05m 左右。

4-3-3 情境二模擬結果

以 FDS 進行全面火災情境模擬，對噴出火焰長度進行驗證，模擬時間經由計 算以最大熱釋放率時間設定為 1,300 秒，並針對模擬後結果觀察噴出火焰長度及 周圍熱輻射影響距離。

一、火焰高度動態擷取

噴出火焰高度按照全面火災動態模擬影片中可發現，隨著時間的增長火勢不 斷加大，噴出火焰的長度也隨之增長。圖 4-16 中，火焰長度以二樓突出樓板，

並配合偵測點所測得溫度作為判斷依據，如圖 4-17，由於樓板的寬度為 3.5m，

圖 4-17 噴出火焰長度溫度偵測

火焰端點 

二、熱輻射溫度動態擷取

FDS 對模擬火場作溫度切片，透過切片的顏色差異瞭解輻射熱對周圍溫度的 影響。進行噴出火焰輻射面之輻射溫度的偵測，模擬時間為 1,300 秒，下面分別 對動態模擬影片以每間隔 50 秒擷取，如圖 4-18、4-19、4-20 及 4-21。

50s 200s

100s 250s

150s 300s

圖 4-18 全面火災動態模擬圖 50s-300s

350s 550s

400s 600s

450s 650s

500s 700s

圖 4-19 全面火災動態模擬圖 350s-700s

750s 950s

800s 1000s

850s 1050s

900s 1100s

圖 4-20 全面火災動態模擬圖 750s-1100s

1150s 1250s

1200s 1300s

圖 4-21 全面火災動態模擬圖 1150s-1300s

三、輻射熱溫度曲線圖

圖 4-22 情境二偵測點鋪設示意圖

於 FDS 進行模擬前，分別位於火源面按間隔每 0.35m 設一個偵測點，如圖 4-23，藉由偵測點的溫度來判斷火源周圍輻射熱量，本研究依照 FDS 模擬後得知 每個偵測點輻射熱量製作成圖表如下：

圖 4-23 噴出火焰面之輻射熱量曲線圖

4-4 案例的溫度場模擬與延燒理論計算結果之比較分析

綜合 FDS 場模擬與理論實驗公式對案例進行操作計算後的結果，本研究將其 所得數據製作成圖表進行交叉比對，以便確認兩種性能設計手法的差異性，進一 步分析並提出建議。

4-4-1 情境一比較分析

一、接焰性評估

在接焰性的計算下，理論實驗公式計算出火焰高度為 5.53m，自火源面算起 最大高度為 6.03m，而 FDS 依照其動態模擬結果與火焰垂直軸所測得之溫度同時 進行分析，火焰高度於跳動間可達到二樓樓板的位置，按其同時比較判斷火焰高 度約為 6.6m 左右，如圖 4-24。與理論實驗公式計算所得結果 6.03m，兩者相差 約 0.57m 左右，其結果差距不大，藉此可以對 FDS 場模擬應用於局部火災情境下 遮焰性評估是具有可行性的。

圖 4-24 FDS 沙發火焰動態模擬

理論公式計算出火焰高度之溫度，若與 FDS 場模擬結果做比較，有極大的差

異，其原因在於，理論公式在計算火焰溫度時，皆係以實驗所得一般物件燃燒最

大溫度 900℃進行設定，故其結果與 FDS 場模擬依照實際燃燒時驗所獲得之實驗 數據進燃燒物間的設定，兩者結果上差異較大，而 FDS 場模擬又因其係以紊流方 程式進行計算模擬，以致於溫度曲線的呈現較不同於理論實驗公式來得平緩，如 圖 4-25。

而在一般評估上，建議仍可使用 FDS 場模擬進行評估，由於可依照不同燃燒 物間進行設定，更能符合實際燃燒情況，不同於理論實驗公式僅能以單一情境模 擬，在評估模擬上能有更大的自由度。

圖 4-25 沙發垂直軸上火燄溫度比較

二、輻射熱評估

（一）以溫度評估

依照 FDS 場模擬後結果與防火延燒理論實驗公式的計算，按照距離間 隔，對其溫度數據彙整，如圖 4-26、圖 4-27。由於 FDS 所測得火源最高溫 度為 548℃，因此，理論實驗公式溫度分別設定為 548℃及一般物件燃燒最 高溫度 900℃，然而，在溫度曲線圖中可以發現，不論以預設之一般物件燃 燒之最高溫度 900℃，亦或使用 FDS 所測得溫度 548℃，所得結果皆有所差 異。

圖 4-26 沙發短邊溫度比較圖

圖 4-27 沙發長邊溫度比較圖

造成這樣的差距可能係由於輻射熱量與溫度的轉換中，其公式一切以 理想氣體狀態下為基礎，故於公式轉換中容易造成較高的溫度，以致於評 估結果造成這樣大的差距。

（二）以輻射熱評估

有藉於上述溫度的差異頗大，本研究將直接改以輻射熱進行比較，比 較中少了溫度轉換公式下的輻射熱值，其 FDS 場模擬所偵測數據與理論公 式計算結果兩者的曲線幾乎一致，除了一開始於靠近火源處的溫度上有較 大的差異外，之後的曲線同樣穩定下降，若以 10kW/m

為輻射熱危害範圍的 安全距離，於沙發短邊處，理論公式在距離沙發邊緣 1.8m 即可到達安全距 離，而 FDS 場模擬需要 2.4m；在沙發長邊處，理論公式於 3.4m 可到達安全 距離，而理論公式僅需 3.0m 即為安全距離。

FDS 場模擬在進行溫度偵測時，由於其偵測點係由著火源中心開始排 列，如圖 4-28，故於偵測時，容易造成沙發短邊測得的溫度較沙發長邊來 得高的錯覺，其原因為沙發短邊其火源中心至火源邊緣距離較長的關係所 致。

圖 4-28 沙發兩側偵測點鋪設示意圖

圖 4-29 沙發短邊輻射熱比較圖

圖 4-30 沙發長邊輻射熱比較圖

因沙發長、短邊的不同而產生相異的結果，在沙發短邊位置上，理論 公式較 FDS 場模擬少了 0.6m 的安全距離，而於沙發長邊處理論公式卻較 FDS 多了 0.4m 的安全距離，其原因按照 FDS 動態模擬結果中，可以判斷係因著 火源形狀與偵測點位置高度的影響。在理論公式中，其輻射面係以沙發邊 緣為火源的輻射面，在一個理想狀態中火源平均分佈於一個面，計算其對 象物所接收之輻射熱量；而 FDS 場模擬，其火源形狀會受到高度而改變，

反應真實的燃燒情況，但輻射面卻又受到火源形狀的影響，故於不同高度

所測得的輻射熱量也會有所差異。

圖 4-31 火源高度形狀示意圖

FDS 場模擬其火焰形狀會依照高度位置的不同而改變，主要係因為 FDS 場模擬軟體系以紊流參數進行計算，其中考慮氣體密度、流速、壓力的擾 動等現象，故於火焰形狀有較為詳盡的模擬。

圖 4-32 沙發長短邊輻射熱曲線圖

若同時比較沙發長、短邊兩側輻射熱量，可由折線圖中發現理論公式 於沙發兩側所計算之輻射熱量差異較大，而 FDS 場模擬測得的值兩側較為 接近，這係由於理論公式在計算輻射熱量時，係以輻射面的最大熱釋放率 進行計算，故就算係同一火源，也會因為輻射面的大小而產生輻射熱量差 異極大的可能；而 FDS 場模擬係屬於空間平均數值計算，雖然同樣會依照 輻射面的大小的不同而產生不同的輻射熱量，但其兩側輻射面的值在同一 火源下卻不會有差異極大的情況。

三、不同高度下的輻射熱關係

由上述評估結果發現，輻射熱量可能因不同高度位置所測得的結果而改變，

故於不同高度下進行對象物所接受輻射熱量的比較，分別為 1.5m、3.0m 與 4.5m 的位置進行偵測，如圖 4-33。由圖中可以看出，FDS 場模擬於不同高度位置所測 得輻射熱量係有所差異的，不同於理論公式係以平均數值計算所得的面最大熱釋 放率，而 FDS 場模擬由於係屬於動態火場模擬，故更能反應真實情境，依照火場 實際的配置進行評估。

圖 4-33 偵測點高度輻射熱比較圖

四、網格大小對模擬結果的影響

進行輻射熱量評估時，若網格大小以 0.2m 與 0.25m 兩種不同設定，進行同 一案例的比較分析，則可得到不同的結果。當網格設定為 0.2m 時，則 FDS 計算 模擬出結果與理論實驗公式較為接近，在沙發短邊處之理論公式與 FDS 的安全距 離相差 0.6m，而長邊處的安全距離相差 0.4m，如圖 4-34、4-35；若網格設定為 0.25m 時，則 FDS 計算模擬結果與理論實驗公式在安全距離下的比較，沙發短邊 處兩者相差 1.0m，而沙發長邊處兩者相差 0.25m，如圖 4-36、4-37。

圖 4-34 網格 0.2m 時沙發短邊比較圖

圖 4-35 網格 0.2m 時沙發長邊比較圖

圖 4-36 網格 0.25m 時沙發短邊比較圖

圖 4-37 網格 0.25m 時沙發長邊比較圖

由此可知，網格大小的設定對於 FDS 場模擬結果是有所影響的，在資料中發

現，當網格設定值愈小，則可得到與理論實驗公式愈吻合的結果，而本研究建議

網格大小設定 0.2m，以達最佳模擬效果。

4-4-2 情境二比較分析

接焰性評估

在接焰性的計算下，以 Thomas-Law 所設定之參數計算，理論實驗公式計算 出噴出火焰長度為 9.45m，若以紐西蘭建議值設定,則火焰高度僅達 6.51m，兩者 差距頗大，而 FDS 依照其動態模擬結果與火焰溫度偵測可以判斷出，噴出火焰沿 著二樓樓板向外延生，而二樓樓板突出部分為 3.5m，故可判斷其噴出火焰長度 約為 9.05m 左右，如圖 4-38，與 Thomas-Law 設定參數結果較為接近，兩者比較 僅相差約 0.4m。

圖 4-38 FDS 噴出火焰長度