第五章 全尺寸煙流實驗觀測
第三節 實驗結果
(1) EXP 0-0a
圖 5-3 為實驗 EXP 0-0a 的影片截圖，本次實驗將自然通風流道關閉，
火源設置在 Room 1，觀測無通風流道時的煙流情形，由圖可知，在實驗 時間 2’59（亦即，火災（煙流）發生後 59 秒）時火災熱煙流進 Room 2，
在實驗時間 3’37 (217 秒)時，Room 1 的煙層高度降至 1.5m 處，5’01 (300 秒)時，Room 2 的煙層高度降至 1.5m，5’35 (335 秒)時，Room 2 的煙層 下降至 1.2 m，5’37 (337 秒)時，可觀測到 Room 1 的煙層因為有火源持續 加熱的關係，煙層下降至 1.3m 即不再下降，而 Room 2 煙層持續地向下 累積，9’25 (565 秒)時 Room 2 的煙層已降至 0.9m 以下，但 Room1 的煙 層仍維持在 1.3m 處。
由於利用肉眼觀測煙層高度所產生的誤差較大，因此，本研究同步 利用熱電偶樹所得的溫度值來推測煙層高度，在此，使用N-percentage rule 來計算，N 值採用 30%。圖 5-4 為利用 N-percentage rule 所計算出來的煙 層高度，由於火源旁的熱電偶樹會受到火源的直接加熱與輻射熱的干 擾，所以火源旁的熱電偶樹將不列入煙層計算當中。由圖 5-4 可看到，由 火災室的熱電偶樹 TC1 所計算出來的煙層，可看到在 200 秒之後就穩定 在 1.2m 左右，而非火災室的熱電偶樹 TC5、TC6 所推測出來的煙層高度 則是持續下降，與攝影機所拍攝的現象相符。
(a) At 2’59，煙流進 Room 2 (b) 3’37，Room 1 煙層下降至 1.5m
(c) 5’01，Room 2 下降至 1.5m (d) 5’35，Room 2 煙層下降至 1.2m
(e) 5’37，Room 1 維持在 1.3m，Room 2 煙層持續下降
(f) 9’25，Room 1 下降至 1.2m
圖5-3 EXP 0-0a 之拍攝影片截圖
1.5m
1.5m
1.2m
1.2m 1.3m
Room1
Room2
戶外
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC1
Smoke Layer Heigh
TC4
Smoke Layer Heigh
TC5
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 所求得之煙層下降曲線 圖5-4 EXP 0-0a 利用溫度所計算出來的煙層高度
(2) EXP 0-0b
此場景亦為無自然通風流道，僅是將火源移動至 Room 2，由圖 5-5 的攝影截圖可看到，在實驗時間2’51（亦即，火災（煙流）發生後 51 秒 時）煙氣即從Room 2 流往 Room 1，2’59 (179 秒) Room 2 的煙氣即下降 至1.5 m，由於 Room 2 的空間較小，所以煙層下降的非常快，在 3’22 (202 秒) 即下降至 1.2 m 處，在 Room 2 煙層向下累積的同時，流往 Room 1 的煙氣同時也逐漸的向下累積，而在4’40 (280 秒) 時，Room 1 的煙層即 下降至呼吸帶高度1.5 m，而之後 Room 1 與 Room 2 的煙層下降至 0.9m 即達到平衡狀態，對照圖 5-6 利用 N-percentage 所求出的煙層下降曲線 可看到，Room 1 約在 450 秒時達平衡狀態，而 Room 2 則是提早在 250 秒左右即達平衡狀態。
(a) At 2’51，煙由 Room 2 進入 Room 1 (b) 2’59，Room 2 煙層下降至 1.5m
(c) 3’22，Room 2 煙層下降至 1.2m (d) 4’40，Room 1 煙層下降至 1.5m
(e) 4’35，Room 2 下降至 0.9m (f) 6’53，Room 1 下降至 0.9m
圖5-5 EXP 0-0b 之拍攝影片截圖 0.9m
1.5m 1.5m
1.2m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC2
Smoke Layer Heigh
TC3
Smoke Layer Heigh
TC4
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖5-6 EXP 0-0b 利用溫度所計算出來的煙層高度
(3) EXP 0-1
此場景啟動了自然通風流道，火源在Room 1，其目的係為了觀測自 然通風道對火災煙流的影響，在等待 2 分鐘(120 秒)建立自然流場後點燃 油盤，在實驗時間 2’49 (169 秒)，Room 2 煙層下降至 1.5 m，由圖 5-8 N-percentage 所計算出的煙層下降曲線來看，Room 1 的中性線位於 1.1m 的高度，而 Room 2 的煙層持續下降。
(a) 2’49，煙氣從 Room1 進入 Room2 (b) 3’26，煙氣下降至 1.5m
(c) 5’26，Room2 煙層下降至 1.5m
圖5-7 EXP 0-1 之拍攝影片截圖
1.5m
1.5m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC1
Smoke Layer Heigh
TC4
Smoke Layer Heigh
TC5
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖5-8 EXP 0-1 利用溫度所計算出來的煙層高度
(4) EXP 0-2
此場景為觀測當起火室在 Room2，此自然通風流道是否對煙流發展 與煙層累積有影響。在此場景中，實驗時間 2’52(172 秒)時，煙氣即從 Room 2 進入了 Room 1，由於 Room 2 的排煙開口過小，所以煙氣迅速的 累積，在3’06(186 秒)Room 2 的煙層即下降至 1.5 m，5’02 (302 秒)時 Room 1 的煙層也下降至 1.5 m。
(a) 2’52，Room2 煙氣進入 Room1 (b) 3’06，Room2 煙層下降至 1.5m
(c) 4’02，Room2 煙層下降至 1.2m (d) 5’02，Room1 煙層下降至 1.5m 圖5-9 EXP 0-2 之拍攝影片截圖
1.5m
1.5m 1.2m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC1
Smoke Layer Heigh
TC3
Smoke Layer Heigh
TC4
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖 5-10 EXP 0-2 利用溫度所計算出來的煙層高度
(5) EXP 0-3
圖5-11 為 EXP 0-3 之拍攝影片截圖，此場景係外風為 5 m/s 的非貫流 風向，火源在 Room 1，在本次實驗中，煙氣在實驗時間 2’56 (176 秒)時 進入 Room 2，3’20 (170 秒)時 Room 1 的煙氣下降至 1.5 m，5’15 (315 秒)，
Room 2 煙層即下降至 1.5m，圖 5-12 為此場景之煙層下降曲線，由圖 5-12 可看到 Room 2 的煙層之後會下降至 0.7m 處，且持續下降。
(a) 2’56，煙氣進入 Room2 (b) 3’20，Room1 煙層下降至 1.5m
(c) 5’15，Room2 煙層下降至 1.5m
圖 5-11 EXP 0-3 之拍攝影片截圖
1.5m
1.5m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC1
Smoke Layer Heigh
TC3
Smoke Layer Heigh
TC5
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖 5-12 EXP 0-3 利用溫度所計算出來的煙層高度
(6) EXP 0-4
圖5-13 為 EXP 0-4 之攝影機截圖，此場景係外風為 5 m/s 的非貫流 風向，火源在 Room 2，在此場景中，在實驗時間 2’49 (169 秒)時，煙氣 進入 Room 1，2’50 (170 秒)時，Room 2 的煙層下降至 1.5 m，5’07 (307 秒)時，Room 1 的煙層也下降至 1.5 m。圖 5-14 為此場景利用 N-percentage rule 算出的煙層下降曲線圖。
(a) 2’49，煙氣進入 Room1 (b) 2’50，Room2 煙層下降至 1.5m
(c) 5’07，Room1 煙層下降至 1.5m
圖5-13 EXP 0-4 之拍攝影片截圖
1.5m
1.5m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC2
Smoke Layer Heigh
TC3
Smoke Layer Heigh
TC4
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖 5-14 EXP 0-4 利用溫度所計算出來的煙層高度
(7) EXP 2-1
圖5-15 為 EXP 2-1 之拍攝影片截圖，此場景係外風 5 m/s，且 Door1 位置入風 1 m/s 的場景，火源在 Room1，在本次實驗中，煙氣在實驗時 間2’56(176 秒)時進入 Room2，3’04(184 秒)時 Room1 的煙氣下降至 1.5m，
4’35(275 秒)，Room 2 煙層即下降至 1.5m，圖 5-16 為此場景之煙層下降 曲線，由圖 5-16 可看到 Room2 的煙層下降至接近地面 20 公分的位置，
因為受外風貫流入內的影響，外風由 Door1 進入 Room1 再經由 Door2 進 入 Room2，在 Room2 內造成一紊亂流場，擾動了煙層，使得 Room2 的 煙氣無法有效累積在上層而被攪動至接近地面的位置。
(a) 2’56，煙氣進入 Room2 (b) 3’04，Room1 煙層下降至 1.5m
(c) 4’35，Room2 煙層下降至 1.5m 圖 5-15 EXP 2-1 之拍攝影片截圖 1.5m
1.5m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC1
Smoke Layer Heigh
TC3
Smoke Layer Heigh
TC5
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖 5-16 EXP 2-1 利用溫度所計算出來的煙層高度
(8) EXP 2-2
圖5-17 為 EXP 2-2 之拍攝影片截圖，此場景係外風 3 m/s，且 Door1 位置入風 1 m/s 的場景，火源在 Room2，在本次實驗中，煙氣在實驗時 間2’32(152 秒)時進入 Room1，2’55(175 秒)時 Room2 的煙氣下降至 1.5m，
5’20(320 秒)時 Room 1 煙層下降至 1.5m，圖 5-18 為此場景之煙層下降曲 線，由圖中可看到最後 Room1 的中性面約在 1m 的位置。
(a) 2’32，煙氣進入 Room1 (b) 2’55，Room1 煙層下降至 1.5m
(c) 5’20，Room1 煙氣下降至 1.5m
圖5-17 EXP 2-2 之拍攝影片截圖 1.5m
1.5m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC2
Smoke Layer Heigh
TC3
Smoke Layer Heigh
TC4
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖 5-18 EXP 2-2 利用溫度所計算出來的煙層高度
(9) EXP 2-3
圖 5-19 為 EXP 2-3 之拍攝影片截圖，此場景係外風 5 m/s，且 Door1 位置入風 3 m/s 的場景，火源在 Room1，在本次實驗中，煙氣在實驗時 間3’00(180 秒)時進入 Room2，3’10(190 秒)時 Room1 的煙氣下降至 1.5m，
4’52(292 秒)，Room 2 煙層即下降至 1.5m，圖 5-20 為此場景之煙層下降 曲線，由圖5-20 可看到 Room2 的煙層下降至地面的位置，這也是因為外 風直接進入了 Room2 內，且此場景的外風速較 EXP 2-1 高，所以造成擾 動煙層的情形更為明顯，所以煙層下降至地面的位置。
(a) 3’00，煙氣進入 Room2 (b) 3’10，Room1 煙層下降至 1.5m
(c) 4’52，Room2 煙層下降至 1.5m 圖 5-19 EXP 2-3 之拍攝影片截圖 1.5m
1.5m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC1
Smoke Layer Heigh
TC4
Smoke Layer Heigh
TC5
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖 5-20 EXP 2-3 利用溫度所計算出來的煙層高度
(10) EXP 2-4
圖 5-21 為 EXP 2-2 之拍攝影片截圖，此場景係外風 3 m/s，且 Door1 位置入風 1 m/s 的場景，火源在 Room2，在本次實驗中，煙氣在實驗時 間2’41(161 秒)時進入 Room1，2’51(171 秒)時 Room2 的煙氣下降至 1.5m，
5’30(330 秒)時 Room 1 煙層下降至 1.5m，圖 5-22 為此場景之煙層下降曲 線，由圖中可看到最後 Room1 的中性面約在 1m 的位置。
(a) 2’41，煙氣進入 Room1 (b) 2’51，Room2 煙層下降至 1.5m
(c) 5’30，Room1 煙層下降至 1.5m
圖5-21 EXP 2-4 之拍攝影片截圖 1.5m
1.5m
0 200 400 600 800
Smoke Layer Heigh
TC2
Smoke Layer Heigh
TC3
Smoke Layer Heigh
TC4
Smoke Layer Heigh
TC6
(d) TC6 求得之煙層下降曲線 圖 5-22 EXP 2-4 利用溫度所計算出來的煙層高度