第三章 老人福利機構可燃物分析
第三節 閃燃時間與發煙量估算
一、閃燃時間估算
依據《火災學》(陳弘毅、紀人豪，2016)【2】之敘述，建築物 火災大致可分為四個時期：初期→成長期→最盛期→衰退期，每一時 期的火災特性概述如下：
(一) 初期：火災初期包含了火源自行持續燃燒反應至起火的發展 階段。
(二) 成長期：空氣形成對流通路，燃燒轉為激烈，室內溫度亦急 遽上昇。室內起火點附近之牆壁等可燃物開始起燃，然後移 向天花板，熱由火源向四周擴散，將四周之可燃物溫度提升 至燃點，最後達到閃燃(Flash Over)。
(三) 最盛期：火災進入閃燃後，由於燃燒速度增加，放出大量的 熱，火勢達鼎盛狀態，此一時期稱為最盛期，此時其之燃燒 分為兩類：
1. 通風控制燃燒：火場流入之空氣量不足使所有可燃物同時 燃燒，因此燃燒速度受流入的空氣量決定，與可燃物表面 積無關，此時若打破窗戶，火勢必然蔓延並促進燃燒。
2. 燃料控制燃燒：火場流入之空氣量充足，其燃燒速度已與 通風量無關，此時的燃燒速度係由燃料表面積控制，天花 板較低之樓層，危險性更大。
3. 採用一般的實驗計算通式決定燃燒類型：
當σ𝑔1/2𝐴√𝐻
𝐴0 > 0.29時， 屬燃料控制燃燒。
當σ𝑔1/2𝐴√𝐻
𝐴0 < 0.235時， 屬通風控制燃燒。
σ： 空氣密度 g： 重力加速度 A： 開口部面積 H： 開口部高度 A0： 可燃物表面積
(四) 衰退期：最盛期過後，隨著可燃物的燃燒殆盡，火勢逐漸轉 弱，此時其開口部上不斷有火焰噴出，但顏色已淡，煙亦極 薄，但室內溫度仍然極高。火災在悶燒狀態時期，因空氣中 的氧氣量不足，而產生大量可燃性氣體充滿室內空間，此時，
若門窗形成空氣流通口造成大量空氣湧入時，將可能使室內 可燃性氣體一舉燃燒，火焰從開口噴出，造成危險，此一現 象稱為復燃(Back Draf)現象。
火災發生後至達到閃燃(Flash Over)為止的時間，稱為閃燃時間，
當閃燃發生時，人在室中已無法生存，故所有人員必須在此之前向室 外逃生。由此可知，若要滿足火災居室離室避難的條件，其避難時間 應小於閃燃時間。
然而，閃燃時間之長短，依據日本研究結果，其受到裝潢材料、
開口率、火源大小等因素之影響最大，雖無法一概而論，但其中的裝 潢材料與開口率是建築物既有條件，而火源大小卻是受到人為控制與 影響的，因此，我們可從室內可燃物的數量與熱釋放率，推估閃燃時 間的長短。【2】
依據 Karlsson.B 所著 Enclosure Fire Dynamics【82】中提到，由 於閃燃大多發生在室內天花板溫度達 600℃內發生，故可以推導出引 起閃燃所需的熱釋放率方程式。
𝑄̇𝐹𝐹 = 610(ℎ𝑘𝐴𝑇𝐴0�𝐻0)1/2 𝑄̇𝐹𝐹： 閃燃時熱釋放率(kW)
ℎ𝑘： 居室牆面熱傳導係數 kW/m2K
ℎ𝑘 = (�7.5 ∙ 104
𝑡 )/1000
(牆面材質預設為輕質混凝土) t： 閃燃發生時間(秒)
𝐴𝑇： 居室表面積(需扣除開口面積)(m2) 𝐴0： 開口面積(m2)
𝐻0： 開口高度(m)
以本研究現勘之老人福利機構居室尺寸為例，其長約 5.95m，寬 約 4.36m，高度約 2.4m，具有一處開口(高 2.3m 寬 0.8m)，熱釋放率 以單床估算約為 413.4kW，若以一間居室僅有一床燃燒帶入公式計算 後，可得知約於 5962 秒後發生閃燃，若以一間居室有兩床同時燃燒 帶入計算，發生閃燃時間則縮短為 373 秒，由此可知當老人福利機構 遭人為大範圍縱火時，其人員等待救援時間容許時間將十分短暫。
二、發煙量估算
依據《火災學》(陳弘毅、紀人豪，2016)【2】之敘述，化學纖 維、塑膠等合成高分子物質燃燒時，易生多種有害人體的氣體，若假 設火場溫度為 827℃，室內平均溫度 25℃時，煙生成率可簡化由下列 公式進行估算：
𝑀 = 0.188𝑝𝑦32 𝑀 ：煙生成率(kg/s)
p ：火源周界大小(m) y ：煙層高度(m) 其煙層下降時間可由下列公式進行估算：
t = 20𝐴 𝑃 × 𝑔12� 1
𝑦12− 1 ℎ12� 𝑡 ：煙層下降時間(sec) A ：樓地板面積(m2) P ：火源周界大小(m) 𝑔 ：重力加速度(9.8m/s2) h ：天花板高度(m) y ：煙層距地面高度(m)
以本研究現勘之老人福利機構居室尺寸為例，其長約 5.95m，寬 約 4.36m，天花板高度約 2.4m，假設以居室內之床鋪為起火點，火源 周界大小約為 2m×1.2m=2.4m2，樓地板面積為 5.95m×4.36m=25.94m2， 煙層距地面高度假設為病床高度(1.2m)，代入公式計算後，可得知煙 生成率約為 1.678 kg/s，煙層下降時間約為 23.17 秒。由此可知當老 人福利機構遭人為縱火時，其濃煙底部會在 30 秒下降至床鋪所在之 高度，將造成無法行動的住民嗆傷甚至窒息死亡的危險。