區劃火災之成長與閃燃

一般建築物中區劃空間的火災，自火源點燃開始，其火勢成長速度 之快慢，與其災害範圍之大小，受到眾多參數的影響。茲就建築物區劃 空間火災進展的過程，描述如下，並藉以點明相關的參數。

造成起火的原因非常廣泛，一般有電器用品所引起的電線走火、香 菸引起的失火、來自鄰近建築物之延燒、或是人為縱火等等。火災通常 必須經由可燃物本身之著火後發生燃燒，即稱為起火。此一時期稱為火 災的醞釀階段，小火源本身如果自行熄滅或者不會引燃其他的可燃物 體，那麼就不會引起火災。火源之延燒成長與否與以下因素有關：

1.材料曝火面大小。

2.材料受熱裂解的溫度與速率。

3.引燃溫度及引燃所需最低氧氣量。

以一般房間中的沙發椅被引燃後（如圖 1-1a 所示）的火災歷程為例，

沙發椅上的引火源會迅速的形成火柱（如圖 1-1b 所示），燃燒釋出的能 量一部分（約 35%）以輻射熱方式傳遞到房間內可燃物、牆壁以及天花板，

其餘的部分（約 65%）則隨著火柱往上流動。房間內的火災，初期並不會 受到封閉空間的影響，其燃燒現象完全由燃料來主導。沙發之強烈火焰，

藉由輻射、對流、傳導等方式使整個房間溫度上升，如此一來加速了其 它部分材料的焦化裂解而助長燃燒，此時稱為火災發展期，而影響這一 階段的因素包含：

1.材料的著火性及發熱性。

2.材料表面的燃燒特性與曝火面大小。

3.房間內可燃物之數量與尺寸。

4.房間內可燃物的間隙及可燃物堆積之高度。

5.點火源之大小與位置。

6.房間開口部之尺寸與位置。

7.風向及風速。

8.房間形狀與尺寸。

接下來燃燒範圍由起火點向外延燒，溫度快速上升，往上流動的熱 氣流吸入房間的冷空氣，少量的燃燒產物和大量的空氣混合，使得火柱 下游的質量流率增加，但是氣流溫度和燃燒產物濃度卻反而下降。火柱 上方具渦漩流動特性的煙柱，衝擊天花板而形成天花板噴流（如圖1-1c 所示）。

若在建築物中，大量使用易燃裝修材料裝修天花板，此時火勢將迅 速延燒天花板，甚至快速、大面積橫向延燒，燃燒的天花板產生大量的 輻射熱向地面放射，促進地板可燃物燃燒速度，如此一來天花板、壁面、

地板橫向與縱向的相互連鎖反應，使得火勢成長更快。

反之，若室內天花板以不燃材料作為裝修材料，火焰前端衝擊天花 板時，亦會向下產生輻射，不過天花板本身為不燃材料，不會產生燃燒 現象，因此天花板不提供熱量，故輻射熱量不如易燃天花板來得大，但 熱氣之累積仍然使得天花板之煙氣溫度及厚度逐漸上升。但溫度之上升 比起可燃天花板，自然緩慢地多。

接著水平四散的天花板噴流碰到房間壁面後，沿著壁面往下流動（如 圖 1-1d 所示）；由於噴流溫度高於房間空氣溫度，而其密度則低於空氣 密度，往下流動噴流受到向上浮力影響而趨緩。房間壁面也會對往下流 動噴流產生阻力作用，並同時經由熱傳而將噴流冷卻。相較於連續流動 的天花板噴流，浮力效應和壁面作用，最後使得房間上層氣流顯得遲滯 不動。房間上方的天花板噴流和壁面噴流交互作用的結果，在天花板噴 流下方，將形成一高溫而遲滯不動的均勻厚度煙氣層，與房間下方冷空 氣存在一明顯交界面，其厚度不斷向下擴展，溫度和煙濃度也持續增高

（如圖 1-1e 所示）。其下方之可燃物，受到由上而下的輻射熱也逐漸增 加。材料因為熱分解產生的可燃性氣體在室內高處蓄積，一但此氣體與 空氣混合，氣體濃度到達燃燒界限時，則會瞬間爆發讓整個室內頓時陷 入火海中，使局部燃燒變為整體全面燃燒。或當輻射熱造成地面可燃物 之溫度達到燃點時，就會產生全面性猛烈的燃燒，所有可燃物被瞬間引 燃，釋出大量能量，此即「閃燃」現象。

圖1-1 居室內沙發之火災歷程

（a）

（b） （c）

（d） （e）

閃燃發生後會使溫度急速上昇而濃煙及炙熱氣體量也會激增。閃燃 是室內火災從成長期進入全盛期的過渡階段，時間很短。火勢過了最盛 期後，進入衰退期，此時可燃物幾乎燒盡。當閃燃發生，空間內溫度將 遽增，而在如此環境中人員絕對不可能存活。因此從火勢形成後到閃燃 發生之前，是介入滅火拯救人命的重要時段，若人員受困也只有在這段 時期可能逃出該區域。

一般建築物的火災歷程，依室內溫度（或熱釋放率）變化及火災現 象之不同，可細分為引燃期、成長期、閃燃、全盛期和衰減期等時期，

同時考慮火災歷程對於人員安全造成危害的影響因子，包括：氧氣耗盡、

火焰、熱、毒性氣體、煙和結構強度衰減等六大效應，吾人可以針對不 同時期及其可能產生的危害效應，提出適當對應的防火策略，如表1-2所 示。

防火對策包括三大基本策略，火災預防、火災控制和避難救助；其 努力方向在於：

1.防止起火，預防失控燃燒狀況發生。

2.延緩或防止室內延燒及火場向外擴大。

3.減低煙毒氣體生成量。

4.確保火災時避難救助行動的安全性、有效性。

其方式可分為以材料、構件、構造為主的自然式或被動式防火

（Passive Fire Precaution），及以消防安全設備為主的積極式或主動 式防火（Active Fire Precaution）。

防止火災的延燒擴大，基本上有滅火、延遲、限制等三種方法。滅 火法係使用滅火設備，在火災初期進行撲滅及壓制行動。延遲法利用室 內裝修不燃化及減少可燃物量，來抑制急劇燃燒。至於限制法，則是藉 劃定區間來阻止火災擴大至另一區間，如防火安全區劃（Fire Safety Compartment）。防火安全區劃的主要目的為限制火災危害範圍，隔離火

災有害因子， 並提供人員避難行動之安全空間。其功能要求包括：在火 災持續燃燒時間內，限制向鄰近空間及上、下樓層擴大延燒；從火災發 生起，在避難通道（走廊、樓梯、排煙室）不得有煙、熱氣、火焰、輻 射熱等火災危害，直到室內人員完成避難為止。

表 1-2 一般火災歷程