第四章 結論與建議
第 一 節 結 論
由以上對火災持續時間計算與耐火性能檢證之研究以及一系列木堆燃燒實驗 與FDS 數值模擬結果,可得到以下結論:
1. FDS 在國內有諸多研究使用,在性能設計時亦可能作為設計檢證用,但於模 擬 過 程 中 須 要 有 材 料 與 空 間 條 件 等 參 數 , 這 些 參 數 由 FDS 所 提 供 之 DATABASE 並無法提供模擬所須之適當參數,所以在推動性能設計過程中,
參數資料庫之建立及模擬設計工具之檢證是不可或缺之要務。
2. FDS 模擬參數的設定上,TMPIGN(引燃溫度)與 heat_of_vaporization(蒸發 潛熱)有相當大的影響,適當的調配可使數值模擬結果接近實驗現象,但無 法完全吻合,應需一併檢討其餘熱傳導相關參數。
3. 在本研究條件下由計算與實驗之統計檢定結果,A1 狀況下(一堆木堆)落於 接受域,差異不顯著,計算結果可信,A2 與 A3(兩、三堆木堆)由於可燃 物較分散,燃燒熱量不足以延燒全部可燃物,其統計結果雖大多落於接受域 外,但因A2 與 A3 最高熱釋放率皆低於 400kW,相較於 A1 之 800kW,未及於 其 1/2,因此火災持續時間的計算結果在本研究條件下仍可適用。
4. 在本研究以輕隔間條件計算牆與樓板 1/2 厚度之發熱量,並以可燃物總量 +2σ(標準差),其計算值與實驗質統計結果比較,在 A1 條件仍有將近 0.4σ 的 機率大於計算值。
5. 由計算結果與 A1 條件實驗結果顯示,如未考慮牆與樓板內裝材型態所產生之 發熱量,其計算結果將低約 4 倍差,顯示內裝材型態所提供之發熱量,為計 算結果重要影響因子。
6. 單一木堆燃燒速度與熱釋放率最高,在相同火載量下,木堆分散時,燃燒速 度會減緩,且熱釋放率會降低。在相同火載量下,木堆數目變多時, 燃燒速 度也會減緩,經分析燃燒速度基本上與可燃物密度呈現線性的關係,即火災 成長速率與可燃物密度成正比。
7. 由「建築物構造防火性能驗證技術手冊」(2005)2.3 節對火災的持續時間定義,
建議修訂為火災的繼續時間是為可燃物有效引燃時間至有效衰減的時間。
8. 於本研究固定火載量條件下,以 t2 火災成長速率探討,發現可燃物相對密度 小其成長速率快,相對火災持續時間短,最大熱釋放率較大,由於計算式僅 以燃載量為考量,並未考量可燃物之燃燒速率之影響,此一影響程度建議進 一步研究。
第四章 結論與建議
第 二 節 建 議
建議一
立即可行建議
主辦機關:內政部營建署 協辦機關:內政部建築研究所
1.「建築物構造防火性能驗證技術手冊」(2005) 2.3 火災溫度上升係數與繼 續時間「以溫度上昇的速度代表火災的劇烈度,視房間的開口尺寸及牆壁 的構造而定;火災的繼續時間是為室內可燃物燃燒殆盡的時間,依可燃物 的總量決定。」,建議修訂為「以溫度上昇的速度代表火災的劇烈度,視 房間的開口尺寸及牆壁的構造而定;火災的繼續時間是為室內可燃物有效 引燃時間至有效衰減的時間,依可燃物的總量決定。」。
2. 「建築物構造防火性能驗證技術手冊」(2005)2.4 計算火災室之可燃物總 發熱量計算,其可燃物建議取其總量加3σ(標準差)計算,可確保計算所得 繼續時間於安全範圍。
3. 「建築物構造防火性能驗證技術手冊」(2005)2.4 計算火災室之可燃物總 發熱量計算,火災室牆壁、地板及天花板(無天花板時以屋頂代替。以下亦 同) 面 對 室 內 加 工 使 用 的 建 築 材 料 , 表 面 積 每 1m 厚 度 ㎜ 的 散 熱 量2
(MJ m/ 2/mm ),依照內裝用材料種類而有不同規定,除依手冊表(2.3.2)
外,由於在本研究結果係為影響計算結果之重要因子,建議應依其類型計 入其發熱量。
建議二 中長期建議
主辦機關:內政部營建署 協辦機關:內政部建築研究所
1. 本研究固定火載量條件下,以 t2火災成長速率探討,發現可燃物相對密度 小其成長速率快,相對火災持續時間短,最大熱釋放率較大,由於計算式 僅以燃載量為考量,並未考量可燃物之燃燒速率之影響,此一影響程度建 議進一步研究。
2. 國內使用 FDS 作為性能檢證的應用相當多,但是 FDS 在火災熱釋放的模 擬上對於參數的依賴相當重,因此影響 FDS 模擬準確性的參數應予以確 認並建立國內常用材料之性質資料庫,以增加FDS 的可靠性。
附錄、期中期末審查會議記錄
附錄 期中、期末審查會議記錄
期中審查會議記錄 蔡尤溪委員:
1、本研究案成果已達預期進度。
2、以撒水作用評估火災持續時間減少之等價性,未來如以 FDS 做預測,需加 上其他滅火機構於程式中。
3、建議本研究可探討建築物構造防火規格之需求,以供未來研議相關法規之 需。
內政部消防署:
1、防火性能是否與避難檢證功能類似?找出等價性能。
陳組長建忠:
1、持續時間定義及開始時間應再進一步確認。
計畫(協同)主持人蔡研究員銘儒答覆:
1、FDS 模擬燃燒現像,目前結果與實際仍有落差。本研究利用 FDS 模擬主要 是找出材料特性對於模擬結果的影響性,並且決定後續在量測材料性質時 的參考。
2、本研究在加強防火性能驗證手冊中火災持續時間定義的部分。
3、等價關係會再做文獻資料研究,持續時間認定係依據日本性能法規,後續 研究會再行確認。
期末審查會議記錄 吳教授傳威:
1、 研究背景及定位宜說明更明確,以與前後研究呼應。
姚教授昭智:
1、 請加強說明 P.22 之t =928sec 之計算過程。 f 2、 請加強說明 P.13 開口 2 為「關閉狀態」之原因。
陳教授生金:
1、 火災持續時間受可燃物、開口部影響甚大,建議可以集國內各類建築 之可燃物、開口部特性,以檢討國外方法使用於國內建築之可適性。
2、 有關火災持續時間加上 2 個標準偏差之建議應有較多之數據驗證。
6、 P.36(P.20、P.18 前段) 2. heat of vaporization。
7、 P.25 「t0」改為「t0」。
附錄、期中期末審查會議記錄 3、 開口 2 關閉是依據去年研究案的實驗資料所設定。
4、 火災持續時間±2 倍標準差用語會修正並且於說明。
參考書目
參考書目
1. 丁育群,”建築技術規則性能防火法規轉換之研究”,內政部建築研究所,1998。
2. 丁育群、王鵬智,”國際建築防火法規之發展趨勢”,內政部建築研究所, 1999。
3. 丁育群、王鵬智,”建築物防火安全法規替代性規定之探討”,內政部建築研究所,
1999。
4. 蕭江碧、張俊哲,”建築技術規則防火安全有關規定增修訂之研究---第三章部分 條文”,2001。
5. 邱耀正、許茂雄,”建築物結構耐火性能式設計法之研究”,2001。
6. 大中國圖書公司,”最新建築技術規則”,2001。
7. 袁兵,“可燃物熱解與著火特性研究”,浙江大學碩士學位論文, 2004 ,p.52。
8. 建築物構造防火性能驗證技術手冊,內政部建築研究所,2005。
9. 江建良,”統計學”,普林斯頓國際有限公司,第四版,2004。
10. 李政儒,“應用 FMEA 在建築物中央空調與煙控併用系統風險評估之研究”,台 灣科技大學自動化及控制研究所碩士學位論文,2005。
11. 陳榮進,“新型捷運車站性能式煙控與避難系統設計分析”,國立中山大學機械 工程研究所碩士學位論文,2000。
12. 李訓谷,“大空間中庭建築性能式煙空系統設計分析”,國立中山大學機械工程 研究所博士學位論文,2001。
13. 建築物綜合防火設計法、第4卷、耐火設計法,(財)日本建築中心,1986(日 文)。
14. 建設省綜合技術開發計畫、防‧耐火性能評価技術之開發報告書,1997(日 文)。
15. 2001 年版耐火性能檢証法之解說及計算例及其解說,井上書院,2001 年 (日文)。
16. ASCE Standard, Standard Calculation Methods for Structural Protection (ASCE/SFPE 29-99), Structural Engineering Institute of the American Society of Civil Engineers, 1998.
17. A.Z. M oghaddam, K. Moinuddin, I.R. Thomas, I.D. Bennets and M. Culton, “Fire behavior studies of combustible wall linings applying fire dynamics simulator,” 15th Australasian Fluid Mechanics Conference, 2004.
18. T.G. Ma, J.G. Quintiere, “Numerical simulation of axis-symmetric fire plumes:
accuracy and limitations,” Fire Safety Journal 38, pp. 476-492, 2003.
19. A. Bounagui, N. Benichou, C. McCartney, and A. Kashef, “Optimizing the grid size used in CFD simulations to evaluate fire safety in houses,” 3rd NRC CFD Symposium on Computational Fluid Dynamics, High Performance Computing and Virtual Reality, Ottawa, December 4, 2003.
20. J. Hietaniemi, S. Hostikka, and J. Vaari, “FDS simulation of fire spread comparison of model results with experimental data,” VTT Working Papers 4, ESPOO 2004.
21. A, Bounagui, N., Benichou, C., McCartney, and A. Kashef, “Grid optimization for the full-scale test facility to evaluate the fire performance of houses – Part 1-basement fires,” IRC-RR-149, NRC-CNRC, Feb., 2004.
22. Marc Janssens, “Computer tools to determine material properties for fire growth modeling from cone calorimeter data”.
23. Marc janssens, “Cone calorimeter measurements of the heat of gasification of wood,” Interflame, 93, pp.549-558,1993.
24. International Organization for Standardization (ISO), “Fire Safety Engineering – Part 2: Design Fire Scenarios and Design Fires,” ISO Technical Report, (ISO/TR 13387-2:1999(E)), 1999.