情境 3 之模擬結果

情境3假設南風為冬季常年風向，在此將場景分為場景3-1、場景3-2、 場景3-3，分別探討當Room 1 發生火災或是Room 2 發生火災時，自然 通風對其產生的影響為何？由於是冬季，且門Door 1與Door 3 皆面對戶 外，因此，情境 3 的戶外門皆設定為關閉的，僅有門或其他建築構造之 洩漏可供戶外氣流流入室內。邊界與起始條件設定可參見表4-6。

表4-6 情境 3 之不同場景條件設定

場景 Q^_S(W/m²) V (m/s) _o Q^_F(kW) t (s) d _風向 火源位置

場景 3-1 600 5 0 0 南側 無

場景 3-2 600 5 3000 100 南側 Room 1

場景 3-3 600 5 3000 100 南側 Room 2

場景3-1為模擬外風速5 m/s 所產生的自然通風情形，設定戶外標稱

風速為5 m/s，由建築物的南側吹過來，房間1內部無火源。

場景 3-2 為模擬冬季常年風向為南風，在室內已存在自然通風流場 時，當房間 1 發生極大的火災，其火災煙流的情勢為何？房間 1 的氣態 燃燒器在外風速5 m/s的場景下，等待 100秒使其建立自然通風開啟產生 3MW的熱釋放率。

場景3-3一樣為模擬當冬季常年風向為南風，且外風速為5 m/s的場 景，場景3-3則是模擬當火災發生在房間2，其煙流情勢為何？

（1）流場結構

圖 4-23為情境3的建築物外部流場結構圖，風由南側吹過來，圖4-24 為其一號門、三號門位置的速度向量圖。由圖 4-24可觀察到在一號門與 二號門的位置風由外部進到屋內，而垂直通風口的位置則是由屋內進入 垂直通風道，再排往戶外，符合我們所設計的自然通風路徑。

圖 4-23 南側進風，外風速 5 m/s，關門（情境 3）建築物外部流場結構

(a) door1 (b) door3

(c) shaft 圖 4-24 場景 3-1 之 door1、door3、shaft 速度向量圖

（2）體積流率

圖4-25為此情境三個場景的體積流率隨時間變化圖，由圖4-25(a)可 看到，在自然通風的狀態下，一號門與三號門的體積流率皆為正值，正 值代表風是由外部流往室內，而垂直通風道(shaft)的體積流率為正值則表 示空氣經由垂直通風道流往戶外，由體積流率也可證明其自然通風路徑 符合我們的設定。

由圖 4-25(b)可發現到，當室內有火源時，在初期由於釋放出大量煙

氣，使得一號門的體積流率瞬間變為負值，這表示煙氣由一號門底下的

（3）煙層分布

圖4-26與圖4-27為場景 3-2與場景3-3 在不同時間的煙流示意圖，

由圖 4-26可看到，當Room 1 發生火災時，由於一號門是關閉的狀態，

煙氣沒有地方排出，所以約20 秒鐘 Room 1 煙層就已經下降至 1.5 公尺 處，而40秒時Room 2 的煙層也下降至1.5公尺，70 秒後兩間房間就充 滿了煙氣；而圖4-27則可看到，也是差不多 20秒鐘，煙氣就已經下降至 1.5公尺處，而40秒後，Room 1的煙層也跟著下降至1.5 公尺處，而80 秒後，煙氣充滿了Room 1與 Room 2。

(a) t=110(點火後 10秒)，煙氣開始 累積

(b) t=120(點火後20秒)，Room2 煙層累積至1.5m

(c) t=140(點火後40秒)，Room1煙 層下降至1.5m

(d) t=170(點火後70秒)，煙氣充滿 了兩間房間

圖 4-26 場景 3-2 不同時間的煙流圖(風由南側吹來；關門)

(a) t=110(點火後 10秒)，煙氣開始累 積

(b) t=120(點火後 20秒)，Room2煙層 累積至 1.5m

(c) t=140(點火後40秒)，Room1煙層 下降至 1.5m

(d) t=180(點火後 80秒)，煙氣充滿了 兩間房間

圖4-27 場景 3-3 不同時間的煙流圖(風由南側吹來；關門)

第六節 情境 4 之模擬結果

情境 4 假設北風為冬季常年風向，在此將場景分為場景 4-1、場景 4-2、場景 4-3，分別探討當Room 1發生火災或是Room 2發生火災時，

自然通風對其產生的影響為何？邊界與起始條件設定可參見表 4-7。

表 4-7 情境 4 之不同場景條件設定

場景 Q^_S(W/m²) V (m/s) _o Q^_F(kW) t (s) _d 風向 火源位置

場景4-1 600 5 0 0 ^{北側 無}

場景4-2 600 5 3000 100 ^北側 Room 1

場景4-3 600 5 3000 100 ^北側 Room 2

場景 4-1為模擬外風速5 m/s所產生的自然通風情形，設定戶外標稱

風速為 5 m/s，由建築物的北側吹過來，房間內部無火源。

場景 4-2 為模擬冬季常年風向為北風，在室內已存在自然通風流場 時，當房間 1 發生極大的火災，其火災煙流的情勢為何？房間 1 的氣態 燃燒器在外風速 5 m/s的場景下，等待 100秒使其建立自然通風開啟產生 3MW 的熱釋放率。

場景 4-3一樣為模擬當冬季常年風向為北風，且外風速為5 m/s的場 景，場景 4-3則是模擬當火災發生在房間2，其煙流情勢為何？

（1）流場結構

圖4-28為場景4-1的屋外空間速度向量圖，風由北側吹過來，圖4-29 為場景 4-1 之一號門、三號門與垂直通風道速度向量圖。由圖 4-29 可看 到垂直通風道受到外風牽引的影響，將室內空氣抽往戶外，而室內空間 則從一號門與三號門的門縫補氣進屋內，將外部空氣吸往室內，形成自 然通風。

圖4-28 北側進風，外風速 5 m/s，關門（情境 4）建築物外部流場結構

(a) door1 (b) door3 (c) shaft 圖4-29 場景 4-1 之 door1、door3、shaft 速度向量圖

（2）體積流率

圖 4-30 為情境 4 的三個場景體積流率隨時間變化量，由圖 4-30 (a) 可看到，在自然通風的場景下，一號門與三號門皆為正值，表示空氣由 外部進入屋內，與圖 4-25 情境 3的自然通風情形比較，可看到一號門與 垂直通風道的體積流率明顯較小，這是因為情境 4 只能靠垂直通風道牽 引進風，而情境 3 能靠南風的貫流強迫進風，所以情境 3 的一號門門縫 的體積流率較情境 4的體積流率大。

圖 4-30 (b)與(c)為場景 4-2與場景4-3的一號門、三號門與垂直通風 道之體積流率，可看到場景 4-2受到火源影響，造成一號門的體積流率在 初期有陡降的現象，而垂直通風道有陡昇的現象，這是因為點火初期大 量煙氣由一號門的門縫與垂直通風道竄出，由於開口面積過少，因此室 內氧氣消耗殆盡，一號門的門縫由排煙口變成了補氣口，所以體積流率 又恢復為正值。

0 100 200 300 400 500 600 700 800

兩間房間；而圖 4-32則可看到，也是差不多20 秒鐘，煙氣就已經下降至 1.5 公尺處，而40秒後，Room 1的煙層也跟著下降至1.5 公尺處，而80 秒後，煙氣充滿了 Room 1與Room 2。

(a) t=110 (b) t=120

(c) t=140 (d) t=170

圖4-31 場景 4-2 不同時間的煙流圖(風由北側吹來；關門)

(a) t=110(點火後 10秒)，煙氣開始累 積

(b) t=120(點火後 20秒)，Room2煙氣 下降至 1.5m

(c) t=140(點火後40秒)，Room1煙層 下降至 1.5m

(d) t=180(點火後 80秒)，煙氣充滿了 兩間房間

圖4-32 場景 4-3 不同時間的煙流圖(風由北側吹來；關門)