第三章 實驗與觀察
第二節 實驗結果分析與討論
（一）延燒情形分析
1.無撒水防護下 1 輛機車的延燒狀況【1】（實驗編號 A）
調閱本所 93 年實驗錄影帶，觀察延燒行為，為了便於描述機 車於實驗當中的延燒過程，將機車分成 A、B、C、D、E、F 等六大 區塊，如圖 3-3.1 所示。
油盤點火後立即引燃 E 區，40 秒延燒到 B 區，60 秒時延燒到 A 區，80 秒時延燒到 C 區及 D 區，240 秒時延燒到 F 區並於 340 秒 時 F 區完全引燃，如圖 3-1 所示，直到 900 秒實驗結束。最大火 焰高度為 3.9m。
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1.機車區位 2.油盤位置
時間＝10 秒 時間＝100 秒
時間＝200 秒 時間＝300 秒
時間＝500 秒 時間＝700 秒
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時間＝900 秒 時間＝1700 秒 圖 3-3 無撒水防護下 1 輛機車實驗情形圖
2.無撒水防護下 2 輛機車的延燒狀況【1】（實驗編號 B）
由正面觀察，油盤點火後 2 輛機車均著火，43 秒時延燒 1.5 輛機車寬度，83 秒時火焰延燒 2 輛機車寬度。由側面觀察，油盤 點火後立即引燃 E 區，20 秒時延燒到 B 區，30 秒時延燒到 A 區，
60 秒時延燒到 D 區，90 秒時延燒到 C 區，170 秒時延燒到（機車 外側）F 區並於 260 秒時 F 區完全引燃，直到 900 秒實驗結束。最 大火焰高度約為 4.25m。
時間＝10 秒 時間＝100 秒
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時間＝200 秒 時間＝300 秒
時間＝500 秒 時間＝700 秒
時間＝900 秒 時間＝1980 秒 圖 3-4 無撒水防護下 2 輛機車實驗情形圖
3.無撒水防護下 3 輛機車的延燒狀況【1】（實驗編號 C）
由正面觀察，油盤點火後中央機車引燃，70 秒時延燒到左右 二側的機車其火焰寬約為 1.2 輛機車寬度，110 秒時火焰延燒 3 輛 機車寬度。由側面觀察，油盤點火後立即引燃 E 區，40 秒時延燒
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到 A 區，53 秒時延燒到 B 區，78 秒時延燒到 D 區，87 秒時延燒到 C 區，236 秒時（外側機車之外側）F 區引燃並於 298 秒時完全引 燃，直到 900 秒實驗結束。最大火焰高度約為 4.65m。
時間＝10 秒 時間＝100 秒
時間＝200 秒 時間＝300 秒
時間＝500 秒 時間＝700 秒
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時間＝900 秒 時間＝1730 秒 圖 3-5 無撒水防護下 3 輛機車實驗情形圖
4.無撒水防護下 5 輛機車的延燒狀況（第四次實驗，實驗編號 D）
機車之編號自左而右分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，引燃油盤 擺放位置在Ⅲ號機車腳踏板下方（圖 3-2.4、圖 3-1.2）。由正面 觀察，油盤點火後中央機車引燃，70 秒時延燒到左右二側的機車 其火焰寬約為 1.2 輛機車寬度，110 秒時火焰延燒 3 輛機車寬度。
由側面觀察，油盤點火後立即引燃 E 區，40 秒時延燒到 A 區，53 秒時延燒到 B 區，78 秒時延燒到 D 區，87 秒時延燒到 C 區，236 秒時（外側機車之外側）F 區引燃並於 298 秒時完全引燃，直到 900 秒實驗結束。最大火焰高度約為 4.65m。
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時間＝10 秒 時間＝100 秒
時間＝200 秒 時間＝300 秒
時間＝400 秒 時間＝500 秒
時間＝700 秒 時間＝900 秒
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時間＝1200 秒 時間＝1730 秒 圖 3-6 無撒水防護下 5 輛機車實驗情形圖
5.撒水標準配置防護下 5 輛機車的延燒狀況（第一次實驗，實驗編號 E）
由正面觀察，點火後Ⅲ號車下半部被引燃，12 秒時延燒到上 半部，41 秒時延燒到Ⅳ號機車，43 秒延燒到Ⅱ號車而此時火焰寬 度約 1.2 輛機車，82 秒時第 1 顆撒水頭作動而此時Ⅱ、Ⅲ號車已 經全部引燃、Ⅳ號車下半部引燃刻正延燒到上半部而此時火焰寬度 約 3 輛機車，92 秒時延燒到Ⅳ號機車上半部而此時火焰寬度仍約 3 輛機車並未擴大延燒，82 秒至 101 秒之間其他撒水頭陸續作動瞬 間產生大量黑煙與白煙無法正確觀測火焰高度，但可觀測火焰並非 立即減小而是撒水持續一段時候後才逐漸受到控制，216 到 217 秒 間Ⅱ號車及Ⅳ號車上半部火焰熄滅，256 秒時Ⅱ號車下半部火焰熄 滅，自 256 到 540 秒間Ⅲ、Ⅳ號車的火焰被控制在 1.2m 以下持續 燃燒並無消減之現象，540 秒Ⅲ號機車兩側之 F 區發生復燃現象，
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671 秒時出現復燃最大火焰高度 2.83m 以後火焰逐漸變小，840 秒 以後火焰高度控制在 1.2m 以下，984 秒實驗架屋頂燒垮，實驗結 束。自實驗開始至實驗結束時火焰均未延燒至Ⅰ及Ⅴ號機車。最大 火焰高度 3.5m。
時間＝10 秒 時間＝82 秒
時間＝100 秒 時間＝150 秒
時間＝200 秒 時間＝300 秒
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時間＝400 秒 時間＝600 秒
時間＝800 秒 時間＝984 秒 圖 3-7 撒水標準配置防護下 5 輛機車實驗情形圖
6.撒水集中配置防護下 5 輛機車的延燒狀況（第二次實驗，實驗編號 F）
在機車ⅠⅢⅤ上方各配置 1 個密閉式撒水頭（圖 3-7.1）。機 車Ⅲ引火後，30 秒時火焰已經高過 1 輛機車高度；60 秒時火焰已 經到達天花板高度並延燒到機車ⅡⅣ，62 秒時撒水頭Ⅲ啟動，此 時撒水頭Ⅲ處溫度為 144℃，撒水阻滯火羽流（Plume）使撒水頭
ⅠⅤ處的溫度並未迅速提升，可能延緩撒水頭ⅠⅤ的啟動；62 至 90 秒之間黑煙密佈，由撒水頭ⅠⅤ附近有白煙推測已經陸續啟 動，惟火勢太大無法壓制；90 秒時機車Ⅲ完全燃燒並延燒到機車
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ⅡⅣ；210 秒時機車ⅡⅢⅣ完全引燃，部分油漬滴落地面燃燒並迅 速熄滅並無漫流現象；240 秒時機車Ⅰ引燃；620 秒時機車ⅠⅡ爆 炸，火勢迅速竄燒到天花板，推測車內汽油突然引爆所致，實驗 至 1200 秒結束時，機車ⅠⅡ仍有火焰高度 1m、0.5m，而機車Ⅴ始 終未引燃。
時間＝10 秒 時間＝72 秒
時間＝100 秒 時間＝200 秒
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時間＝400 秒 時間＝650 秒
時間＝700 秒 時間＝800 秒
時間＝1200 秒 時間＝1620 秒 圖 3-8 撒水集中配置防護下 5 輛機車實驗情形圖
7.撒水一齊開放防護下 5 輛機車的延燒狀況（第三次實驗，實驗編號 G）
引火時間長於實驗 B，在 250 秒時撒水頭Ⅲ處溫度達 500℃時 手動啟動 3 個撒水頭，此時火焰正延燒到機車ⅠⅤ； 270 秒時機車
ⅢⅣ的火焰高度分別為 1m、0.5m，其餘機車火焰熄滅；直到 1200 秒實驗結束機車ⅢⅣ之火焰仍未熄滅，推測為汽油不斷漏出燃燒所 致。
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時間＝10 秒 時間＝249 秒
時間＝260 秒 時間＝270 秒
時間＝280 秒 時間＝500 秒
時間＝800 秒 時間＝1200 秒 圖 3-9 撒水一齊開放防護下 5 輛機車實驗情形圖
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8.實驗現象整理
（1） 由實驗 A，無撒水防護下 1 輛機車燃燒，自點火後 火焰高度快速成長，103 秒時發生最大火焰高度 3.9m，可見機車火災非常迅速猛烈以致於救災的反 應時間極短，必須採用靈敏的撒水頭。3.9m 的火焰 高度已經超過一般建築物高度 3m，因此停放在建築 物周邊的機車火災有向 2 樓延燒之虞。
（2） 由實驗 B、C，無撒水防護下 2 輛與 3 輛機車燃燒，
燃燒區域比 1 輛機車更大，燃燒火焰最大高度分別 為 4.25m 及 4.65m 高於 1 輛機車之最大火焰高度，
向上延燒之危險性高於 1 輛機車之情形。實驗 D，
無撒水防護下 5 輛機車實驗，因為濃煙過黑，已經 無法研判火焰高度。
（3） 由 實 驗 E，機 車 內 未 加 入 汽 油 時，撒 水 可 以 撲 滅 直 接 噴 淋 處 之 火 焰 並 阻 止 火 焰 延 燒，但 是 機 車 的 腳 踏 板 以 及 機 車 的 間 隙 等 部 位，水 無 法 直 接 噴 淋 而 形 成 防 護 死 角，推 測 可 能 是 水 無 法 完 全 撲 滅 機 車 火 災 而 僅 能 抑 制 機 車 火 災 的 主 因 。 另 外 ， 撒水設備作動後可有效阻止機車火災
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的橫向延燒並將火勢侷限在 3 輛機車，並未延燒至 最外邊的Ⅰ號、Ⅴ號機車，因此即使於Ⅰ號、Ⅴ號 機車外側並排增加機車的數量，理論上亦不會延 燒，故可考慮以並排 5 輛機車代表多輛機車火災實 驗。
（4） 由實驗 F，當機車油箱有汽油時，燃燒狀況更猛烈，
即使撒水頭配置已經依實驗 E 之結果改善，配置 3 個撒水頭，配管末端壓力 1.5kg/cm2，水箱實際用水 量平均每分鐘約 300 公升，以防護面積 25 m2估算，
撒水密度約為 12 公升/min/ m2，無法阻止機車橫向 間之延燒。
（5） 由實驗 G，配管末端壓力 3kg/cm2，配置 3 個撒水頭，
水箱實際用水量平均每分鐘約 750 公升，以防護面 積 25 m2估算，撒水密度約為 30 公升/min/ m2，即 使啟動時間延後火勢已經擴大，仍可以在短期間
（100 秒）內撲滅機車表面的火焰，阻止機車間的 延燒，但是無法撲滅機車油箱持續燃燒的汽油。
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（二）熱釋放率分析 1.機車火災成長行為分析
將無撒水防護下的 1 輛、2 輛及 3 輛機車【1】（實驗 A、B、C）， 以及本研究實驗 5 輛機車燃燒的熱釋放率（實驗 D），各次實驗引 燃期的快慢不一，乃以熱釋放率迅速增加時點認定為成長期發生 時點，以此時點為繪製之始點，如圖 3-10 所示，可以發現：
（1） 一般燃燒可區分為成長期、火盛期與衰退期三階段，機車數 量少時，火盛期欲明顯，5 輛機車時，已無明顯火盛期。
（2） 1 輛、2 輛、3 輛、5 輛機車成長期進入火盛期時，熱釋放率 分別約為 1 MW、2 MW、3.8 MW、5.6MW。多輛機車的燃燒牽 涉到每輛機車引燃的時間點不同，被引燃的機車數量愈多，
熱釋放率愈大，但是隨著機車間延燒時序的影響，當機車延 燒範圍擴大時，最初引燃機車的可燃物質亦逐漸燃燒消耗，
其燃燒的互制作用相當複雜，在多輛機車延燒情形並無法立 即獲得機車數量與熱釋放率的關係式，但由上述實驗結果可 以看出，火盛期熱釋放率與機車數量應係接近等差的關係，
如圖 3-11 分析結果，熱釋放率約為機車數量的 1.16 倍（MW）。
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0 200 400 600 800 1000 1200
時間（秒）
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度代入前述（5b）公式求得熱釋放率，由於僅燃燒 3 輛機車，以 能量觀點而言並無外插之情形。實驗 D、F、G 之熱釋放率則係燃 氣分析儀量測到之燃燒生成物計算值，可以發現：
（1） 無防護下的 5 輛機車熱釋放率可達 5.6 MW，無論採用何種撒 水防護，撒水作動 100 秒內，均能發揮控制熱釋放率之作用，
可見撒水是有效的。
（2） 由 實 驗 E（ 法 規 配 置 ），機 車 油 箱 未 放 置 汽 油，撒 水 作 動 100 秒 內，可 將 熱 釋 放 率 控 制 在 0.3MW 以 內 。實 驗 於 500 秒 時 ， 降 低 水 量 觀 察 ， 熱 釋 放 率 又 增 大 ， 表 示 機 車 火 災 極 易 復 燃 ， 火 焰 撲 滅 以 前 必 須 持 續 撒 水 。
（3） 由實驗 F（集中配置），當機車油箱有汽油時，撒水密度約為 12 公升/min/ m2，採用標示溫度 68℃的密閉式撒水頭，撒水 在 1.2MW 時作動後，能夠抑制熱釋放率保持在 2MW 以下，唯 600 秒時引發油箱爆炸燃燒時，熱釋放率增大至 4MW，顯示 此防護狀態僅能抑制火勢但無法控制火勢。
（4） 由實驗 G（一齊開放），當機車油箱有汽油時，撒水密度約為 30 公升/min/ m2，即使俟火勢增大始手動啟動，仍可於約 100 秒時間，將熱釋放率控制在 0.3MW 以下。
（5） 為便利火勢成長情形分析，熱釋放率分析圖係自火災成長期
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0 200 400 600 800 1000 1200
時間（秒）
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的危險性極高。當（實驗 F）撒水密度約為 12 公升/min/ m2的 防護下，TC12 最高溫度發生在 122 秒時，為 144℃，顯示撒水 可有效阻止火焰向上延燒到騎樓天花板。當（實驗 G）撒水密 度約為 30 公升/min/ m2時，啟動後，溫度由 500℃降到 40℃以
的危險性極高。當（實驗 F）撒水密度約為 12 公升/min/ m2的 防護下，TC12 最高溫度發生在 122 秒時，為 144℃，顯示撒水 可有效阻止火焰向上延燒到騎樓天花板。當（實驗 G）撒水密 度約為 30 公升/min/ m2時，啟動後，溫度由 500℃降到 40℃以