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建築研究簡訊第114期

  • 日期:111-01-31
業務報導陳佳伶
建築外牆隔熱飾板中尺度立面延燒分析

依據我國綠建築評估系統,日常節能指標依綠建築 EEWH評估系統慣例,以「建築外殼」、「空調系統」及「照明系統」等三大分項來進行節能評估,其中「建築外殼」又包含「外牆節能」、「屋頂節能」兩大部份,而高樓層建築外牆所佔建築外殼表面積比例較屋頂所占面積較大。依據住宅實測結果得知,建築物使用隔熱材料之後,一般空調可以節省50 %~80 %的耗能,因此很多國家把隔熱材料視為繼石油、煤炭、核能及天然氣以外的第五大能源,外牆隔熱確實是建築物節能有效的手法之一。但隔熱節能材料普遍存在節能與防火難兼顧的情形,各國近年來發生不少火災的案例如2012年11月阿拉伯聯合大公國杜拜Tamweel(坦威爾塔)火災、2017年6月英國倫敦Grenfell Tower(格倫菲大樓)大火及2121年8月義大利米蘭一棟20層樓住宅大樓火災等等,都是外牆採用了採用易燃材質導致大火迅速延燒難以控制。而國內於建築節能改善或建築外觀整修時,部分案例已有使用類似之立面隔熱材料,其防火性能受到各界的重視及質疑,依科技部於外牆整建專利技術分析與預測之研究報告中,從廠商供給面與消費者需求面的調查統計結果顯示,防火外牆為其主要考量因素,足見其防火性能實有驗證的必要。

為了解隔熱材料對外牆飾板防火性的影響,研究中進行2次延燒試驗,試體一為聚碳酸酯外牆飾板以C型鋼材封邊並加上符合耐燃1級之聚胺酯隔熱材料,試體二為聚碳酸酯外牆飾板以C型鋼材封邊,兩者皆以密著式工法將試體貼附於實驗設備之背牆及側牆上,以比較二者結果之差異。試驗方法乃依據CNS 15213-1 建築物外牆立面防火試驗法-中尺度試驗,此標準為規定貼附於建築物外牆上中尺度非承重立面之防火試驗方法。其試驗的原理以火焰直接加熱由90°內牆角所構成之中尺度外牆立面表面,評估其火焰延燒行為、驗證外牆隔熱飾板發生火災時所產生的各種現象與特性變化,也可進一步作為國內標準建立其防火性能的分級及評估要求標準之參考。

 其測驗結果顯示,試體一於加熱後2分30秒被引燃,7分41秒時火焰延燒至試體最頂端且全面燃燒,期間最高溫度為967℃,主要原因隔熱材被引燃後持續釋放大量可燃氣體加上試體蓄積熱能的累加下造成的結果(照片1及照片2)。試體二於加熱後1分25秒開始有融化現象,至試驗結束融化長度為1.5m並未引燃,期間最高溫度為500℃。由二次結果得知,隔熱材料確實有可能成為火災時使燃燒量加大的因素,另外火災時雖起火點在高樓層,也會因燃燒試體滴落而造成低樓層的外牆飾板引燃,此種試體若使用於建築物上將可能增加火災擴大的風險。而脫落的燃燒殘片於地面時仍持續燃燒或燃燒時間過久,則災害就會因其掉落範圍愈大火災的範圍也擴大,鄰棟建築物危險性也就相對增高,因此垮塌的區域的限制也應列入防火性能要求之中。

在歐美國家外牆外系統已有完整健全的防火性能要求,對於隔熱材料和外牆飾板整體系統的防火相關法規及評估方法也都建立得相當完善,建議我國可參考IBC、BS等規定,對於外牆貼附材料的燃燒性能、防護層厚度、防火隔離帶、開口周邊防護、火焰蔓延、物件掉落熔滴等建立各項性能判定規則,以提升我國使用類似節能外牆之防火性能。

圖片8

圖片9

照片1試體一加熱試驗前

照片2試體一加熱試驗後