吾人於此小節中，概述大尺度燃燒分析裝置之研發歷史和研究目 的，同時以過去建立 1MW 大尺度燃燒分析裝置之經驗【12】，說明 撒水滅火實驗所需相關儀器設備配置，以作為規劃參考。
為了瞭解燃料燃燒之放熱率變化過程，尤其是複雜的固態燃料組 列燃燒過程，Tewarson【13】於 1976 年，建立一小尺度(laboratory-scale) 火焰燃燒產物收集器(fire products collector)，其火焰尺度(fire size)，
亦即最大總放熱率(total heat release rate)約為 10kW；而置於空氣中燃 燒，所使用的燃料包括甲烷、乙烷、聚苯乙烯(polystyrene)及甲基丙 烷聚合物(polymethylmethacrylate)等。由收集器後端量測得到的燃燒 產物溫度、流速、以及一氧化碳和二氧化碳的產生率，可以進而計算 得到對流放熱率(convective heat release rate)及總放熱率；其特點為燃 料的燃燒過程不與燃燒產物收集器相互作用，不須經繁複的修正程序 即能直接量測得到數據。由於一般災變現場的火焰尺寸相當大，
Heskestad【14】進而擴大發展建立一大尺度燃燒產物收集器，其火焰 尺度可至 MW 以上，其測試燃料為甲醇與木板架。Babrauskas【15】
利用燃燒產物收集器，對甚多燃料進行放熱率分析，針對從木框架底 部整體點燃及中間點燃的方式不同，提供了質量燃燒率的經驗公式。
Bill 等人【16】則用燃燒產物收集器量測沙發椅(upholstered chair)、
及彈簧床(standard hotel bed)的燃燒放熱率變化過程，其所用的燃燒產 物收集器的最大對流放熱率尺度約為 1.5MW。結果發現實驗所用的 二張沙發椅之最大總放熱率為 1.6 及 1.4MW，最大對流放熱率為最大 總放熱率之 55%及 56%；而且燃燒變化過程亦不盡相同，即分別在 121 秒與 77 秒時放熱率開始快速成長，當達到最大放熱率後再下降。
總放熱率下降的趨勢，比對流放熱率來的陡峭，乃因輻射放熱率 (radiative heat release rate) 迅 速 下 降 之 故 。 最 後 在 總 放 熱 率 約 為 400kW，對流放熱率約為 250kW 時，兩者皆以穩定而極為緩慢的方 式漸漸下降。
為了研究自動撒水系統對於火災預防的效應，必須探討放熱率變 化過程、和抑制火焰之臨界噴水率(required delivered density, RDD)。
Lee【17, 18】研究倉庫包裝(pack storage)的火焰抑制特性，當包裝只 有部分燃燒時，撒水頭在包裝上方開始噴水，直接噴至包裝頂部；同 時定義 RDD 為：當噴水後，燃料放熱率迅速下降，而且未燃部分因 熱量供應不足，放熱率無法再次增高，所需之單位包裝頂部面積的臨 界噴水率。影響 RDD 之參數為倉庫包裝的層數、擺置方式、和噴水 時的質量預焚百分比，結果發現隨倉庫包裝組列和質量預焚百分比的 增加，抑制火焰所須之噴水率隨之增加。
民國 78 年，成大機械系經由國科會經費補助【12】，並借助於美 國 FM 公司孔祥徵先生的技術協助，建立 1MW 大尺度燃燒分析裝置
（如圖六所示），以研究自動撒水系統對於火災預防的效應。吾人針 對燃料放熱率的增長衰減過程，以及適時噴水下放熱率之變化過程和 火焰被抑制之現象，進行深入之實驗探討【12】。其中，抑制火焰之 單位面積臨界噴水率，噴水狀況下質量燃燒率、對流放熱率及輻射放 熱率之變化為研究分析之重點。本實驗採用具有簡單三維結構的木框 架為燃料，來模擬可燃傢俱之燃燒過程；由重量平台量測木框架的質 量燃燒率及預焚百分比，輻射計量測量其輻射放熱率變化過程；同時 建立一燃燒產物收集器（如圖六所示）量測其對流放熱率、及總放熱 率變化過程。燃燒產物及環境空氣被吸入燃燒產物收集器內，經由同 心圓板作用使混合流體流至量測段時形成均勻的溫度、速度及濃度分 怖。吾人可使用 K 型熱電偶及雙向速度儀單點量測其溫度及速度，
進而計算得對流放熱率；並抽取混合流體至氣體分析儀，量測其氧
圖六 大尺度燃燒分析裝置【12】
氣、一氧化碳及二氧化碳之質量分率，再計算得總放熱率。木框架火 焰實驗在開放空間進行，以不同的噴水率，在不同的質量預焚百分比 下，直接噴水在不同層數的木框架上，用以分析其火焰抑制效應。在 噴水狀況下，木框架燃燒所形成的放熱率，將由噴水率、噴水時的質 量預焚百分比和木框架層數來修正。