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第二章 文獻探討

第四節 閃燃經驗公式分析

目前已有相當多的研究成果可用來預測侷限空間火災閃燃的發生 情境,這些預測模式均立基於簡化後的質量、能量平衡,空間型態則 為單一區劃空間,且併同火場實驗數據之迴歸印證。Walton 與 Thomas

整理相關閃燃評估經驗式【23】,其中包括 Babrauskas、McCaffrey et al.和 Thomas 所提出相關經驗式。另外,Deal 與 Beyler 做超過 250 次 侷限空間火災實驗並建立一資料庫,並且額外探討通風因子對侷限空 間火災的影響。

A、Babrauskas(1980)利用簡單的能量守衡(式 1)預測閃燃所需的最 小熱釋放率(Heat Release Rate)。

設假設達閃燃溫度為600℃,空氣比熱為 1.0kJ/kg*K,放射係數為 0.5 帶入式中,可得到閃燃所需的最小熱釋率(HRR, Heat Release Rate)預估方法:

A h因子通常被稱為「通風因子(ventilation factor)」,此研究 所提供的預估模式(式一)與實驗數據呈現相當的吻合,其中2/3 的 火場實驗數據落在Q& =450A hQ& =1050A h之間。為了將室內牆面面

式:假定閃燃發生機制為溫昇 575℃、壁材為石膏板及外側溫度為 25℃,則達到閃燃的最小熱釋率為一 closed-form 方程式:

⎟⎟

600 &

...(5)

(AT=侷限空間內總面積)

B、H &&agglund(1980)利用雙域電腦模型(two-zone computer model)

以及參考(Babrauskas,1980)所提供的方程式,提出下列達到閃燃

為材料暴露時間,假設:

t>tp,則hk = k /δ ………….(10) 反之,tt p ,則hk = kρc /t …….(11)

(δ 為強面厚度)

Mowrer and Williamson(1987)針對上述 MQH 關係式(式 7)

應用於角落火源以及牆邊火源時所需的修正進行研究工作,發現:

對於簡單的居室情形,MQH 能夠可靠地應用於室內中央火源引致之 火場。對於角落火源以及牆邊火源,則是建議將 MQH 所計量而得 溫昇分別乘以1.7 以及 1.3,如此可使預測結果更接近實驗數據。

針對 McCaffrey 等學者所提出閃燃預測公式有以下幾點的限制 條件: (ventilation-controlled)的火災情境。

D、Thomas(1981)利用簡化後的能量平衡式(式 1),假設熱輻射損 失為六分之一的總面積,因此

接著假設達閃燃溫度為600℃,空氣比熱為 1.26kJ/kg*K,進行達到 閃燃的最小熱釋率估算:

h A 378 A

8 . 7

Q& = T + ………(13)

其中,7.8AT代表室內側總表面積所引致的熱損失,378A h則是代表 由開口部所流出的熱焓值。

Deal(1994)針對上述預測模式的使用限制進行分析,主要有:

(1) 大部分的預測模式皆立基於簡化後的質量、能量平衡、單一 火場區劃以及單一開口部(主要型態為門),對於較具變化的室形以 及通風形式的研究則不多見, Foote et al(1986)曾針對強制通風的 室內火場進行研究。

(2) 預測模式多立基於實驗數據,而這些實驗空間在尺度以及長 寬比(aspect ratio)上多雷同於居室空間,一般而言面積均小於 16m2,長走廊或是長形空間的研究則不多見。

(3) 特別的是,AT所代表的量值在定義上有所分歧,例如:火 場區劃內的總表面積、扣除區劃內地板面積後的總表面積或是扣除 通風面積後的總表面積等等。

再者,既有的文獻資料多為「達到閃燃的最小熱釋率」估算模 式,至於進行防火性能設計所急需或是評估消防安全設備性能標準 所急需的「閃燃時間之計算」,迄今尚未有可靠的預測模式。

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