熱釋放率會隨之增加，但是穩定燃燒之熱釋放率區間便相對降低，原因是10MW
Number of oil pans
HRR(MW)
Number of oil pans
time(sec)
圖 29、油盤數量與燃燒時間之關係
第四章 結果與討論
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
200-free burn-hrr 200-in room-1open-hrr 200-in room-2open-hrr
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
200-free burn-mass 200-in room-1open-mass 200-in room-2open-mass
in room 1open MLR=0.0624kg/s
in room 2 open MLR=0.0999kg/s
free burn MLR=0.1093kg/s
圖 30、木堆(200 支木角材)於開放空間與房間內燃燒變化
4-3-2 第一次試驗-雙開口木堆 200 支一堆置於房間中央燃燒實驗
本次實驗為雙開口條件，一堆木堆置於房間中央，由木堆下方以酒精膏引火
燃燒， 圖 31 為扣除酒精膏引燃木堆階段由南側開口流出之煙氣所測得之熱釋 放率，以及木堆重量變化，由圖 31 可知木堆燃燒全盛期熱釋放率約 1.5MW，
觀察圖 31 之質量變化情況，可知燃燒成長初期，主要為木堆燃燒，當引燃壁裝 材料時，火勢則呈更快速成長出現第一峰值約7.5MW，在此階段由木堆重量損 失率得知，仍處於燃料支配現象，當火勢極速成長下，房間內氧氣亦迅速被消 耗如圖 32 所示，在供氧量減少下，熱釋放率亦隨之降低，當熱釋放率降低後，
由氧氣量回升可知此時外界空氣再次補充進入房間內，使木堆燃燒加劇，形成 第二個峰值(約 6.8MW)。
由本次實驗結果顯示出，初期燃燒為木堆燃燒，當壁裝材料被引燃且擴大燃 燒後，木堆之燃燒受到壁裝材料燃燒氧氣爭奪的影響，木堆未能有足夠之氧氣 供應。由重量損失情形可知，初期質量消耗較大，當壁裝材料擴大燃燒後，木 堆質量損失率由0.1kg/s 轉為 0.072kg/s 有明顯趨緩現象。
0 400 800 1200 1600 2000
t(s) 0
20 40 60 80 100
mass(kg)
0 2 4 6 8
HRR(MW)
test 1 mass HRR
MLR1=0.100[kg/s]
MLR2=0.072[kg/s]
圖 31、第一次試驗-雙開口燃燒熱釋放率與重量損失率
第四章 結果與討論
0 400 800 1200 1600 2000
t(s) 0.012kg/s 轉為 0.192kg/s，木堆燃燒速率加快，造成第二個峰值約 6MW。
0 400 800 1200 1600 2000
t(s)
0 400 800 1200 1600 2000 t(s)
0 5 10 15 20 25
O2(%)
圖 34、第二次試驗-單開口燃燒實驗房間內氧氣變化
4-3-4 第三次試驗-單開口木堆 100 支各一堆分置於房間西南與東北角燃燒實驗 本次實驗仍為單開口條件，木堆分為二堆各 100 支，置於房間西南與東北 角，兩堆木堆同時以酒精膏引火燃燒，圖 35 為開口流出之煙氣所測得之熱釋放 率，以及木堆重量變化。由於木堆引燃情形不易控制，本次實驗雖兩堆木堆同 時以酒精膏引燃，但實際引燃情形為東北角的木堆順利被引燃且火勢成長，由 於固定木條數量為 200 根，因此單堆的木角材量為第一、二次實驗的一半，由 圖可知燃燒成長初期，第一個熱釋放率峰值約 2MW 為東北角木堆燃燒造成，
在此同時緩慢引燃東北角壁裝材料，其後火勢才擴大延燒至整個房間並成長，
而西南角之木堆於初期未能順利引燃，而是在壁裝材料全面引燃後才被引燃，
後續之燃燒成長情形與第二次實驗時相似，房間內之氧氣於此時才急速被消耗 殆盡(如圖 36)形成第二個峰值約 6MW，此時西南角之木堆之重量損失率為 0.12kg/s，顯現與第二次實驗相似燃燒情形。
4-3-5 第四次試驗-單開口木堆 100 支各一堆分置於房間東南角與中央燃燒實驗 本次實驗木堆配置於實驗屋中央及東南側，由火源引燃中央木堆。圖 37 為由開口流出之煙氣所測得之熱釋放率，以及木堆重量變化。由本次實驗結果 顯示，置於中央引燃之100 支木角材所產生之燃燒熱尚無法引燃壁裝材料。
第四章 結果與討論
0 400 800 1200 1600 2000
time(sec) southwes mass northeast mass HRR
southwest MLR=0.120[kg/s]
northeast MLR=0.077[kg/s]
圖 35、第三次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率
0 400 800 1200 1600 2000
t(s)
0 400 800 1200 1600 2000
time(sec)
4-3-6 第五次試驗-單開口木堆 100 支各一堆分置於房間中央與西北角燃燒實驗 為火源-西北角木堆為 0.067kg/s，而中央的木堆係被壁裝材料燃燒所引燃，其重 量損失率為0.051kg/s。
0 400 800 1200 1600 2000
time(sec) center mass northwest mass HRR
center MLR=0.051[kg/s]
northwes MLR=0.067[kg/s]
圖 38、第五次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率
第四章 結果與討論
0 400 800 1200 1600 2000
t(s) 0
5 10 15 20 25
O2(%)
圖 39、第五次試驗-單開口燃燒實驗房間內氧氣變化
4-3-7 第六次試驗-單開口於房間中央 3 座沙發與西北角 2 人座沙發燃燒實驗 本次實驗於房間中央放一張 3 座沙發，西北角放一張 2 人座沙發，點燃 2 人座沙發，圖 40 為由開口流出之煙氣所測得之熱釋放率，以及沙發椅重量變 化。由重量變化顯示，初期主要為 2 人座沙發燃燒所產生之熱釋放率，本次實 驗條件與第五次實驗相同，僅將木堆改以實際家具沙發椅進行燃燒實驗，雖然 沙發之泡棉易燃且具有高燃燒熱釋放率，由圖 40 與實驗觀察顯示，在沙發椅燃 燒達第一熱釋率高峰值約6MW，但其成長至第一峰值之時間約 100 秒，並未隨 即引燃靠近火源之北面牆吊櫃，而在沙發之泡棉燃燒過後熱釋放率下降，此時 維持沙發燃燒的為其木骨架部分。西北角之沙發燃燒經過約 200 秒時間，吊櫃 才被引燃，同時在房間中央的沙發也被引燃，此點由圖 40 房間中央的沙發重量 開始明顯下降，以及圖 41 房間氧氣迅速消耗殆盡可知，此時火勢再度成長且迅 速達到第二峰值約 12.5MW，在房間內可燃物燃燒殆盡之後，氧氣濃度迅速回 復到大氣值，顯示室內已無耗氧之可燃物持續燃燒。比對熱釋放率也顯示，本 試驗之熱釋放率為 6 次房間實驗最高的一次，即所有儲存於可燃物之化學能均 在短時間內一次釋放所致。因此，若居室內具有高度可燃物質，則火勢成長明 顯較迅速，且閃然造成的危害也較大。
0 400 800 1200 1600 2000 northwest mass center mass HRR
center MLR=0.0952[kg/s]
north west MLR=0.0662[kg/s]
圖 40、第六次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率
0 400 800 1200 1600 2000
t(s)
第四章 結果與討論
0 4 8 12 16
0 400 800 1200 1600 0
4 8 12 16
0 400 800 1200 16000 400 800 1200 1600
test1 test2 test3
test4 test5
test6
圖 42、熱釋放率比較圖
第 三 節 木 堆 開 放 空 間 燃 燒 實 驗
為了解木堆於開放空間之燃燒情形，以及進一步決定後續實驗條件，吾人 於10MW 煙罩下進行木堆 Freeburn 熱釋放率實驗，實驗條件使用與後續房間內 木堆實驗相同，木條數量固定為400 根、木堆數量分別為 1 堆、2 堆與 3 堆，木 堆堆疊方式為9、15 以及 21 支/層，共進行 9 次實驗。
木堆開放空間燃燒之照片如圖 43 實驗數據整理如圖 44 所示，圖中的代號 FB-400S-1W-9PK 代表 FreeBurn-400 根木條-1 堆木堆-9 支/層，其餘標示，以此 類推。由圖 44 熱釋放率變化可得知，就單一木堆而言，木堆堆疊越緊密的，熱 釋放率最大值較晚發生，且熱釋放率最大值較小，但其相對的燃燒時間也較長，
此結果與蔡銘儒、謝煒東(2006)結果相符。就不同木堆數量，相同的木堆堆疊方 式來看，木堆堆數越多，相對受到火源直接引燃的木條數量也相對減少，以致 於同時燃燒的木條數量降低，因此在相同的木堆堆疊方式下，最高熱釋放率是 隨著木堆數量的增加而減少，且燃燒時間會隨著木堆數量增加而增加。值得注
第四章 結果與討論
意的是，當木堆擺放成3 堆時，熱釋放率變化會呈現雙峰的情形，此為木堆由 火源直接引燃延燒至另外兩堆的延遲所造成。此外3 堆木堆情況下，燃燒所產 生的熱釋放率則與木堆單層堆疊方式較無相關性，但木堆由火源上方木堆延燒 至其他木堆所造成的熱釋放率降低程度，則是隨著木堆堆疊密度的增加而增 加，主要是因為堆疊密度較大時，木堆孔隙率變低，因此燃燒所需要的空氣較 無法順利輸送，因此造成引燃的延遲。
圖 43、木堆燃燒圖片(兩堆木堆燃燒情況)
0 1000 2000 3000 t (s)
0 1 2 3 4 5
HRR ( M W )
FreeburnRHR
FB-400S-1W-9PK FB-400S-1W-15PK FB-400S-1W-21PK FB-400S-2W-9PK FB-400S-2W-15PK FB-400S-2W-21PK FB-400S-3W-9PK FB-400S-3W-15PK FB-400S-3W-21PK
圖 44、木堆 Freeburn 熱釋放率量測結果
圖 45 為固定木角材數量 400 根(固定燃載量)條件下，木堆數量與堆疊密度 (密實度)之燃燒所產生之熱釋放率情形，圖 46 為其燃燒重量變化情形。
由圖 45 顯示，一堆木堆的狀況下，排列越密實度對燃燒影響性非常明顯，
但將同樣數量之木角材分為2 堆或 3 堆時，木堆排列之密實度對燃燒之影響性 則降低。由圖亦顯示，固定燃載量並固定9 支/層之擺放方式，如將其分散成多 堆木堆時，如由局部引火燃燒使其延燒，則其燃燒熱釋放率由1 堆約 4.5MW、
2 堆約 2.3MW 至 3 堆約 1.7MW，明顯受到木堆分散情形所影響，相對地，因木 堆分佈面積增加也會造成延燒現象而增加燃燒時間。當木堆堆疊密度增加時，
分佈面積(木堆數量)對燃燒現象則無明顯影響，持續增加堆疊密度，則堆疊密度 對燃燒的影響性越小，前述情形由圖36 之重量變化亦得知，不過由重量變化來 看，越密實的木堆燃燒後殘餘重量越大，亦即越密實則木堆中間層不易完全燃
第四章 結果與討論
燒所致。
0 1 2 3 4 5
0 1 2 3 4
HRR (MW)
0 1000 2000 0
1 2 3 4
0 1000 2000
t (sec) 0 1000 2000 3000
1W-9PK 1W-15PK 1W-21PK
2W-9PK 2W-15PK 2W-21PK
3W-9PK 3W-15PK 3W-21PK
圖 45、固定燃載量下，不同木堆數量(W)與堆疊密度(PK)之熱釋放率變化
0 100120 140 160
Weight (kg)
0 1000 2000 0
0 1000 2000
t (sec) 0 1000 2000 3000
1W-9PK 1W-15PK 1W-21PK
2W-9PK 2W-15PK 2W-21PK
3W-9PK 3W-15PK 3W-21PK
No data available No data available
MLR=0.070[kg/s]
第四章 結果與討論 α 3.00E-05 2.98E-06 2.75E-07 9.03E-06 2.16E-06 1.67E-07 2.79E-06 4.06E-06 3.26E-06 R2 0.977156 0.79854 0.85268 0.99371 0.86584 0.98429 0.96808 0.97753 0.976351 τgrow[sec] 410.5 885.5 2440 526 938 2427 854.5 1088.5 687.5 (HRR)max
[MW] 4.587 1.183 1.421 2.316 1.564 1.031 1.844 1.711 1.62 (HRR)max/τgrow 0.011174 0.00134 0.00058 0.0044 0.00167 0.00042 0.00216 0.00157 0.002356
THR [kJ] 1897.6 1847.8 1734.5 2149.1 1936.2 1024.2 1877.88 2161.77 1888.461 t10% [s] X X 780 328 479 981 523 475 X
X X 0.06436 0.11642 0.07037 0.0456 0.11411 0.04785 X 註：
0
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
第四章 結果與討論
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
第四章 結果與討論
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
第四章 結果與討論
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
0 1000 2000 3000 4000
time(sec)
吾人可得到實驗歷程之變化可提供作為燃燒歷程之參考，但由於本研究所進 行之實驗並非全因子實驗，因此無法由上一節之討論瞭解各因子對於火災成長之 影響性。本節將利用田口方法分析，利用因子反應表，分析各因子之效應，以瞭 解本研究所探討之5 個火災成長影響因子之影響性。前述 18 次實驗結果整理如 表 7 所示。
由表 7 分析可知，木堆於居室內燃燒的現象與 Freeburn 比較起來，相對複 雜許多，在Freeburn 的狀況下，熱釋放率大小(燃燒強度)隨著木堆堆數增或者木 堆堆疊密度增加而變小，此點於居室內則無明確的關係，以Exp1 與 Exp10 為例，
其均為1 堆木堆，堆疊密度均為 9 支/層，差異僅在天花板高度(2.4m 與 3m)以及 牆面裝修(磚牆、矽酸鈣板)，其熱釋放率(HRR)約 2.5MW，與 Freeburn 的狀況下 (4.58MW)少了將近 45%。但在另外的案例(Exp7 與 Exp16)，均為 3 堆木堆，堆 疊密度均為9 支/層，天花板高度 3.6m，若與 Freeburn 的比較，則發現，原先在 Freeburn 狀況下熱釋放率屬於較低的條件(3 堆木堆)，到了居室空間內，卻變為 熱釋放率最大的，約為 Freeburn 同樣條件下的 2 倍。由以上討論可知，木堆於
其均為1 堆木堆，堆疊密度均為 9 支/層，差異僅在天花板高度(2.4m 與 3m)以及 牆面裝修(磚牆、矽酸鈣板)，其熱釋放率(HRR)約 2.5MW，與 Freeburn 的狀況下 (4.58MW)少了將近 45%。但在另外的案例(Exp7 與 Exp16)，均為 3 堆木堆，堆 疊密度均為9 支/層，天花板高度 3.6m，若與 Freeburn 的比較，則發現，原先在 Freeburn 狀況下熱釋放率屬於較低的條件(3 堆木堆)，到了居室空間內，卻變為 熱釋放率最大的，約為 Freeburn 同樣條件下的 2 倍。由以上討論可知，木堆於