第四章 細水霧滅火效能模擬評估
4.2.2 模擬對象說明
本節的實驗中將火源分為有遮蔽火源以及無遮蔽兩種火源。在遮 蔽火源實驗部分，將防護方式分為:無任何防護實驗及高壓細水霧系 統防護實驗。其中在高壓細水霧防護實驗中，使用4 顆高壓細水霧噴 頭之防護方式進行測試，另外在無遮蔽火災實驗中，我們目前主要是 探討高壓細水霧的滅火性能在該實驗的測試條件下，所需的滅火時間 是否會受到遮遮物體的影響。在本章中所用的測試空間為一 6.1m x 3.5m，高度 2.9m 的矩形空間。測試空間門口大小 1.35 m x 0.5 m，在 門口的對面有一 0.75m x 0.5m 方形透明玻璃窗作為觀察的途經 (Viewing Window)。而本實驗用的測試空間同時裝設有兩個 80.0 cm x 60.0 cm 的排風口，其相關位置可參考圖 4.54。
圖 4.54、機械空間細水霧滅火系統測試區劃說明圖
4.2.3 動力引擎模擬平台說明
根據FMRC 對機械空間裡細水霧滅火系統的滅火性能測試要求，
在測試空間內，設置有一用來模擬動力引擎的金屬平台(參閱圖 4.55)
所示，模擬平台主要是由一片水平的以及兩片傾角為 的金屬板組 成，其主要用途在於模擬當機械空間火災發生時，該空間內的滅火系 統，因機台將火源遮蔽所造成滅火系統滅火性能影響。在水平金屬板 部分，其所在的高度為離地1.0 m 處，面積為 厚3.0 方 形鍍鋅金屬板，但考慮施工上的方便性，因此，將原先的5.0 cm 改 為3.0 mm。接著在兩側方形金屬板部分，在 FMRC 規範中規定斜板 寬度 0.7 m 及傾斜角度為 外，對其它尺寸並無明確的規定，因此在 該 部 分 依 實 驗 場 地 限 制 以 施 工 方 便 性 來 做 規 劃 ， 其 尺 寸 為
。另外，根據FMRC 規範，在水平板較長的兩側，
均設有一0.5 的金屬檔板，其功用是用來測試半遮蔽情況下，
細水霧系統的滅火性能。
450
1.0 m×2.0 m mm
450
0.7 m×3.40 m×3.0 mm 1.0 m m×
圖 4.55、動力引擎模擬平台簡圖
4.2.4 機械空間細水霧滅火測試說明
高壓細水霧系統分別由兩主要是由高壓噴嘴和高壓幫浦所組成在 高壓細水霧系統滅火測試中，防護系統為 4 顆向下防謢的高壓噴頭，
如圖 4.56 所示。根據廠商所提供的資料，實驗中所用的高壓細水霧
噴頭的 K-factors 為 ，而在標準工作壓力下所噴出的 細水霧平均粒徑為69
0.64 / min/l bar1/ 2
μm，其每顆噴頭每分鐘排出的水量為5.4 公升。
關於高壓細水霧噴頭設置部分，依據廠商所提供的資料，進行噴頭的 安 置 。 在 天 花 板 的 部 分 ， 是 由 4 顆 高 壓 細 水 霧 噴 頭 圍 成 一 個 方形區域，另外，在側向高壓細水霧噴頭部份，在火源中 心兩側 150cm 高度為 1.0m 的地方，設置有兩顆相同型號的高壓細水 霧噴頭。在高壓幫浦部份，型號為 AEEF 的高壓幫浦，其工作電壓為 220 v 所能達到的最大工作壓力為 , 同時其所能提供的 最大流量為
3.0 m×1.5 m
140 kgf cm/ 2
59 lmin。
圖4.56、高壓細水霧滅火防護測試實驗噴頭位置簡圖
4.2.5 實驗結果討論
本實驗結果主要是依據 FMRC 對機械空間的測試要求，所進行 一系列實驗得到的結果。所規畫的火災情況為油池火災，其面積為 1m2，高25cm 的正方形不銹鋼容器，並使用台糖的柴油（Diesel oil）
作為實驗所需的燃料。而選擇油池火災做為本實驗的測試火源的原因 的如下。首先，對於熱釋放率的計算方便性而言，計算油池火災的熱 釋放率較計算噴撒火災（Spray fire）來的單純，以 1 的柴油(Diesel oil)而言,其熱釋放率約為 1.2 MW。第二，對細水霧滅火系統而言， 細水霧密度(Average Water Density) 為單位時間單位面積所量測到水 量，其數學式如下：
滅火所接受。
圖 4.57 到圖 4.60 為 4 顆高壓細水霧噴頭實驗中，熱電偶樹所量 測到的結果。從結果可以發現，由 4 顆高壓細水霧頭實驗顯示，當防 護系統作動時，測試空間內的氣體溫度並不會像傳統撒水系統實驗般 馬上的往下降，而是放射後若干秒後溫度才開始往下降。
0 100 200 300 400
time(sec) 0
100 200 300
temperature(0C)
tree 1
elevation 2.8 m elevation 2.5 m elevation 2.0 m elevation 1.5 m elevation 1.0 m elevation 0.5 m
ignition
disharge
圖 4.57、四顆高壓細水霧噴頭下,熱電偶樹編號#1 量測到的溫度圖
0 100 200 300 400
elevation 2.8 m elevation 2.5 m elevation 2.0 m elevation 1.5 m elevation 1.0 m elevation 0.5 m
ignition
elevation 2.8 m elevation 2.5 m elevation 2.2 m elevation 1.9 m elevation 1.6 m elevation 1.3 m
ignition
disharge
圖 4.59、四顆高壓細水霧噴頭下,熱電偶樹編號#3 量測到的溫度圖
0 100 200 300 400
elevation 2.8 m elevation 2.5 m elevation 2.0 m elevation 1.5 m elevation 1.0 m elevation 0.5 m
ignition
disharge
圖 4.60、四顆高壓細水霧噴頭下,熱電偶樹編號#4 量測到的溫度圖
4.2.5(b)無遮蔽火源實驗
在無遮蔽的(Unshielded)油池火災測試系列中，將用來模擬動力引 擎的平台移除，使得所放射出的細水霧(Fine Water Mist)可以直接對於 火源進行滅火的動作。與遮蔽火源試驗一樣，我們在火源引燃後 60 秒後，才啟動高壓細水霧防護系統。圖 4.61 到圖 4.64 分別為在無遮 蔽實驗中，4 顆噴頭所量測到的氣體溫度，在個不同的實驗中，可以 發現高壓細水霧滅火系統在無遮蔽火源的情況下，仍然無法馬上對氣 體進行降溫。
0 100 200 300 400
elevation 2.8 m elevation 2.5 m elevation 2.0 m elevation 1.5 m elevation 1.0 m elevation 0.5 m
ignition
elevation 2.8 m elevation 2.5 m elevation 2.0 m elevation 1.5 m elevation 1.0 m elevation 0.5 m
ignition
discharge
temperature(0 C)
time(sec)
圖4.62、在無遮蔽火源實驗中,熱電偶樹編號#2 量測到的溫度
0 100 200 300 400
elevation 2.8 m elevation 2.5 m elevation 2.2 m elevation 1.9 m elevation 1.6 m elevation 1.3 m
ignition
elevation 2.8 m elevation 2.5 m elevation 2.0 m elevation 1.5 m elevation 1.0 m elevation 0.5 m
ignition
溫度可得知)，而在本論文之前的討論中,氧氣消耗以及一氧化碳增加 情形在火焰所能到達的高度內最為顯著。而結果似乎也顯示氧體濃度 變化除了與火焰高度有關外，其氧體濃度的增減同時也和火焰本身的 溫度也有關係。
4.2.6 模擬結果討論 4.2.6.1 模擬對象說明
本節的模擬對象取材於 FMRC 機械空間裡細水霧滅火系統的滅 火效能分析，在測試空間內，設置有一用來模擬動力引擎的金屬平 台，故針對前述區劃測試空間以 Firedass 軟體進行細水霧滅火效能分 析與驗證。模擬空間為一6.1m x 3.5m，高度 2.9m 的矩形空間（如圖 4.65 說明）。測試空間門口大小 1.35 m x 0.5 m，在門口的對面有一 0.75m x 0.5m 方形透明玻璃窗作為觀察的途經(Viewing Window)，同 時模擬空間同時裝設有兩個80.0 cm x 60.0 cm 的排風口。
圖 4.65、模擬機械空間細水霧滅火試驗之俯視圖及側視圖 4.2.6.2 模擬結果說明
本次電腦模擬針對探討 4 顆高壓細水霧噴頭在有遮蔽火源實驗 與無遮蔽火源實驗下，對於細水霧在流場速度及溫度向量之影響分 析，並將模擬結果說明如下：
4.2.6.2(a) 有遮蔽火源實驗模擬
圖 4.66、四顆噴頭有擋板 0.8m 溫度切面圖(60 秒)
圖 4.67、四顆噴頭有擋板 0.8m 溫度切面圖(62 秒)
圖4.68、四顆噴頭有擋板 0.8m 溫度切面圖(174 秒)
圖 4.69、四顆噴頭有擋板 1.0m 溫度切面圖(60 秒)
圖 4.70、四顆噴頭有擋板 1.0m 溫度切面圖(62 秒)
圖4.71、四顆噴頭有擋板 1.0m 溫度切面圖(174 秒)
圖 4.72、四顆噴頭有擋板 2.0m 溫度切面圖(60 秒)
圖 4.73、四顆噴頭有擋板 2.0m 溫度切面圖(62 秒)
圖4.74、四顆噴頭有擋板 2.0m 溫度切面圖(174 秒)
圖4.75、四顆噴頭有擋板 x=2.1m 溫度切面圖(60 秒)
圖4.76、四顆噴頭有擋板 x=2.1m 溫度切面圖(62 秒)
圖4.77、四顆噴頭有擋板 x=2.1m 溫度切面圖(174 秒)
圖4.78、四顆噴頭有擋板 z=1.7m 溫度切面圖(60 秒)
圖4.79、四顆噴頭有擋板 z=1.7m 溫度切面圖(62 秒)
圖 4.80、四顆噴頭有擋板 z=1.7m 溫度切面圖(174 秒)
圖 4.81、四顆噴頭有擋板細水霧噴頭作動之抑制模擬(60 秒)
圖 4.82、四顆噴頭有擋板細水霧噴頭作動之抑制模擬(62 秒)
圖4.83、四顆噴頭有擋板細水霧噴頭作動之抑制模擬(174 秒)
圖4.84、四顆細水霧噴頭有擋板 Y=2.1m 流場速度向量圖(60 秒)
圖4.85、四顆細水霧噴頭有擋板 Y=2.1m 流場速度向量圖(62 秒)
圖4.86、四顆細水霧噴頭有擋板 Y=2.1m 流場速度向量圖(174 秒)
4.2.6.2(b) 無遮蔽火源實驗模擬
圖 4.87、四顆噴頭無擋板 0.8m 溫度切面圖(60 秒)
圖 4.88、四顆噴頭無擋板 0.8m 溫度切面圖(62 秒)
圖4.89、四顆噴頭無擋板 0.8m 溫度切面圖(174 秒)
圖 4.90、四顆噴頭無擋板 1.0m 溫度切面圖(60 秒)
圖 4.91、四顆噴頭無擋板 1.0m 溫度切面圖(62 秒)
圖4.92、四顆噴頭無擋板 1.0m 溫度切面圖(174 秒)
圖 4.93、四顆噴頭無擋板 2.0m 溫度切面圖(60 秒)
圖 4.94、四顆噴頭無擋板 2.0m 溫度切面圖(62 秒)
圖 4.95、四顆噴頭無擋板 2.0m 溫度切面圖(174 秒)
圖 4.96、四顆噴頭無擋板 x=2.1m 溫度切面圖(60 秒)
圖 4.97、四顆噴頭無擋板 x=2.1m 溫度切面圖(62 秒)
圖4.98、四顆噴頭無擋板 x=2.1m 溫度切面圖(174 秒)
圖4.99、四顆噴頭無擋板 z=1.7m 溫度切面圖(60 秒)
圖4.100、四顆噴頭無擋板 z=1.7m 溫度切面圖(62 秒)
圖 4.101、四顆噴頭無擋板 z=1.7m 溫度切面圖(174 秒)
圖 4.102、四顆噴頭無擋板細水霧噴頭作動之抑制模擬(60 秒)
圖 4.103、四顆噴頭無擋板細水霧噴頭作動之抑制模擬(62 秒)
圖4.104、四顆噴頭無擋板細水霧噴頭作動之抑制模擬(174 秒)
圖4.105、四顆細水霧噴頭無擋板 Y=2.1m 流場速度向量圖(60 秒)
圖 4.106、四顆細水霧噴頭無擋板 Y=2.1m 流場速度向量圖(62 秒)
圖4.107、四顆細水霧噴頭無擋板 Y=2.1m 流場速度向量圖(174 秒)
4.2.7 機械空間細水霧滅火效能評估結論
1. 從實驗中熱電偶溫度圖可以發現，在四顆細水霧噴頭滅火的情況 下，有遮蔽與末遮蔽火源對於細水霧的滅火性能並無太大的影 響，但對於降溫速率則有明顯之差異。
2. 由有遮蔽與末遮蔽火源實驗中也發現火焰高度會影響到氧體濃 度的增減，由油盤上方的火焰溫度可以發覺，因為區劃空間限制 了熱能擴散，使得該空間內氧氣濃度降低，區劃內之氧氣會降低
濃度到Limiting Oxygen Index(LOI)以下，導致燃燒效率變差，火 勢更容易被撲滅。
3. 由細水霧滅火實驗中得之，細水霧滅火實際是受到機械空間中細 水霧噴頭位置、火源遮蔽度、天花板高度…等因素之影響，此一 結果與模擬狀況相吻合。
4. 由試驗與模擬結果證明在有遮蔽火源時，細水霧滅火系統需花費 較長的時間，才能有效地降低機械空間內的火場溫度。
5. 由模擬流場速度向量圖得知，在機械空間中細水霧液滴會沿著對 流流場軌跡運動；因水滴延著氣流浮動的能力是有限的，釋放較 小的水滴會產生較大的蒸發量，故調整降低水滴尺寸則單一水滴 之蒸發率也隨之降低。故細水霧在進入機械空間滅火時，降低水 滴釋放尺寸可使細水霧增加滅火及降溫能力。
6. 在細水霧滅火的模擬中，觀察細水霧的溫度切面圖，發現細水霧 對降溫有非常良好的抑制功效，雖然模擬的結果與實驗數據有部 分小出入，但仍有相當高的可信賴度。