第 一 節 研 究 緣 起 與 背 景
蔡銘儒、謝煒東(2006)以 ISO 9705 房間火災模擬實驗進行了兩因子(木堆 分佈狀況、木堆堆疊密度)三水準，共計九種實驗條件，每種條件下進行 10 次重 複試驗，合計 90 次的木堆燃燒試驗，結果顯示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。此外，實驗結 果也歸納出在假設火災符合常態分配模式，並假設計算所得之火災持續時間之信 賴區間為+2σ(標準差)，經實驗統計結果仍有將近 0.4σ 的機率大於計算時間 值。
蔡銘儒、謝煒東(2007)再利用 10MW 燃燒產物分析器來進行較大尺度的燃 燒模擬。研究重點著重於火災成長之影響因數探討，如通風、火源分佈、火源密 度、天花板高度及壁面裝修材料等5 因子，透過田口實驗設計方法，加以探討其 對火災成長之影響，實驗中所選定之影響火災成長因子及空間條件分析結果顯 示，木堆堆疊密度為主要影響因子，其次為木堆數量、天花板高度以及開口數量，
影響性最小的則是同為不燃性之壁裝條件，由此可見木堆堆疊密度對火災成長之 影響性，然而在防火性能設計方面，通常將可燃物換算等燃燒熱之木材重量表之 為火載量；而在性能設計驗證模擬如能正確模擬材料燃燒特性，對於火災成長與 延燒將更能進一步設計出符合性能設計目的。
然而室內火災燃燒過程是一種複雜的物理、化學的綜合過程，而影響燃燒 因素並非一成不變是隨機發生的，也因此造成火災燃燒過程及火災溫度的隨機性 (馮猛，2007)，且因大尺度火災模擬實驗，所需人力、物力、經費與時間龐大，
在有限條件下以及火災變因複雜等因素，為利於研究分析，實驗往往所能採用之 模型及態樣有限，實驗所得結果必然無法確切斷定火災成長因素影響性，有鑑於 此，國際上陸續發展出數種火災模擬程式，透過程式之模擬再選擇必要之實驗驗 證，將可提高研究或設計效能，本研究之火災模擬分析將採用 NIST（National Institute of Standards and Technology）研發而成，頗為流傳之火災模擬軟 體 FDS (Fire Dynamics Simulator)為模擬工具，以 FDS 所預測之流場速度、溫 度對比實驗之相關量測，其準確性約 80%(黃育祥，2005)，本研究採用 FDS 為工 具主要是免費軟體在 NIST 之網頁上即可下載，而且使用者廣泛，並且有操作問 題之討論區可供使用者彼此交換意見，整體而言，本研究將以此程式模擬，再與 實驗結果進行比對檢證，以作為後續之研究工具。
第 二 節 研 究 內 容 與 限 制
今年研究將著眼於局限空間火災成長與延燒，以歷年於內政部建築研究所 防火實驗中心建置的10MW 大尺度燃燒分析裝置、ISO 9705 房間量熱儀及可調 整天花板高度之單一房間火災模式驗證實驗屋之局限空間，所進行之研究實驗資 料為 FDS 模擬場景與參數設定進行模擬，再將模擬結果與實驗結果進行比對，
期使局限空間火災成長與延燒模擬得以得到本土化之檢證，並建立模擬驗證技
術，以及參考國際防火研究領導人論壇(FORUM)之「熱傳遞量測及計算」國際 合作實驗計畫，進行實驗比對及建立房間火災熱傳遞至鋼構件之計算，作為建築 構造耐火評估依據，使後續之研究或設計可先以模擬搭配以最適化因子分析模 式，研析出火災成長、延燒及構件火害行為之要因，再據以研擬最適化對策與驗 證，以縮短研究期程、節省實驗資源，並可供作性能設計，進行最適化防火性能 設計以提昇建築防火安全。
本研究所使用模擬實驗火源資料以柳安木堆為主，在進行模擬研究過程 中，以ISO 9705 之集煙罩下木堆燃燒實驗，進行模擬驗證先探討出柳安木之燃 燒性質資料作為模擬輸入之參數，再以 10MW 下較大木堆量燃燒實驗及模擬，
以進一步驗證材料燃燒性質及作必要之修正，完成木堆火源之模擬與驗證後，再 以面積5m×6m 具兩對向之 0.8m(寬)×2m(高)開口之局限空間內，以可控制之變因 與非實務裝修之實驗所得資料，以經驗證過之火源參數資料，進行局限空間火災 模擬，以及由模擬方式與實驗結果比對檢證其影響火災成長之因子，同時發展以 火災模擬資料轉換熱傳遞模式，並作為構件耐火性能分析，在本研究模擬所得僅 限於研究所用條件下所得結果，要進一步模擬實際裝修空間火災情境，必須建立 各種材料、傢俱等本土燃燒資料參數作為輸入參數，並且須要進行必要之檢證。
第 三 節 研 究 方 法 與 流 程
一、研究方法
(一)文獻探討：蒐集國內使用 FDS 模擬研究之經驗，探討其使用之問題與應 注意事項，作為本研究模擬之參考。
(二)實驗資料整理：整理以往之實驗資料，針對模擬所須之輸入參數，建立 或本土參數資料，補充本土材料燃燒性質實驗資料。
(三)模擬與實驗資料比對：進行模型建立與模擬，將模擬結果與實驗資料進 行比對，研析其可能之問題點，並探討解決對策。
(四)以田口實驗設計法及模擬方式進行最適化因子分析。
(五)探討發展由 FDS 火災模擬結果以熱傳遞模式及以有限元素法進行構件耐 火分析法。
二、研究流程
圖 1- 1 研究流程圖