第五章 實驗與模擬結果
第二節 後續研究建議
由於本研究受限於經費及自行設計撒水頭噴撒條件，同時影響水 霧系統的參數相對較多也複雜，有些參數甚至具有交互作用之影響，
因此本研究僅能針對限定相關參數來進行探討。對於後續延續及未來 可行之研究方向敘述如下：
立即可行之建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部營建署、內政部消防署
為討論粒徑之效應對水霧效能之影響，因此利用自行開發製作之 撒水頭以便產生不同粒徑大小，然而相對在噴撒條件上也受到限制，
未來可以針對市售撒水頭且一次以多個為一組進行實驗，所得到的數 據將更為實用。
在本研究中採用甲醇與正庚烷為燃料之池火源，建議可針對日常 生活中容易引發火災的電器設備及其他液態燃料進行比較研究，可了 解對於不同類型火源，水霧撒水系統效能與抑火機制之差異與限制。
火災現場若有人員逃生之情況，則水滴粒徑及汽化量須考量大量 熱蒸汽對人員傷害及視線之遮蔽。撒水頭與油池的相對位置，並未在 實驗中考量，可增加此參數以作為未來區劃規劃之參考。
FDS 撒水的模擬結果可能無法直接和水霧的實驗結果作比較，英 國有一套軟體 FIREDASS 是模擬水霧滅火效能，建議後續研究可使 用並納入探討。
長期性建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部營建署、內政部消防署
實際的火場中，除了水霧放水量大小外，水霧滴在蒸發前能吸收 和遮蔽多少熱輻射值與溫度，此將會影響水霧滅火之效能，尤其是靠 火焰及燃料表面吸熱冷卻作為主要滅火機制之情況，建議後續研究可 納入探討。
從工程實務的觀點上來看，本研究可延伸探討熱輻射對建材強度 的影響，了解在火場中建築物受熱輻射所造成的損害，分析是否可以 藉由水霧撒水系統減少熱輻射對建材的傷害以減少對人員逃生時有 可能發生之危害，進而提出實際建築案例之水霧系統應用最佳設計。
細水霧所實驗過的尺寸可容許使用在比初始實驗環境更小的環 境之中，所以 scale factor 需要考慮。若有考慮中介變數的量測，如：
氧的濃度被稀釋了多少、水的密度…等等，會使實驗更加準確。不同 的燃料會產生不同的煙霧，例如正庚烷比甲醇的煙更大，是否會影響 實驗結果，建議可列入未來實驗規劃中。
建議未來實驗中能探討接近閃燃狀態之火災，撒水頭標準放水量 下，放水壓力 1kgf/cm2時，滅火控制過程之熱輻射效應，以及在區劃 中無灑水狀況，開口部或區劃交界處撒水作用下熱輻射之差異性。
粒徑小受fire plume 影響應會較大，但在火災成長期隨時間變化 輻射熱也隨之變大，應有以溫度或熱輻射值為固定值，觀察fire plume 現象，是否粒徑大小受火焰或fire plume 影響較大，此時再來探討高 度對粒徑之影響。水壓力大小會對空間熱煙壓力產生變化，而後續吸 熱效果才會明顯有滅火跡象，而壓力大才能侷限火災延燒，建議後續 對堆積可燃物進行探討。
附錄一 期初審查會議記錄回覆情形
1. 參考文獻宜引用近幾年國
1.7m，2.1m，2.7m 及排煙量 480m3/hr ， 600m3/hr ，
1. 有關預期成果 1.不同火載
附錄二 期中審查會議記錄回覆情形
6.2，6.3，6.4 均應更正，相 對誤差百分比，結果應修正。公式2.4 的 2/π 為筆誤，應為 1/2π，報告書會予以更正
5. 撒水作用下，火源的熱釋
1. 本研究之水系統依期中報 FIRDASS 是模擬水霧滅火效 能，請參卓。
1. 熱輻射對於混凝土保護層
4. 本案以水系統來命題，主 要是今年已有其他案進行水 霧研究業有分工，所以本案 不能只做水霧的效能。
本計畫將實際建築案例之水 系統應用，納入比較探討 1. 請說明熱輻射計安裝高度
的考慮因素。
熱輻射計安裝高度1.8m，係 考慮人的呼吸地帶
2. 原研究計畫書之火源種類 為固態及液態燃料，期中報 告書僅規劃甲醇，是否遺漏 未考慮？
本實驗在時間上無法列入期 中報告之前，但會在期末報 告中至少增加另一種液態燃 料加以佐證。
3. 本研究實驗規劃有無探討
不同火載量影響？ 有，會在報告書中加以說明 9 業務單位意見
4. 本計畫利用 FDS 軟體模 擬，請於報告書內提供相關 輸入資料，以利使用參考。
依建議增加FDS DATA 至報 告書中
附錄三 期末審查會議記錄回覆情形
1.本研究對於降低熱輻射相
4.p.52 結論四、中「大小粒徑
5.表 5.2～表 5.5（p.46、p.47）
說明，應明確標示「熱輻射依委員意見修改
1.預期成果 1 水系統對火災
2.有關雲科大防火工程實驗
9.為配合科技計畫之研擬，請 向 本 所 承 辦 同 仁 索 取 SWOT、KPI、OUTPUT 及 OUTCOME 等相關表格，詳 予填列。
依委員意見回覆相關表格
1.請補充對現有法規淨空規 定之實用性探討。
依建議補充對現有法規之實 用性探討。
2.請增加不同火源種類之熱
輻射釋放率量化分析。 依建議加入報告之中
11 業務單位意見
3.本研究報告書 p.53 表示受 限場地無法模擬全尺寸多撒 水頭配置實驗，本所防火實 驗中心可提供相關場地。
於建研所防火實驗室進行實 驗的確有空間上的助益，但 是對於實驗的時間分配與場 地的規劃及儀器的架設，有 許多的不便，且本研究初期 以單一噴頭取得實驗數據為 主，至建研所防火實驗室進 行實驗等相關事宜列入未來 多噴頭實驗規劃之中。
附錄四 專家學者座談會會議記錄回覆情形
在熱輻射計與 thermocouple 上面均有加ㄇ形罩，以防止
400μm、600μm、800μm 粒徑 確實為所標示的粒徑。
此粒徑是使用粒徑量測儀多 次測量而得，粒徑量測儀資 料有表附於報告之中
3. 實 驗 中 所 使 用 的 3 點 thermocouple 的意義為何？
裝置 thermocouple 的用意主 要是對照FDS 模擬，比較實
5. 第三章的公式單位需加以
2. 要移植的話，所需要的空
2.粒徑小受 fire plume 影響應 會較大，但在火災成長期隨 時 間 變 化 輻 射 熱 也 隨 之 變 大，應有以溫度或熱輻射值 為固定值，觀察 fire plume 現象，是否粒徑大小受火焰 或羽流（fire plume）影響較 大，此時再來探討高度對粒 徑之影響。
依建議列入未來建議規劃
3.水壓力大小會對空間熱煙 壓力產生變化，而後續吸熱 效果才會明顯有滅火跡象，
而 壓 力 大 才 能 侷 限 火 災 延 燒，建議後續對堆積可燃物 進行探討。
依建議列入未來建議規劃
附錄五 FDS Input Data
&HEAD CHID='lab',TITLE='radiation of lab' /
&MESH IJK=36,36,36, XB=6,9.6,-1.8,1.8,0,3.6 /
&TIME DT=1,TWFIN=1200. /
&RADI NUMBER_RADIATION_ANGLES=100 TIME_STEP_INCREMENT = 1
ANGLE_INCREMENT = 1 KAPPA0 = 1.0
WIDE_BAND_MODEL=.TRUE.
RADIATIVE_FRACTION=0.0 /
&SURF ID = 'BURNER' EMISSIVITY = 1.
MATL_ID ='METHANOL_C' COLOR = 'RED'
HEAT_OF_VAPORIZATION = 1101.
HRRPUA = 500.
RAMP_Q = 'HRR' /
&MATL ID = 'METHANOL_C'
HEAT_OF_COMBUSTION= 19800.
DENSITY = 790.
SPECIFIC_HEAT = 2.5 CONDUCTIVITY = 0.20 /
&RAMP ID='HRR',T=0.0,F=0.0 /
&RAMP ID='HRR',T=3.0,F=1.0 /
&RAMP ID='HRR',T=360.0,F=1.0 /
&RAMP ID='HRR',T=720.0,F=0.0 /
&REAC ID = 'METHANOL'
FYI = 'Methyl Alcohol, C H_4 O' SOOT_YIELD= 0.0
C = 1.
H = 4.
EPUMO2 = 13290. /
&MATL ID = 'CONCRETE' CONDUCTIVITY = 1.
SPECIFIC_HEAT = 0.88 DENSITY = 2100. /
&SURF ID = 'CONCRETE' MATL_ID = 'CONCRETE' COLOR = 'GRAY' THICKNESS = 0.1 /
&VENT XB=8.25,9.1,0.9,1.5,0,0,SURF_ID='BURNER' /
&OBST XB=6,6.1,-1.8,1.8,0,3.6,SURF_ID='CONCRETE' /
&OBST XB=6,9.6,1.6,1.8,0,3.6,SURF_ID='CONCRETE' /
&OBST XB=6,9.6,-1.6,-1.8,0,3.6,SURF_ID='CONCRETE' /
&OBST XB=9.4,9.6,-1.8,1.8,0,3.6,SURF_ID='CONCRETE' /
&OBST XB=6,9.6,-1.8,1.8,3.4,3.6,SURF_ID='CONCRETE' /
&HOLE XB=6,6.1,-0.8,0.8,0,2.2 /
&VENT XB=6,6,-0.8,0.8,0,0.5,SURF_ID='OPEN' /
&BNDF QUANTITY='INCIDENT_HEAT_FLUX' /
&BNDF QUANTITY='WALL_TEMPERATURE' /
&SLCF PBX=8.6, QUANTITY='TEMPERATURE', VECTOR=.TRUE. /
&SLCF PBY=0, QUANTITY='TEMPERATURE', VECTOR=.TRUE. /
&DEVC XYZ=8.3,0.8,1.8, QUANTITY='TEMPERATURE', ID='TEM_1.8m' /
&DEVC XYZ=8.3,0.8,1.6, QUANTITY='TEMPERATURE', ID='TEM_1.6m' /
&DEVC XYZ=8.3,0.8,1.4, QUANTITY='TEMPERATURE', ID='TEM_1.4m' /
&OBST XB=6.9,7.0,-0.75,-0.9,0,2, SURF_ID='CONCRETE' /
&DEVC XYZ=7.0,-0.8,1.8, QUANTITY='GAUGE_HEAT_FLUX', IOR=1, ID='RAD_1.8m' /
&DEVC XYZ=7.0,-0.8,1.1, QUANTITY='GAUGE_HEAT_FLUX', IOR=1, ID='RAD_1.1m' /
&TAIL /
附錄六 實驗規劃表
實驗空間 長3.3m 寬 3.3m 高 3.2m 壁厚 0.1m
水系統
由於水的流量與壓力對於細水霧噴撒之密度、水霧滴粒徑尺寸大小及滅火效 果等都有很大的影響，因此在撒水管路上必須裝設一個變頻式壓力泵浦（壓力範 圍在0~25kgf/cm2）（註：1 kgf/cm2 ＝ 0.098 MPa = 14.214 psi = 0.968 atm），用來 調整實驗過程中水流量與壓力。另外為了確保水量能在實驗過程中能穩定且持續 的供給，因此設置一大型5 噸的儲水槽。
泵浦資料：
型式：TTD 容量：0.3 m3/min 口徑：50×40mm 轉速：3550RPM 揚程：230m 段數：4
量測設備
溫度量測設備
熱電偶使用K-type，最高溫度可以量測到 400℃。
實驗室內架設三點熱電偶，分別在距離地面1.4m、1.6m、1.8m 等 三個不同高度架設熱電偶，如圖：
流量計 壓力計
為產生不同粒徑之細水霧粒滴，利用變頻式之加壓水泵改變壓 力來進行粒徑之變化，改變壓力亦會改變流量，同時細水霧噴撒之 流量對於細水物之滅火效應也會有影響。因此在加壓水泵出口端裝 設數位式流量計，用來量測撒水頭所噴撒出的水量。
壓力計裝設在加壓泵浦的出口處與支管的入口處用來量測細 水霧之的噴撒壓力。另外為方便監控，將撒水管路延伸至控制室內 並在管路末端裝設一個壓力錶頭。
熱輻射計
為了量測細水霧系統對於熱輻射的阻隔與吸收，本研究採用的 熱輻射計，其吸收率為0.92。本研究備有 0.9980W/cm2 per mV 和 0.6061W/cm2 per mV 兩種熱輻射計。
數據收集系統
數據擷取裝置的主要作用是將實驗過程中熱電偶量和熱輻射 計測到的數值傳輸並記錄下來。本實驗所用之數據收集系統是由一 部筆記型電腦及資料擷取設備（Data Log）所組成，可同時接收多
點信號並儲存。
影像設備
在控制室內靠近實驗區位置以及正視實驗室鐵捲門處均架設 影像系統。透過觀測窗，錄下實驗進行時實驗空間內火源燃燒的狀 態、細水霧系統噴撒的情形與火源燃燒的時間。
雷射粒徑 分析儀
規 格 量 測 原 理 Mie Scattering
量 測 範 圍 2.25～850μm 微半圓形或不規則形狀粒子 光 源 固態雷射，波長 670nm，功率 1MW 光 束 直 徑 10nm
量 測 濃 度 1ppm～10,000ppm，相對雷射(Obscurations)2%～95%
準 確 度 3％
精 確 度 0.5％
量 測 速 度 靜止至超音速流，每秒可量 2,000 個粒徑分佈 量 測 時 間 0.5 秒以上
偵 測 器 32 個光二極體
擁有氣幕裝置，避免量測時，鏡頭受待測物質不正常遮蔽。
火源
本 研 究 透 過 火 盤 燃 燒 甲 醇 形 成 池 火 源 作 為 實 驗 測 試 火 源 ， 火 盤 大 小 為 0.84m×0.59m、高度 0.1m，使用厚度 1.5mm 的鋼板製成，避免因燃燒時的高溫而 產生變形。火盤位於實驗室中央，放置於地面上一長寬高均略大於火盤的水盆內，
本 研 究 透 過 火 盤 燃 燒 甲 醇 形 成 池 火 源 作 為 實 驗 測 試 火 源 ， 火 盤 大 小 為 0.84m×0.59m、高度 0.1m，使用厚度 1.5mm 的鋼板製成，避免因燃燒時的高溫而 產生變形。火盤位於實驗室中央，放置於地面上一長寬高均略大於火盤的水盆內，