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研究生: 洪盟峰
Meng-feng Hung
論文名稱: 建築物開口部裝置防火塗料鐵網抑制火災輻射延燒之研究
A Research on Installing Intumescent Fire Retardant Coating wire Cloths at the Opening of Building to Reduce Fire Radiation Exposure Spreading Fire
指導教授: 林慶元
Ching-Yuan Lin
口試委員: 沈子勝
none
江維華
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 設計學院 - 建築系
Department of Architecture
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 102
中文關鍵詞: 膨脹防火塗料輻射熱延燒
外文關鍵詞: intumescent fire retardant coatings, radiation, exposure spreading fire
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  • 本研究屬於一種新型的抑制外牆開口輻射熱裝置,以膨脹型防火塗料噴佈於鐵絲網,固定在建築物外牆開口上。當居室產生火災時,火焰向外蔓延,鐵絲網上的防火塗料因高溫產生膨脹,以鐵絲網上的防火塗料所產生的碳化層並封住網孔,降低輻射熱及阻絕延燒。裝置膨脹防火塗料鐵絲網的目的在未發生火災時,外牆開口具有採光及通風的功能,一旦發生火災,防火塗料鐵絲網則具有抑制熱輻射延燒的效果。研究以1.2m×1.2m×1.2m燃油高溫爐進行燃燒試驗,研究變數包括不同鐵網網目、不同鐵網直徑、不同塗料厚度及有無裝置玻璃等。經由10組的燃燒試驗結果顯示,初始燃燒時,隨高溫爐溫度上升,輻射熱上升,當防火塗料因受高溫產生膨脹,此時輻射熱因防火塗料碳化層阻絕,輻射熱及溫度產生下降的趨勢。然後,隨著高溫爐溫度持續上升,輻射熱及溫度也再增加;在相同網徑及塗料厚度下,網目空隙愈小,其產生的輻射熱愈小;在相同網徑及網目下,塗料厚度愈大,其產生的輻射熱愈小;有裝置玻璃可降低的輻射熱。以火源溫度945℃,在距離火源50cm的情況,由理論計算輻射熱為6.9W/cm2,經試驗證明,裝置防火塗料鐵網最低可降至0.3W/cm2,有效阻絕棟間輻射延燒。


    This research is about a new device to reduce the radiation exposure spreading fire at the opening of building. The intumescent fire retardant coating is sprayed on the wire Cloths fixed on the opening of the external wall of the building. When there is fire in the house or room, the fire will spread outward. Due to high temperature, the fire retardant coating on the wire Cloths will expand and the carbon layer generated from the fire retardant coating on the wire cloths will seal the mesh and reduce the radiation heat and block the spreading of fire. The purpose of installing the intumescent fire retardant coating wire cloths is that when there is no fire, the opening of the external wall provides the function of natural light and ventilation. Once there is fire, the intumescent fire retardant coating wire cloths will provide the function of reducing the heat radiation exposure spreading fire. This research utilizes the 1.2mx1.2mx1.2 furnace to conduct fire test. The research variables include different wire cloths mesh, different wire cloths diameters, different thickness of coating material and with or without installation of glass etc. The result from ten sets of fire test shows that when burning starts and following the rise of temperature in the furnace, radiation heat rises up. The fire retardant coating material expands due to high temperature. At that time, as the radiation heat is blocked by the carbon layer of the fire retardant coating material, the radiation heat and temperature drop. Afterwards, following continual rise of the temperature in the furnace, the radiation heat and temperature also rise again. Under similar screen diameter and thickness of coating material, the smaller the mesh is, the less radiation heat will be generated. Under similar screen diameter and mesh, the larger the thickness of the coating material is, the lesser the radiation heat will be. Installation of glass can reduce radiation heat. From a distance of 50 cm from the fire source temperature of 945℃ the radiation heat calculated based on theory is 6.9W/cm2. This research proves that the radiation heat can be dropped to 0.3W/cm2 with installation of fire retardant coating wire cloths and this can effectively block the radiation exposure spreading fire between buildings.

    建築物開口部裝置防火塗料鐵網抑制火災輻射延燒之研究 總目錄 中文摘要I 英文摘要II 誌謝Ⅲ 總目錄Ⅵ 表目錄Ⅶ 圖目錄Ⅷ 第一章 緒論1 1-1 研究動機1 1-2 研究目的1 1-3 研究方法與範圍2 1-4 研究流程2 第二章 文獻回顧4 2-1火災的延燒5 2-1-1火災往上層的延燒擴大6 2-1-2鄰棟建物的延燒擴大6 2-2 輻射熱與熱傳遞7 2-2-1輻射熱原理8 2-2-2輻射傳熱與距離關係9 2-3-2輻射引燃10 2-3膨脹型防火塗料11 2-3-1防火塗料的定義12 2-3-2膨脹型防火塗料膨脹機理12 2-3-3膨脹型防火塗料的耐火性能因素14 2-3-4膨脹型防火塗料的性能15 第三章 試驗計畫29 3-1 建築物開口部裝置防火塗料鐵網29 3-2 建築物開口部裝置防火塗料鐵網試驗變數29 3-3 試驗方法及內容30 3-3-1防火塗料30 3-3-2鍍鋅鐵絲網31 3-4試驗儀器及設備31 3-4-1燃油高溫爐31 3-4-2 K-type熱電偶32 3-4-3輻射熱量計32 3-4-4數據記錄器及電腦監控設備33 3-5燃油高溫爐加熱試驗33 第四章 結果與討論47 4-1 預備試驗及討論47 4-2 變數設定討論47 4-3輻射熱相關公式的推算48 4-3-1形態係數F的計算48 4-3-2火源開口不同溫度的輻射熱推算48 4-3-3推估受輻射熱為1w/cm2情況的溫度與距離的比較49 4-4高溫爐燃燒試驗情形50 4-4-1鍍鋅鐵網的網目大小的影響51 4-4-2鍍鋅鐵絲網的網徑影響52 4-4-3防火塗料噴佈厚度的影響52 4-4-4有無裝置強化玻璃的影響53 4-5高溫爐燃燒試體不同距離與溫度比較54 4-5-1鍍鋅鐵網的網目大小的影響54 4-5-2鍍鋅鐵絲網的網徑影響55 4-5-3防火塗料噴佈厚度的影響55 4-5-4有無裝置強化玻璃的影響56 4-6高溫爐燃燒試體不同距離的輻射熱比較56 4-6-1鍍鋅鐵網的網目大小的影響57 4-6-2鍍鋅鐵絲網的網徑影響57 4-6-3防火塗料噴佈厚度的影響58 4-6-4有無裝置強化玻璃的影響58 4-7綜合討論59 第五章 結論與建議96 5-1 結論96 5-1-1高溫爐燃燒試驗情形比較96 5-1-2高溫爐燃燒試體不同距離與溫度比較97 5-1-3高溫爐燃燒試體不同距離的輻射熱比較97 5-1-4綜合討論98 5-2 建議100 參考文獻101 表目錄 表2-1火災進展與防火安全上的問題17 表2-2材料的著火溫度與引火溫度18 表2-3各種建築材料的放射率18 表2-4型態係數之算式19 表2-5防火塗料國內相關標準20 表2-6膨脹型防火塗料之組成材料及成分21 表2-7膨脹型防火塗料之防火機理21 表2-8國內防火塗料、輻射延燒相關研究22 表3-1研究試驗變數35 表3-2試驗組別35 表3-3試驗組別噴塗防火塗料重量前後表36 表3-4本研究室開發的防火塗料成分及範圍36 表4-1輻射放射熱的面積(1m×1m)距離表面(0~150cm)之型態係數 計算結果60 圖目錄 圖1-1研究流程圖3 圖2-1開口噴出熱氣流的中心軸23 圖2-2開口噴出熱氣流溫度分佈的中心軸23 圖 2-3放射率的定義與灰色體關係24 圖2-4火焰放射率的測定案例24 圖2-5型態係數公式代數示意圖25 圖2-6型態係數公式代數示意圖25 圖2-7輻射熱與人體的耐熱性26 圖2-8高分子巨觀燃燒機構26 圖2-9防火塗料膨脹碳化層生成圖27 圖2-10防火塗料阻燃階段圖27 圖2-11防火塗料作用機理28 圖3-1防火塗料鐵網組合於鐵框上37 圖3-2高溫爐之試驗框架37 圖3-3將防火塗料鐵框組合固定於試驗框架上(此為受火面)38 圖3-4將防火塗料鐵框組合固定於試驗框架上及高溫爐上(此為非火面)38 圖3-5熱輻射計及熱電偶安裝情形39 圖 3-6熱輻射計及熱電偶安裝情形39 圖3-7防火塗料40 圖3-8防火塗料40 圖3-9防火塗料噴怖設備40 圖3-10防火塗料噴怖設備40 圖3-11鍍鋅鐵絲網41 圖 3-12鍍鋅鐵絲網噴怖防火塗料41 圖3-13鍍鋅鐵絲網噴怖防火塗料41 圖3-14鍍鋅鐵絲網噴怖防火塗料41 圖3-15防火塗料噴怖結果42 圖3-16防火塗料噴怖結果42 圖3-17台灣科技大學土城校區用地的防火材料試驗室42 圖 3-18燃油高溫爐外觀(1.2m×1.2m×1.2m)43 圖3-19燃油高溫爐標準升溫曲線與爐內升溫曲線43 圖3-20 K-type熱電偶44 圖3-21輻射熱量計44 圖3-22數據記錄器及電腦監控設備45 圖3-23防火試驗爐控制盤45 圖 3-24防火試驗爐控制面板46 圖 4-1預備試驗的安裝及試驗情形61 圖4-2預備試驗的試驗情形61 圖 4-3預備試驗的試驗結果62 圖4-4預備試驗的試驗溫度情形62 圖4-5以爐內溫度推估不同溫度輻射熱與距離的比較63 圖4-6推估受輻射熱為1w/cm2情況的溫度與距離的比較64 圖4-7 NO.1 (A0214)燃燒情況65 圖4-8 NO.2(A0407)燃燒情況66 圖4-9 NO.3(A0407D)燃燒情況67 圖4-10 NO.4(A0807)燃燒情況68 圖 4-11 NO.5(A0807D)燃燒情況69 圖4-12 NO.6(A0807D-G)燃燒情況70 圖4-13 NO.7(A1010)燃燒情況71 圖4-14 NO.8(A1010-G)燃燒情況72 圖4-15 NO.9(A1207)燃燒情況73 圖 4-16 NO.10(A1607)燃燒情況74 圖 4-17 A0214組燃燒試驗溫度與時間關係75 圖 4-18 A0407組燃燒試驗溫度與時間關係75 圖 4-19 A0407d組燃燒試驗溫度與時間關係76 圖 4-20 A0807組燃燒試驗溫度與時間關係76 圖 4-21 A0807d組燃燒試驗溫度與時間關係77 圖 4-22 A0807d-G組燃燒試驗溫度與時間關係77 圖4-23 A1010組燃燒試驗溫度與時間關係78 圖4-24 A1010-G組燃燒試驗溫度與時間關係78 圖4-25 A1207組燃燒試驗溫度與時間關係79 圖4-26 A1607組燃燒試驗溫度與時間關係79 圖4-27不同網目的溫度與距離開口部關係比較80 圖4-28不同線徑的溫度與距離開口部關係比較81 圖4-29不同防火塗料噴附厚度的溫度與距離開口部關係比較82 圖4-30有無裝置玻璃的溫度與距離開口部關係比較83 圖4-31 A0214組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係84 圖4-32 A0407組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係84 圖4-33 A0407d組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係85 圖4-34 A0807組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係85 圖4-35 A0807d組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係86 圖4-36 A0807d-G組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係86 圖4-37 A1010組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係87 圖4-38 A1010-G組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係87 圖4-39 A1207組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係88 圖4-40 A1607組燃燒試驗溫度輻射熱與時間關係88 圖4-41不同網目的輻射熱與距離開口部關係比較89 圖4-42不同網徑的輻射熱與距離開口部關係比較90 圖4-43不同防火塗料噴附厚度的輻射熱與距離開口部關係比較91 圖4-44有無裝置玻璃的輻射熱與距離開口部關係比較92 圖4-45不同組別距離背面2cm位置的溫度比較93 圖4-46不同組別背面溫度的比較93 圖4-47不同組別距離背面50cm位置的輻射熱比較94 圖4-48不同組別距離背面100cm位置的輻射熱比較94 圖4-49不同組別距離背面150cm位置的輻射熱比較95 圖4-50不同組別距離背面50cm、100cm、150cm位置的輻射熱比較95

    參考文獻
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    無法下載圖示 全文公開日期 2014/01/20 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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