開展與「全尺寸火災實驗」有關之研究課題

團隊成員近年來積極參與本所防火實驗中心『防火性能設計研究群』

跨領域（機械熱流、建築、防火工程等）研究工作，陸續協助多則區劃 空間足尺火災實驗，包含實驗屋火災延燒實驗、火源位置和種類與撒水 頭作動關係實驗、箱體結構系統耐火性能實驗、自然通風對火災排煙之 影響性實驗等，與團隊協力建置建築防火安全之基礎技術。

本子項係針對實驗屋進行全尺寸火災實驗規劃，將前述擬定之鋼構 高層住宅典型單元空間規劃為單體構造屋，房間內並擺設習常之家具、

窗簾與設施等，配合前期研究所獲知的火災尺度與歷程，施予不同火源 大小與位置，以評估各項度（材料、構造、梁柱接頭、結構系統等）防 火性能。針對所擬空間型態，可藉由輔助設備（10MW大尺度燃燒分析裝 置）進行可燃物單元熱釋放率分析，以執行實尺寸火災實驗。由實驗觀 察及量測結果，分析火災（引燃、延燒、閃燃、熄滅）歷程，探討火場 溫度、熱釋放率之變化。而後經由實尺火災實驗結果，分析驗證技術的 發展，同時，亦會對CNS 12514及性能驗證技術裡相對應測試項目結果加 以比對。

在火源的設定方面，CNS 12514 5.1雖已律定標準加熱溫度-時間曲 線：

T＝345log10（8t＋1）＋20 ... （1）

式中，T為平均爐內溫度（℃），t為試驗經過時間（分），其試驗 溫度-時間曲線許可差於規範中亦有詳細之規定。然此加熱方式為爐內試 驗所用，並不適用於本計畫所欲觀測之房間火災，因此，可使用丙烷燃 燒器以及油盤作為實驗的火源，藉以引燃室內家具。

第三章 研究方法

(a) 丙烷燃燒器（LPG）

實驗使用丙烷燃燒器，以流量計控制丙烷的流量；丙烷燃燒器為 18cm×18cm 的矩形燃燒器，中間鋪有小石頭整流，使火焰均勻分布，如 圖 4-2 所示，熱釋放率為 40kW。

圖 3-2 丙烷燃燒器 圖 3-3 單組熱電偶樹示意

(b) 油盤

油盤為一直徑 40cm 的鐵盆，實驗前先裝 15cm 高的水，再添入 1200c.c.的 92 無鉛汽油，熱釋放率為 170kW。可利用 10MW 大尺度燃燒 分析裝置和燃燒氣體排放連續線上分析系統來加以分析。

實驗屋內量測系統整體代號及配置如表4-2所示，共配置有多則熱電 偶樹、氣體分析儀1組及多則熱電偶量測點。熱電偶樹（詳圖4-3）主要是 為了量測火場空氣溫度，藉以分析燃燒熱流行為；而為探討結構體於加 熱面及非加熱面之溫度特性，依CNS 12514相關規定，於牆體熱流方向安 置k-type 熱電偶以量測溫度，包括結構體、面材、防水層、外殼構造等 位置，設定為每秒量測一次，透過溫度擷取器將數據傳回電腦。熱電偶 之安裝及規格將參酌CNS規範內容。

表 3-2 全尺寸火災實驗儀器配置 影，記錄實驗過程；另外也以相機拍攝房間內的火場狀況。透過 Data logger 將實驗過程中熱電偶、壓差計、流量計所得到的電子數據轉換為數位數 據，再傳送至電腦進行記錄。實驗屋內則設置有氣體分析儀乙台，用以 量測實驗場內部氣體濃度，量測的氣體有 O2、CO 及 CO2三種氣體，

評估項目如下：

(a)遮焰性

依據CNS 12514 9.2規範，牆壁、樓板、屋頂等分隔構造，應不得有 下列情形之一發生。

1. 棉花墊引燃

2. 在非加熱面之持續火焰超過10 秒

3. 從加熱側通達非加熱側之持續噴出火焰超過10 秒 (b)阻熱性

依據CNS 12514 9.3規範，牆壁、樓板、屋頂等分隔構造，試體非加 熱面溫度應不得有下列情形之一發生。

1. 試驗中平均溫度超過170℃以上。

2. 試驗中在任一位置之溫度（包括移動式熱電偶所測者）超過210℃以 上。

第三章 研究方法

(c)變形量

依據 CNS 12514 6.3.3 規範，試體在整個試驗過程中之變形須加以紀 錄。對於承重試體，在加載之前即須量測變形，在加熱試驗期間則須每 一分鐘間隔量測一次，變形速率應依上述量測值加以計算；但對於非承 重牆部份並無明確規定。量測的方式將於框架周圍拉置基準線，以 PV 板 與基準線間之相對變位為判斷依據。