實驗結果討論

本節將針對噴流系統實尺寸實驗所得知結果進行整理分析，將分成等角度對吹與不 等角度對吹等 5 個主要實驗項目，其中包括不同實驗參數有：不同火源大小、不同噴 流流速及有無機械排煙作動等 3 個重要影響噴流系統防煙性能的參數。本研究主要是 探討火災發生時，採用水平噴流系統是否可有效阻隔煙流經由走廊出口進入樓梯間，

影響人員之避難逃生，煙流是否可有效阻隔將參考保謢空間內的實測 CO2值與溫度值作 為判斷依據。溫度與 CO2值之量測分別在○¹ 火源區○² 排煙設備前及○³ 保護空間內進行，

量測點位置距離地面 160cm 處。所有實驗測量數據，均於點火後 5 分鐘量測。

1. 水平噴流系統噴嘴 30-30 度對吹

水平噴流系統噴嘴 30-30 度對吹經實驗過後煙流皆未侵入保護空間。此實驗為水 平噴流系統噴嘴 30 度對吹，如圖.5-1 所示，實驗參數說明，如表.5-2 所示，使用 1MW 大小的火源，兩種不同噴流風速並探討有無機械排煙對水平噴流系統防煙性能、阻絕 CO2與阻熱效果。在此實驗中我們發現當噴嘴角度變小造成的渦流效應也就變小，而煙 流也就越不易穿越水平噴流系統，CO2濃度值也跟著下降，當噴流角度太小會造成垂直 方向噴流動量不足，防煙效能反而不理想。有機械排煙的情況下還是比無機械排煙的 CO2濃度稍微略高一點，原因是有機械排煙的情況下，由於火災空間中的濃煙受牽引進 到保護區域內，又藉由保護區域內之換氣效果進行換氣，致使空間中的 CO2濃度較高，

而無機械排煙情況下，煙流不受牽引影響，火災初期煙流是向外擴散的，所以相對濃

圖.5- 2 噴嘴 30-30 度對吹實驗配置圖

表.5- 3 噴嘴 30-30 度對吹 CO²濃度值（有排煙）

表.5- 5 噴嘴 30-30 度對吹溫度改變值(有排煙)

點火後溫度

火源大小 水平風速 火源區

排煙設 備前

保護空間

1MW 6.3 m/s 61.8 38.7 34.9

1MW 5.3 m/s 63.1 42.2 35

註：點火前之背景值:29.5 度 (資料來源：本研究整理)

表.5- 6 噴嘴 30-30 度對吹溫度改變值(無排煙)

點火後溫度

火源大小 水平風速 火源區

排煙設 備前

保護空間

1MW 6.3 m/s 61.7 38.6 34.7

1MW 5.3 m/s 63 42.1 34.6

註：點火前之背景值:29.7 度 (資料來源：本研究整理)

2. 水平噴流系統噴嘴 45-45 度對吹

此實驗為水平噴流系統噴嘴 45 度 對吹，如圖.5-2 所示，使用三種不同大小的火 源 400KW、1MW、1.5MW，兩種不同噴流風速 5.3m/s、6.3m/s 並探討有無機械排煙對水 平噴流系統防煙性能、阻絕 CO2 與阻熱效果。

(a) 400KW 火源經實驗過後煙流未侵入保護空間。400KW 實驗參數說明，如表.5-6 所 示，利用兩種不同噴流風速及有無機械排煙來實驗水平噴流系統防煙性能、阻絕 CO2

與阻熱效果。走廊空間內點火空間、機械排煙口、保護空間各區域 CO2濃度值，有機械 排煙 CO2濃度值，如表.5-7 所示，有機械排煙的情況下，由於火災空間中的濃煙受牽 引進到保護區域內，又藉由保護區域內之換氣效果進行換氣，致使空間中的 CO2濃度較 高，而無機械排煙情況下，煙流不受牽引影響，火災初期煙流是向外擴散的，所以相 對濃度也較低，無機械排煙 CO2濃度值，如表.5-8 所示，而有無排煙情況下對保護空 間溫度影響不大，點火前和點火後走廊空間內點火空間、機械排煙口、保護空間各區 域溫度值，如表.5-9 所示。圖.5-3 為全尺度實驗進行 400KW 火源大小燃燒現場實景圖。

火災室 走廊

高

保護空間

[ 側視圖 ]

給氣噴嘴

給氣噴嘴

逃生 門

45°

1 2 3

表.5- 7 噴嘴 45-45 度對吹 400KW 實驗參數

表.5- 9 噴嘴 45-45 度對吹 400KW CO²濃度值（無排煙）

表.5- 11 噴嘴 45-45 度對吹 400KW 溫度改變值(無排煙)

點火後溫度

火源 大小

水平 風速

火源區

排煙設 備前

保護 空間

400KW 6.3 m/s 53.2 44.4 32.1

400KW 5.3 m/s 53.4 44.2 32.2

註：點火前之溫度背景值:30.2 度 (資料來源：本研究整理)

圖.5- 4 400KW 火源大小實驗現場圖 (資料來源：本研究整理)

(b) 1MW 火源經實驗過後煙流未侵入保護空間。1MW 實驗參數說明，如表.5-10 所示，

1MW 火源較大所產生之熱能與 CO2相對也較高，走廊空間內點火空間、機械排煙口、保 護空間各區域 CO2濃度值，有機械排煙 CO2濃度值，如表.5-11 所示，無機械排煙 CO2

濃度值，如表.5-12，所示，點火空間在點火前及點火後的溫度差異大，點火前皆為適 溫狀態，點火後溫度成倍數成長，點火前和點火後走廊空間內點火空間、機械排煙口、

保護空間各區域溫度值，如表.5-13 所示。圖.5-4 為進行 1MW 火源大小全尺度實現之 現場實驗圖。

表.5- 12 噴嘴 45-45 度對吹 1MW 實驗參數

火源大小 1MW

水平風速 m/s

排煙

煙流是否通過

（是：O 否：X）

6.3

無排煙 X

有排煙 X

表.5- 13 噴嘴 45-45 度對吹 1MW CO²濃度值（有排煙）

點火後溫度

圖.5- 5 1MW 火源大小實驗現場圖 (資料來源：本研究整理)

(c) 1.5MW 火源經實驗過後煙流未侵入保護空間。 1.5MW 實驗參數說明，如表.5-14 所示，1.5MW 大小火源為實驗中最大火源，產生之熱能和 CO2濃度為最高者，走廊空間 內點火空間、機械排煙口、保護空間各區域 CO2濃度值，有機械排煙 CO2濃度值，如 表.5-15 所示，無機械排煙 CO2濃度值，如表.5-16 所示，而大火源所帶來之高溫煙流 更令人難以接近，點火後之溫度飆升至 80 度，由於火災區點火燃燒時因液態燃料進行 燃燒會與周圍室外環境產生高溫差的狀態，且因液態燃料燃燒亦會產生熱幅射效應，

使得實驗測試人員於火災區內容易產生刺眼、呼吸困難、暈眩等身體不適之現象，點 火前和點火後走廊空間內點火空間、機械排煙口、保護空間各區域溫度值如表.5-17 所示。圖.5-5 為進行 1.5MW 火源大小全尺度實驗之現場實境圖。

表.5- 17 噴嘴 45-45 度對吹 1.5MW 實驗參數

火源大小 1.5MW

水平風速 m/s 排煙

煙流是否通過

（是：O 否：X）

無排煙 X

表.5- 18 噴嘴 45-45 度對吹 1.5MW CO²濃度值（有排煙）

表.5- 20 噴嘴 45-45 度對吹 1.5MW 溫度改變值(有排煙)

圖.5- 6 1.5MW 火源大小實驗現場圖 (資料來源：本研究整理)

3. 水平噴流系統噴嘴 60-60 度對吹

表.5- 22 噴嘴 60-60 度對吹實驗參數

表.5- 24 噴嘴 60-60 度對吹 CO²濃度值（無排煙）

表.5- 26 噴嘴 60-60 度對吹溫度改變值(無排煙)

點火後溫度

火源 大小

水平 風速

火源區

排煙設 備前

保護 空間

1MW 6.3 m/s 62.6 43.7 39.5

1MW 5.3 m/s 63.3 44.1 40.4

註：點火前之溫度背景值:30.5 度 (資料來源：本研究整理)

噴嘴不等角對吹，噴嘴角度調整為 60 度和 30 度對吹，噴嘴不等角對吹，如圖.5-7 所示，本實驗採噴嘴 45-45 度對吹實驗 1MW 火源、風速 5.3m/s、6.3m/s 做對照組，結 果不如預期，噴嘴角度改變造成的渦流效應將原本擋住的煙流ㄧ點一點捲入保護區，

造成保護空間煙流漸漸增多，後來變更更大角度值做實驗，後果更不理想，由此可知 水平噴流系統噴嘴角度對於防煙性能與阻熱效果，有極大的直接影響性。實驗參數說 明，如表.5-22 所示，走廊空間內點火空間、機械排煙口、保護空間各區域 CO2濃度值，

有機械排煙 CO2濃度值，如表.5-23 所示，無機械排煙 CO2濃度值，如表.5-24 所示。

點火前和點火後走廊空間內點火空間、機械排煙口、保護空間各區域溫度值如表.5-25 所示。

火災室 走廊

高

保護空間

[ 側視圖 ]

給氣噴嘴

火災室 走廊

寬

給氣噴嘴

逃生 門

60°

30°

保護空間

1 2 3

表.5- 27 噴嘴 60-30 度 1MW 噴嘴對吹實驗參數

無排煙 CO2濃度平均值(ppm)

表.5- 31 噴嘴 60-30 度對吹溫度改變值(無排煙)

點火後溫度

火源 大小

水平

風速

火源區

排煙設 備前

保護 空間

1MW 6.3 m/s 54.1 40 39.2

1MW 5.3 m/s 55.1 41.1 40.4

註：點火前之溫度背景值:29.7 度 (資料來源：本研究整理)

5. 不同排煙風量對水平噴流防煙之影響比較

為考量某些特殊建築物有可能在長距離走廊加裝室內排煙口，本研究也針對當排 煙口排煙啟動時對噴流系統之防煙性能進行探討，本研究探改變機械排煙風量的大 小，測試水平噴流系統防煙性能與阻熱效果所造成的差異，但礙於實驗設備限制，機 械排煙風量所能調校風量大小有限，所以本實驗最大排煙風量為 3675 m³/h 而最小風 量為 848 m³/h，實驗中使用 848 、 2262 、3675 m³/h 的排煙風量，其中 848 m³/h 排煙 風量為實驗水平噴流系統所使用之排煙風量大小，另外又多加入 2262、3675 m³/h 大 小排煙風量，以確實瞭解排煙風量大小所造成之牽引效應是否會將點火空間之大量煙 流牽引至水平噴流系統前，實驗中使用 1MW 大小火源是因為此火源為實驗中三種火源 的中間值，噴嘴角度採用 45-45 度對吹，如表.5-26 所示，實驗結果顯示機械排煙風 量風速越大時煙流越容易飄散至水平噴流系統前，與模擬結果相同，而 CO2濃度因風 量大小也有些許改變，風量越大 CO2與濃煙越快被抽至室外。而溫度卻無明顯波動，

如表.5-27 所示。

機械排煙口位置也很重要，若要裝設水平噴流系統需距離原本建築內機械排煙口 位置至少兩公尺以上，否則水平噴流系統需增大風速才能有效擋住煙流，這表示水平 噴流系統的風機需增壓才有辦法達到所需風速，這樣既浪費能源又造成水平噴流系統 壽命減短，此法是逼不得已的下下策，而實驗中也發現機械排煙風速越大再配合水平

表.5- 32 改變排煙風量大小 CO2 濃度值

在文檔中 避難走廊應用水平噴流式防煙系統可行性評估及研發 (頁 97-123)