煙層流動與沉降

當建築物發生火災，在火災區域形成一高溫煙氣火場，若氧氣供 給不充分，物質燃燒不完全，必產生大量的固體微粒，而熱空氣之比 重較周圍冷空氣低，所以形成一明顯的上升氣流，尤其在建築物之垂 直通道內，隨著氣流移動，使高溫高熱之煙流快速擴散到建築物內每 一角落。

於 建 築 物 火 災 中 產 生 的 煙 和 高 溫 氣 體 流 動 有 兩 個 主 要 因 素 ：

1.煙 層 本 身 的 流 動 性：這 是 因 為 所 包 含 的 高 溫 氣 體 比 周 圍 空 氣 的 密 度 低 。

2.建 築 物 內 空 氣 流 動：雖 然 與 火 完 全 無 關，但 因 空 氣 的 流 動 ， 而 會 將 煙 送 至 建 築 物 內 各 處 。

這兩個因素作用的相對大小，取決於建築物中不同的情況，通 常靠近火場得地方，煙層本身的流動性將處於支配地位，而相反 的，距離火場較遠的地方，建築物內空氣流動就變得相當重要。

由以上兩主要因素，可得知建築物內造成煙層流動的驅動力，可 分為以下六種：

1.煙囪效應：因建築物內部空氣與室外空氣溫度不同產生壓力差所造 成 。 在 建 築 物 內 部 垂 直 通 路 之 空 氣 產 生 上 升 稱 為 正 煙 囪 效 應

（Normal stack effect）或下降的流動及反煙囪效應（Reverse stack effect），這因素取決於建築物內部空氣與室外空氣的溫度差 異高低。

2.煙的熱浮力效應：因火焰上方的高溫氣體與周圍冷空氣之間的密度 不同，煙的密度較低，相對的產生煙的浮力。

3.氣體熱膨脹效應：由於燃燒所產生的高溫使氣體膨脹，若常溫 300K 時體積為 1 倍，則在 600K 時體積即變成 2 倍，在 900K 時體積即 變成 3 倍，以此類推。

4.風的影響效應：在建築物不同方位之開口，因風向的關係，便有不 同的壓力。當建築物所有門窗或開口部都緊閉時，風的影響便極輕 微，但所有建築物都有或大或小的孔隙，如：門縫，窗縫等，這些 孔隙將因風的影響，使建築物內部的空氣產生流動。

5.機械通風系統：由於現有建築物以密閉空間居多，大都採用空調通 風系統，尤其是中央空調系統通達各樓層，一但某一樓層發生火 災，所產生之煙霧，便利用回風與送風風管，將煙傳送到很遠的地 方。另一方面，空調系統也正被設計成為煙控的管道，利用防火、

防煙擋板（Damper）控制煙之流動，或利用空調管進行排煙，使

空調系統發揮更大的功用。

6.電梯活塞效應：把電梯看成是一個活塞，在昇降機間移動，將空氣 吸入與排出而產生氣流，當電梯上下移動時，所形成之壓力差，很 容易將火層之煙流吸入昇降機間，而將煙排至非起火樓層。

在這六項影響煙層流動的因素當中，熱浮力效應與氣體熱膨脹效 應為煙流之高溫所引起的，煙囪效應與自然風則受外界的環境影響，

另外，空調系統與電梯活塞效應則為建築物內部設施所引起。