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建築研究簡訊第98期 《主題報導》

本所防火建材實驗研究績效

壹、前言

        我國早期由於缺乏防火建材檢測制度,因此80年代火災年發生萬次以上。為此,本所自籌備處階段即投入防火研究、建置設備、研修法規與標準、推動檢測、落實防火管理。同時,因應重大火災事件,進行實驗研擬對策;參與國際合作,開發技術,進行技術移轉擴大成果應用。整體而言,本所防火建材實驗研究,對提升國內防火安全及建材發展,均有顯著績效。

 

、防火實驗中心實驗研究功能及其設備

        本所承續籌備階段實驗研究基礎,91年於成功大學歸仁校區成立防火實驗中心,分設6大實驗館場,建置60餘項設備。以實驗協助法規與標準研修,並為經濟部及本部指定實驗機構,協助檢測,有效提升我國防火建材品質與應用。

 

防火材料、消防實驗館

耐火構造實驗場

綜合實驗場

部材防火實驗場

煙控避難實驗館

戶外火災實驗場

圖1 防火實驗中心實驗館場

參、防火建材實驗研究績效

一、推動建立防火建材檢測驗證制度

        本所於81年即設立防火實驗室,建構防焰、耐燃及構件實驗設備(圖2),展開耐燃裝修材料使用現況調查與防火性能檢測計畫,以實驗成果為基礎,共計研(修)訂78項標準(圖3),使經濟部標準檢驗局於83年列檢耐燃板材,87年與本所合作增列「建築用防火門」檢驗,同時協助修訂建築技術規則室內裝修耐燃材料與防火門等規定。

        經由法規、標準、檢測以及管理逐步落實,國內自88年起火災發生率逐年下降,其成果充分展現本部整合營建、消防與研究功能,以及與經濟部跨部合作共同努力的績效(圖4)。

防焰

耐燃

防火門牆

 圖2 初期推動防火實驗設備

圖3 本所依火災歷程已研(修)訂之試驗標準

圖4 防火建材檢測、法規修訂歷程與火災發生消長關係

二、國內重大火災事件實驗研究

        本所亦因應國內重大火災事件進行實驗模擬研究,原因探討並研提防制對策:

(一) 「ALA」Pub火災實驗研究

        100年台中市「ALA」Pub火災後,即就夜店常用易燃泡棉不當裝修問題進行檢討。針對一般泡棉、防火泡棉及耐燃板材進行一系列比較實驗,藉由動態影像展現其差異性(圖5),輔以煙毒、吸音性測試及單價分析,提供各界正確選用之重要參考。

40 秒

129秒

900 秒

左側一般泡棉引燃,右側耐燃泡棉未引燃

左側辦公座椅被引燃,右側仍未引燃

左側辦公座椅燃燒殆盡,右側仍未引燃

圖5「ALA」Pub火災一般與耐燃泡棉比對實驗

(二) 騎樓機車火災實驗研究

        90年代發生多起騎樓機車火災造成嚴重傷亡,如92年蘆州大囍市。本所即展開實驗研究,發現機車引燃約100秒火焰高度即達3.9m以上(超過一層樓高),天花板溫度高達約800℃ (圖7)。並於103年發生永和成功路機車火災後,即彙整實驗成果建議機車退出騎樓,已於各地方政府逐步落實實施;另亦建議騎樓及樓梯間不得裝修,或以不燃材料裝修,樓梯間大門應淨空且隨時保持密閉,提供住戶自主管理參考。

圖6 永和機車火災、樓梯間竄燒及立面延燒情形

圖7 騎樓機車火災實驗研究

三、國際合作實驗研究

        由於本所擁有國際上唯一可進行梁柱組合耐火試驗裝置,爰應國際建築研究資訊聯盟(CIB)防火工作委員會(W14)邀請,參與美國911紐約世貿雙子星大樓倒塌原因探討合作研究,進行「鋼結構梁柱接頭火害」之主要實驗工作(圖8)。另應ISO國際標準化組織之邀,參於制訂「中尺度量熱計(ICAL) 」試驗法之國際比對實驗(圖9)。

圖8 鋼結構梁柱接頭火害國際合作實驗

圖9 ISO 「中尺度量熱計」國際比對實驗

 

四、專利取得與技術移轉

(一)二層煙控技術移轉

        配合本部93年起實施建築物防火性能設計法規,針對樓地板面積小於200m2空間之避難設計,開發「煙層簡易二層法」程式(圖10),並開創本部首次技術移轉,目前已授權36家建築師事務所及評定機構,權利金繳交行政院國家科學技術發展基金,充裕研究資金。

圖10 煙層簡易二層計算流程

(二)技術專利取得

  1. 阻熱型防火鐵捲門

        防火鐵捲門在火災中仍會產生熱輻射,危害避難者安全,基此本所運用「防火用多孔管水膜產生裝置」專利,成功開發阻熱型防火鐵捲門並獲本部審核認可(圖11)。

圖11 開發水膜阻熱型防火捲門

  1. 具防火阻熱遮煙性能之水膜簾幕

        再運用「防火用多孔管水膜產生裝置」,研發「具防火阻熱遮煙性能之水膜簾幕」新型專利。改善鐵捲門妨礙避難及消防救災之問題;也可應用於避難等待空間,緩和避難人群擁塞,延緩火、煙進入,提高避難安全。

  1. 可抵消水平側向力之結構體支承加載裝置

        本所樑柱複合爐可測得構件耐火期間之互制狀況,但試驗過程會產生水平側向力損壞設備,為此本所與國內承商共同研發可抵消側向力裝置,並獲國內與美國發明專利。

(三)煙控技術實地驗證

        考量目前建築物煙控性能設計,僅仰賴電腦模擬,缺乏驗證,本所爰以實驗成果研訂現場熱煙試驗標準,並於高雄衛武營藝術文化中心進行首例實地驗證,成為重要驗證法,將可提供煙控性能現場檢核運用(圖12)。

音樂廳

表演廳

圖12 高雄衛武營藝術文化中心現場熱煙試驗

後續工作重點與展望

        基於建築物規模、類型及材料推陳出新之多元化發展,建築物火災規模、樣態亦隨之變遷,本所後續將著重於國內外新型火災模式及重大災害案例之防火對策進行實驗研究。如:探究日本311震災與火災之多重災害對建築之影響,後續將著重於多重災害之結構實驗研究 (圖13);因應英國倫敦Grenfell Tower火災問題,建構實驗裝置(圖14)進行實驗研究;持續以科學化、系統化實驗建立本土數據,作為法規與標準研修基礎及測試服務,充分發揮實驗中心功能。

圖13 國際首次地震與火災多重災害實驗

圖14 帷幕牆耐火實驗