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各情境第 120 秒時煙層狀況圖

第四章 FDS 模擬實驗結果

4.2 各情境煙層跨越防煙壁時間及第 120 秒時煙層分布情形

4.2.2 各情境第 120 秒時煙層狀況圖

將各情境模擬結束時之煙層狀況輸出,以對當時煙層高度做一比較。惟 本研究僅研究防煙壁及排煙口與煙層之關係,且非火源側僅為對照之用,

其煙層是否過低觸地不予考慮。

圖 73 情境 1 第 120 秒煙層狀況圖

圖 74 情境 2 第 120 秒煙層狀況圖

圖 75 情境 3 第 120 秒煙層狀況圖

圖 76 情境 4 第 120 秒煙層狀況圖

圖 77 情境 5 第 120 秒煙層狀況圖

圖 79 情境 7 第 120 秒煙層狀況圖

圖 80 情境 8 第 120 秒煙層狀況圖

圖 81 情境 9 第 120 秒煙層狀況圖

圖 83 情境 11 第 120 秒煙層狀況圖

圖 84 情境 12 第 120 秒煙層狀況圖

圖 85 情境 13 第 120 秒煙層狀況圖

圖 87 情境 15 第 120 秒煙層狀況圖

圖 88 情境 16 第 120 秒煙層狀況圖

圖 89 情境 17 第 120 秒煙層狀況圖

圖 91 情境 19 第 120 秒煙層狀況圖

圖 92 情境 20 第 120 秒煙層狀況圖

圖 93 情境 21 第 120 秒煙層狀況圖

圖 95 情境 23 第 120 秒煙層狀況圖

圖 96 情境 24 第 120 秒煙層狀況圖

4.3 小結

位置似有效率較佳範圍(離天花板 0.3m~0.8m),此時煙層高度較高。故若僅 規範防煙壁未滿 0.8m 時,排煙口須位於其上方,此規定並不妥當,因若防 煙壁為 0.5m 時,排煙口之位置對煙層之影響即不明顯,故有修正之空間。

表 8 樓高 3m 之排煙口、防煙壁高度-平均煙層高度對照表

層高度,似與直觀預測排煙口愈高則煙層愈高不同,其原因有待探討。惟 可確定無論樓層高度為何及排煙口如何設置,防煙壁愈低者其煙層蓄積高 度愈低。故可推論蓄積煙層高度應與樓層高、區劃面積[29]及防煙壁高 度有某種關係存在。排煙口無法有效影響蓄積煙層高度,應與其開口位置、

方式、大小與風量有關,今並已有研究提出有效之排煙口面積佔樓地板面 積臨界百分比之公式[30]以補強目前法規規定之不足處,而其他因素之 相關性仍待更深入研究。

表 9 樓高 4.5m 之防煙壁高度-阻煙性能對照表

3.68 3.71

3.59

0m 0.5m 0.8m 2.25m 防煙壁高度

樓高4.5m平均煙層高度

火源側煙層高度

圖 99 樓高 4.5m 防煙壁-火源側煙層高度比較圖

表 10 樓高 3m 之防煙壁高度-阻煙性能對照表

防煙壁高度 0.5m 0.8m

火源側 120 秒內平均煙層高度 2.31m 2.23m 非火源側 120 秒內平均煙層高度 2.4m 2.42m 120 秒時火源側煙層高度 2.03m 1.97m 120 秒時非火源側煙層高度 1.8m 1.8m

2.31

2.23

2.18 2.2 2.22 2.24 2.26 2.28 2.3 2.32

煙層高度

0.5m 0.8m

防煙壁高度

樓高3m平均煙層高度

火源側煙層高度

圖 100 樓高 3m 防煙壁-火源側煙層高度比較圖

為比較是否防煙壁高度為影響煙層高度之主要因素(樓層高相同),故將 同樓層高及同防煙壁高情境之煙層高度平均,以做為比較之依據。經計算 後製成表9、表10及圖99、圖100,經比較後可知火源側蓄積之煙層高度明

顯受防煙壁高度影響,防煙壁高度愈低者則蓄積煙層高度愈低。樓高4.5m 時,防煙壁高0.5m時其平均煙層蓄積高度為0.79m,防煙壁高0.8m時其平均 煙層蓄積高度為0.91m。樓高3m時、防煙壁高0.5m時其平均煙層蓄積高度為 0.69m,防煙壁高0.8m時其平均煙層蓄積高度為0.77m。且於樓高較高時 (4.5m),防煙壁0.5m之蓄積煙層高與未設相差無幾。故樓層愈高時,防煙 壁若有足夠區劃蓄煙功能,則其高度須愈低。因樓層高度愈高其蓄積煙層 有增厚現像,因煙層會受熱浮力及熱膨脹影響,而其高度愈高則此二因素 影響愈小,故煙層過渡區愈低[25]。故亦可推知同樣火源大小及區劃面積 下,樓層愈高則蓄積煙層有趨厚傾向,則防煙壁亦須下降,而其關係亦有 待更深入探討。且亦發現排煙口蓄積20秒再啟動,並未影響蓄積煙層高度。

表 11 各情境煙層跨越防煙壁位置時間表

煙壁之平均時間約 22 秒。樓高 3m 時煙層跨越時間各略增為 22.67 秒、23.33 秒。而未設防煙壁樓高 4.5m 時煙層跨越防煙壁位置時間為 20 秒。因煙層 前緣擴散之速度約為 1m/s[31],火源所在位置距防煙壁約為 24m,故理論 上煙層擴散至防煙壁須 24 秒,FDS 模擬結果與其極為相近。且模擬結果中 煙層自接觸防煙壁至跨越防煙壁,其時間並未超過 1 秒,其速度仍維持約 1m/s,由此可得知防煙壁並無法有效阻止煙自一區劃擴散至另一區劃。且 由表 11 亦可得知排煙口是否延遲啟動並未明顯影響煙層蓄積高度及煙層擴 散至下一區劃速度。故以高度 0.5m~0.8m 之防煙壁,並無法有效阻止煙自 火源側向其他防煙區劃擴散。惟樓層高度較低者其阻止擴散之效果較明 顯,防煙壁高 0.5m、樓高 3m 時煙層跨越時間較樓高 4.5m 者多約 13.35%,

防煙壁 0.8m 者時間多約 6.05%,亦呼應前述之防煙壁效果與樓層高度亦呈 一定關係推論。