水幕性能實驗

幕（Water Drench）之性能與防止火災延燒之效果。所利用之儀器設備 包括水幕系統之水路管線及噴頭，及各種控制啟動閥、及連動控制器

場溫度之值。

5.2.2

本水幕實驗利用建築研究所五股防火試驗室前之空地進行。將兩 只防火居室吊起，置於臨時製作之水槽上後，整個實驗設備大致完成，

如圖 5-15 所示。

圖 5-15 水幕實驗大體設備

俟實驗之大體設備完成後，接著將進行水幕系統之設計。由於我 國目前並無任何有關水幕系統設計之法規規定，故本研究之水幕系統 設計將依循日本「消防法施行規則」第 15 條（開口部に設置するドレ ソチヤ一設備）之規定設計。其內容重點如下：

1. 水幕系統之撒水頭需設置於其開口部之上緣，且二個撒水頭之距離 不得大於 2.5 公尺以上。

2. 水幕系統之每個撒水頭放水量，每分鐘需大於 20 公升以上。

3. 水幕系統所連結之供水裝置需加以防火保護，以防止火災時遭受破 壞，喪失功能。

因此基於上述日本水幕系統相關規定，本水幕實驗之水路系統設 計如圖 5-16 所示。

圖 5-16 水幕系統水路圖

由於水幕系統之用水量相當大，除於試驗箱底部設置一個 6 噸水 箱外，並裝置 2HP 之循環水泵，讓水從兩個撒水頭噴出後，能循環使 用。圖 5-17 為位於試驗箱後方之循環水泵。

圖 5-17 水幕系統之循環水泵 6

1m 1m 6噸水箱

試驗箱 試驗箱

2HP變頻式水泵

撒水頭 撒水頭

本實驗將於有無水幕系統作用下，量測火場釋放熱量與火場溫度 之值。實驗進行時，將採取二個試驗箱比對方式，故只有左邊試驗箱 中才有油盤，右邊試驗箱中並無油盤。將在有油盤的試驗箱中裝置熱 量計及熱電偶，量測火場釋放熱量與火場溫度，如圖 5-18 所示。而沒 有油盤的試驗箱中，只裝置熱電偶，量測試驗箱中溫度。而所有熱量 計與熱電偶量測值，皆送到電腦進行自動數據記錄，如圖 5-19 所示。

圖 5-18 有油盤的試驗箱中裝置熱量計及熱電偶

圖 5-19 熱量計與熱電偶量測值之自動數據記錄

5.2.3 結果分析

1.

本項實驗將於無油盤狀況下，觀察撒水頭不同出水量下，水幕系 統所形成之水簾形狀與性能。之前曾提及日本水幕系統之設計內容，

其中規定「水幕系統之每個撒水頭放水量，每分鐘需大於 20 公升以 上」。實驗結果顯示，當調整循環水泵使水幕系統撒水頭之出水量小於 每分鐘 20 公升時，其所造成之水簾效果較為不佳，如圖 5-20 所示。而 調整水幕系統撒水頭之出水量大於每分鐘 20 公升時，則水簾效果明 顯，如圖 5-21 所示。

圖 5-20 撒水頭之出水量小於每分鐘 20 公升時，水簾效果不佳

圖 5-21 撒水頭之出水量大於每分鐘 20 公升時，水簾效果佳

2. 火場輻射熱量量測

本項實驗將於試驗箱有無水幕系統作用下，利用熱量計量測試驗 箱火場輻射熱量之值，圖 5-22 為進行油盤燃燒水幕系統實驗之情形。

由圖中可看出，油盤燃燒後的煙，從試驗箱的正面竄出。一來實驗時 並未在試驗箱的頂部裝置排煙系統，二來水幕系統並非防煙區劃之 用，而是防火區劃用途，可用來降低火場的輻射熱。

圖 5-22 油盤燃燒水幕系統實驗之情形

圖 5-23 為有無水幕系統作用下，火場輻射熱量量測之比較。經實 驗結果顯示，當油盤燃燒約 90 秒後啟動水幕系統後，很明顯地，火場 熱釋放量比沒有水幕作用下小了許多，且只有水幕系統沒有啟動下之 1/3強而已。

故水幕系統的確可降低火場輻射熱量，且效果非常明顯，可替代 一般常用防火鐵捲門，作為防火區劃之設計。尤其將水幕系統設置於 具備挑空中庭及大型開闊空間之建築物時，除無設置防火鐵捲門時之 多項缺點，如建築景觀、投資成本過大與不易維修等外。若配合其性

3. 火場溫度量測

本項實驗將於有無水幕系統作用下，利用熱電偶量測火場溫度之 值。圖 5-24 為有無水幕系統作用下，火場溫度量測之比較。由實驗結 果得知，沒有水幕系統作用下之火場溫度，高達約 480 ^oC以上。而當 水幕系統啟動後，火場最高溫度約達 350 ^oC，與沒有水幕作用下降低 了 130 ^oC以上。

故承接上一實驗項目之結果，水幕系統大幅降低火場輻射熱量之 同時，也大幅降低火場溫度，此點可提供火場一個較佳的逃生避難環 境。而水幕系統之降低火場溫度功能，也再一次證明可替代一般常用 防火鐵捲門，作為防火區劃之設計。

圖 5-24 有無水幕系統作用下，火場溫度量測之比較

5.3 小結

於大空間煙控自然填充實驗下，由熱電偶量測煙層溫度之結果，

所推得之煙層下降圖。可由結果得知，約油盤燃燒 150 秒後，煙層即 下降到離地面約 5 公尺處。另外由人工目視所得其煙層下降之趨勢，

與熱電偶量測類似。為確認實驗之準確性，本研究利用美國中央標準 局（NIST）所發展之火災電腦模擬程式 CFAST 進行大空間煙控系統模 擬。最後對自然填充實驗下，熱電偶、人工目視與 CFAST 電腦模擬比

防火鐵捲門時之多項缺點。基於以上，本實驗主要目的為分析當發生 火災時，大空間中庭水幕（Water Drench）之性能與防止火災延燒之效 果。所利用之儀器設備包括水幕系統之水路管線及噴頭，及各種控制

火場溫度量測實驗方面，本項實驗將於有無水幕系統作用下，利 用熱電偶量測火場溫度之值。由實驗結果得知，沒有水幕系統作用下 之火場溫度，高達約 480 ^oC 以上。而當水幕系統啟動後，火場最高溫 度約達 350 ^oC，與沒有水幕作用下降低了 130 ^oC以上。

故承接上一實驗項目之結果，水幕系統大幅降低火場輻射熱量之 同時，也大幅降低火場溫度，此點可提供火場一個較佳的逃生避難環 境。而水幕系統之降低火場溫度功能，也再一次證明可替代一般常用 防火鐵捲門，作為防火區劃之設計。