• 沒有找到結果。

依據上述實驗的條件,利用電腦火災區域模式 CFAST 進行模擬,依每種實驗型態量得之熱釋放率選用火源、實驗 空間尺寸,牆面和天花板建材的種類及開口位置(在 CFAST 為水平 Vent 設置)輸入,並依照當時實驗之環境溫度做為燃 燒前之起始溫度。將 CFAST 模擬的結果與實驗之量測值值 進行比較分析,在此分為煙層溫度與煙層高度來比較討論。

5.1 煙層溫度之比較

圖 5.1 到圖 5.12 分別表示實驗型態 A 到實驗型態 C 的 CFAST 模擬預測煙層溫度和實驗所得煙層溫度之比較圖。由 各圖中的預測值與實驗值相比較結果可以發現,CFAST 模擬 計算所得之煙層溫度都比實際實驗所量測的煙流溫度還 高,尤其是在火源房間的部份甚至有些還高出將近 30℃。煙 流溫度開始上升的時間,CFAST 預測的結果也較實際實驗來 的早,不過整體煙溫隨火源成長而上升、隨火源衰退而下降 的趨勢很接近實際量測的溫度變化趨勢。

由火源房間實驗與模擬預測之結果可知火源房間內之 T0 與 T1 之溫度受到火源成長率不同的影響而有所差異,整 體溫度的趨勢隨火源熱釋放率變化而改變。如圖 5.1、圖 5.5 與圖 5.9 可知在相同的火源房間大小,由於實驗型態 C 之火 源成長率較實驗型態 A 與實驗型態 B 大,因此在型態 C 火 源房間內之 T0 與 T1 所量得的溫度較高,且隨著火源熱釋放

率而變化,型態 C 所預測之溫度最高可達 110℃要比型態 A 所預測之最高溫度 95℃與型態 B 最高溫度 100℃要高。

如果將煙層溫度的預測值與煙層高度預測結果搭配來 看,通道內煙層溫度開始上升時間會比煙層高度開始下降的 時間還提早,這是因為通道內開始有煙流流進後,此時受煙 流影響溫度即開始上升,但煙層高度由於受空間蓄煙的影響 煙層並不會馬上下沈。CFAST 所預測的結果符合上述的情 況,通道內煙流溫度開始上升時間比預估煙流開始沈降時間 來的早。

由於 CFAST 區域模式本身為了簡化理論方程式已經假 設一區間內分成了上下兩個區域,每一區域內其煙流特性在 同一時間都相同,所以一個區間在同一時間其煙層溫度視為 一樣,但事實上每一個位置的煙流溫度與煙層介面高度都會 不同,會受距離火源位置的不同、建築物相關配置的不同而 影響建築物內煙流流動情形,例如火源房間內 T0 和 T1 位置 實際受火災煙流影響其溫度會有不同的變化,離火源位置越 近溫度變化上升越快且溫度越高;整個 Corridor 1 受煙流溫 度的影響也不會都一致,因此在進行區域火災模式模擬時,

適當的分割區間是相當重要。

圖 5.1 實驗型態 A 之火源房間煙層溫度比較圖

圖 5.2 實驗型態 A 之 Corridor-1 溫度比較圖

0 60 120 180 240 300

T im e ( se c ) 0

30 60 90 120

S m o k e lay er h e ig h t ( m )

E xperim e nt A (T 0 ) E xperim e nt A (T 1 ) P re dict by C F AS T

0 60 120 180 240 300

T im e ( sec ) 0

20 40 60 80

S m ok e la y e r he ight ( m )

E xpe rim ent A (T S ) E xpe rim ent A (T 4 ) E xpe rim ent A (T 5 ) P re dict by C F AS T

圖 5.3 實驗型態 A 之 Corridor-2 煙層溫度比較圖

圖 5.4 實驗型態 A 之 Lobby 煙層溫度比較圖

0 60 120 180 240 300

T im e ( se c ) 0

20 40 60

S m ok e la y e r he ight ( m )

E xpe rim e nt A (T 3 ) P re dict by C F AS T

0 60 120 180 240 300

T im e ( sec ) 0

10 20 30 40 50

S m ok e la y e r he ig ht ( m )

E xperim e nt A (T 2 ) P redict by C F AS T

圖 5.5 實驗型態 B 之火源房間煙層溫度比較圖

圖 5.6 實驗型態 B 之 Corridor-1 溫度比較圖

0 60 120 180 240 300

T im e ( sec ) 0

30 60 90 120

S m o k e lay er h e ig h t ( m )

E xperiment B (T0 ) E xperiment B (T1 ) P redict by C FAS T

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

20 40 60 80

S m ok e la y e r he ig ht ( m )

E xperiment B (T 4 ) E xperiment B (T 5 ) P redict by C FAS T

圖 5.7 實驗型態 B 之 Corridor-2 煙層溫度比較圖

圖 5.8 實驗型態 B 之 Lobby 煙層溫度比較圖

0 60 120 180 240 300

T im e ( sec ) 0

20 40 60

S m o k e lay er h e ig h t ( m )

E xperiment B (T S ) E xperiment B (T 3 ) P redict by C F AS T

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

10 20 30 40 50

S m o k e lay er h e ig h t ( m )

E xperiment B (T2 ) P redict by CFAS T

圖 5.9 實驗型態 C 之火源房間煙層溫度比較圖

圖 5.10 實驗型態 C 之 Corridor-1 溫度比較圖

0 60 120 180 240 300

T ime ( sec ) 0

30 60 90 120

S m ok e la y e r he ig ht ( m )

E xperiment C (T 0 ) E xperiment C (T 1 ) P redict by C F AS T

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

20 40 60 80

S m ok e la y e r he ig ht ( m )

Experiment C (T4) Experiment C (T5) Predict by CFAST

圖 5.11 實驗型態 C 之 Corridor-2 煙層溫度比較圖

圖 5.12 實驗型態 C 之 Lobby 煙層溫度比較圖

0 60 120 180 240 300

T im e ( sec ) 0

20 40 60

S m ok e la y e r he ig ht ( m )

E xperim ent C (T S ) E xperim ent C (T 3 ) P redict by C F AS T

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

10 20 30 40 50

S m ok e la y e r he ig ht ( m )

E xperiment C (T2) P redict by CFAS T

5.2 煙層高度之比較

實驗型態 A 到實驗型態 C 的 CFAST 模擬預測煙層高度 和實驗所得煙層高度之比較圖分別如圖 5.13 到圖 5.24 所 示,圖中將分別就每一區間 CFAST 的預測值與區間內所有 量測點之量測值來比較。

由圖 5.13 到圖 5.24 所有的火源房間其煙層高度比較圖可 以看出,火源剛燃燒時由 CFAST 所估算的煙層介面高度會 隨著火源的快速成長而迅速沈降,初期所預估的煙層高度皆 會比實際量測結果還低,由於 T0 量測點離火源位置很接近,

且離牆角僅 1m 左右,煙流會在天花板下方快速累積,並沿 牆面快速沈降,T0 所得煙層高度約略過了兩三分鐘後會降到 地板上方 0.2m 的最低高度,會比 CFAST 的預估值來的低,

而到了燃燒的後期,各量測的煙層高度會維持在一固定高度 不會再往下降,主要是最後熱釋放率已降至很低,煙流溫度 不會上升再加上與下層之冷空氣的作用,所以煙層不會在繼 續沈降。

至於通道部份的煙沈降情形,由於煙流會於火源房間天 花板下方累積,當累積的煙層高度低於火源房間房門高度 2m,煙流會開始往通道流竄並慢慢累積,由 CFAST 模擬所 得通道煙層高度約略會在火源房間煙沈降至 2m 時才間開始 下沈,這完全符合煙流會在火源房間的天花板下方先累積的 實際狀況。將 CFAST 所預測的通道煙層高度與實際通道內

所量測之煙層高度相比較,CFAST 所預估的煙開始沈降時間 都會比通道內各個位置所量測的要來的早。

另外從這一系列的實驗與 CFAST 模擬計算比較結果可 以知道,CFAST 對於區域內的煙層介面高度會比實際所量測 的煙層高度要來的低、煙沈降速度會較實際的快,雖然這對 於消防工程設計來說會較為安全,但卻也可能造成工程設計 上的誤判,因此如果能將 CFAST 區域模式進行進一步的模 式修正,這對於使用 CFAST 估算煙層降更有保障且能與實 際情況更為接近。

圖 5.13 實驗型態 A 之火源房間煙層高度比較圖

圖 5.14 實驗型態 A 之 Corridor-1 高度比較圖

0 60 120 180 240 300

T im e ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m ok e la y e r he ig h t ( m )

E xperim ent A (T 0 ) E xperim ent A (T 1 ) P redict by C F AS T

0 60 120 180 240 300

T ime ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m ok e la y e r h e ig ht ( m )

E xperiment A (T S ) E xperiment A (T 4 ) E xperiment A (T 5 ) P redict by C F AS T

圖 5.15 實驗型態 A 之 Corridor-2 煙層高度比較圖

圖 5.16 實驗型態 A 之 Lobby 煙層高度比較圖

0 6 0 12 0 18 0 2 40 3 00

T im e ( se c ) 0

0 .5 1 1 .5 2 2 .5 3

S m ok e la y e r h e ight ( m )

E xpe rim e nt B (T 3 ) P re dict by C F A S T

0 60 120 180 240 300

T ime ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m oke la y e r he ig ht ( m )

E xperim ent B (T 2 ) P redict by C F AS T

圖 5.17 實驗型態 B 之火源房間煙層高度比較圖

圖 5.18 實驗型態 B 之 Corridor-1 高度比較圖

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m ok e la y e r he ight ( m )

E xperiment B (T0) E xperiment B (T1) P redict by C FAS T

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m o k e lay er h e ig h t ( m )

E xperiment B (T4) E xperiment B (T5) P redict by C FAS T

圖 5.19 實驗型態 B 之 Corridor-2 煙層高度比較圖

圖 5.20 實驗型態 B 之 Lobby 煙層高度比較圖

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m o k e lay er h e ig h t ( m )

E xperiment B (TS ) E xperiment B (T3) P redict by C FAS T

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m o k e lay er h e ig h t ( m )

E xperiment B (T2) P redict by C FAS T

圖 5.21 實驗型態 C 之火源房間煙層高度比較圖

圖 5.22 實驗型態 C 之 Corridor-1 高度比較圖

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m ok e la y e r he ight ( m )

E xperiment C (T0) E xperiment C (T1) P redict by CFAS T

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m ok e la y e r he ig ht ( m )

Experiment C (T4) Experiment C (T5) Predict by CFAST

圖 5.23 實驗型態 C 之 Corridor-2 煙層高度比較圖

圖 5.24 實驗型態 C 之 Lobby 煙層高度比較圖

0 60 120 180 240 300

T im e ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m ok e la y e r he ig ht ( m )

E xperiment C (T S ) E xperiment C (T 3 ) P redict by C F AS T

0 60 120 180 240 300

Time ( sec ) 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

S m o k e lay er h e ig h t ( m )

E xperiment C (T2) P redict by CFAS T

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