05 依建築技術規則第八十八條內部裝修者 0.09

第三章延燒理論公式與 FDS 場模擬之探討

築技術規格第八十八條內部裝修者 0. 05 依建築技術規則第八十八條內部裝修者 0.09

第十至第十四類

裝設自動滅火設備及排煙設備者並依建

築技術規格第八十八條內部裝修者 0.01 依建築技術規則第八十八條內部裝修者 0.08 第九類

裝設自動滅火設備及排煙設備者並依建

築技術規格第八十八條內部裝修者 0.05

依建築技術規則第八十八條內部裝修者 0.09

其他 0.15

火載量是左右火場溫度及火災持續時間的重要因素，在實際火災進行預測

時，此數值必須加以掌握。為了能設定不同類型建築物活動可燃物量的標準值，

針對現在各種用途的建築物內部其中木製家具、書籍等火載量、種類及收納狀態等不同用途的火載量，建議依照房間種類之發熱量區隔火災室，如表 3-2。

二、火災室之可燃物每秒平均發熱量計算火災室之可燃物每秒平均發熱量 q

（1）計算該室有效開口因子 f

⁼ ( ^max [ ∑ A

H

^, A

H

⁷⁰ ] ) ^{……（3.4）}

A ：該室內的儲存可燃物地板面積每 1m

op ²

發熱量（MJ/m

）

：該室的地板面積（m

）

A ：該室內部裝修用各種建築材料的各部位表面積（m

f ²

）

：從該是地板至天花板的平均高度（m）

（2）計算該室可燃物的表面積

A_fuel =

(

0.26×q_l¹³×A_r

) (

_∑ ϕ

×A_f

) …（3.5）

A ：各開口部的面積（m

op ²

）

H

：從各開口部的上端至下端的垂直距離（m）

：該室的地板面積（m

）

ϕ ：依照建築物材料不同，制定下列氧消耗係數，如表 3-6。

A

q ×

×

¹³

26 .

0 ：可燃物表面積（m

）

( _∑ ϕ

×A_f

) ：內裝用建築材料表面積（m

）

表 3-6 氧消耗係數數值表

ϕ

^【34】

建築材料種類氧消耗細數

耐燃一級材料 0.1

耐燃二級材料 0.2

耐燃三級材料 0.4

木材及其他類似材料（級外） 1.0

（3）計算燃燒行支配因子 ⎟ ⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝

⎛

⎥ ⎥

⎦

⎤

⎢ ⎢

⎣

= ⎡ ∑

fuel r r

fuel op op

A H A A

H A

, 70

χ max ……（3.6）

依照求得知燃燒型支配因子 χ 求取 q

081 .

≤ 0

χ q

= 1 . 6 × χ × A

_fuel

1 081

.

0 < χ ≤ q

= 13 0 . × A

_fuel

χ

<

1 q

= ( 2 . 5 × χ × exp ( − 11 χ ) + 0 . 048 ) × A

_fuel

三、火災室火災持續時間計算

火災持續時間 t

= Q

q

………（3.7）

t ：火災室之火災持續時間（minutes）

：火災室之可燃物總發熱量

q ：火災室之可燃物每秒平均發熱量

3-1-3 區劃空間延燒理論計算

進行區劃空間火災延燒理論公式計算時，先以著火源火焰高度或噴出火焰火舌長度使否造成接焰引燃進行評估，當確定不造成接焰引燃時，即可進一步確認熱輻射量計算，以木材起火界限 10kW/m

進行熱輻射引燃距離評估，以同時確保區劃空間限制火勢及防止火勢侵入之功能性。本節主要係為探討防止火災延燒理論實驗公式，以其適用之對象空間及著火源進行說明。

一、接焰引燃計算

^{【7】【35】}

判斷建築物防火延燒性能設計之區劃空間是否會因火害而遭到破壞，而使得火源上層空間及周圍空間產生延燒，皆依據火焰高度及火焰噴出長度等相關資料判斷區劃空間是否會受到接焰產生延燒，造成火勢的擴大。

因為火災型態的不同而使得所產生的火焰型態也有所差異，一般來說在局部火災的情況下，以可燃物燃燒時所產生之火焰高度作為是否接焰延燒的判斷依據；而全面火災的情況下，由於火勢受到空間的拘束，火焰會朝向開口部噴出，

故以火焰噴出的範圍做為是否接焰引燃的判斷依據如圖 3-3。

圖 3-3 火焰影響範圍

一般進行局部火災的火焰高度計算時，火焰高度會與火源的有效直徑有關，

關於火焰高度的定義分為以下幾種

^【36】

：

1. 連續火焰高度（Soild Flame Height）：長時間穩定存在的火焰之連續火焰域的高度，在計算熱輻射量時通常可以此作為計算依據。

2. 間歇火焰高度（最高火焰高度）（Intermittent flame height）：火焰會因為周期性的上升氣流造成火焰上端間歇性存在的間歇火焰域，取其間歇性存在的最高高度及為間歇火焰高度，通常以此判斷對象物是否會因接焰產成延燒。

3. 平均火焰高度：指的是時段內脈動火焰高度的平均值。

計算火焰高度時，應就火災類型之燃燒情況檢討為主。由於局部火災燃燒情況，極類似於自由火災，因其不受空間限制，供氧充足的關係，僅受到可燃物的影響，所以也稱為燃料支配型火災，參考圖 3-4。局部火災之火焰高度，由既往的研究中

^【36】

可以得知自由空間的燃燒，其火焰高度主要由熱釋放率與燃燒範圍所支配，其關係式入下：

D Q r

L_f = ⋅ ^*ⁿ⋅

………（3.8）

2 5 5

1116 D Q D

g T C Q Q

⋅

⋅ =

⋅

= ⋅

ρ

∞

………（3.9）

T ：捲入空氣之溫度（K）

ρ

∞

：空氣密度（kg/m

） g ：重力加速度（m/sec）

C

：比熱（J/kg.K）

Q ：火源熱釋放率（kW）

n ：實驗乘冪

r ：實驗常數

D ：火源代表長度（m）

L ：火焰高度（m）

Q ：火源熱釋放率無次元數

圖 3-4 局部火災火焰高度與範圍

由於燃燒火焰的高度受到起火物的平面形狀而改變

^【37】

。依照燃燒物的性狀將火源形狀分成自由空間、面火源及線火源等三種，火源依照其燃燒物形狀而發熱條件會有所差異，依據以往研究之實驗數據中得知其關係式如表 3-7 所示。

表 3-7 火源條件與實驗定數 r、n 之關係式^【35】

火源條件發熱條件 n r

間歇火焰連續火焰自由空間 0.3＜Ｑ

＜1.0 2/3 3.5 1.8

面火源 1.0＜Ｑ

2/5 3.5 1.8 線火源 -- 2/3 4.5 2.8

全面火災情境，由於火勢受到空間拘束，故向外噴出，研究將計算其火焰向外噴出時的影響範圍。一般來說，全面火災時火焰噴出的長度主要受到燃燒速度的影響，而燃燒速度又受到開口因子（ A × H

¹^/²

）的控制，而相關研究中

^【38】

可以發現 Thomas-Law 的公式計算所得火焰長度最長，在紐西蘭

^【39】

的火焰推估公式也是以 Thomas-Law 的計算公式為基礎。但在計算火焰噴出長度時的參數設定上，

Thomas-Law 原先參數 18.6 較高，火焰長度的計算結果較長，紐西蘭將其參數降

在文檔中中華大學 (頁 57-63)

第三章 延燒理論公式與 FDS 場模擬之探討

築技術規格第八十八條內部裝修者 0. 05 依建築技術規則第八十八條內部裝修者 0.09

第十至第十四類

裝設自動滅火設備及排煙設備者並依建

築技術規格第八十八條內部裝修者 0.01 依建築技術規則第八十八條內部裝修者 0.08 第九類

裝設自動滅火設備及排煙設備者並依建

築技術規格第八十八條內部裝修者 0.05

依建築技術規則第八十八條內部裝修者 0.09

其 他 0.15

火載量是左右火場溫度及火災持續時間的重要因素，在實際火災進行預測

時，此數值必須加以掌握。為了能設定不同類型建築物活動可燃物量的標準值，

針對現在各種用途的建築物內部其中木製家具、書籍等火載量、種類及收納狀態 等不同用途的火載量，建議依照房間種類之發熱量區隔火災室，如表 3-2。

二、 火災室之可燃物每秒平均發熱量計算 火災室之可燃物每秒平均發熱量 q

（1） 計算該室有效開口因子 f

= ( max [ ∑ A

H

, A

H

70 ] ) ……（3.4）

A ：該室內的儲存可燃物地板面積每 1m

發熱量（MJ/m

）

：該室的地板面積（m

）

A ：該室內部裝修用各種建築材料的各部位表面積（m

）

：從該是地板至天花板的平均高度（m）

（2） 計算該室可燃物的表面積

(

) (

∑ ϕ

) …（3.5）

A ：各開口部的面積（m

）

H

：從各開口部的上端至下端的垂直距離（m）

：該室的地板面積（m

）

ϕ ：依照建築物材料不同，制定下列氧消耗係數，如表 3-6。

A

q ×

×

26 .

0 ：可燃物表面積（m

）

( ∑ ϕ

) ：內裝用建築材料表面積（m

）

ϕ

建築材料種類 氧消耗細數

耐燃一級材料 0.1

耐燃二級材料 0.2

耐燃三級材料 0.4

木材及其他類似材料（級外） 1.0

（3） 計算燃燒行支配因子 ⎟ ⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝

⎛

⎥ ⎥

⎦

⎤

⎢ ⎢

⎣

= ⎡ ∑

A H A A

H A

, 70

χ max ……（3.6）

依照求得知燃燒型支配因子 χ 求取 q

081

.

≤ 0

χ q

= 1 . 6 × χ × A

1 081

.

0 < χ ≤ q

第三章延燒理論公式與 FDS 場模擬之探討

其他 0.15

針對現在各種用途的建築物內部其中木製家具、書籍等火載量、種類及收納狀態等不同用途的火載量，建議依照房間種類之發熱量區隔火災室，如表 3-2。

二、火災室之可燃物每秒平均發熱量計算火災室之可燃物每秒平均發熱量 q

（1）計算該室有效開口因子 f

⁼ ( ^max [ ∑ A

^, A

⁷⁰ ] ) ^{……（3.4）}

（2）計算該室可燃物的表面積

_∑ ϕ

( _∑ ϕ

建築材料種類氧消耗細數

（3）計算燃燒行支配因子 ⎟ ⎟

三、火災室火災持續時間計算

進行區劃空間火災延燒理論公式計算時，先以著火源火焰高度或噴出火焰火舌長度使否造成接焰引燃進行評估，當確定不造成接焰引燃時，即可進一步確認熱輻射量計算，以木材起火界限 10kW/m

進行熱輻射引燃距離評估，以同時確保區劃空間限制火勢及防止火勢侵入之功能性。本節主要係為探討防止火災延燒理論實驗公式，以其適用之對象空間及著火源進行說明。

一、接焰引燃計算

判斷建築物防火延燒性能設計之區劃空間是否會因火害而遭到破壞，而使得火源上層空間及周圍空間產生延燒，皆依據火焰高度及火焰噴出長度等相關資料判斷區劃空間是否會受到接焰產生延燒，造成火勢的擴大。

1. 連續火焰高度（Soild Flame Height）：長時間穩定存在的火焰之連續火焰域的高度，在計算熱輻射量時通常可以此作為計算依據。

2. 間歇火焰高度（最高火焰高度）（Intermittent flame height）：火焰會因為周期性的上升氣流造成火焰上端間歇性存在的間歇火焰域，取其間歇性存在的最高高度及為間歇火焰高度，通常以此判斷對象物是否會因接焰產成延燒。

可以得知自由空間的燃燒，其火焰高度主要由熱釋放率與燃燒範圍所支配，其關係式入下：

。依照燃燒物的性狀將火源形狀分成自由空間、面火源及線火源等三種，火源依照其燃燒物形狀而發熱條件會有所差異，依據以往研究之實驗數據中得知其關係式如表 3-7 所示。

火源條件發熱條件 n r

間歇火焰連續火焰自由空間 0.3＜Ｑ

全面火災情境，由於火勢受到空間拘束，故向外噴出，研究將計算其火焰向外噴出時的影響範圍。一般來說，全面火災時火焰噴出的長度主要受到燃燒速度的影響，而燃燒速度又受到開口因子（ A × H

可以發現 Thomas-Law 的公式計算所得火焰長度最長，在紐西蘭

的火焰推估公式也是以 Thomas-Law 的計算公式為基礎。但在計算火焰噴出長度時的參數設定上，