板 EPS-3 單點引燃之試驗歷程 ... 64 圖 3-42 有背板 EPS-3 單點引燃之試驗歷程 ... 65 圖 3-43 無背板 EPS-3 線性引燃之試驗歷程 ... 65 圖 3-44 有背板 EPS-3 線性引燃之試驗歷程 ... 66 圖 3-45 無背板 EPS-4 在 50 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 66 圖 3-46 無背板 PS 在 100 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 67 圖 3-47 有背板 EPS-4 在 50 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 67 圖 3-48 有背板 EPS-4 在 100 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 68 圖 3-49 無背板 EPS-4 單點引燃之試驗歷程... 68 圖 3-50 有背板 EPS-4 單點引燃之試驗歷程 ... 69 圖 3-51 無背板 EPS-4 線性引燃之試驗歷程 ... 70 圖 3-52 有背板 EPS-4 線性引燃之試驗歷程 ... 70 圖 3-53 無背板 PU-1 在 50 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 71 圖 3-54 有背板 PU-1 在 50 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 71 圖 3-55 無背板 PU-1 在 100 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 72 圖 3-56 有背板 PU-1 在 100 kW 引燃條件之試驗歷程 ... 72 圖 3-57 無背板 PU-25 ㎜ 在 50 kW 引燃條件之試驗歷程... 73 圖 3-58 有背板 PU-25 ㎜ 在 50 kW 引燃條件下之試驗歷程... 73 圖 3-59 無背板 PU-25 ㎜ 在 100 kW 引燃條件之試驗歷程... 74 圖 3-60 有背板 PU-25 ㎜ 在 100 kW 引燃條件之試驗歷程... 74
摘要
關鍵詞：建築外牆飾板、保溫材料、防火性能 一、研究目的 目前國內 CNS 試驗標準及相關規範並無明確規定建築外牆飾板的耐火與延燒試 驗標準及防火要求，但國外已有非常完善的相關標準及性能要求。而建築物外牆 飾板若具有防火性能，將可防止或延緩火焰成長與傳播，但近年為了提高建築物 節能常使用各種有機的外牆裝修系統，火災時是否造成火勢蔓延，實有疑慮？因 此著手進行外牆飾板防火性能的研究，有其必要性。 二、研究方法及過程： 1. 完成國外有關外牆飾板防火性能規定與試驗方法之蒐集分析。 2. 本研究將對市售之外牆飾板其保溫材料的種類進行調查，並進行試驗以了解 現有使用保溫材料之耐燃性能。 三、重要發現: 一、建築外牆飾板保溫材料的耐燃試驗：本研究以 CNS 14705-1 進行 4 組發泡 聚苯乙烯（EPS）、廠商研製的 3 組發泡聚胺脂（PU）、 2 組高度聚氨酯及 擠塑聚笨乙烯（XPS）耐燃試驗，結果為： 1.發泡聚苯乙烯（EPS）與擠塑聚笨乙烯（XPS）極易引燃並燃燒至試體殆燼， 為級外材料。由 EPS-1、EPS-2 及 EPS-3 也都為級外材料，且由試驗結果得 知密度愈大，其總熱釋放量愈高。 2.高度聚氨酯保溫材（PU-25 ㎜及 PU-30 ㎜），CNS 14705-1 試驗結果未能達到 耐燃 3 級性能的要求，且其總熱釋放量極大（79~95 MJ/㎡），遠超過標準 要求 8 MJ/㎡ 以內，但 PU-25 ㎜與石膏板（受熱面）結合受測的結果符合 耐燃 2 級，且總熱釋放量值很小（2.7~2.9 MJ/㎡）， 顯示易燃的保溫材料 與不燃材料的結合，可提升其防火安全等級。。3.11 組保溫材料試驗結果，PU-1 為耐燃 1 級及 PU-25 ㎜+石膏板為耐燃 2 級，其餘材料皆級外，不符耐燃要求。
二、建築外牆飾板保溫材料的中尺度延燒試驗：依據耐燃試驗的結果選用兩種發 泡型聚苯乙烯（EPS-3 及 EPS-4）與兩種聚胺脂（PU-1 及 PU-25 ㎜）進行延 燒試驗，結果為： 1.根據單點引燃的試驗結果，可以推論當外牆飾材使用 EPS 材料時，若是部分 的 EPS 裸露，並且不慎引燃，火焰會向上延燒，對高樓層有很大的危險性， 而溶解滴落的 EPS 也會造成造低樓層燃燒，液滴附著於背板上則會使火勢加 劇，反而增加火災危險性。且在有無背板的也影響了火焰延燒的大小、方向 及速率，因此外牆飾板其使用材料及工法都會影響其防火性能。 2.高度聚氨酯保溫材（PU-25 ㎜），於 CNS 14705-1 試驗屬級外材料，但本項 材料符合 ASTM E 648 CRF≥0.45 W/㎝2 （Class 1）及 UL-94 一級（燃燒速 度小於 75 mm/min），於本研究延燒試驗時，單點以及線性引燃條件下皆為 引燃火焰移開隨即熄滅並不會延燒，但於 50kW 及 100kW 條件下都會延燒至 試體頂端，結果與 CNS 14705-1 試驗時試體燃燒殆盡有相同的結果，由此推 論，這種材料於一定的熱輻射環境下才會被引燃，但一但引燃則會持續延燒， 若應用於實際建築上，火災發生時若火勢較大則有危險性。 3.符合耐燃 1 級之聚胺脂發泡保溫材（PU-1），以 4 種引燃方式（燃燒器 50 kW 火源、燃燒器 100 kW 火源、噴燈單點引燃以及線性引燃）試驗結果都無 燃燒及延燒的現象。 四、主要建議事項： 建議一 中長期建議：提昇建築物外牆飾板的防火性能 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部建築研究所
由保溫材料 CNS 14705-1 耐燃試驗及中尺度延燒試驗結果發現，未具耐燃等級之 保溫材料也同樣會發生延燒現象，若應用於外牆上，一但發生火災，將有極大的 危險性。國內各類規範中均未對外牆保溫材料之耐燃或火性能有明確要求，建議 研議或修訂相關標準或納入相關防火安全法規。 建議二 中長期建議：由本計畫的測試結果發現，保溫材料與包覆材料的相互結合，可以 提昇其耐火性能，但也有可能因保溫材料受熱裂解後附著於包覆材上反而造成火 勢加大或因滴落物質使低樓層的外牆燃燒，建議繼續對外牆保溫系統防火性能進 行試驗研究，以驗證各外牆系統各工法結合的防火與阻熱性能。 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部建築研究所
ABSTRACT
Keyeords: Building exterior wall panel, Insulation Materials, Fire performance
I.Research purposes:
If the exterior fascia of the building has fireproof properties, it will prevent or delay the growth and spread of the flame.However, in recent years, in order to improve the energy efficiency of
buildings, various organic exterior wall decoration systems are often used. Is there any fire in the fire? Is there any doubt?
II.Expected results:
1. Completion of foreign collection and analysis of fire performance regulations and test methods for exterior wall trim.
2. This study will investigate the types of insulation materials for commercially available exterior wall panels and conduct tests to understand the flame resistance of existing insulation materials. 3. Extinguishing test of external wall insulation materials to
investigate the fire performance of exterior wall panels for revision of current relevant regulations.
第一章 緒論
第一節 研究緣起與背景
在民國六、七十年代，我國興建了大量的 RC 構造建築物，且外牆飾材普遍 採用磁磚，雖然磁磚能夠保護建築物之表面，但隨著時間增長及颱風、地震及氣 溫劇烈變化等因素交互作用下，導致外牆飾材易產生剝落及缺損等問題，不僅影 響建築物美觀，甚至危害到民眾的公共安全。根據統計，六都超過 20 年的老舊 建築共 387 萬 2,430 戶［1］，這些老舊建築物外牆面貼磁磚的工法已開始出現老 化現象，極易造成剝落問題，為解決此類問題都常是透過外牆整建的方法改善。 內政部訂定「中央都市更新基金補助辦理自行實施更新辦法」［2］作為自主補助 作業之法源依據，已逐年受理數直轄市、縣（市)政府推動的一系列的「老屋拉 皮」風，補助老房子或外牆破損的大樓進行外牆美化，使既有建築物透過整建活 化，再賦予新的生命週期達到都市更新目的及資源再利用的永續發展目標。 且因地球暖化與永續共生的需求，建築外牆節能設計概念已廣泛應用，對於 亞熱帶氣候我們，更要思考如何利用外牆節能飾板的應用，於夏季時達到隔熱、 遮陽、通風的功能，在寒冷的冬天又具有蓄熱保溫的效果，因此建築外牆外保溫 技術，在建築節能技術中具有越來越重要的地位。但無論是老屋牆體破舊損壞的 更新到使用新思維做建物外牆的設計，除必須思考其材料使用的耐用性、美觀性 及節能外，應要同時顧及安全性，建築物防火安全性和節能材料之間不應存在衝 突，2017 年英國 GrenfellTower 高樓大火即為警示。 外牆裝修工法一般有面貼磁磚、外牆塗料處理、或外牆飾板等等，本研究將 以含有保溫材料之外牆飾板作為防火性能之探討。外牆保溫飾板就是採用導熱系 統較低的絶熱材料與建築物牆體固定為一體，增加牆體的熱阻值，而達到保溫或 斷熱效果的一種工程作法，起源於 20 世紀 40 年代的瑞典和德國。無論從建築物 外觀裝飾效果還是居住的舒適程度，外牆保溫系統都是一項可考慮並應用的節能 技術。然而近年來連續發生的火災，如： 2009 年中國北京電視文化中心、 2010 年上海市靜安區公寓大樓火災事故、 2015 年杜拜火炬大廈（Marina Torch）及 2017 年倫敦 Grenfell Tower 發生火災事件等等，建築物外牆材料的易燃、可燃性已造成多次重大火災，如何提高建築外牆飾板之防火性能已成為一個重要課 題，本研究主要針對含有保溫材料之外牆飾板應用於之防火性能進行探討，並透 過國內外文獻彙整及實際進行實驗驗證，提出外牆保溫系統在防火中存在的問題 及對策，以提高建築物的防火安全性。
第二節 研究目的及方法
目前國內 CNS 試驗標準及相關規範並無明確規定建築外牆飾板的耐火與延 燒試驗標準及防火要求，但國外已有非常完善的相關標準及性能要求。而建築物 外牆飾板若具有防火性能，將可防止或延緩火焰成長與傳播，但近年為了提高建 築物節能常使用各種有機的外牆裝修系統，火災時是否造成火勢蔓延，實有疑 慮？因此著手進行外牆飾板防火性能的研究，有其必要性。 1. 蒐集國外對外牆飾板隔熱材料相關防火標準的主要內容及要求，以彌補我國 標準規範的不足，促進我國建築外牆飾板系統防火安全性能整理提高。 2. 擬透過各國外牆飾板火災之相關文獻收集，分析可燃性外牆飾板的火災特性， 探討相關的防止延燒設計手法。 3. 探討我國常見建築外牆飾板隔熱常使用之有機保溫材其優勢特點，並對於市 面上應用廣泛之發泡聚苯乙稀、聚氨酯泡沫及擠塑聚苯乙稀等材料進行燃燒 性能試驗，探討其耐燃等級，並進一步對外牆保溫系統進行延燒試驗，以探 討外牆飾板火災時存在之危險性。第三節 預期成果
3. 完成國外有關外牆飾板防火性能規定與試驗方法之蒐集分析。 4. 本研究將對市售之外牆飾板其保溫材料的種類進行調查，並進行試驗以了解 現有使用保溫材料之耐燃性能。 5. 對外牆保溫材料進行延燒試驗試驗探討外牆板之防火性能，以供現行相關法 規修訂參考。第二章 規範與文獻回顧
第一節 建築外牆飾板構造及設計工法
壹、建築外牆飾材之定義：
建築外牆飾材是指以：1. 「以濕式貼著飾面」如陶瓷面磚（如鋼磚、馬賽 克、小口磚、丁掛磚、方塊磚、石英磚等）、石材、仿石材、其他濕式貼著飾材。 2. 「粉刷飾面」之飾材，如洗石子、抿石子、斬假石、其他粉刷飾材。3. 「飾 材乾掛飾面」如石材、仿石材、其他乾掛飾材，等工法黏著或設置於外牆構造體 之建築材料。但不包括帷幕牆（帷幕牆屬外牆構造，非屬外牆飾材）、招牌廣告、 樹立廣告、空氣調節設備、鐵窗等之設置。[3] 建築技術規則規建築設計施工篇[4]第一條規定：「外牆：為建築物外牆之牆 壁」、「承重牆：承受本身重量及本身所受地震、風力外並承載及傳導其他外壓力 及載重之牆壁」，本研究之範圍主要係針對材料應用於外牆保溫飾材之防火性探 討，因此非屬結構性能之牆體。貳、國內外常應用之外牆節能工法、構造及材料
一般常見的外牆隔熱原理為利用隔熱材與空氣層區隔內外牆以隔絶外界熱 量進入，國內由於構造與經濟性的考量，一般只考量防水層後在外牆貼設磁磚或 丁掛，通常仍不足以達到隔熱之效果。但為了建築物的節能和保溫，則會在外牆 面加上保溫材料，以達到炎熱的夏季外面的熱氣不會傳到室內，而冬季室內的溫 度不會散失到外面。 依據內政部建築研究所-外牆節能技術指南草案［5］牆外節能設計手法分為 五大類型，如表 2.1 所示。表 2-1 外牆節能設計手法分類
（資料來源：內政部建築研究所，外牆節能技術指南草案） 其中，外牆節能設計手法 M 隔熱構造與材料 RS-M02 隔熱牆體構造之節能 特性主要與壁體的熱傳透率（Ｕ值）有關，就外牆構造之熱傳透率而言，12cm 厚 的 RC 外牆 U 值高達 3.78，而有良好隔熱層鋁金屬帷幕牆可在 0.71 以下［ 6］，可知 RC 外牆既笨重且其隔熱效能不佳，外牆構造應以減少外熱侵入為必要 條件，因此建築物外牆需增加隔熱性能與降低日射吸熱，唯有加裝隔熱材料才能 有良好之節能外牆。 林子平等人研究[7]，外牆用 0 ㎜ 到 55 ㎜ 隔熱材料厚度，其對應的 Ｕ 值是從 6.0 W/m2 K 到 0.56 W/m2 K，結果顯示，藉由增加外牆隔熱材料來降低立 牆的 Ｕ 值，於台北、台中和高雄三個氣候區，對辦公室 4-10 月的空調顯熱負 荷的降低是有正面幫助的，其空調顯熱負荷基本上是隨著Ｕ值的降低而跟著線性降低。但使用隔熱處理時，須配合建築物之使用類型，對於室內發熱量大之建築 物過份的隔熱反而會增加空調負擔。 一、建築物外牆節能工法: 外牆飾板其節能工法依空氣層的有無可分為二種，如下圖所示［8］：其中通 氣層工法的組成是在外牆飾板與既有牆體間，裝設隔熱材以及留設空氣層，此雙 重外牆的構造方式不僅外層可以遮蔽裡層，而且中間空氣層還具有對熱的效果。
圖 2-1 通氣層工法
（本研究繪製）圖 2-2 密著工法
（本研究繪製） 原有牆體 隔熱材料 外牆材料 原有牆體 隔熱材料 外牆材料二、外牆節能飾板之構造： 104 年度內政部建建築研究所委託研究報告「建築節能外牆之應用研究」［ 9］中提出二種外牆構材可作為節能外牆構造之參考範型： （1） 外牆岩綿節能隔熱工程：外牆熱傳導率 U 值可降至 0.6，有效降低建築 耗能。 1. 原建築牆體 2. 高強度建築接著黏結膠漿 3. 天然火山岩綿 4. 抗機械撞擊特製透氣防火耐震膜 5. 高分子玻璃纖維網 6. 玻璃、薄片石材、磁磚、塗料
圖 2-3 外牆岩綿隔熱材
（資料來源：綠色魔法學校） （2） 外牆外保溫及防水裝飾系統 EIFS ：根據美國材料和試驗協會 ASTM 定 義，外牆外保溫系統（Exterior Insulation and Finish System，EIFS） 是一種非承重的外牆覆蓋系統。其構造為：圖 2-4 外牆外保溫系統構造
（資料來源:建築外牆整修維護之材料與技術發表會[10]） 三、節能保溫材料類型: 目前各國廣泛採用的節能外牆材料主要有無機保溫材料及有機材料二大類， 其性能比較： （1） 無機保溫材料：是一種採用無機材料作為原料研製而成的保溫材料，如 岩綿、玻璃綿等，此種材料具備安全不燃、高效能的隔音特性、節能環 保且價格低廉，雖其材料本身無防火的問題，但是其強度低、吸水率高 且保溫性能較差。 （2） 有機保溫材料：1. 發泡聚笨乙烯（expandedpolystyrene board，EPS）， 俗稱保麗龍，為保溫材節能材料裡應用最廣多的材料，屬熱塑性高分子材 料，在燃燒過程中，會有滴產生而且會有收縮現象。目前生產的的阻燃聚 苯乙烯最常使用的方法是添加阻燃劑。2. 擠塑聚笨乙烯（XPS）為聚苯板 的一種，以聚苯乙烯樹脂為主要成份，添加少量添加劑，以加熱擠塑成型 的硬質泡沫塑料製品。具防水與保溫作用，剛性強抗壓性佳，導熱系數低， 用於屋面頂、地板或牆面的節能材料極為適合。3. 酚醛板：是由苯酚和 甲醛的酚醛樹脂與其他添加劑和填充劑等混合製成的多孔型酚醛泡沫板， 其熱導系數比擠塑聚苯板低，日本國家的保溫材料大量使用此類材料。但 1. 原建築牆體 2. 建築黏結膠泥 3. 絶緣隔熱層/EPS 透氣節能板 4. 無水泥基透氣防水纖維性材 5. 高分子玻璃纖維網 6. 玻璃、薄片石材、磁磚、塗料酚醛板有容易粉化、強度低、脆性無延展性和高吸水率的缺點，不適合作 為外牆保溫的材料［11］。4. 石墨聚苯板：為發泡聚苯板的一種，在聚 苯乙烯原枓裡添加了可以反射熱輻射的材料，使保溫性能大量提高。在歐 洲 石 墨 聚 苯 板 是 目 前 保 溫 材 料 中 最 優 的 保 溫 節 能 材 料 。 5. 聚 胺 酯 （polyurethanes，PU）：1937 年德國拜爾首先用二異氰酸酯與二元醇反 應製成，硬質泡沫聚胺酯主要用作隔熱、吸音、包裝、絕緣材料等［12］。 有機保溫材料，其優點是質輕、保溫、隔熱性好，但最大的缺點是易 燃燒防火性差，燃燒時烟霧大、有毒性。特別是 EPS 及 XPS 耐火性極差， 在 80°就產生熔融變形滴落，雖節能效果很好，但火災隱憂大大增加［13］。
第二節
英國倫敦
Grenfell Tower 大 火 分 析
2017 年 6 月 14 日 淩 晨 英 國 倫 敦 西 區 白 城 24 層 格 倫 菲 大 樓 （ Grenfell Tower）發 生 大 火 ， 鏡 報 報 導［ 14］， 歷 經 24 小 時 之 後 ， 現 場 依 然 看 得 到 火 苗 。 Grenfell Tower 建於 1974 年，為地上 24 層、67.3 m 高、127 戶、227 間房間之建築物。火災當天至少有 200 名消防員和 40 輛 消防車參與滅火，大火之後整座塔樓幾乎被火災摧毀。起火原因為 4 樓住戶之 冰箱故障起火後通報 999，消防隊於 6 分鐘內抵達，隨即撲滅室內火災，但未 發現火苗已延燒引燃外牆易燃材料，當消防隊員離開大樓時發現外部火勢已無法 控制。這場火災：至少 87 人死亡，百餘人受傷。（圖 2-5 及圖 2-6） 2016 年 5 月 格 倫 菲 大 樓 耗 資 1000 萬 英 磅 進 行 外 牆 拉 皮 工 作 ， 為 了 隔 熱 保 暖，使 用 鋁 板 複 合 材 料 作 為 外 牆 包 覆 材 料，這 種 建 材 屬 於 三 明 治 型 結 構 ， 由 二 層 鋁 板 中 間 包 覆 聚 乙 烯 樹 脂 （ 圖 2-7） 所 組 成 。 為節省 成本其鋁板複合材料夾層（PE）及固定於水泥 牆之內部隔熱層(聚異氰酸酯樹脂 /PIR）皆選用了較便宜的非耐火材料，以致在火災時導致快速延燒，並且這些大 量的非耐火材料成為增長火勢的可燃物，讓火勢足以持續燃燒，鋁板複合材料夾 層中的 PE 屬易燃性樹脂，而固定於水泥牆之隔熱層 PIR 雖不易被小火焰引燃， 但遇大火仍會燃燒。而外牆包覆層（Cladding）與內部隔熱層（PIR）之間設計 了一道隔熱用的空氣層間隙（Air cavity），這道空氣層間隙形成煙囪效應，使火焰快速竄燒，速度為一般開放空間延燒速度之 5~10 倍；而包覆層（Cladding） 亦會彈開水柱，使消防水柱無法觸及空氣層間隙中流竄的火焰，使滅火更為困難， 火勢延燒狀況［ 15］。 為了調火災真相，英國隨即成立「格倫菲格塔調查團」。經過一年調查報告 指出，讓該大樓成為死傷慘重的惡火地獄頭號致命關鍵，即是不合規定的外牆包 覆系統，因使用了易燃建材，加上窗框未保留防火間隙，二者加成效果下，使用 火苗得以沿著外牆，在半小時內就快速垂直向上延燒。調查團一位消防工程專家 陶德（Colin Todd）表示，格倫菲大樓的外牆飾板，並没有施行英國政府的「BS 8414」外牆防火測試。包含當地政府委託管理大樓的「肯辛頓與切爾西房客管理 組織」（TMO）、倫敦消防隊，都並沒有對新裝修的外牆包覆層進行火災風險評估， 安裝過程與把關大有問題。且於 2011 年重新換裝的 106 扇防火門，「不符消防規 定」；防火時效應為 60 分鐘的防火門，僅僅撐了短短的 20 分鐘，功效不到 3 分 之 1［16］。
圖 2-5 格蘭菲塔大樓火災當時
（資料來源：路透社）圖 2-6 格蘭菲塔大樓火災後照片
（資料來源：美聯社)圖 2-7 外牆保溫系統構造圖
第三節 外牆保溫飾板火災特性研究
以目前的技術及市場的普及性下，聚笨乙烯和聚氯酯發泡材料在節能外牆中 的使用最為普遍。作為牆體的保溫隔熱層，未進行耐燃處理的普通聚笨乙烯和聚 氨酯發泡材屬易燃材料，經過耐燃處理的聚笨乙烯和聚氯酯發泡材可達到國內裝 修材料耐燃 1 級至耐燃 3 級的等級。但國內的各類規範中均未對外牆保溫材料耐 燃或防火性能有明確要求，致使外牆保溫材料存在火災易燃的危險性。 建築物起火時，門窗玻璃在火焰或高溫下，很快破碎脫落，火舌從這些破碎 的門窗伸出再向外蔓延途逕有：1. 為輻射熱穿過門窗引燃對面的建築物外牆； 2. 是火舌從窗口伸出向上竄，將上層窗口的可燃物引燃，逐層向上蔓延。特別外牆飾板發生火災後，因煙囪效應火災蔓延特別迅速。如果外牆飾板的裝飾材為 瓷磚、石材等材料，當發生火災時，火焰和烟氣將使局部外牆面溫度升高，可能 因面磚與保溫層的導熱系數不一致而出現變形，而造成面磚大面積脫落，此時保 溫材料若未有任何耐燃或防火功能，很快會引燃大量燃燒導致火災迅速擴大蔓 延，同時，保溫材料燃燒產生的烟氣及毒氣對於消防人員造成極大傷害。 Chow, C. L.［17］ 等人提出使用較差的隔熱材料會導致較高的熱量損失， 從而增加供暖，通風和空調系統的製冷或供暖負荷。新的建築特色，如雙層立面 可能會降低散熱率。但是，對於具有隔熱外牆的建築物來說，更容易發生閃燃。 火災中產生的熱量會被困住，使室內空氣溫度迅速上升。 陳建忠［18］等人於研究圓錐量熱儀之發展與應用時提出，利用圓錐量熱儀 試驗結果可適切地了解建材燃燒時之熱釋放率變化情形，並可模擬不同物品在火 災發生時，可能產生 之生成物，如黑煙、有毒物、腐蝕物等。早期法規遇到的 問題在於判定不燃物的重要變數不合理，發展至今認定熱釋放率可作為重要判定 指標，現今國際上普遍肯定圓錐量熱儀具有足夠公信力。 朱春玲［19］ 等 人 提出圓錐量量熱儀小樣品的試驗結果，可用於外牆保溫 系統可否通過大尺寸防火實驗的初步判定。根據其試驗的熱釋放率峰值分為 3 類：（1）當熱釋放率峰值﹥5 kW/m2 時，可判斷系統不具火焰傳播性，不需進行 系統防火試驗；（2）當熱釋放率峰為 5 kW/m2 ～250 kW/ m2 時，不能判斷系統不 具火焰傳播性，需進行系統防火試驗；（3）當熱釋放率峰值﹤250 kW/m2 時，可 判斷系統具火焰傳播性，不需進行系統防火試驗。
圖 2-8 圓錐量熱儀試體
曾緒斌［20］等人以三個不同的外牆保溫系統進行試驗，分別為薄抺灰外牆保溫系統、金屬面外牆保溫系統及帷幕外牆保溫系統，其 3 組試體都以聚氨酯 泡沫為保溫材料。試驗先以氧指數試驗及 SBI 試驗對聚氨酯泡沫保溫材料進行 性能試驗，其燃燒性能達到 Ｃ 級即為難燃材料。再以實體建築的 2、3、4 層 外牆裝設外牆保溫系統，以木堆作為火源，模擬房內起火其火焰和熱氣通過窗口 向外噴射，觀測火災發生後外牆保溫系統是否會被引燃及火焰傳播是否會造成相 鄰樓層的房間著火。3 組以同樣為 Ｃ 級的難燃材料為保溫材的外牆系統，實體 建築物防火實驗其結果為：金屬面外牆保溫系統的防火性能較差，具有較高的火 災危險性，薄抺灰外牆保溫系統及帷幕外牆保溫系統的表現相對較具有一定的防 火性能。可知，建築外牆保溫系統的防火性能除了與保溫材料的燃燒性能有關外， 外牆保溫系統的自身結構及應用方式也是重要影響因素，而達到難燃等級以上的 聚酯保溫系統可以有很好的防火安全性能。 萬復森［21］使用未具試體頂端延伸板及具試體頂端延伸板兩項實驗，針對 不同寬度及厚度之 1 m 高 PMMA 進行牆面火焰延燒研究。依具延伸板的實驗結 果得知：1. 其火焰高度於延燒後期有明顯產生差異，越寬的火焰，其火焰高度 愈高。2. 火焰的加熱強度，明顯隨火焰寬度增加而增加。3. 火焰寬度應確實會 影響延燒結果，牆面火焰延燒速率隨著火焰寬度增加而增加，且寬度對火焰的高 度及加熱強度均有影響。 曾緒斌［22］研究中以 3 組薄抺灰外牆保溫系統進行實體火災試驗，其分 別使用等級為 Ｃ 級（試體 1）、Ｂ 級（試體 2）與 Ｄ 級（試體 3）的聚氨酯保 溫材料。實驗主要觀察火焰傳的速度和高度、試驗後保溫材料碳化或損毀的範圍 及對相鄰樓層的影響。 由於薄抺灰外牆保溫系統表面是一層水泥砂漿，對火焰具有一定的扺制作 用，但隨著火災規模的增加，聚氨酯發泡材在火焰的熱作用下會分解出可燃氣體， 可燃氣體被點燃，則保溫系統則被引燃。試驗結果保溫材料為試體 1（C 級）及 試體 2（B 級）的外牆系統在實體火災實驗中防火性能明顯好於試體 3（D 級）。 試驗過程中火焰延燒高度，試體 3 的蔓延高度為 5.0 m，試體 1 約為 4.5 ｍ，所以外牆系統表面高度 2.5 m 及 5 m 處，試體 1 的溫度小於試體 3，而 相鄰樓層間內屋頂溫度試體 3 也是較高，但 3 組試體均未超過 200 ℃（若房
間內屋頂溫度超過 200 ℃，就容易造成房間內可燃物的燃燒）。
蔡綽芳［23］以 ASTM E2307-15b（層間塞）與 NFPA 285（外牆延燒）熱電 偶布放的方式，進行帷幕牆與層間塞的防火與阻熱性能試驗。該試驗進行至 54 分鐘 33 秒，發生火焰穿透層間塞並引燃阻煙膠後終止。其試驗結果為： 1. ASTM E2307-15b T-Rating 要求，當層間塞的量測表面上任一點溫度高於起
始溫度 181 ℃ 以上、或是平均量測溫度高於起始溫度 139 ℃ 以上時，即 判定層間塞的阻熱功能失效，或是有火焰竄出，則是防火性能失效。試驗 52 分 27 秒時，位於中間位置所量測的溫度超過 206 ℃ 的上限，因此判定此 層間塞未具有 1 小時的防火與阻熱性能。
圖 2-9 層間塞非曝火面的溫度變化
2. 依 NFPA 285［24］所要求之熱電偶布放位置，該試驗總共僅需進行 30 分鐘， 並依據帷幕牆外表面的火焰不得延燒至窗戶以上 3.05 公尺處（火焰不得延 燒至紅框範圍）以及量測溫度不得高於 538 ℃，作為判定通過測試標準。的 判定方式來檢視帷幕牆的防火與阻熱性能，則該帷幕牆結果符合 NFPA 285 在 30 分鐘內的測試要求。圖 2-10 帷幕牆外表面火焰延燒限制範圍
（資料來源：蔡綽芳等人，2017） 本計畫結果發現，純粹使用具有防火時效性的層間塞材料與帷幕牆相互結 合，並無法完整確保其防火與阻熱時效性，因各項構件的施工與接合部的保護措 施均會影響帷幕牆與層間塞的防火與阻熱性能。因此要提昇帷幕牆與層間塞的防 火性能，需以具有防火與阻熱性能的材料及使用耐燃材料保護各部件接合部位。 宋長友［25］等人針對整體構造系統以 UL 104 牆角防火試驗、BS 8414-1 窗口防火試驗進行，針對局部構造或單一材料以 GB/T 8625 中尺度燃燒爐試驗， 小尺度 ASTM E 1354 圓錐量熱儀試驗進測試。透過大量試驗數結果得知：1. 有 機保溫材料的燃燒性能是影響系統防火安全性的基本條件，通過大量實驗證明， 外牆保溫系統構造設計（包含粘結或固定方式、防火層間帶、防火保護面材及面 材厚度），可以解決有機保溫材料的防火安全問題。2. 大尺寸的牆角火災實驗和 窗口火災實驗，是對外牆保溫系統的整體防火性能進行檢驗，可以觀測到火焰在 保溫系統的水平或垂直的延燒能力，以實際火災對建築物的攻擊而言，大尺寸實 驗更具普遍意義。3. 小尺度圓錐量熱儀試驗結果科學、客觀地表現了外牆保溫 系統對火反應的特性，實用性強，可用於外牆輔助檢驗。4. 外牆保溫系統防火 等級劃分及適用建築高度規定是提高防火安全性的有效途徑。牆板的延燒試驗，此研究先將 EPS 試體進行了圓錐量熱儀試驗，在熱通量 50 kW/m2 時，長 10 公分寬 10 公分的 EPS 試體最大熱釋放率為 4.52 kW/ m2 ， 接著將垂直方向的岩棉作為防火阻隔時，研究不同的岩棉寬度以及岩棉間距對於 EPS 溫度與延燒速率之影響，實驗結果發現岩棉作為防火阻隔時，間距寬度越 低，越能有效減少 EPS 之延燒速率。最後進行了實尺寸七層樓高的 EPS 外牆延 燒試驗，使用 30 公分寬的水泥作為垂直防火阻隔，實驗結果證實垂直的防火阻 隔能夠有效阻擋 EPS 外牆發生火災時火焰水平方向的延燒。
圖 2-11 實尺寸 EPS 外牆延燒試驗
(資料來源：Liang Zhou 等人,2017)第四節 國外外牆保溫系統防火性能要求
在歐美等外牆保溫系統廣泛應用的國家，對於防火性能有嚴格的要求，對不 同的外牆保溫系統和保溫材料均有訂定防火測試的方法和分級標準，並考慮燃燒 時煙產生量及煙毒性的釋放，同時對不同防火等級的外牆保溫系統應用在哪類建 築使用的範圍進行限制。從試樣尺度劃分試驗方法的類別，包括小尺寸試件試驗、 中尺寸試件試驗和大尺寸模型火試驗。小尺寸試驗主要是對保溫材料的燃燒性能 進行檢驗；中尺寸試驗可以對保溫材料的燃燒性能進行檢驗，也可以針對具有某 種構造的外保溫系統進行檢驗；大尺寸試驗可以對整個外保溫系統的所有構造進 行檢驗。壹、美國防火性能要求
美國國家建築規範（IBC）對外牆保溫材料要求為： 1. 保溫材料依據 ASTM E84 進行火焰傳播速率試驗，依其實驗結果的火焰延燒指數（FSI 值）和烟密度（SDI）將材料分成 A、B、C 3 個等級。A 級為 0＜FSI ＜25 且 SDI＜450；B 級為 26＜FSI＜75 且 SDI＜450；C 級為 76＜FSI＜200 且 SDI＜450。並依據 NFPA 259建築材料的潛熱性能的標準測試方法測得之 熱釋放量不應超過 22.7 MJ/M2 。潛熱性能為建築材料的一種燃燒性能數據， 用以限制發泡保溫材料使用的厚度各密度，以減少建築火災發生時材料可釋 放的熱量。 2. 系統防火性能要求為：（1）依據 ASTM E 119 建築結構和材料的防火試驗確 認其外牆的耐火性能没有降低符合規範要求；（2）依據 NFPA 285「含可燃成 分的非承重外牆火災延燒特性」試驗法對外牆系統其火焰傳播特性進行評估， 屬中尺度防火試驗;（3）進行整體外牆系統作全尺度的火災試驗，試驗結果 符合要求標準時，除需滿足 ASTM E84 對材料的基本要求外，不需再進行材 料及中尺度試驗。全尺度的試驗方法有 ASNI FM 4880 及 UL 1040 等試驗。 3. UL 1040 Standard for Fire Test of Insulated Wall Construction為模
擬建築物外部火災對建築物的攻擊，用於檢驗外牆保溫材料在火災發生後扺 抗損壞的能力。試體由二面成直角的保溫外牆構成，尺寸為長 6.10 m × 寬 6.10 m × 高 9.14 m 大牆角。火源為 1.22 m × 寬 1.22 m × 高 1.07 木 堆組成放置牆角處。判定條件為，試驗中試驗表面延燒範圍不得超過 2 個牆 體交叉線的 5.49 m；試驗後觀察試體，組成的材料燃燒損壞的程度，應隨火 焰延燒距離增大而減少。
貳、英國防火性能要求
英國材料防火等级 Class 0 是英國建築條例所批准文件中特别規定的防火 標準，對於超過一定高度的建築其保材料需使用符合 Class 0 級要求，以减少 火災發生的風險。Class 0 級需要同時符合 BS 476-6 及 BS 476-7 Class 1 要 求方可评定為 Class 0 级：1. BS 476-6 火焰傳播指数試驗（Fire tests on building materials and structures. Method of test for fire propagation for products)：其结
果以火焰傳播指数表示。分别計算 3 個時段，（0-3）分鐘、（4-10）分鐘及 （11-20）分鐘火焰传播指数 i（即 i1、i2、i3），並以總火焰傳播指数 I （即 I=i1+i2+i3）評估， I 值越高的材料，其阻燃性越低。
2. BS 476-7 火焰表面延燒試驗（Fire tests on building materials and structures. Method of test to determine the classification of the surface spread of flame of products)：試驗時樣品暴露在輻射源下，記 錄 1.5 分鐘及 10 分鐘樣品火焰延燒長度，等級分為，Class 1、Class 2、 Class 3 級 Class 4，4 個等級，Class 4 屬火災高危險性材料，不允許用 於建材。
表 2-2 BS 476-7 耐燃等級
火焰蔓延等級評估 等級 1.5 min 火焰蔓延長度 10 min 火焰蔓延長度 判定方法 級別 長度限制 (mm) 單片長度限制 (mm) 長度限制 (mm) 單片長度限制 (mm) BS476-7 Class 1 165 165+25 165 165+25 BS476-7 Class 2 215 215+25 455 455+45 BS476-7 Class 3 265 265+25 710 710+75 BS476-7 Class 4 超過 class 3 要求 英國建築防火安全規範（ADB）中對建築外牆保溫材料的防火要求依據建築 的類別、高度及邊界的不同，對外牆材料分別有不同的要求，且英國的材料燃燒 分級與歐盟的分級制都可使用。當建築的邊界線超過 1 ｍ 時，同一棟建築物隨 距地面高度不同可以採用不同等級的材料。另外，外牆保溫系統也可以選擇進行 BS 8414 的大尺度防火試驗，並依 BRE 135[27]進行性能性能判定，通過該試驗 後則無使用上建築物高度的限制。 BS 8414 為一模擬室內火災從建築物的窗口對外牆保溫系統向外擴散的原 理來檢驗建築外牆保溫系統是否具有阻止火焰的傳播性。當外牆保溫系統有阻止 火焰傳播的能力時，火災就不會擴散。實驗條件所提供的熱源以木堆為例，其木 堆尺寸為 1500 ㎜ × 1000 ㎜，高度為 1000 ㎜，試驗時間為 30 分鐘內提供的總熱釋放量為 4,500 MJ，熱釋放率最大值為（3±0.5）MW。試驗過程中，試體內 部熱電偶溫度不能超過初始溫度 500℃，外部熱電偶溫度不能超過初始溫度 600 ℃。
表 2-3 英國外牆保溫系統防火性能要求
類別 建築總高度 境界線 材料防火要求 住宅用 ＜ 18 m ﹥ 1 m 没有要求 ≦ 1 m 英國分級 0 級，或 歐洲分級 B 級 公共用 ＜ 18 m ＞ 1 m 距地面或公共出口上方 10 m 以內的部 分: 英國分級 火焰傳播指數 I≤20，或 歐洲分級 C 級 距地面或公共出口上方 10m 以上的部 分:無限制 ≦ 1 m 英國分級 0 級，或 歐洲分級 B 級 所有建築 ≧ 18 m ＞ 1 m 距地面 18 m 以內的部分: 英國分級 火焰傳播指數 I≤20，或 歐洲分級 C 級 距地面 18 m 以上的部分: 英國分級 0 級，或 歐洲分級 B 級 ≦ 1 m 英國分級 0 級，或 歐洲分級 B 級圖 2-12 BS-8414-1 試驗
(資料來源：Gaurav Agarwal 等人,2018)[28]參、歐盟、德國及中國大陸材料燃燒分級
歐洲依 EN 13501-1 與中國大陸依 GB 8624-2012 將建築物材料的燃燒性 能區分為六個等級，由 A 到 F ，其中 A 的等級最高，防火性能最好， F 的等 級最怟，防火性最差。德國則依 DIN 4102 將建築材料燃燒性能分為 A1、A2、B1、B2、B3 幾個等級，其分別代表材料遇火後的不燃性（幾乎不發生燃燒的材 料）、難燃性（有較好的阻燃作用）、可燃性（有一定的阻燃作用）及易燃的防 火性能（表 2-3）。而其燃燒性能等級劃分是根據材料燃燒遇火時所發生的著火 性、火焰傳播性、發熱量、煙產生量、碳化長度、毒性等等特性進行評估，試驗 方法包不燃材料爐、 SBI 單一燃燒試驗及垂直引燃試驗等（表 2-4）
表 2-4 德國、歐洲及中國大陸 建築材料燃燒性能分級
依據標準 級別 歐洲 EN 13501-1 德國 DIN 4102 中國大陸 GB 8624-2012不燃 A1/A2 A1/A2 A1/A2
難燃 B/C B1 B/C
可燃 D/E B2 D/E
易燃 F B3 F
表 2-5 歐洲及中國 建築材料燃燒性能試驗方法
级别 試驗方法 標準 A1 A1 建築材料不燃性試驗;和 EN ISO 1182、GB/T 5464 建築材料燃燒熱量試驗 EN ISO 1716、GB/T 14402 A2 A2 建築材料單一燃燒試驗;和 EN 13823、GB/T 20284 建築材料不燃性試驗;或 EN ISO 1182、GB/T 5464 建築材料燃燒熱值試驗方法 EN ISO 1716、GB/T 14402 B1 B 建築材料可燃性試驗方法(單一 火源直接受火的可燃性試驗);和 EN ISO 11925-2、GB/T 8626 (點火時間為 30s，總試驗時間是 60s） 建築材料單一燃燒試驗 EN 13823 、GB/T 20284 C 建築材料可燃性試驗方法(單一 火源直接受火的可燃性試驗);和 ISO 11925-2、GB/T 8626 (點火時間為 30s，總試驗時間是 60s） 建築材料單一燃燒試驗 EN 13823、GB/T 20284 B2 D 建築材料可燃性試驗方法(單一 火源直接受火的可燃性試驗);和 ISO 11925-2、GB/T 8626 建築材料單一燃燒試驗 EN 13823、GB/T 20284 E 建筑材料可燃性試驗方法(單一 火源直接受火的可燃性試驗) ISO 11925-2、GB/T 8626 （點火時間為 15s，總試驗時間是 20s） B3 F 未能达到 E 级要求肆、德國防火性能要求
德國建築規範對建築外牆保溫系統的防火技術要求為: 1. 醫院 幼兒園等公共建築保溫材料必須為 A 級材料。 2. 保溫材料燒燒性能，建築高度大於 22 M 為 A 級，高度小於 22 M 不低於 B2級。 3. 保溫材料與包覆材料組成之複合材料燃燒性能，建築高度大於 22 M 為 A 級。 4. 高度 7~22 M 的多層建築不得低於 B1 級，7 M 以下的不低於 B2 級。 5. 除高度 7M 以下的建築外，其他建築的外牆保溫系統均應進行全尺寸火災試 驗。 德國外牆保溫協會對於薄抺灰外牆保溫系統的燃燒性能要求為： 1. 建築高度小 7 m 以下的低層建築，其系統的燃統性能要求為 B1 級。 2. 建築高度為 7-22 m 的多層建築，其系統的燃統性能要求為 B1 級。 3. 建築高度大於 22 m 以上的高層建築，其系統的燃統性能要求為 A 級。且整 棟建築外牆都要使用同一等級的保溫系統，不可依高度的不用而採用不同等 級的保溫系統，如高度超過 22 m 時，全部都要使用 A 級的保溫系統［29］。
伍、歐洲防火性能要求
歐洲標準 ETAG 004 指南［30］中對於薄抺灰外牆保溫系統提出了一些原則 性的基本規定： 1. 外牆保溫系統和保溫材料應依據 CEN (PEEN 13501-1)進行燃燒性能 A-E 分 級。其燃燒性能等級應為 A1、A2、B 或 C 级。試驗時要綜合考慮保溫材料、 基層材、界面層和裝飾塗料、加强骨架、固定件、黏結劑和有機添加劑等等 的影響。對於由聚苯乙烯或聚氨酯制成的保溫系统，應該對其材料試驗至少 滿足 E 級的要求。 2. 防火構造的類型（如是否有空氣層間隙）對於外保溫系统的防火性能是重要 的因素，但材料燃燒性能分級試驗不能完全得知其防火安全性能，因此需進 行大尺寸試驗才能確定。根據各個國家的規定及需要對防火構造進行評估， 例如以性能設計措施或進行大尺寸試驗。因此，在某些成員國，按照 EN13501-1 的分級用到外牆保溫系統可能不够，需要通過大尺寸試驗，以滿足成員國 的法规。陸、中國大陸防火性能要求
上海市「民用建築外牆保溫材料防火技術規程［31］」規定，外牆保溫材料 應符合 GB 8624 的燃燒性能級別規定。 1. .基本規定：新建丶改建丶擴建民用建築外牆外保溫材料，嚴禁採用燃燒性能 為 B2 級及以下的保溫材料。既有民用建築節能改造工程採用的外牆和屋面保 溫材料的燃燒性能必須為 A 級。 2. 防火設計：表 2-6 上海市外牆外保溫材料防火設計要求
建築及場所 型式 建築高度 A 級材料 B1 級材料 B2 級材料 人員密集場所 - - 應採用 不允許 不允許 住宅 無空 氣層 H＞100m 應採用 不允許 不允許 H＜100m 應採用 應採用 不允許 其他建築 H＞50m 應採用 不允許 不允許 H＜50m 應採用 應採用 不允許 除人員密集場所的 住宅外，其他建築 有空 氣層 H＞24m 應採用 不允許 不允許 H＜24m 應採用 應採用 不允許3.
若依據 GB/T 29416（2012）建築外牆外保溫系統的防火性能試驗方法［32］ 進行全尺度的外牆保溫系統防火試驗，其試驗結果需符合判定外，在進行本 標準的防火試驗前，其材料需符合 GB/T 20284 的燃燒性能要求。第三章 外牆保溫材料防火實驗
對外牆保溫系統的防火性能主要要求為：1. 點火性：在有火源的條件下， 保溫材料是否會被引燃而燃燒。2. 延燒性：當燃燒或有火災時，外牆保溫系統 是否有傳播火焰的能力。這二項主要在要求材料的自身燃燒性能如何? 及系統受 到外部火源攻擊時的扺抗能力或其防火性能。因此，本研究將對保溫隔熱材料依 據 CNS 14705-1 作耐燃性級別試驗，及外牆保溫系統的防火分別進行試驗，並 依據其試驗結果對外牆保溫系統的防火安全性能進行評估。第一節 圓錐量熱儀試驗法
壹、CNS 14705-1 建築材料燃燒熱釋放率試驗
一般來說一個典型火災之發展情形可概分為三個時期：火焰傳播期、閃燃期 與 完 全 發 展 期 當 火 場 溫 度 及 熱 釋 放 率 達 到 一 定 程 度 時 ， 即 會 造 成 閃 燃 （flashover），此時火焰會快速傳播，溫度瞬間提高以致於無法控制。因此最 佳的逃生與滅火時機是在閃燃發生之前。所以針對如何在初期階段滅火或降低環 境溫度之研究是相當重要的。在判定建築材之耐燃等級的研究中，熱釋放率是重 要的指標。CNS 14705-1(2010)［33］ 建築材料燃燒熱釋放率試驗法-圓錐量熱 儀法，乃我國建築材料在其火災初期之耐燃性試驗方法，其方法為材料在圓錐輻 射電熱器穩定熱通量（50 kW/m2 ）作用下，材料對火反應過程中釋放出的熱量及 放熱速率，其基本原理是採用材料燃燒時消耗氧氣原理，即材料燃燒期間氧氣消 耗質量與熱釋放量間的比例關係，其關係為：每消耗 1 ㎏ 氧氣約可釋出（13.1 ×103 ）kJ 熱量，以模擬材料的實際火災狀況，同時測定材料的點火性、熱釋放及 質量損失等等結果。32
圖 3-1 圓錐量熱儀設備
（本研究製作） 圓錐量熱儀驗其試體尺寸為邊長應為 100−02 ㎜ 之正方形，在 50 kW/m2 水 平熱通量下，依耐燃級別參照表 3-1 進行加熱試驗。表 3-1 試體加熱時間
耐燃性級別 加熱時間（min） 耐燃1級 20 耐燃2級 10 耐燃3級 5 （資料來源: CNS 14705-1 建築材料燃燒熱釋放率試驗法） 每組試體均須有 3 個試體，經加熱試驗結果後需符合下列條件則視為合格： （a）耐燃 1 級材料總熱釋放量為 8 MJ/㎡ 以下，或總熱釋放量為 15 MJ/㎡ 以下，且依 CNS 14705-3 之 A.2 計算所得 b 參數為 -0.4 以下。 （b）耐燃 2 級及 3 級材料總熱釋放量為 8 MJ/㎡ 以下。 （c）最大熱釋放率無持續 10 秒以上超過 200 kW/㎡。 （d）無防火上有害之貫穿至背面之龜裂及孔穴。貳、試體規劃
試體以目前市售之有機保溫材料進行耐燃試驗，包含發泡聚笨乙烯（EPS）、 聚胺酯（PU）發泡體及擠塑聚笨乙烯（XPS），及因考量保溫材料應用於外牆或內 裝時會與不同的包覆裝修材料結合，以高度聚氨酯發泡材面貼石膏板，進行 CNS14705-1 建築材料燃熱釋放率試驗，以了解保溫材料與其他材料結合後在耐燃等 級的表現是否有所不同。
表 3-2 試體一覽表
名稱 規格/原料 用途 EPS-1 發泡聚笨乙烯（PS）， 密度 9 kg/m³ 建築用保溫材料 EPS-2 發泡聚笨乙烯（PS）， 密度 12 kg/m³ 建築用保溫材料 EPS-3 發泡聚笨乙烯烯（PS）， 密度 18 kg/m³ 建築用保溫材料 EPS-4 發泡聚笨乙烯（Polystyrene，ps）、 發泡劑、防火劑、色粉、安定劑等 屋頂隔熱及牆壁內層及陽 台，均有防熱、防凍效果 PU-1 聚胺酯（Polyurethane，PU）發泡成型、無機粉體及助劑
牆體隔熱保溫材料 PU-2 聚胺酯（Polyurethane，PU）發泡成
型、無機粉體及助劑 牆體隔熱保溫材料 PU-3 聚氨酯發泡本體：A 劑（異氰酸酯） +B 劑（聚醚多元醇） 添加物：氫氧化鎂.氫氧化鋁.發泡 劑.石墨.助劑.碳酸鈣 牆體隔熱保溫材料 PU-25 ㎜ 高度聚氨酯（PU）發泡材 耐重力≦ 20.42 Kn 抗曲強度 4254 KPa 吸水量 0.26 g/㎝2 熱導係數 0.0301 W/m.K 高效隔熱、隔燃、100 ％ 防水，隔冷隔熱環保節源材 料 PU-30 ㎜ 高度聚氨酯（PU）發泡材 耐重力≦20.42 Kn 抗曲強度 4254 KPa 吸水量 0.26 g/㎝2 熱導係數 0.0301 W/m.K 高效隔熱、隔燃、100％ 防 水，隔冷隔熱環保節源材料 XPS 擠塑聚笨乙烯（PS） 密度 43 kg/m³±5 抗壓強度 1.8kgf/㎝2 以上 抗彎強度 2 kgf/㎝2 以上 吸水性 0.07 g/m2 .h.㎜ Hg 以下 熱導係數 0.029 Kcal/m.h.℃以下 建築保溫節能隔熱材料
34 PU 面貼石 膏板 高度聚氨酯（PU）發泡材（PU-25 ㎜） 石膏板 （本研究製作）
參、試驗結果
一、發泡聚笨乙烯（市售 A 廠牌）:不同密度之 EPS
表 3-3 試體說明
1.試體名稱： EPS-1 EPS-2 EPS-3 2.試體密度： 9 kg/m³ 12 kg/m³ 18 kg/m³ 3.試體厚度： 30 ㎜ 30 ㎜ 30 ㎜ 4.耐燃級別設 定： 耐燃 3 級 5.試驗結果： 未符合 未符合 未符合 （本研究製作） 試驗前 試驗中 試驗後 EPS-1 EPS-2 EPS-3
圖 3-2 EPS-1、EPS-2、EPS-3 試驗前後圖
（本研究製作）36
表 3-4 EPS-1、EPS-2、EPS-3 耐燃判定一覽表
總熱釋 （MJ/㎡） 熱釋放率超過 200 kW/㎡（秒） 有害之龜裂 及孔穴 耐燃 3 級 判定 EPS-1 9K-1 5.8 第 12-25 試體燒盡 不符合 9K-2 5.4 第 31-43 試體燒盡 9K-3 6.1 第 15-28 試體燒盡 EPS-2 12K-1 8.7 第 31-53 試體燒盡 不符合 12K-2 9.0 第 29-50 試體燒盡 12K-3 9.0 第 33-56 試體燒盡 EPS-3 18K-1 14.8 第 30-66 試體燒盡 不符合 18K-1 14.1 第 26-62 試體燒盡 18K-1 15.1 第 26-62 試體燒盡 （本研究製作） 1. 試驗時間為 300 秒，除試體 EPS-1 總熱釋放量在 8 MJ/㎡ 以下，其餘結果 均未符合耐燃 3 級規定的要求。 2. 由試驗結果得知， ESP 隨著密度愈大，其總熱釋放量愈高。表 3-5 EPS-1、EPS-1、EPS-1 試驗結果表
引燃 （秒） 持續 燃燒 （秒） 初始 質量 （g） 剩餘 質量 （g） 平均熱釋 放率 （kW/ ㎡） 最大熱釋 放率 （kW/ ㎡） EPS-1 9K-1 4 41 2.4 0.2 19.13 291.71 9K-2 24 30 4.3 2.3 17.88 308.48 9K-3 4 40 4.4 2.6 20.10 302.26 EPS-2 12K-1 24 40 4.8 1.8 29.06 328.69 12K-2 21 39 4.8 2.3 29.83 369.78 12K-3 24 41 5.4 2.7 29.80 335.14 EPS-3 18K-1 24 69 6.2 2.3 49.06 403.37 18K-1 17 43 5.6 1.8 46.95 393.51 18K-1 18 73 6.7 2.7 50.30 395.36 （本研究製作） 1. 試體引燃至火焰熄滅的時間，隨著 EPS 的密度愈大愈往後延遲，且其持續燃 燒時間愈長，最大的熱釋放率也愈高。2. 試體經過 300 秒的加熱試驗後，皆燃燒殆盡（圖 3-2）。
圖 3-3 EPS-1、EPS-1、EPS-1 熱釋放率時間曲線圖
每條曲線為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作） 194.5 333.9 395.5 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 H RR ( kW /㎡ ) Time(sec) 熱釋放率 EPS-1 EPS-2 EPS-3 5.73 8.9 14.68 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 50 100 150 200 250 300 T HR （ MJ /㎡ ） Time(sec) 總熱釋放量 EPS-1 EPS-2 EPS-338
圖 3-4 EPS-1、EPS-1、EPS-1 總熱釋放量時間曲線圖
每條曲線為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作）圖 3-5 EPS-1、EPS-1、EPS-1 引燃時間
每個時間點為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作）圖 3-6 EPS-1、EPS-1、EPS-1 持續燃燒時間
每直條圖為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作） 11 23 20 0 5 10 15 20 25EPS-1 EPS-2 EPS-3
Time(sec)
引燃時間
37 40 62 0 10 20 30 40 50 60 70EPS-1 EPS-2 EPS-3
Time(sec
)
二、發泡聚笨乙烯試驗（市售 B 廠牌） 1. 試體名稱：EPS-4 2. 試體厚度：50 ㎜ 3. 設定試驗級別：耐燃 3 級 4. 試驗結果：未符合耐燃 3 級判定 試驗前 試驗中 試驗後 EPS-4
圖 3-7
EPS-4 試驗前後圖
表 3-6
EPS-4 耐燃判定一覽表
總熱釋 （MJ/㎡） 熱釋放率超過 200 kW/㎡（秒） 有害之龜裂 及孔穴 耐燃 3 級 判定 EPS-4-1 71.3 第 15-243 試體燒盡 不符合 EPS-4-2 73.7 第 15-225 試體燒盡 EPS-4-3 71.5 第 14-233 試體燒盡 試驗時間為 300 秒，試驗結果未符合耐燃 3 級規定的要求。（本研究製作）表 3-7 EPS-4 試驗結果表
引燃 （秒） 初始 質量 （g） 剩餘 質量 （g） 單位面積平均 質量損失率 （g/㎡ s） 平均熱釋 放率 （kW/ ㎡） 最大熱釋 放率 （kW/㎡） EPS-4-1 2 23.7 5.8 6.78 237.01 344.93 EPS-4-2 2 23.1 5.8 6.62 245.05 370.11 EPS-4-3 2 23.3 5.7 6.97 248.25 404.99 試體在加熱後第 2 秒即被引燃，火焰持續至試體燃燒殆盡後才熄煘。（本研 究製作）40
圖 3-8
EPS-4 熱釋放率時間曲線圖
（本研究製作）圖 3-9
EPS-4 總熱釋放量時間曲線圖
（本研究製作） 372.5 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 H RR ( kW /㎡ ) Time(sec) 熱釋放率 EPS-4-1 EPS-4-2 EPS-4-3 平均值 72.5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 50 100 150 200 250 300 T HR （ MJ /㎡ ） Time(sec) 總熱釋放量 EPS-4-1 EPS-4-2 EPS-4-3 平均值圖 3-10
EPS-4 引燃時間
（本研究製作）圖 3-11
EPS-4 燃燒時間
（本研究製作） 2 2 2 0 1 2 3 4EPS-4-1 EPS-4-2 EPS-4-3
T i m e( 秒 )
引燃時間
298 298 268 150 200 250 300 350EPS-4-1 EPS-4-2 EPS-4-3
Time(
秒
)
42
三、聚胺酯試驗（市售 C 廠牌）:試體組成成分相同但比例不同之 PU 發泡材 料。
表 3-8 試體說明
1.試體名稱： PU-1 PU-2 PU-3 2.試體厚度： 50 ㎜ 50 ㎜ 50 ㎜ 3.設定級別試驗： 耐燃 1 級 4.試驗結果： 符合 未符合 未符合 （本研究製作） 試驗前 試驗中 試驗後 PU-1 正面 正面 側面 側面 PU-2 正面 正面 側面 側面 PU-3 正面 試體內縮 正面 側面 側面
圖 3-12 試驗前後圖
（本研究製作）表 3-9 PU-1、PU-2、PU-3 耐燃判定一覽表
總熱釋 （MJ/㎡） 熱釋放率超 過 200 kW/ ㎡（秒） 有害之龜 裂及孔穴 b 參數 耐燃 1 級 判定 PU-1 PU-1-1 13.3 無 無 -0.5 符合 PU-1-1 14.4 無 無 -0.5 PU-1-1 14.9 無 無 -0.5 PU-2 PU-2-1 18.7 無 無 - 不符合 PU-2-1 10.5 無 無 -0.5 PU-2-1 18.9 無 無 - PU-3 PU-3-1 13.2 無 有 -0.4 不符合 PU-3-1 10.2 無 有 -0.5 PU-3-1 10.9 無 有 -0.5 1. 加熱時間為 1,200 秒。 2. PU-3 總熱釋放量與熱釋率皆符合耐燃一級判定要求，惟試驗後試體有微量內 縮現象，試體原尺寸為邊長 10 ㎝ × 10 ㎝，試驗後 PU-3-1 邊長為 10 ㎝ ×9.4 ㎝、 PU-3-2 邊長為 10 ㎝ × 9.5 ㎝、 PU-3-3 邊長為 10 ㎝ × 9.3 ㎝，判定有害之龜裂及孔穴產生，因此不符合耐燃 1 級的要求。（本研究製作）表 3-10 PU-1、PU-2、PU-3 試驗結果表
引燃 （秒） 持續 燃燒 （秒 ） 初始 質量 （g ） 剩餘 質量 （g ） 單位面積 平均質量 損失率 （g/㎡ s） 平均熱釋 放率 （kW/㎡） 最大熱釋 放率 （kW/ ㎡） PU-1 PU-1-1 2 61 24.6 17.3 0.69 11.09 83.25 PU-1-1 1 53 26.1 17.8 0.78 12.00 83.44 PU-1-1 1 43 26.6 18.8 0.74 12.42 78.63 PU-2 PU-2-1 2 52 41.6 28.9 1.20 15.54 93.77 PU-2-1 2 63 42.1 30.0 1.15 8.76 94.37 PU-2-1 1 51 41.5 29.7 1.15 15.72 91.91 PU-3 PU-3-1 1 60 21.7 13.7 1.11 10.98 93.86 PU-3-1 1 94 22.8 15.6 0.75 8.52 92.63 PU-3-1 1 89 22.5 15.0 0.68 9.05 92.67 試驗時間 1,200 秒,試體受熱後即刻被引燃，最大熱釋放率值差距不大。（本研44 究製作）
圖 3-13
PU-1、PU-2、PU-3 熱釋放率時間曲線圖
每條曲線為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作） 81.77 93.05 93.35 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 200 400 600 800 1000 1200 H RR ( kW /㎡ ) Time(sec) 熱釋放率 PU-1 PU-2 PU-3 14.21 16.0 11.42 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 200 400 600 800 1000 1200 THR （ MJ/ ㎡ ） Time(sec) 總熱釋放量 PU-1 PU-2 PU-3圖 3-14
PU-1、PU-2、PU-3 總熱釋放量時間曲線圖
每條曲線為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作）圖 3-15 PU-1、PU-2、PU-3 引燃時間
每個時間點為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作）圖 3-16 PU-1、PU-2、PU-3 燃燒時間
每直條圖為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作）1
2
1
0 1 2 3PU-1 PU-2 PU-3
T
im
e
(s
e
c)
引燃時間
52
55
81
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90PU-1 PU-2 PU-3
T
im
e
(s
e
c)
持續燃燒時間
46 四、高度聚氨酯：成分相同厚度不同之 PU 發泡材料（市售 D 廠牌）。
表 3-11 PU-25mm、PU-30mm 試體說明
1.試體名稱： PU-25mm PU-30mm 2.試體厚度： 25 ㎜ 30 ㎜ 3.通過試驗： 1. ASTM E 648 CRF≥0.45W/㎝2 （Class 1） 2. UL-94 一級防火建材（燃燒速度小於 75 mm/min） 4.耐燃級別設定： 耐燃 3 級 5.試驗結果： 未符合 未符合 （本研究製作） 試驗前 試驗中 試驗後 PU-25mm 正面 正面 側面 側面 PU-30mm 正面 正面 側面 側面圖 3-17 PU-25mm、PU-30mm 試驗前後圖
（本研究製作）表 3-12 PU-25mm、PU-30mm 耐燃判定一覽表
總熱釋 （MJ/㎡） 熱釋放率超過 200 kW/㎡ （秒） 有害之龜裂及 孔穴 耐燃 3 級 判定 PU-25mm PU-25mm-1 79.4 第 13-324 有 不符合 PU-25mm-2 85.9 第 14-344 有 PU-25mm-3 91.4 第 13-305 有 PU-30mm PU-30mm-1 94.1 第 13-341 有 不符合 PU-30mm-2 95.8 第 14-360 有 PU-30mm-3 95.4 第 16-349 有 試驗時間為 300 秒。（本研究製作）表 3-13 PU-25mm、PU-30mm 試驗結果表
引燃 （秒） 初始 質量 （g） 剩餘 質量 （g） 質量損 失率 （kW/㎡） 平均熱釋 放率 （kW/㎡） 最大熱釋 放率 （kW/㎡） PU-25mm PU-25mm-1 8 63.1 27.8 13.69 285.65 363.25 PU-25mm-2 7 62.4 24.9 14.43 264.27 360.46 PU-25mm-3 7 63.1 23.9 15.10 303.96 378.13 PU-30mm PU-30mm-1 6 67.3 28.5 14.92 313.08 392.71 PU-30mm-2 7 67.3 28.1 15.07 318.86 380.89 PU-30mm-3 7 66.8 27.0 15.25 317.86 375.85 1. 試驗時間為 300 秒。 2. 不同厚度，其質量損失率差別不大，但較厚之試體有較大之平均熱釋率。（本 研究製作）表 3-14 不同厚度試驗結果比較表
試驗時間 （秒） 平均引燃時間 （秒） 平均持續燃燒 時間（秒） 平均總熱釋放 （MJ/㎡） PU-25mm 421 7 414 102 PU-30mm 483 7 476 115 1. 為 3 個試體實驗結果之平均值，試驗時間為試體加熱開始至火焰熄滅。 2. 2 組試體厚度相差 5 mm，加熱後都同為第 7 秒被引燃，持續燃燒時間相差 62 秒，30 mm 厚的總熱釋放量多了 13 MJ/㎡，顯示厚度愈大其總熱釋放量愈高。48
圖 3-18 PU-25mm、PU-30mm 熱釋放率時間曲線圖
每條曲線為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作）圖 3-19 PU-25mm、PU-30mm 總熱釋放量時間曲線圖
每條曲線為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作） 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 100 200 300 H RR ( kW /㎡ ) Time(sec) 熱釋放率 PU-25mm PU-30mm 85.55 95.10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 T HR （ MJ /㎡ ） Time(sec) 總熱釋放量 PU-25mm PU-30mm圖 3-20 PU-25mm、PU-30mm 引燃時間
每個時間點為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作）圖 3-21 PU-25mm、PU-30mm 燃燒時間比較
每直條圖為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作） 7 7 0 2 4 6 8 10 PU-25mm PU-30mm引燃時間
414 476 300 350 400 450 500 PU-25mm PU-30mm持續燃燒時間
50
圖 3-22 PU-25mm、PU-30mm 不同試驗時間總熱釋釋放比較
每直條圖為 3 個試體實驗結果之平均值。（本研究製作） 五、擠塑聚笨乙烯試驗（市售Ｅ廠牌） 1. 試體名稱：XPS 2. 試體厚度：50 ㎜ 3. 設定試驗級別：耐燃 3 級 4. 試驗結果：未符合耐燃 3 級判定 試驗前 試驗中 試驗後 XPS 試體燃燒殆燼圖 3-23
XPS 試驗前後圖
表 3-15
XPS 耐燃判定一覽表
總熱釋 （MJ/㎡） 熱釋放率超過 200 kW/㎡（秒） 有害之龜裂 及孔穴 耐燃 3 級 判定 XPS-1 53.0 第 15-162 燃燒殆燼 不符合 XPS-2 57.1 第 14-157 燃燒燒盡 XPS-3 56.8 第 15-177 燃燒燒盡 試驗時間為 300 秒，試驗結果未符合耐燃 3 級規定的要求。（本研究製作）表 3-16 XPS 試驗結果表
引燃 （秒） 初始 質量 （g） 剩餘 質量 （g） 質量損失 率 平均熱釋 放率 （kW/㎡） 最大熱釋放 率 （kW/㎡） XPS-1 3 19.2 5.1 5.43 176.17 347.26 XPS-2 3 19.4 5.1 5.38 189.59 384.60 XPS-3 2 19.4 5.1 5.38 188.64 361.09 試體在加熱後即被引燃，火焰持續至試體燃燒殆盡後才熄煘。（本研究製 作）圖 3-24
XPS 熱釋放率時間曲線圖
（本研究製作） 350.53 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 H RR ( kW /㎡ ) Time(sec) XPS 熱釋放率 XPS-1 XPS-2 XPS-3 平均值52
圖 3-25
XPS 總熱釋放量時間曲線圖
（本研究製作）圖 3-26
XPS 引燃時間
（本研究製作） 55.61 0 10 20 30 40 50 60 0 50 100 150 200 250 300 T HR （ MJ /㎡ ） Time(sec) XPS 總熱釋放量 XPS-1 XPS-2 XPS-3 平均值 3 3 2 0 1 2 3 4 XPS-1 XPS-2 XPS-3T
im
e
(s
e
c)
引燃時間
圖 3-27
XPS 燃燒時間
（本研究製作） 六、高度聚氨酯發泡材面貼石膏板： 1. 試體說明:高度聚氨酯面貼石膏板表 3-17 試體組合說明
試體組合 耐燃等級 總熱釋放 底材： 高度聚氨酯（PU-25 ㎜）， 厚度為 25 ㎜ 級外 85（MJ/㎡） 面材： 石膏板，厚度為 15 ㎜ 1 級 2. 試驗結果：符合耐燃 2 級。41
40
69
0 20 40 60 80 XPS-1 XPS-2 XPS-3T
im
e
(s
e
c)
持續燃燒時間
54 試驗前 試驗中 試驗後 加熱面 非加熱面 側面 加熱面 非加熱面 側面
圖 3-28
PU+石膏板 試驗前後圖
（本研究製作）表 3-18
PU+石膏板 耐燃判定一覽表
總熱釋 （MJ/㎡） 熱釋放率超過 200 kW/㎡（秒） 有害之龜裂 及孔穴 耐燃 2 級 判定 PU+石膏板-1 2.9 無 無 符合 PU+石膏板-2 2.7 無 無 PU+石膏板-3 2.9 無 無 （本研究製作）表 3-19
PU-25 ㎜+石膏板試驗結果表
引燃 （秒） 初始 質量 （g） 剩餘 質量 （g） 質量損 失率 平均熱釋 放率 （kW/㎡） 最大熱釋放 率 （kW/㎡） PU+石膏板-1 40 164.6 153.8 2.06 4.42 86.84 PU+石膏板-1 36 163.7 153.1 2.00 4.09 78.03 PU+石膏板-1 39 166.0 155.3 2.04 4.43 87.16 試體在加熱後石膏板面貼裝飾紙被引燃，待紙燃燒完後火焰即熄煘。（本研 究製作）圖 3-29
PU-25 ㎜+石膏板熱釋放率時間曲線圖
（本研究製作）圖 3-30
PU-25 ㎜+石膏板 總熱釋放量時間曲線圖
（本研究製作） 78.7 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 400 500 600 H RR ( kW /㎡ ) Time(sec) 熱釋放率 PU+石膏板-1 PU+石膏板-2 PU+石膏板-3 平均值 2.8 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 100 200 300 400 500 600 T HR （ MJ /㎡ ） Time(sec) 總熱釋放量 PU+石膏板-1 PU+石膏板-2 PU+石膏板-3 平均值56
圖 3-31
PU-25 ㎜+石膏板 引燃時間
（本研究製作）圖 3-32
PU-25 ㎜+石膏板 持續燃燒時間
（本研究製作） 3. 高度聚氨酯（PU-25 ㎜）面貼石膏板與高度聚氨酯（PU）試驗結果比較（表 3-20），PU-25 ㎜ 其總熱釋放量約為 85 MJ/㎡，其值遠高過判定要求：8 MJ/㎡以下，但與石膏板（受測面）結合受測結果符合耐燃 2 級，且總熱 放量僅約 2.8 MJ/㎡，二者表現差距極大，顯示易燃的保溫材料與不燃材 40 36 39 0 10 20 30 40 50PU+石膏板-1 PU+石膏板-2 PU+石膏板-3
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引燃時間
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0 5 10 15 20PU+石膏板-1 PU+石膏板-2 PU+石膏板-3
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持續燃燒時間
料的結合，可提升其防火安全等級。
![圖 2-4 外牆外保溫系統構造 （資料來源:建築外牆整修維護之材料與技術發表會[10]） 三、節能保溫材料類型: 目前各國廣泛採用的節能外牆材料主要有無機保溫材料及有機材料二大類， 其性能比較： （1） 無機保溫材料：是一種採用無機材料作為原料研製而成的保溫材料，如 岩綿、玻璃綿等，此種材料具備安全不燃、高效能的隔音特性、節能環 保且價格低廉，雖其材料本身無防火的問題，但是其強度低、吸水率高 且保溫性能較差。 （2） 有機保溫材料：1](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/8765019.209322/25.892.186.725.111.415/三節能是一種採用作為原料研製而成保溫材料岩綿綿等火的度低吸水.webp)
