火災成長及煙洩漏文獻探討

隨著火焰進程的差異與變化，火災燃燒發展過程可分成四個階段，各個階 段造成的災害因素與影響都不同，會因起火原因、發生場所位置、起火程度等因 素有不同對策，為減低火災造成之災害。依據「建築物室內裝修防火技術手冊」

資料指出，一般火災成長的歷程，四個階段分別為：起火期、成長期、閃燃、全 盛期，衰退期。表 2- 17 為火災成長期個階段與對策：

表 2- 17 火災成長四階段

火災特性 防火目標 室內裝修對策

引燃期

防止起火，微小火源著火能自 行熄滅。

地毯、窗簾、布幕、展示用廣告及 其它指定物品，必須具防焰性能。

成長期

防止燃燒成長以達成初期滅火 之目的，抑或延緩火災成長速 度以爭取逃生避難時間。

建築物內部牆面及天花板之裝修材 料應為耐燃材料。

旺盛期

防止火災繼續擴大，防止延燒 至其他區劃空間，防止延燒至 鄰棟建築物。

分界牆或分間牆應為防火構造或使 用不然材料及具有相當防火時效。

衰退期 防止二次點燃及在燃燒。 防止外來可燃材料的加入。

第二章 文獻回顧 二、火災成長歷程⁷

火災的發展隨著時間分為起火期、成長期、全盛期、衰退期等四個階段

所示。由於可燃物特性不同，起火期發生的時間也不同；而火災的成長期會隨著持續時 間的延長，如無外界條件干涉，則會有越多的可燃物參與燃燒，火災的溫度、熱釋放率 也會不斷增加，當火災發展至一定程度，空間內條件合適，甚至會出現閃燃現象，火災 進入全盛期，隨後一段時間內的火災熱釋放率則保持穩定，其最大熱釋放率主要取決於 燃料的數量與性質、空間條件等，火災經過一段時間的持續發展後，隨著可燃物數量的 減少，火災最終進入衰退期，當燃料全部耗盡後火災隨之熄滅。

圖 2-7 火災成長歷程

火源著火 起火 發生閃燃 最高溫度 嚴重損傷 燒失熄火

火災溫度

起火期 成長期 全盛期 衰退期

(閃燃) 局部燃燒

燃燒面積擴大 全面性燃燒

長照機構居室全尺度火災特性實驗及應用研究

按火災成展歷程，起火室的人命安全避難時間有效時期為火災初期，特別是 收容需照顧者的住民，如何確保在此段時間避難完成是佷重要的。⁸

圖 2-8 區劃火災的成長過程

資料來源：建築火災のメカニズムと火災安全設計

8 原田和典、建築火災のメカニズムと火災安全設計、ｐ9、財団法人日本建築センター、平成

第二章 文獻回顧 三、熱釋放率及火焰高度⁹

通常火源成長初期燃燒的時熱釋放率並不高，但隨著時間的增加，熱釋放率 值不斷增大，熱釋放率隨著曲線而上升，此階段稱為火災成長期，藉由文獻回顧 中提到描述火災成長階段的熱釋放率曲線公式，可藉此公式了解熱釋放率與時間 的關係，以作為後續模擬時間的依據，下面將對熱釋放率曲線公式做一探討。

一般來說，物質的火災成長過程，其熱釋放率會與時間的平方成正比，可將 此狀況表示成理想化的拋物線方程式，而其中火源成長係數可依據

圖 2-9 中不同使用分區而訂定。

圖 2-9 火源成長模式

一般模擬火災中，不考慮火災潛伏期，故火源熱釋放率簡化為(2.1) Q = ．．．．．．．．．．．．．．．．(2.1)

Q ：火源熱釋放率（kw）

：火源的成長係數(kw/s²) ｔ:開始燃燒後的時間(sec)

長照機構居室全尺度火災特性實驗及應用研究

依據火焰高度及火焰噴出長度等相關資料，判斷空間是否會受到接焰產生延 燒，造成火勢的擴大。關於火焰高度的定義如下：

1.連續火焰高度（Soild Flame Height）：長時間穩定存在的火焰之連續火焰域的 高度，在計算熱輻射量時通常可以此作為計算依據，公式式子為(2.2)。

2.間歇火焰高度（最高火焰高度）（Intermittent flame height）：火焰會因為周 期性的上升氣流造成火焰上端間歇性存在的間歇火焰域，取其間歇性存在的最 高高度及為間歇火焰高度，通常以此判斷對象物是否會因接焰產成延燒，公式 式子為(2.3)。

Z = 0.08Q ^/ ．．．．．．．．．． (2.2) Z = 0.2Q ^/ ．．．．．．．．．．．(2.3) Zf =火焰高度(m)

Q = 熱釋放率(kw/sec)

本研究依據間歇火焰高度公式，取間歇性存在最高高度進行計算，透過每分 鐘火焰高度，計算出每分鐘火焰會產生多少熱釋放率，並用公式回推出成長係數 據以計算火災成長期之熱釋放率Q 。

圖 2-10 火焰高度示意圖 資料來源：建築火災安全工學入門

第二章 文獻回顧 四、天花板各種材料之洩煙量

建築物發生火災時，在火場中令人致命的因素通常不是火災中的火焰傷害，

而是濃煙，火災意外造成死亡的主要原因為一氧化碳中毒，其次才為火之溫度所 導致。當火災發生時室內建材受火場高溫影響，煙相對空氣密度小溫度高，造成 與空氣對流後向上流竄並且擴散至居室，甚至整層樓空間，造成建築物內部人員 受到煙之危害，因此為了防止煙之擴散、漫延，須將火災發生時產生之濃煙限制 於防火區劃內。一般病房之天花板採用輕鋼架，參考洪銘駿[非成重天花板防火 及遮煙興能驗證]提出天花板洩煙量數據，雖然天花板之採用 60cm 60cm 規格，

天花板材質不同時，其洩煙量也不同，又天花板之材質相同時，由於施工時其邊 緣非為完整之尺寸，需要裁切部分天花板，從數據上也可以得知即使板材尺寸 60cm 60cm 為邊材尺寸 30cm 60cm 與 30cm 30cm 之面積二倍與四倍，其煙洩漏 量非為倍數之關係，原因為骨架與板材邊緣間之平整度有關，另由圖 2-11 及圖 2-12 可知當壓力方向不同與天花板材質不同時都會影響洩煙量，此處之天花板 材質就是指其自重與柔軟度，當壓力由上往下時，其天花板之煙洩漏量均較當壓 力由下往上時小：

圖 2-11 氣壓由上往下 25Pa 材質洩煙量比較

單位:m /ℎ

長照機構居室全尺度火災特性實驗及應用研究

圖 2-12 氣壓由下往上 25Pa 洩煙量比較

資料來源：非成重天花板防火及遮煙興能驗證，本研究繪製。

0 5 10 15 20 25 30 35 40

石膏板天花板 礦纖天花板 矽酸鈣3mm天花板 矽酸鈣6mm天花板 玻璃纖維天花板 GBF纖維天花板 C工法天花板 發泡板 廁所PVC板

30*30邊材 30*60邊材煙 60*60全片 單位:m^3/ℎ

長照機構居室全尺度火災特性實驗及應用研究

第五節 床墊的耐燃測試