第四章 排煙室煙控性能之數值模擬
第二節 電腦模擬排煙室空間外形與配置
常數(universal gas constant)。
第二節 電腦模擬排煙室空間外形與配置
數，探討此排煙室的排煙功能並驗證其性能，以找出改善其排煙室性 能不佳的的模擬參數。
圖4-2 模擬空間配置圖 (資料來源：本研究整理)
本研究模擬將規劃數種不同的進排風量，於逃生人員從起火居室 逃生至逃生走廊再進入排煙室，藉由調整進排風量的參數控制下，探 討出最佳案例之參數結果。
詳細模擬排煙室相關圖面空間示意為圖4-3 模擬排煙室系統三維 空間立面圖。藉由排煙室不同的排煙量或是進風量來防止濃煙進入安 全梯，以探討排煙室之性能及其安全性，並在排煙室和逃生走廊設置 感測器來監測模擬空間內的各種情形，如：二氧化碳、壓力、速度等 等之分佈情形。
圖4-3 模擬排煙室相關圖三維空間立面圖 (資料來源：本研究整理)
二、數值模擬項目
電腦模擬項目將測試排煙室排煙系統於排煙室之排煙性能。因此 進排煙之大小和排煙室與逃生走廊之間的壓差成為模擬之中的重要 條件。為詳細評估排煙室排煙系統之性能，實驗項目之規劃以住宅單 位面積熱釋放率 500kW 的火源為主，藉由調整不同之進風量使排煙 室達到正壓防煙之效果，以找出最佳之實驗參數設定。另外模擬之逃 生路線，為進入排煙室之第一道防火門後再直走進入第二道防火門至 特別安全梯，如圖4-4 所示。
圖4-4 逃生路線 (資料來源：本研究整理)
在監測氣體方面假設CO2為煙流濃度，一般空氣為新鮮空氣，將 火源設為固定大小，測點位置設置在走道、排煙室與特安梯三個位 置，測點高度分為一般人的呼吸高度1.5 公尺和在避難時採用低姿勢 逃生時的高度 0.75 公尺，量測三個測點以及兩個不同高度之 CO2的 濃度值。如圖4-5 所示。
圖4-5 逃生路線之監測氣體測點圖 (資料來源：本研究整理)
逃生時規劃兩種模擬情境，兩種模擬情境將詳細如下表述：(1)
第三節 電腦數值模擬結果
T-SQUARED fire 的計算方式被美國 NFPA 204M 的檢測方式所承認與 使用，並且細分為非常快速(Ultra fast)、快速(Fast)、中等(Midium)與 緩慢(Slow)的不同成長速率。本模擬火源成長速率將以非常快速成長 的假設下進行計算，在結果中將得到較高的安全性。而到達 500kW 的火載量所需的時間為 50 秒。為模擬真實燃燒時之情況，成長曲線 之上下標準差(Standard diviation)為 23.3kW，如圖 4-6 所示。0
二、模擬結果比較
將8 個模擬案例透過電腦模擬分析計算後，由後處理整理數據可 得到相關的流場計算結果，本研究將以濃度場來看討排煙室排煙系統 之性能，由電腦模擬得到CO2濃度場結果；比較在不同的進風量時排 煙室的防煙效果的差異性，其中先以案例一來比較在不同的進風量時 排煙室的防煙效果的差異性，如圖4-7~圖 4-18 所示。另外以時間 t=79 秒、80 秒、81 秒為防火門 A 開啟前後之 CO2之狀態；t=109 秒、110 秒、111 秒為防火門 A 關閉前後之狀態；t=114 秒、115 秒、116 秒為 防火門 B 開啟前後之狀況；最後在 t=144 秒、145 秒、146 秒防火門 關閉前後之狀態。在火災發生後，防火門開啟之前逃生走道內部的 CO2濃度約為 1200ppm，在防火門 A 開啟之後可以發現到進風量在大 於排風量 30%時，逃生走道 CO2煙層明顯增加提高，且進入排煙室 之CO2量也相對較少，防火門 A 關閉後，若防火門 A 之氣密性極佳，
煙就只會被積蓄在逃生走道中，CO2在排煙室與特安梯就不受濃煙之 影響。
時間=79 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=79 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=79 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=79 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-7 案例一(防火門 A 開啟前，起火後 80 秒防火門 A 開) (資料來源：本研究整理)
時間=80 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=80 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=80 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=80 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-8 案例一(防火門 A 開啟後) (資料來源：本研究整理)
時間=81 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=81 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=81 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=81 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-9 案例一(風機開啟後) (資料來源：本研究整理)
時間=109 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=109 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=109 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=109 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-10 案例一(防火門 A 關閉前，防火門 A 關閉後防火門 A 開起 30 秒-共 110 秒後關閉)
(資料來源：本研究整理)
時間=110 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=110 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=110 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=110 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-11 案例一(防火門 A 關閉後--110sec) (資料來源：本研究整理)
時間=111 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=111 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=111 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=111 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-12 案例一(防火門 A 關閉後--111sec) (資料來源：本研究整理)
時間=114 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=114 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=114 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=114 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-13 案例一(防火門 B 開啟前，間隔 5 秒後-共 115 秒開啟防火門 B)
(資料來源：本研究整理)
時間=115 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=115 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=115 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=115 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖 4-14 案例一(防火門 B 開啟後--115sec) (資料來源：本研究整理)
時間=116 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=116 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=116 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=116 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖 4-15 案例一(防火門 B 開啟後--116sec) (資料來源：本研究整理)
時間=144 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=144 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=144 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=144 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-16 案例一(防火門 B 關閉前，防火門 B 開啟 30 秒-共 145 秒後關 閉)
(資料來源：本研究整理)
時間=145 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=145 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=145 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=145 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-17 案例一(防火門 B 關閉後--145sec) (資料來源：本研究整理)
時間=146 秒 火源 500kW 進風百分比=0% CO2濃度
時間=146 秒 火源 500kW 進風百分比=+10% CO2濃度
時間=146 秒 火源 500kW 進風百分比=+20% CO2濃度
時間=146 秒 火源 500kW 進風百分比=+30% CO2濃度
圖4-18 案例一(防火門 B 關閉後--146sec) (資料來源：本研究整理)
為更進一步瞭解走道、排煙室與特安梯三個區域區域 CO2濃度變
CO2(ppm) 0%_1.5m
10%_1.5m 20%_1.5m 30%_15m
圖4-19 案例一監測點在逃生走道 CO2濃度曲線圖 (資料來源：本研究整理)
0 CO2(ppm)
0%_1.5m
CO2(ppm) 0%_1.5m
10%_1.5m 20%_1.5m 30%_1.5m
圖4-21 案例一監測點在特安梯 CO2濃度曲線圖 (資料來源：本研究整理)