第四章 穩態火源及時間平方火災實驗
第一節 多功能房間火災模式驗證實驗屋實驗-開
1. 火源：九五無鉛汽油-天花板高度 3.4m (T1-2)
實驗量測設備位置說明
z 實驗用火盤設置處其平面座標位於(1.5，3.0)如圗 4. 2，並進行置中及靠牆的實 驗。
z 圖 3.2 中標示 ” “之處為裝設熱電偶處，其座標分別為 T1(1.5，0.5)、
T2(1.5，1.0)、T3(1.5，1.5)、T4(1.5，2.0)、T5(1.5，2.5)、T6(1.5，3.0)、T7(1.5，
3.5)、T8(1.5，4.0)、T9(1.5，4.5)、T10(1.5，5.0)、T11(1.5，5.5)、T12(0.5，
3.0)、T13(1.0，3.0)、T14(2.5，3.0)
z 熱電偶自天花板往下 5cm、10cm、20cm、30cm(分別以b、c、d、e表示)各 高度裝設1 顆，每 1 垂直高度各 4 顆，如圖 3.2 所示，熱電偶共有 56 顆。
z 圗 4. 1 與圗 4. 2 中標示 表示裝設4 組風速計處，其座標分別為 A8(1.5，4.0)、
A10(1.5，5.0)、A12(0.5，3.0)、A14(2.5，3.0)。
z 圗 4. 3 為實驗用油盤，圗 4. 4 為 3ft 油盤穩態火源實驗前與進行中實驗情形
圗 4. 1 熱偶線與風速計立面配置示意圖
3.00
0.500.500.500.500.500.50
圗 4. 2 熱偶線與風速計平面配置示意圖
（a）實驗前相片
（b）實驗進行中相片
圗 4. 4 3ft 油盤穩態火源實驗相片
T1 :火源置中之 3ft 油盤穩態火源實驗溫度結果
圗 4. 5 火源置中之 3ft 油盤穩態火源實驗圖
3 呎油盤火源位置置中(1.5，3)，並於油盤內裝入 9L 水及 3L 汽油，T8、
T10、T14 各點所測得之溫度，顯示汽油燃燒時之溫度上昇曲線，由圗 4. 6 可 見實驗前50 秒各點初始溫度約為 29℃，點火後 50 秒各點皆達最高溫度，持續 約20 秒後便開始降低，3L 汽油約燃燒約 240 秒。
3 呎油盤火源位置置中(1.5，3)，A8、A10、A14 各點所測得之速度，顯示
Velocity(m/s) Test 1(Fire source in center) A8(r=1.0m,near wall) A10(r=2.0m,free)
Test 1(Fire source in center) T8(r=1.0m,near wall) T10(r=2.0m,free)
圗 4. 7 火源靠牆之 3ft 油盤穩態火源實驗圖
0 50 100 150 200 250 300
Time(s) 0
1 2 3
Velocity(m/s) Test 2(Fire source near wall) A8(r=1.0m,near wall) A10(r=2.0m,free) A12(r=1.0m,free) A14(r=1.0m,free)
0 100 200 300
Temperature(OC)
Test 2(Fire source near wall) T8(r=1.0m,near wall) T10(r=2.0m,free) T12(r=1.0m,free) T14(r=1.0m,free)
T12
T8
T14 T10
圗 4. 8 火源置中之 3ft 油盤穩態火源實驗（T1）溫度與速度時間關係圖
2.火源置中-天花板高度 2.8m-探測器距離火源 2m (T50-58)
實驗量測設備位置說明
z 實驗用火盤設置處其平面座標位於(2.0，3.0)，並以不同燃料(92 無鉛汽油、庚 烷、正己烷)及油盤大小(1ft、3ft)進行實驗。
z 圗 4. 12 中標示 ” “之處為裝設熱電偶處， 為定溫式探測器一種，樣式
如圗 4. 9 規格如表 4. 2，其動作溫度為 60℃，差二為差動式探測器二種，樣式 如圗 4. 10 規格如表 4. 3，每個探測器距離火源 2m。
z 熱電偶自天花板往下 5cm、10cm、20cm (分別以b、c、d表示)各高度裝設 1 顆，每1 垂直高度各 3 顆，如圖所示，並於 4 個探測器位置各裝設 1 個熱電偶，
共有58 顆。
z 探測器規格
圗 4. 9 HC-407A 定溫式探測器 表 4. 2 HC-407A 定溫式探測器規格表 型號 HC-407A 定溫式探測器 整體構造
使用電壓 18V-28V (DC24V) 主體 耐火性ABS 樹脂材質 監視電流 0μA 接點端子 黃銅棒 (鍍錫) 動作電流 60mA
適用溫度 -15~50° C
基部 耐火性ABS 樹脂材質 黃銅棒 (鍍錫)
適用濕度 0~95% RH 顏色 象牙白
尺寸 103mm x 44mm
重量 120g
圗 4. 10 HC-306 差動式探測器 表 4. 3 HC-306 差動式探測器規格表 型號 HC-306 差動式探測器 整體構造
使用電壓 18V-28V (DC24V) 主體 耐火性ABS 樹脂材質 監視電流 0μA 接點端子 黃銅棒 (鍍錫) 動作電流 60mA
適用溫度 -15~50° C
基部 耐火性ABS 樹脂材質 黃銅棒 (鍍錫)
適用濕度 0~95% RH 顏色 象牙白
尺寸 103mm x 43mm
重量 140g
圗 4. 11 多功能房間火災模式驗證實驗屋實驗情形
0.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.5
6
0 1
2 圗 4. 12 實驗(T50~T58)平面配置示意圖
T50 之實驗中，本次實驗使用 3ft 油盤為火源，燃料為 92 無鉛汽油，各探測器 位置之熱電偶所測得之溫度如圗 4. 13，圖中可看出，測點 Z1 與測點 Z2 溫度曲線 非常相近，測點Z3 與測點 Z4 溫度曲線也是非常相近，原因可從圖(圗 4. 12)看出，
Z1 與 Z2 位置較為靠近，Z3 與 Z4 也是如此，但所在位置在另一側，以致溫度曲線
於油盤點燃後25s 內皆已作動，其定溫式探測器作動時間分別為 21s(Z1)、24s(Z4)，
差動式探測器作動時間則同為10s(Z2、Z3)。
由於3 呎油盤所產生之火量(T50)太大，以至於在該實驗後期，各探測器皆已燒 毀，因此之後實驗(T52~T58)便於無探測器之情況下繼續進行，並以探測器(Z1)所在 熱電偶所測之值做比較，圗 4. 14 為 3 呎油盤條件下進行實驗(T50、T52、T53)，所 測得之溫度曲線，可以看出正己烷為火源測得之溫度高於庚烷與92 無鉛汽油，但 其燃燒時間最少，而92 無鉛汽油燃燒時間最長，產生溫度也為三種燃料中最低，
圗 4. 15 為 1 呎油盤條件下進行實驗(T55、T56、T57)，於 200s 左右，庚烷所產生 之溫度略高於92 無鉛汽油與正己烷約 2℃左右，於 400s 後，正己烷產生之溫度則 高於庚烷與92 無鉛汽油，由本圖(T55、T56、T57)與圖(T50、T52、T53)，我們得 知正己烷燃燒所產生之溫度可達三種燃料之最高，但其燃燒時間為最短，其次為庚 烷，92 無鉛汽油則為燃燒時間最長，產生之溫度最低。
0 100 200 300 400 500 600 700 800 t(s)
30 60 90 120 150 180 210 240 270
T(0C)
Test 50
TC 1,21s(Z1) TC 2,10s,(Z2) TC 3,10s,(Z3) TC 4,24s,(Z4)
圗 4. 13 T50-各探測器位置之溫度上升曲線含探測器作動時間圖
0 100 200 300 400 500 600 700 800 t(s)
30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
T(0C)
92 unleaded gasoline(T50-Z1) heptane(T53-Z1)
n-hexane(T52-Z1)
圗 4. 14 T50、T52、T53 於 3 呎油盤 3 種燃料下，測點 Z1 之溫度上升曲線圖
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 t(s)
30 35 40 45 50 55 60
T(0C)
92 unleaded gasoline(T55-Z1) heptane(T57-Z1)
n-hexane(T56-Z1)
圗 4. 15 T55、T56、T57 於 1 呎油盤 3 種燃料下，測點 Z1 之溫度上升曲線圖
3.火源置中-天花板高度 2.8m&3.6m-探測器距離火源 2.5m (Teat59-76)
實驗量測設備位置說明
z 實驗用火盤設置處其平面座標位於(2.0，3.0)，以 92 無鉛汽油、庚烷及正己烷 為火源，並使用直徑1ft、2ft 和 3ft 油盤進行實驗。
z 圗 4. 16 中標示 ” “之處為裝設熱電偶處， 為定溫式探測器一種，其動
作溫度為 60℃，差二為差動式探測器二種，每個探測器距離火源 2.5m。
z 熱電偶自天花板往下 5cm、10cm、20cm (分別以b、c、d表示)各高度裝設 1 顆，每1 垂直高度各 3 顆，如圖所示，並於 4 個探測器位置各裝設 1 個熱電偶，
共有58 顆。
0 1
2 圗 4. 16 實驗(T59~T76)平面配置示意圖
0 200 400 600 800 1000
t(s)
0 50 100 150
T(
0C)
T62(H=2.8m)
A(X1),61s,86
oC B(X2),20s,58
oC B(X3),21s,58
oC A(X4),42s,76
oC
A(X1) B(X2) B(X3) A(X4)
0 200 400 600 800 1000
t(s)
A(X1),62s,76
oC B(X2),24s,49
oC B(X3),22s,51
oC A(X4),74s,80
oC T71(H=3.6m)
圗 4. 17 T62&T71 探測器位置溫度分布圖
由圗 4. 17 看出 T62 各點溫度於 150s 後，都能達到 110℃左右，最高溫度可達到約 120℃，而 T71 中各點溫度則約達 90℃左右，說明了高度較高的空間，到達天花板的熱 氣溫度較低。然而急速上升的溫度造成差動式探測器，於油盤點燃後 24s 內皆已作動。
由探測器作動時間結果，得到以直徑 2ft 油盤盛裝 92 無鉛汽油為火源時，天花板高度 對探測器作動並無明顯之影響。
0
0 200 400 600 800 1000 1200
0 200 400 600 800 1000 1200 0
92 unleaded gasoline heptane
n-hexane
1ft oil pan - 2.8m height
T59
1ft oil pan - 3.6m height
2ft oil pan - 2.8m height
3ft oil pan - 2.8m height
2ft oil pan - 3.6m height
3ft oil pan - 3.6m height
T68
T62 T71
T65 T76
0
從圗 4. 18 中可以看出，探測器 X1 位置所測得溫度分布曲線之結果，由此結果得知，
於高度3.6m 時，各大小油盤及燃料產生之溫度差距較高度 2.8m 小，且油盤直徑越大溫 度差距會跟著變大等現象。