火災溫度有多高?標準耐火曲線快速指南
火災是可燃物與氧氣在高溫作用下發生的化學反應,當產生的熱能足以維持反應時,就會形成連鎖反應,只要仍有可燃物與氧氣供應,火勢就不會停止。
然而,沒有兩場火災是完全相同的。火勢的強度、擴散方式與持續時間,會受到多種因素影響,包括燃燒物的種類與分佈、起火點的位置(如電器短路)以及氧氣供應情況(門窗的開關狀態、機械通風系統等)。此外,建築物的結構(如牆壁與天花板的隔熱能力)以及煙霧與熱氣的流動,都會影響火災的溫度變化與發展過程。
因此,每場火災都是獨一無二的。但在防火測試領域,我們不可能針對無限多種火災情境進行測試,這就是為什麼從 20 世紀初開始,全球就制定了標準化的耐火測試方法,並發展出標準耐火曲線(Fire Curve),用來模擬火災溫度隨時間變化的模式。
標準耐火曲線的意義
標準耐火曲線是一組時間—溫度的關係曲線,模擬火災發展過程中的溫度變化。這些曲線主要基於兩個假設:
1.火場內部的溫度是均勻分佈的(通常適用於全面燃燒階段的火災)。
2.溫度隨時間上升,且沒有冷卻階段,確保測試條件足夠嚴苛,以應對大多數現實火災情境。
這些標準曲線的測試結果,被廣泛應用於防火填塞、建築結構耐火測試、防火區劃設計等領域,以評估建築物與防火材料的耐火時效(防火時效 EI 等級)。
常見的標準耐火曲線
1. 標準耐火曲線(Standard Fire Curve)
‧ 適用於: 建築防火測試
‧ 代表標準: ISO 834、EN 1363-1、BS 476: Part 20、DIN 4102、AS 1530(北美 ASTM E119、UL 263 為略微不同的版本)
這是最早發展出的標準耐火曲線,主要用於模擬建築內部火災的發展。這條曲線適用於防火區劃、防火填塞、防火建材、耐火結構設計等領域,測試建築材料能夠承受火災高溫的能力。
這條曲線有時被稱為 「纖維素耐火曲線(Cellulosic Curve)」,但其實建築物內的可燃物不只有纖維素(木材、紙張等),還包含了塑膠、布料、油漆等不同燃燒特性材料。
2. 外部火災曲線(External Fire Exposure Curve)
‧ 適用於: 模擬外牆防火需求
‧ 代表標準: EN 1363-2
當火災發生在建築物外圍(如陽台、外牆),火焰可能從窗戶或破損的開口處竄出,進一步加熱上層樓層的外牆。為了避免火勢從外部回流至建築內部,外牆材料需要符合外部火災曲線的測試標準。
這條曲線與標準耐火曲線的不同之處在於,它考慮到了外部空氣對火焰的冷卻效應,因此溫度上升的速率較慢。
3. 緩慢升溫曲線(Slow Heating Curve)
‧ 適用於: 反應型防火材料(如膨脹型防火塗料)
在現實火災中,火勢並不總是立即達到全面燃燒階段。有時候,由於氧氣供應不足,火災可能會經歷一段長時間的緩慢升溫,甚至發展成悶燒火災(Smouldering Fire)。
對於某些需要高溫觸發反應的防火材料(如膨脹型防火塗料),如果升溫過於緩慢,可能會影響材料的正確反應。因此,對這類材料進行緩慢升溫測試,能夠驗證其在不同火災發展條件下的性能。
4. 碳氫化合物曲線(Hydrocarbon Fire Curve)
- 適用於: 石化工業、油槽火災
當燃油(如汽油、柴油)洩漏並形成液態燃燒池時,火勢將極速升溫,並在短時間內達到1100°C。這種火災常見於煉油廠、化學儲存設施,以及存放高度可燃物的建築物。
碳氫化合物火災的升溫速率遠高於標準建築火災,因此需要特別的高溫耐火材料,才能提供有效的防護。
5. 隧道火災曲線(Tunnel Fire Curve)
- 適用於: 隧道防火設計
- 代表標準: RWS(荷蘭交通部開發)、HCM(法國)、RABT(德國)、NFPA 502、ASTM E3134
隧道火災的發展方式與一般建築火災完全不同,主要因為:
隧道內部空間封閉且通風受限,導致火焰與熱氣迅速累積。
車輛與燃油 是主要燃燒源,燃燒溫度極高。
火災發生後,通常短短 3-5 分鐘內溫度就能達到 1000°C 以上,最高溫甚至能達 1350°C!
隧道防火材料必須具備極高的耐熱性,因為許多傳統防火材料在 1350°C 以上可能會熔化或失去作用。
6. 自然火災曲線(Natural Fire Curves)
現代技術可以根據建築物的實際結構、內部燃燒物分布、氧氣供應狀況等因素,計算出更精確的自然火災曲線。
這些曲線可以提供更準確的時間—溫度變化,但因為每個建築的情境都不同,因此這類曲線無法成為標準化測試依據,只能作為輔助設計工具。
不同類型的火災有不同的發展模式,因此在設計防火填塞、建築耐火結構、隧道防火保護時,必須根據不同情境選擇適合的耐火測試標準。普渼登提供符合 標準耐火測試 的防火填塞、防火風管與防火區劃解決方案,確保建築物在不同火災情境下都能維持最佳防護性能!