第三章 實尺寸辦公室火災實驗
第三節 家具組延燒實驗
本實驗取辦公室內家具六分之ㄧ觀察延燒並量測熱釋放率。
實驗儀器配置
本次實驗實施時間為 94 年 8 月 31 日，此實驗在 10MW 吸煙罩正下方 的秤重平台進行實驗，本實驗使用 1 組辦公桌椅，及 A、B、C 共 3 個櫃 子，配置如圖 3-3-1(a)，圖中方型虛線為引火源位置，實驗前的照片如 圖 3-3-1(b) 及 圖 3-3-1(c) ， 全 重 265.5KG ， 個 別 重 量 如 下 A ： 1800*320*1520mm 52KG，B：1300*320*1520mm 22KG，C：1600*320*1520mm 48KG，辦公桌椅 143.5KG，引火源為 18cm*17.5cm 矩形丙烷燃燒器，功率 為 50Kw，引燃持續時間為 324 秒。
圖 3-3-1(a)家具組延燒實驗配置
D
點火位置 A C
B T2
T1
圖 3-3-1(b)家具組配置情形 圖 3-3-1(c)燃燒器配置位置
火災過程
本次實驗，從引火到熄滅整個火災歷時約 2000 秒。火勢最劇烈約在 1400 秒時。其詳細過程如表 3-3-1 所示：
表 3-3-1 家具組延燒實驗之火災歷程
時間歷程 發生現象 參考圖片
0 秒 引燃引火源
40 秒 辦公桌椅引燃而大量冒出濃煙 圖 3-3-2(a) 70 秒 椅子開始燃燒
120 秒 椅子火焰延燒至右側桌面
140 秒 點火位置左側屏風火焰燃燒至屏風
190 秒 後側及右側屏風開始燃燒 圖 3-3-2(b) 260 秒 火焰穿透屏風持續燃燒 圖 3-3-2(c) 275 秒 C 櫃被桌椅引燃開始燃燒
324 秒 丙烷點火燃燒停止 420 秒 右側屏風掉落 440 秒 後側屏風掉落
510 秒 C 櫃火焰燃燒停止，辦公桌椅火焰持續燃燒
620 秒 B 櫃被屏風引燃開始起火燃燒 圖 3-3-2(d) 690 秒 A 櫃冒出大量濃煙
710 秒 A 櫃引燃火焰開始燃燒 圖 3-3-2(e) 905 秒 A 櫃火焰延燒至 C 櫃，C 櫃開始起火燃燒
985 秒 A、B、C 櫃全部起火燃燒 圖 3-3-2(f) 1027 秒 C 櫃火焰延燒至背面
1115 秒 A 櫃部分板材掉落火焰持續燃燒 1170 秒 A 櫃火焰延燒至背面
1225 秒 B 櫃已全部燃燒並崩塌傾倒 圖 3-3-2(g) 1300 秒 C 櫃部分板材掉落火焰持續燃燒
1385 秒 A、C 櫃火焰持續燃燒 1425 秒 A 櫃燃燒變形
1445 秒 屏風停止燃燒 1532 秒 C 櫃停止燃燒
1545 秒 A 櫃火焰持續燃燒板材大量掉落 1590 秒 A 櫃崩塌一半，火焰持續燃燒 1655 秒 A 櫃全部崩塌傾倒，火焰持續燃燒 1820 秒 櫃子板材持續燃燒，如圖 3-3-2(h) 1973 秒 實驗終止
圖 3-3-2 家具組延燒實驗過程
(a)南面(40 秒) (e)南面(710 秒)
(b)西面(190 秒) (f)西面(985 秒)
(c)南面(260 秒) (g)東面(1225 秒)
(d)南面(620 秒) (h)南面(1820 秒)
火場溫度
圖 3-3-3 代表熱電偶 A-B 及熱電偶 C-D 之溫度變化，在圖 A 及 B 之 間的熱電偶 T1，其溫度有三個峯值約在 400 秒及 1000 秒和 1400 秒，而 介於 C 跟 D 之間之 T2，一開始並無火焰點著，故溫度不上升，直到 700 秒左右，C 櫃漸被火焰波及溫度才上升，在 900 秒後溫度持續在 900OC，
因 C 櫃持續燃燒所致。
圖 3-3-4 為秤重平台總重量變化，原始重量 265.5KG，最終重量 159KG，總損失 106.5KG。以木材計算其總發熱量為 2350MJ，若以單位時 間質量損失率(由線性迴歸，見圖上虛線)，可得平均 Q=1.2MW。而圖 3-3-5 主要表示所抽煙氣之流場和濃度變化情形；而圖 3-3-6 則是熱釋放率變 化情形。圖上Q& 代表氧氣消耗法所求得之總熱釋放率，THR 代表由0 Q& 對0 時間積分所得之總熱釋放量，Q& 代表以抽氣氣流溫度計算之顯熱所對應T 的對流熱釋放率。Q& 第一個峯值在 400 秒代表椅子點燃，其後緩慢延燒0 Q& 變低，第二個峯值在 1100 秒，因整體燃燒0 Q& 維持約 2MW，THR 累積共0 2500MJ，與質量損失之估算值 2350MJ 相近。Q& 曲線形狀與T Q& 類似，約0 佔Q& 之 70%，因木料燃燒完全，黑煙不多，故對流熱佔的比例較高。 0
圖 3-3-3 家具組延燒實驗之熱電偶溫度變化
0 500 1000 1500 2000
t(s)
0 200 400 600 800 1000 1200
T(o C)
T1 T2 ORT2
圖 3-3-4 家具組延燒實驗之家具質量消耗率變化情形
0 400 800 1200 1600 2000
t(s)
ORT2, M=0.1kg/s, Q=1.2MW Q=2350MJ, M0=265.5kg
圖 3-3-5 家具組延燒實驗所抽煙氣之流場和濃度變化 (a)流場變化
95 100 105
Opacity (%)
0 500 1000 1500 0
0 500 1000 1500 2000 0
(b) 濃度變化
0 500 1000 1500 0
0 500 1000 1500 2000 0.0
0 500 1000 1500 2000
0
Oxygen Consumption ORT2
Gas Temperature Rise ORT2
OTR2