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建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討

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Academic year: 2021

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(1)建築物居室火災成長之研究 -火災成長因素影響性探討. 內政部建築研究所 自行研究報告 中華民國 96 年 12 月.

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(3) 096301070000G2026. 建築物居室火災成長之研究 -火災成長因素影響性探討. 研 究 主 持 人 : 蔡銘儒 協 同 主 持 人 : 謝煒東. 內政部建築研究所. 自行研究報告. 中華民國 96 年 12 月.

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(5) MINISTRY OF THE INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Research on the room fire growth —effects of fire growth factors. BY MING JU TSAI WEI DONG HSIEH Dec 30, 2007.

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(7) 目次. 目次 目次 ..........................................................................................................................i 表次 ....................................................................................................................... iii 圖次 .........................................................................................................................v 摘要 ........................................................................................................................ix 第一章 緒論 ............................................................................................................1 第 一 節 研 究 緣 起 與 背 景 .........................................................................1 第 二 節 研 究 目 的 .......................................................................................2 第 三 節 火 災 成 長 影 響 因 數 文 獻 探 討 ..................................................2 第二章 實景火災模擬 ............................................................................................9 第 一 節 場 景 介 紹 .......................................................................................9 第 二 節 實 驗 結 果 與 討 論 .........................................................................9 第三章 研究方法與設備 ......................................................................................15 第 一 節 因 子 分 析 與 實 驗 設 計 ..............................................................15 第 二 節 研 究 方 法 .....................................................................................18 第 三 節 實 驗 設 備 與 測 溫 點 位 置 .........................................................23 第四章 結果與討論 ..............................................................................................31 第 一 節 10MW 設 備 校 正 .......................................................................31 第 二 節 木質壁裝型態與可動可燃物燃燒交互影響性實驗....................33 第 三 節 木 堆 開 放 空 間 燃 燒 實 驗 .........................................................42 第 四 節 5 因 子 木 堆 居 室 空 間 內 燃 燒 歷 程 與 因 子 影 響 性 分 析 ..47 第五章 結論與建議 ..............................................................................................67 第 一 節 結 論 ..............................................................................................67 第 二 節 建 議 ..............................................................................................68 附錄一 期初審查會議記錄與回應 ......................................................................71 附錄二 期中審查會議記錄與回應 ......................................................................71 附錄三 期末審查會議記錄與回應 ......................................................................73 參考書目 ................................................................................................................77. i.

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(9) 表次. 表次 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表 表. 1、實驗屋內家具火載量估算表 ....................................................................11 2、實驗因子與水準配置 ................................................................................16 3、L18(21x37)直交表.......................................................................................17 4、10MW 設備校正用條件資料 ....................................................................31 5、六次實驗火源重量損失率比較 ................................................................41 6、10MW 煙罩下 Freeburn,木條 400 根.....................................................47 7、18 次木堆居室空間內燃燒實驗結果整理 ...............................................55 8、以(HRR)max 為分析目標,各因子對平均值的反應表..........................56 9、以(HRR)max 為分析目標,各因子對 S/N 的反應表 .............................56 10、以 THR 為分析目標,各因子對平均值的反應表 ................................57 11、以 THR 為分析目標,各因子對 S/N 的反應表 ....................................57 12、以 α 為分析目標,各因子對平均值的反應表 ......................................58 13、以 α 為分析目標,各因子對 S/N 的反應表 ..........................................59 14、以 τgrow 為分析目標,各因子對平均值的反應表...............................60 15、以 τgrow 為分析目標,各因子對 S/N 反應表 ......................................60 16、以(HRR)max/τgrow 為分析目標,各因子對平均值的反應表 ..................61. 表 表 表 表 表 表 表. 17、以(HRR)max/τgrow 為分析目標,各因子對 S/N 的反應表......................62 18、以 10%~90%的質量消耗率為分析目標,各因子對平均值的反應表.63 19、以 10%~90%的質量消耗率為分析目標,各因子對 S/N 的反應表 ....63 20、各控制因子對於分析目標影響程度 ......................................................64 21、分析目標最大與最小化的因子搭配整理表 ..........................................65 22、以火災持續時間為分析目標,各因子對平均值的反應表 ..................66 23、磚牆與矽酸鈣板之平均火災持續時間比較表 ......................................66. iii.

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(11) 圖次. 圖次 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖. 1、火災成長歷程 ..............................................................................................3 2、火災成長率 (摘自 SFPE Handbook of Fire Protection Engineering) .......7 3、實驗場景配置圖 ........................................................................................10 4、實驗屋室內擺設傢俱 ................................................................................10 5、實驗屋室內擺設傢俱(續)..........................................................................11 6、熱釋放率時間變化圖 ................................................................................12 7、測溫樹於輕鋼架天花板與樓板間測溫點溫度時間變化圖 ....................13 8、天花板下方 10cm 測溫點溫度時間變化圖 .............................................14 9、高度 1.8m 處測溫點溫度時間變化圖 ......................................................14 10、典型火災成長歷程與因子分析 ..............................................................15 11、熱釋放率曲線及其特徵參數決定之示意圖(取自[2]) ...........................19 12、木堆幾何示意圖(取自[4]) .......................................................................19 13、縮減比燃燒率 f(P)與木堆孔隙率(P)之間的關係(取自[4]) ...................20 14、木堆燃燒率估算之木堆幾何示意圖 (取自[5]) .....................................20 15、望目特性所產生之損失函數變化情形 ..................................................21 16、望大特性所產生之損失函數變化情形 ..................................................21 17、望小特性所產生之損失函數變化情形 ..................................................22 18、研究流程圖 ..............................................................................................23 19、實尺寸房間實體照片圖(北側)................................................................24 20、實驗屋簡圖 ..............................................................................................25. 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖. 21、(a)實驗場底部測重平台及(b)延伸進實驗場之測重平台 .....................25 22、壁裝型態與配置 ......................................................................................26 23、木角材結構與火載量估算 ......................................................................26 24、量測系統配置 ..........................................................................................27 25、壁裝型態與可動可燃物配置與引燃點 ..................................................28 26、熱電偶配置圖 ..........................................................................................29 27、油盤燃燒熱釋放率結果 ..........................................................................31 28、油盤熱釋放率資料實驗結果與理論數值之比較圖 ..............................32 29、油盤數量與燃燒時間之關係 ..................................................................32 30、木堆(200 支木角材)於開放空間與房間內燃燒變化.............................33 31、第一次試驗-雙開口燃燒熱釋放率與重量損失率 .................................34 32、第一次試驗-雙開口燃燒實驗房間內氧氣變化 .....................................35 33、第二次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率 .................................35 34、第二次試驗-單開口燃燒實驗房間內氧氣變化 .....................................36 35、第三次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率 .................................37. v.

(12) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖. 36、第三次試驗-單開口燃燒實驗房間內氧氣變化 .....................................37 37、第四次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率 .................................37 38、第五次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率 .................................38 39、第五次試驗-單開口燃燒實驗房間內氧氣變化 .....................................39 40、第六次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率 .................................40 41、第六次試驗-單開口燃燒實驗房間內氧氣變化 .....................................40 42、熱釋放率比較圖 ......................................................................................42 43、木堆燃燒圖片(兩堆木堆燃燒情況)........................................................43 44、木堆 Freeburn 熱釋放率量測結果 ..........................................................44 45、固定燃載量下,不同木堆數量(W)與堆疊密度(PK)之熱釋放率變化 45 46、固定燃載量下,不同木堆數量(W)與堆疊密度(PK)之重量變化 ........46 47、exp1 實驗歷程記錄圖..............................................................................48 48、exp2 實驗歷程記錄圖..............................................................................48 49、exp3 實驗歷程記錄圖..............................................................................48 50、exp4 實驗歷程記錄圖..............................................................................49 51、exp5 實驗歷程記錄圖..............................................................................49 52、exp6 實驗歷程記錄圖..............................................................................49 53、exp7 實驗歷程記錄圖..............................................................................50 54、exp8 實驗歷程記錄圖..............................................................................50 55、exp8 實驗歷程記錄圖..............................................................................50 56、exp10 實驗歷程記錄圖............................................................................51 57、exp11 實驗歷程記錄圖............................................................................51 58、exp12 實驗歷程記錄圖............................................................................51 59、exp13 實驗歷程記錄圖............................................................................52 60、exp14 實驗歷程記錄圖............................................................................52 61、exp15 實驗歷程記錄圖............................................................................52 62、exp16 實驗歷程記錄圖............................................................................53 63、exp17 實驗歷程記錄圖............................................................................53 64、exp18 實驗歷程記錄圖............................................................................53 65、以 HRR 最大化分析之因子反應圖 ........................................................56 66、以 HRR 最小化分析之因子反應圖 ........................................................57 67、以 THR 最大化分析之因子反應圖 ........................................................58 68、以 THR 最小化分析之因子反應圖 ........................................................58 69、以 α 最大化分析之因子反應圖 ..............................................................59 70、以 α 最小化分析之因子反應圖 ..............................................................60 71、以 τgrow 求最大化分析之因子反應圖......................................................61. 圖 72、以 τgrow 求最小化分析之因子反應圖......................................................61. vi.

(13) 圖次. 圖 圖 圖 圖. 73、以(HRR)max/τgrow 求最大化分析之因子反應圖 ......................................62 74、以(HRR)max/τgrow 求最大化分析之因子反應圖 ......................................62 75、以質量消耗率求最大化分析之因子反應圖 ..........................................63 76、以質量消耗率求最小化分析之因子反應圖 ..........................................64. vii.

(14) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. viii.

(15) 摘要. 摘要 關鍵詞:火災成長因素、驗證、通風、空間、固定火載量 一、研究緣起 國內產業環境隨著全球經濟體的變遷而快速轉變,高科技產業不斷興起,傳 統產業則面臨空前的挑戰,產業急遽轉型。由於產業的變遷速度遠超過法規訂定 與修訂的腳步,目前已有許多先進國家朝向性能式設計與評估(Performance Based Design, PBD)的方向發展。性能式設計與評估 (PBD)可彌補法規的限制並提昇損害 防阻能力,以順應產業製程與設備瞬息萬變的進化過程,達到經濟效益與安全相 容並顧的目標。 此外,在建築材料、工法與設備隨著科技的進步、性能式設計評估的發展, 建築的防火功能也不斷提昇,由於建築在於提供人居住與休閒,必須達到舒適為 必要功能,但是在防火與舒適之間目前仍然在魚與熊掌難以兼得,因此仍有許多 因無心之火而釀災,人對於火災雖然覺的可怕,但未經親身體驗是無法真正體會 其可怕程度,不過這是一種不幸的代價,所以除了建築防火功能提昇外,正確的 防火與逃生避難行為,更為重要,換言之正確的資訊與平時的訓練,是在遇到不 幸時之救命法則,本研究將以科學實驗基礎,提供建築防火設計之參考,也同時 提供正確的資訊,作為火災逃生避難之準據。 本研究團對於去年利用 ISO9705 房間火災模擬實驗,以固定火源(模擬垃圾桶 燃燒 25kW 燃燒 200 秒)對固定之燃載量(5kg/㎡木材)可燃物加熱,探討可燃物密度 及分佈面積對火災持續時間的影響,有得到初步的結論,但由於木堆數量較少, 尺度與真實狀況相距甚遠,因此今年度改採大型房間火災模擬實驗,並之對火災 前期之火災成長影響因素進行探討。 二、研究方法及過程 本年度研究首先配合公共電視製播網路流言追追追,設計一模擬可作為住家 客廳或辦公室之會客室之實際場景,進行火災模擬,針對網路上之火災逃生避難 流言,以實驗進行驗證,提供國人正確資訊,同時由此一實驗進一步檢析影響因 子,納入本研究今年度之研究與實驗因子,進行實驗與分析。接著以木櫃裝修之 房間,搭配不同可動可燃物之擺設,探討木質壁裝型態與可動可燃物燃燒交互影 響性。. ix.

(16) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 完成上述實驗,對大尺度燃燒現象有較清楚的概念後,吾人採用 10MW 大型 量熱分析裝置,搭配 5m×6m 磚造實驗屋,進行影響火災成長因子之影響性分析。 探討因子包括壁裝型態、木堆堆數(分佈)、木堆堆疊密度(密實度)、天花板 高度以及通風狀況。經由一系列實驗與分析,可得到影響火災成長因子之重要性。. 三、重要發現 實景火災模擬結果,針對網路流傳經實驗證實關門具有. 火災延燒之作. 用;塑膠袋約在 90℃溫度以上會快速熔融,因此以塑膠袋套頭作為逃生避難時得 一項工具,並不適當;致於發生火災避難於浴廁方式,由實驗發現住宅浴廁常用 塑鋼之塑化材料作為天花板及門之材質,受高溫易產生熔化垂滴,因此火災發生 時浴廁不適合作為避難場所,並非正確的選擇。 此外,在本研究客廳與浴廁配置而房間高度 3.4m 之情境,在單人與雙人座沙 發燃燒於天花板下 10 ㎝處已達 600℃以上,但於房間下層其他材料並未被引燃, 顯示房間高度影響熱煙氣層對下層材料之輻射尚不足以引燃,顯示房間高度與可 燃物之配置對於火災成長與延燒具有很大之影響性。 可動可燃物於居室內之燃燒現象會與木質壁裝產生氧氣爭奪之現象,因此木 堆或者木質壁裝並不會持續燃燒,而是會受到氧氣供應量的變化,而產生燃燒先 變弱後再變強。若是具有高度可燃物質的可燃物於居室內(如沙發),則火勢成 長明顯較迅速,且閃然造成的危害也較大。 木堆自由燃燒的實驗結果發現,其現象與去年於 ISO9705 內進行之木堆實驗 結果接近,即木堆數量較少(木堆集中)且排列疏鬆的狀況下,會有較完全之燃 燒,因此有較高之熱釋放率以及危害。而於居室內的木堆燃燒狀況,則以木堆堆 疊密度為主要影響因素,木堆數量與天花板高度、通風為次要因素,壁裝型態(本 研究僅以兩種不燃性壁裝)影響最小。. 四、主要建議事項 建議一 立即可行建議−− 透過大眾傳播媒體製播公益性建築防火安全教育節目,推廣正確 之防火逃生避難常識。. x.

(17) 摘要. 主辦機關:內政部建築研究所 協辦機關:內政部營建署、內政部消防署. 本研究配合大眾傳播媒體所製播之公益性節目,將網路上流傳之火災逃生避 難不正確方式,加以科學實驗驗證予以破解,並由實驗提供正確之觀念,本項立 即可行建議為於目前國內對於建築防火研究成果,僅於研討會以專業性方式提供 給學術、專業人士及主管機關於設計、審核時參據,對於據有科學實驗依據之防 火逃生避難方式,甚少以常識化提供給廣大民眾瞭解,在大眾知的需求下卻無適 當資訊,以致於一些未經驗證似是而非之方式在網路上流傳,不但容易造成誤導, 且對防火安全與逃生避難無實質幫助甚至可能反而造成危害,因此一般化大眾易 懂之科學實驗驗證資訊,適當且常態性深植民心對於建築防火成效才能事半功倍。. 建議二 中長期建議−− 「預測火災特性計算手冊」之建立 主辦機關:內政部建築研究所 協辦機關:內政部營建署、內政部消防署 目前性能設計中火災大小設計主要以燃載量決定,但由本研究顯示除燃載 量外,其密度與分佈具有主控影響性,除此之外環境(如本研究之天花板高度、開 口率及構件材質等)對於火災成長亦具有影響性,由於火災成長之影響因素眾多且 彼此交互作用複雜,因此各文獻依其實驗條件所完成之結果大多局限於其所設定 之實驗條件下,而且依當地特性所作之研究,並無法完全通用,因此目前所引用 之性能設計法,除有必要經本土化因素驗證與修正外,對於適用於國內環境之火 災特性因素影響係數,以及建立輔助防火性能設計法之「預測火災特性計算手 冊」,將更有助於設計者進行防火性能設計,以及建築防火安全主管審核。. xi.

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(19) 摘要. Abstract Keywords:fire growth factors, validation, ventilation, fixed fire-load, room 1. Origin of this study With the rapid change in the global economic environment and the raising of high-tech industrial, the traditional industry is facing tremendous challenges. In the rapid processes of industry transformation, various severe fires and explosions happen again and again which lead to tremendous social cost and causality of human and properties. To prevent the occurrence of large fire accident and seeking for effective measure has become the direction and goal for researchers recently. Because the modification of fire related code is far behind the change of industrial, lots of advanced countries have changed to using performance based design (PDB) protocol. Performance based design and evaluation can compensate the restrictions of code and enhance the ability of disaster prevention. In the end, economic efficiency and safety can be achieved simultaneously. Last year, we used a fixed fire load ignited by a fixed fire source to investigate the effect of density and distribution of the combustible on the fire-sustaining time. We had an initial conclusion. However, the conclusion is solid enough due to the small fire load. In this year, we aimed on using full-scale fire test room to investigate on the factors of fire growth. 2. Research method and process In order to provide correct concept of self-protection in fire, we first made a real scale scenario incorporated with the Taiwan Public Television Service to shot a film like the net busted in the Discovery channel at the first quarter this year. The experimental results provided some information to be included in the analysis. Later, we use wood cabinet decoration to investigate the interactions of a fixed fire load and the movable fire load. After we finished above experiments, we change to use 10MW cone colorimeter and 5m by 6m full-scale test room to investigate the fire growth factors. The factors include types of wall decoration, number of wood cribs (distribution), the stacking density of wood crib (density), the height of ceiling and the ventilation conditions. The relative importance of the factors should be available after series of experiments and analysis.. xiii.

(20) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 3. Important findings From the results of real scale fire test, closing of the door in the fire room can cut off the propagation of fire is confirmed. However, using a plastic bag and take shelter in the shower room is busted. Plastic bag is easily melted when exposing to fire, so as the plastic door and the ceiling of the shower room commonly used in Taiwan. The results also showed that the ceiling height has tremendous effect on the fire growth and propagation. From the interactions of movable combustible and the wooden wall decoration, we observed that the burning of wood crib and the wooden decoration is restricted by the oxygen. If highly combustible material is presented, like sofa, the fire growth is rapid and more dangerous. Results of the free burn of wood cribs are basically coincident with the conclusion made last year in the ISO9705 test. That is concentric placement of wood cribs and loose arrangement in wood crib burns more complete. It had higher heat release rate and causes more damage. As for the indoor test of wood cribs, the packing density of wood cribs is the main factor affecting fire growth. The amount of wood cribs (distribution), ceiling height and the ventilation are the minor factors. And the types of wall decoration is the less effective on the fire growth.. 4. Main suggestions For immediate strategies: How to take refuge correctly in the fire is important. The correct concepts concerning fire protection can be spread by broadcasting the program of fire prevention and protection.. For long-term strategies: For the current performance design, the scale of fire is determined by the fire load. However, it is shown that the density and distribution of fire load has tremendous effect on the fire growth and should be considered in the manual of fire characteristic prediction.. xiv.

(21) 第一章 緒論. 第一章 緒論 第一節 研究緣起與背景 於蔡銘儒、謝煒東(2006)「建築物構造防火性能驗證技術之火災持續時間 研究」中,進行了兩因子(木堆分佈狀況、木堆堆疊密度)三水準,共計九種實驗 條件,每種條件下進行 10 次重複試驗,合計 90 次的木堆燃燒試驗,結果顯示 單一木堆燃燒速度與熱釋放率最高,在相同火載量下,木堆分散時,燃燒速度 會減緩,且熱釋放率會降低。在相同火載量下,木堆數目變多時,燃燒速度也 會減緩,經分析燃燒速度基本上與可燃物密度呈現線性的關係,即火災成長速 率與可燃物密度成正比。此外,實驗結果也歸納出在假設火災符合常態分配模 式,並假設計算所得之火災持續時間之信賴區間為+2σ(標準差),經實驗統計結 果仍有將近 0.4σ 的機率大於計算時間值,建議取+3σ 可確保安全範圍。 火災成長主要分為三個階段,初期為火災引燃時期,一般被動消防設備均 在此階段偵測並做動,火災若無法於此階段撲滅,則會進入成長期,此時熱、 煙與火勢均會快速成長,人員與重要物品需盡量於此階段前撤出,否則極為容 易造成生命與財產之損失。當火勢持續擴大,火災有可能進入閃燃階段,或者 直接到旺盛期,此時人員生存機會微小火勢要撲滅的困難度與財產的損失將達 極致。 蔡銘儒、謝煒東(2006)火災持續時間研究,主要針對火災由開始、成長乃至 旺盛期,整個火災歷程的長短做研究,主要應用於火災強度與結構耐火評估上。 本計畫主要延續蔡銘儒、謝煒東(2006)研究內容,由其研究結果得知,單一木堆 燃燒速度與熱釋放率最高,在相同火載量下,木堆分散時,燃燒速度會減緩, 且熱釋放率會降低。 由於該研究限於 ISO9705 標準房間試驗裝置所能容許之燃載量需小於 1MW,與實際火災之仿真度較差,因此本研究將利用 10MW 燃燒產物分析器來 進行較大尺度的燃燒模擬。研究重點著重於火災成長之影響因數探討,如通風、 空間與環境,探討其對火災成長之影響,透過實驗設計方法,加以探討一些影 響火災成長因素之重要性。. 1.

(22) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 第二節 研究目的 今年研究將著眼於火災前期由引燃至成長末端這一個區間,探討火災成長 因素之影響性。本年度研究結果將可提供影響火災成長之因素分析,瞭解哪些 因素會在建築居室空間中發生火災時造成火災危害性最高,進而在滅火或者其 他防火考量上,可以給予這些因素較大的考量權重。 本研究利用建置於防火實驗室的 10MW 大尺度燃燒分析裝置、ISO 9705 房間量熱儀及可調整天花板高度之單一房間火災模式驗證實驗屋,進行實尺寸 物件或結構體於開放空間或不同房間高度和不同開口率環境中燃燒過程之引燃 特性、熱釋放率、可燃物質量損失率、有效發熱量、發煙等火災特性之量測分 析,並選用木框架及沙發,經由實際量測分析實驗,來建立不同火載量試體的 實尺寸火災特性資料庫,進一步可提供各式建築防火及性能式設計中火載量所 需的基本實尺寸火災特性資料,並提供國內建築防火性能法規推動之檢測驗證 之工具。. 第三節 火災成長影響因素文獻探討 3-1 火災成長歷程介紹 一般火災成長的歷程,如圖 1 所示,依據火場溫度之成長,可分成五個時 期,分別是起火期、成長期、閃燃、全盛期,最後為衰退期。火災自「火源」 開始,通常必須經由「第一著火物」,甚至「第二者火物」之著火、燃燒、火 焰傳播,始能成災。一般而言起火的原因與起火位置並無關係,而起火與材料 則有下列四項因素相關:(1)材料之受熱裂解的溫度與速率;(2)包括有引燃溫 度、發火溫度及引燃所須之最低氧氣量等之引燃難易性;(3)材料曝露面大小; 及(4)可燃物量。火災的起火期,從火源著火開始,此時可燃物被局部引燃,慢 慢延燒,因此初期溫度成長速度緩慢,一旦可燃物被引燃著火形成局部之強烈 火焰,其可藉輻射、對流、傳導等熱傳方式使整個房間的溫度上昇,如此更將 加速其他部份的材料焦化裂解助長燃燒,待可燃物從一點燃燒逐漸成長至局部 燃燒時,火勢與火場溫度開始成長,進入成長期,此時燃燒逐漸由起火點向外 延伸且逐漸擴大,形成火焰延燒的現象。 2.

(23) 第一章 緒論. 圖 1、火災成長歷程 延燒現象所產生的熱量與因受熱分解所產生之可燃性氣體於火場內累積, 一旦該氣體與空氣之混合氣體濃度到達燃燒界限時,且溫度已達多數材料之引 燃點或以上,則會產生瞬間爆發使整個室內頓時陷入火海之中,一般是以天花 板下 10cm 約 600℃或地板之熱輻射量達 20 kW 時當成閃燃界限,此時即使局部 燃燒瞬間擴大至整體燃燒。此階段是否會產生,與材料之著火性、表面燃燒性、 曝露面大小、可燃物量以及空間大小、火載量等相關。由於閃燃發生後會使溫 度急速上昇、濃煙及炙熱氣體量激增、壓力變化等現象,此時人仍在室內則難 以存活,所以所有人員應在閃燃發生之前逃避至安全之處。基於此點,在建築 物火災避難計畫中決定避難容許時間的目標上,閃燃點具有極重要意義。因此, 即便能使到達閃燃時間延長 1 秒鐘的措施也可謂重要。 自閃燃發生之後,火勢旺盛、溫度持續在高溫領域的時間,稱為全盛期或 穩定期,此期與室內全體可燃物之發熱量有密切關係。表面燃燒性在此階段已 無意義,因為火勢已擴及全部可燃表面。此階段火勢的強度決定在可燃物量與 3.

(24) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 空氣之供給量而定,隨可燃物量與空氣之空給量比值之變化,可以分成通風控 制與燃料控制兩種燃燒狀況。另外,此階段之發煙性及燃燒氣體生成量亦須加 以注意。 最後一個階段:火災的擴大或衰退(Fire propagation or decay)火災擴大至其 他結構體的階段(若無防火區劃將火災限制在其內)。或者另一方面,獨立住宅或 一密閉房間內之火災一旦到達全盛期的末期,即可看到室內火勢趨弱(主要是區 劃內可燃物或空氣逐漸消耗殆盡,不再能夠維持燃燒),此稱衰退期(後期)。火 災一旦發展至此時期,室內溫度開始呈直線般下降,地板上呈現殘餘物燃燒狀 態,一直至滅熄為止。. 3-2 通風(Ventilation)因素 火是一種燃燒行為,它必須要有三個要素同時存在才能持續下去,這三個 要素分別為:空氣、燃料(或稱可燃物)、引火源(或以溫度表之)。而空氣之供給 量,便由通風所決定,因此通風在火場中是極為重要的因素之一。依據通風量 與可燃物之間的關係,一般可分成兩種狀況:「燃料控制」(Fuel control)以及「通 風控制」(Ventilation control)。當通風環境相當良好時,火場中的可燃物被引燃 後可以有足夠的空氣供應燃燒,因此其可釋放出所隱含的化學能,達到較大的 熱釋放率。而當通風環境較差時,火場中的可燃物燃燒情形會受限於供給的氧 氣量,因此熱釋放率隨供氧量之多寡而會有所變化。 彭伟等人(2006)研究了空隙因數對木垛燃燒產物中 CO 濃度的影響,提出了 一種通過燃燒產物中 CO 的濃度來判別木堆從通風控制燃燒轉變為燃料控制燃 燒的臨界狀態的新方法,傳統的方法都是基於對燃燒失重速率的分析;通過試 驗,對採用這兩種方法所得到的結果進行了比較,表明兩種方法的結果基本一 致。 唐雲明(2001)以固定牆壁屬性,於四種開口通風值下模擬結果表示,開口越 大造成燃燒生成熱之封流損失越大,此種燃燒型態為燃料控制,其隨著開口通 風越大,區劃空間之熱損失越高,宋虎等人(2001)認為影響閃燃的因素包括通風 條件、房間尺度、火源參數、壁面材料、可燃物種類等等,由其研究對開口寬 度與高度的影響分析結果指出,開口越寬,則釋熱速率越高、熱煙氣溫度越低, 這是因為,開口越寬,開口處的對流熱損越大,從而延長了閃燃發生的時間, 降低了閃燃發生的可能性;此外,開口越高,則釋熱率越高,熱煙氣溫度則越 4.

(25) 第一章 緒論. 低,達到閃燃的時間究越長;當開口面積固定時(豎直方向或者水平方向之一為 腔室的內邊長),豎直開口比水平開口需要更大的火源釋熱速率,因為在水平開 口的情形下,上緣的存在增加了熱煙氣的下降時間,而下緣的存在又使得新鮮 空氣無法很快得到補充,使得熱煙氣在腔室內部迅速聚積,縮短了熱反饋的形 成時間,從而容易達到閃燃。. 3-3 空間因素 閃燃是火勢成長中最為激烈之一種物理現象,對閃燃研究在早期也只能以 實驗為主,因為如此複雜動態過程,理論分析不是很難就是根本不可能,直至 1980 年代英國Thomas 始以理論分析閃燃機制。閃燃實驗方面,於1950 年代起 日本對區劃空間閃燃相關性影響開始從事實驗觀察,隨後歐美國家也陸續實施 實體實驗探討;在1960 年代為決定建築物火災影響之主要參數,就進行多次火 災實驗,由 CIB(International Council for Building) 主持該項計劃,計畫中分別 以世界各地之九個研究實驗室來共同參與(分別在日本、荷蘭、澳大利亞、美國 之FM 與NBS研究機構、英國、德國、加拿大與瑞典),其中重點擺在8 個重要 變數,這些變數分別為(1)區劃空間幾何形狀(2)起火源位置、(3)燃料堆積高度、 (4)開口尺寸、(5)燃料堆間距、(6)燃料分布性、(7)天花板與牆壁之壁裝杖質、(8) 起火源之面積。在這些實驗依次以8 個變數不同組合而逐次火災實驗,共實行2 的8 次方=256 次,並由9 個實驗中心分配進行。 上述實驗結果使用多元迴歸作分述,成果如以下結論: (a)在小區劃空間內幾何形狀對閃燃發生沒有顯著影響 (b)在開口尺寸與燃料連續性對閃燃有輕微影響。但開口尺寸隨著實驗室之條件 因素,可能有此不同改變。(因這實驗是小區劃空間,如果在一般建築物之 居室大小,則開口尺寸不無產生顯著差異) (c)隨著起火源位置、起火源面積、燃料堆積高度、燃料堆間距與天花板牆壁屬 性對閃燃則有較多顯著之影響。 此外,在1988 年日本東京消防廳消防科學研究所,針對閃燃現象所做火 災實驗中,顯示影響閃燃發生之反應機制有(1)開口條件(2)區劃空間邊界層(指牆 壁、天花板、地板)之熱慣性。在(1)項之起火空間開口大小將影響燃燒猛烈程度, 直接影響閃燃現象之出現時間。在(2)項之區劃空間邊界層之熱慣性,若為現代 一般住宅之混凝土結構者,因吸熱能力差,故起火後所造成之熱損失少,而縮 5.

(26) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 短至閃燃發生之所需時間,由CIB 之實驗看出,對閃燃有顯著影響為開口通風、 燃料連續性、火源位置、起火源面積、燃料堆積高度、燃料堆間距與壁面屬性, 在這些影響因子中除開口通風與牆壁屬性為建築物使用之硬體外,餘皆屬使用 人管理之軟體範疇。而東京消防廳實驗也強調出開口與牆壁對閃燃具有重要性 影響。 唐雲明(2001)以固定開口通風條件,變化牆壁溫度比值進行模擬,其圖示 結果顯示牆壁溫度比值越大,時間溫度曲線較易呈往上揚,即易發生閃燃現象, 而牆壁溫度比值為牆壁熱慣性kρc值所轉換函數,陳愛平(2003)整理Thomas等人 研究,亦對於室內建築材料(特別內裝材料)的熱慣性能對室內火災特性(包括溫 度特性)有較大影響。在其他條件相同的情況下,內裝材料的熱慣性越高,閃燃 前火災溫度越低,室內發生閃燃的可能性越小;反之,溫度越高,閃燃發生的 可能性越大,其結果可解釋為如果內裝材料的熱慣性越高,室內熱煙氣層過內 裝材料向外界的熱損失量就越多,而且內裝材料表面向燃料反饋的熱量越少, 內裝材料的熱慣性對室內火災熱煙氣層的平均升溫速率的影響,由陳愛平等 (2004)的試驗研究得到驗證,並提出兩方面的解釋:(1)當kρc較大時,室內天花 板和牆壁溫度升高所需熱量較多,而向燃料表面反饋的熱量較少,致使熱煙氣 層溫度較低;(2)熱輻射是室內火災的主要傳熱方式,而室內上部的所有熱表面 是重要的輻射熱源,當內裝材料的熱慣性較大時,室內天花板和牆壁表面溫度 較低,向燃料的熱輻射較弱,使熱煙氣層升溫速度較慢。 如果火災室天花板高度很小,或則火源半徑很大,則火焰可能直接衝擊到 天花板。這時火焰將沿水平方向擴展相當長距離,當羽流研天花板方向的流動 受牆壁阻礙之後,很快就在火災室上方形成熱煙氣層,熱煙氣層的厚度不斷增 加,當遇到火室有開口的上邊緣時,熱煙氣便流出室外,新鮮空氣便由熱煙氣 層下部流入室內[范維澄等(1995)],由蔡銘儒等人(2004)以FDS模擬房間高度對 室內火災升溫之影響研究結果顯示,房間高度由ISO 9705房間高度2.4m提高至 3.4m時因煙氣蓄積影響對於上層溫度有較高升溫速率之趨勢,當房間高度再提 高至4.4m時,升溫速率有回降之趨勢,由此顯示房間天花板高度將應響火焰直 接衝擊到天花板與否,進而影響熱煙氣層之蓄積以及對煙氣層下部之輻射作 用,而天花板與與開口上邊緣關係煙氣層流出開口所造成之熱損失、煙氣層溫 度與輻射作用,及新鮮空氣由熱煙氣層下部流入室內之形交互作用,對於火災 危險程度影響而定。 6.

(27) 第一章 緒論. 3-4 環境因素. 圖 2、火災成長率 (摘自 SFPE Handbook of Fire Protection Engineering) 火是一種燃燒行為,它必須要有三個要素同時存在才能持續下去,這三個 要素分別為:空氣、燃料(或稱可燃物)、引火源(或以溫度表之)。換句話說拿掉 其中三者之一,火就會熄滅,這也是消防滅火的原理所在。 根據上述原理,現在的建築物本體絕大多數為鋼筋混凝土構造為不燃材 料,基本是不會燃燒。但其內部各房間可能有使用大量的裝修材料以及沙發、 桌、椅、床等傢俱或電腦、文具等辦公室物品,他們材料大多數為木質材料及 高分子材料,一旦引火源出現(諸如電線走火、垃圾桶內或地毯上未熄滅的煙 蒂,甚至人為縱火等),未能及時撲滅而致擴大後,立刻會產生強烈的火焰而且 迅速的延燒,更可怕的是這些材料受高溫裂解後易產生濃煙,往往會遮蔽視線, 甚至造成心理恐慌,使逃生困難。另外這個高溫煙氣中通常含有大量的毒性氣 體,以一氧化碳和氰酸為大宗,造成更大的傷亡。因此積極謀求預防建築物火 災的發生,包括及時發現且有效的撲滅,以及防止火災的成長擴大蔓延,必須 使用具有防火性能的內裝修材料以及適當的防災(包括防火、防煙及避難)區劃是 應有的共識。 3-5 火源因素. 7.

(28) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 室內火災燃燒是一種受限空間內燃燒,與敞開環境的燃燒相比,室內火災 燃燒受到空間局限性和牆壁輻射作用等因素的影響,這種“室內效應"使得室 內火災的行為特徵極為複雜[陳愛平等(2004)],對於有開口的火災室火災燃燒有 兩種情況:開口較小時,為通風控制燃燒;開口足夠大時,為可燃物表面面積 控制燃燒[范維澄等(1995)],建築物或防火區劃內所有可燃物於完全燃燒時所釋 放出熱能的總數稱為火載量, 「火載量」在建築防火性能式設計法中,為火災成 長延燒防止、建築物結構耐火性能檢證、建築物火災避難安全性能檢證之基本 參數之一,一般定義為單位樓地板面積之可燃性物質的熱含量,或密閉空間中 可燃性物質的總熱含量,則此時稱每單位面積之火載量為火載量密度[陳建忠等 (2006)],一般計算時係將各種可燃物轉換成同等釋熱量木材重量表示之,亦可 稱為等效火載量[陳建忠等(2005)]。 在火源的熱釋放率方面,可先利用木框架等經驗公式來估算,依 Babrauskas(1988)以木框架底部整體點燃以及中間點燃方式的不同,提供了質量 損失率的經驗公式。Babrauskas指出,對於整體點燃的寬鬆結構,質量損失率受 燃料表面控制(fuel surface control),至於密集結構的質量損失率則受木框架多孔 性控制(crib porosity control),Croce(2005)對於自由空間之木框架燃燒,Gross發 現二種燃燒變化特徵,堆積較為寬鬆之木框架其單位面積燃燒率僅與木條厚度 有關,相對於堆積較為緊密之木框架其單位面積燃燒率則與特定的木框架結構 有關。. 8.

(29) 第二章 實景火災模擬. 第二章 實景火災模擬 第一節 場景介紹 實驗中心於96年5月,接受財團法人公共電視之委託,進行網路上有關火 災流言破除的實驗。公共電視係接受國科會委託,製作一系列破解網路流言之 節目,其中有一集是有關「網路上火災流言」 ,預定3則(浴室排水孔是生命線、 關門是火場保命之道以及塑膠袋裝氧氣幫助逃生)以實驗驗證,提供民眾正確防 火觀念。此3則流言,第一則浴室排水孔是生命線的部分,係由公共電視於台北 自行實驗錄製,第2、3則「關門是火場保命之道以及塑膠袋裝氧氣幫助逃生」 則假防火實驗中心進行。實驗驗證部分係透過10MW下之實驗屋完成,實驗屋 內擺放傢具,並裝潢出一間有廁所空間之會客室(或者是模擬住宅客廳),實驗空 間規劃如圖 3所示。本次實驗除了一般燃燒現象觀察之外,也對居室內之溫度 場以及空氣濃度監控,圖 3中藍色的圓點表示熱點偶樹放置的位置,黃色點則 是空氣濃度監測點。 於實驗空間內有兩處開口,開口面積為0.8m×2m,北側的開口於實驗中是 關閉的,因此只有南側開口有開啟。實驗屋樓地板面積為5m×6m,天花板高度 為3.4m,輕鋼架天花板裝修位置為3.2m處,實驗屋內牆面不進行裝修,因此牆 面僅單純之磚牆經水泥粉刷及面漆白色水泥漆。實驗屋內西北側有裝修一 2m×2m之空間,模擬廁所空間,並於該空間內置入馬桶、化妝台等,其餘實驗 空間則擺設有沙發、桌子、矮櫃、地毯、電視等傢俱,擺設位置如配置圖所示, 實際室內擺設之傢俱,如照片組圖 4~圖 5所示。. 第二節 實驗結果與討論 此次實驗,主要是以驗證網路流言為主,分別為「關門是火場保命之道」 以及「塑膠袋裝氧氣幫助逃生」 。實驗結果顯示,在具有門阻隔的廁所隔間,其 煙層侵入隔間的時間明顯減緩。而在塑膠袋裝氧氣幫助逃生的部分,實驗上由 於過早將假人拉出,因此塑膠袋並未融化黏在臉上,但經由其他輔助實驗顯示, 隨塑膠袋材質的不同,當環境溫度到達90℃左右時,產生軟化,若有火焰直接 接觸,則會瞬間融化,因此不建議於逃生時以塑膠袋套住頭。 9.

(30) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. N. 圖 3、實驗場景配置圖. 圖 4、實驗屋室內擺設傢俱. 10.

(31) 第二章 實景火災模擬. 圖 5、實驗屋室內擺設傢俱(續) 表 1所示,主要的家具先經秤重,並以經驗數值估算其發熱量,估算結果 顯示,總發熱量約為5MW左右,實際實驗之熱釋放率量測結果如圖 6所示,由 於 實 驗 屋 僅 開 啟 南 側 門 ( 靠 近 10MW 煙 罩 側 ) , 以 經 驗 公 式 計 算 [1] ,. χ=. A H 2.1× 0.9 × 0.9 = = 0.033 ,因此於閃燃前為通風控制之燃燒行為。 Wφ 354 × 0.15 燃燒產生之熱釋放率高峰值發生在沙發引燃後300秒,約4MW左右,此時. 閃燃現象發生,火場轉換成燃料控制,由於開口僅只有一扇門,因此熱釋放率 並未達到預期之5MW,原因是在閃燃之後受氧氣限制,熱釋放率減緩所致,以 及熱損所造成。 表 1、實驗屋內家具火載量估算表 燃燒熱. 發熱量. (kW/kg). (kW). 14.77. 12.95. 191.3. 木桌子. 40. 12.95. 518. 櫃子. 60. 12.95. 777. 沙發. 180. 15.99. 2,878.2. 其他(以木頭重量估算). 60. 12.95. 777. 項目. 重量(kg). 竹椅. 預估總發熱量. 5,141. 11.

(32) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 5. 3000. 4 3. THR (MJ). RHR (MW). 2000. 2 1000 1 0 0. 400. time (sec). 800. 0 1200. 圖 6、熱釋放率時間變化圖 (以重新點火之時間為原點重新繪製) 溫度場時間變化圖如圖 7~圖 8所示。觀察圖 7,可發現輕鋼架天花板後 方溫度明顯較火災居室空間(圖 8)來得低,不過溫度的變化趨勢是相同的,即閃 燃後溫度急遽上升,直到噴水後,溫度逐漸下降。由圖 7及圖 8亦顯示在火源 區於天花板與樓板間溫差將近300℃,表示大部分的熱煙煙天花板阻隔而蓄積其 下方。 由圖 8顯示在起火室已達閃燃,但在廁所內(測溫點TC)天花板下方10㎝溫 度仍未超過300℃,表示熱煙被牆與門所阻隔在廁所外,亦即區劃的效用(關門 才能發揮區劃效用),只不過廁所常用之門皆非防火門,而且大多數使用所謂塑 鋼門,廁所內為了美觀與防潮,通常亦以塑化材料作為天花板材料,因此當高 溫熱煙沉積到門時,塑化材料容易因高溫而熔化,當熱煙侵入廁所後,其天花 板亦因高溫熔滴,甚至掉落,本次實驗後觀察證實此一情形。因此,網路流言 所傳的火災時可躲在浴廁,由實驗結果證明此非明智之舉。 12.

(33) 第二章 實景火災模擬. 由圖 9在房間內自地板上1.8m處之各測點顯示,在遠離火源區之溫度約在 200℃以下,顯示高溫煙層尚未沉積至此,由實驗結果顯示已達閃燃,但由門開 口處僅有煙氣火焰並未竄出,其可能情形為門高度為2m,天花板高度為3.2m, 本次實驗之沙發燃燒所產生之熱煙,在天花板至門之間有1.2m高,熱煙主要蓄 積在此一高度範圍內,超過時則由開口流出,加上燃燒量未能快速充滿此空間。 因此,雖於天花板下方10㎝處溫度已達閃燃溫度,但未能使下方其他可燃物品 (如電視及木質桌椅)所受到輻射熱不高,此由電視僅部分熔化而木質桌椅並未引 燃,及圖 9該處溫度未達200℃可知,此一情形可能因天花板至開口間高度所 致,本研究將於後續實驗納入此一因子進行實驗與分析。. 圖 7、測溫樹於輕鋼架天花板與樓板間測溫點溫度時間變化圖. 13.

(34) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 圖 8、天花板下方 10cm 測溫點溫度時間變化圖. 圖 9、高度 1.8m 處測溫點溫度時間變化圖. 14.

(35) 第三章 研究方法與設備. 第三章 研究方法與設備 第一節 因子分析與實驗設計 本研究將以蔡銘儒、謝煒東(2006)研究成果,進一步將燃燒尺度放大,利 用10MW大尺度量熱裝置取代ISO9705中尺度裝置,可將量測對象之熱釋放率上 限由原本的1MW放大到10MW,因此原本的木條數量將依照空間比例放大,進 而檢驗在大尺度下火災成長與可燃物密度之關連性。 本研究之重點在火災成長因素影響性之探討,吾人首先分析火災歷程,選 出對於火災成長階段會有影響之因素。如圖 10所示,火災成長階段,主要可能 的影響因素有火源著火(火源大小、火源時間)、起火容易度(木堆分佈、堆疊密 度、木堆位置)以及火勢成長延燒性乃至後其最高溫度(通風、閉裝、天花板高度)。. 圖 10、典型火災成長歷程與因子分析 由於本年度研究主要著重於「火災成長因素影響性探討」,為使實驗單純 化,易於掌控,因此引火源部分予以固定為定量的酒精膏作為引燃木堆之火源, 由實景火災模擬與蔡銘儒、謝煒東(2006)研究結果,本研究選定5個主要因素作 15.

(36) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 為探討重點,分別為通風、木堆(分佈)數量、木堆密度、天花板高度以及壁裝型 態。這些因素主要可以分別與可燃物型態(木堆分佈、密度)、空間條件(天花板 高度)、通風以及壁裝材有關。 所選定之實驗因子配置與水準選擇如表 2 所示,選擇因子原因概述如下: 1.. 壁裝型態:由於蔡銘儒、謝煒東(2006)、唐雲明(2001)及陳愛平 (2004) 等研究結果顯示,壁裝材料在火災持續時間的計算上有明顯的影響, 因此納入考量,並以不同熱慣性之不燃材料為主,牆壁內裝以木質材 料部分則與林大惠(2007)共同進行實驗及分析,但此部分不納入田口 實驗分析,因其燃載量不同,為另一因子型態,因此研究中採用磚牆 以及矽酸鈣板內裝作為實驗因子之兩個水準。. 2.. 木堆數量(分佈):木堆延續蔡銘儒、謝煒東(2006)於 ISO9705 實驗屋 中的配置方式,分別為一堆配置,兩堆配置與三堆配置,木堆引燃位 置均固定於單一木堆中央,若為多堆木堆(2、3 堆)則為角落木堆 之中央引燃。. 3.. 堆疊密度:Babrauskas(1988)及 Croce(2005)等對木堆燃燒形態之研究 加以考量,並以室內空間因素以 9 支/層、15 支/層、21 支/層配置。. 4.. 天花板高度:蔡銘儒等人(2004)研究經由改變天花板高度,可以改變 火場之空間大小,對火災成長有明顯的影響,因此考慮一般居家 2.4m、3m 以及挑高 3.6m 作為因子水準。. 5.. 通風:CIB 等文獻研究開口對火災形成燃料控制或通風控有關,實驗 屋於北側與南側分別有兩個開口(OP1 與 OP2),開口尺寸皆為 2m 高 ×0.8m 寬,因此以單一開口與雙開口進行配置。. 經由田口式實驗設計法[CNS14914(2005)],以 L18(21x37)直交表配置實驗(表 3),此直交表是最被田口博士推薦使用的直交表之一,主要因此直交表中,交 互作用或多或少均勻地分散到各行了,縱使所有行都排滿了因子(稱為飽和直交 表實驗),因子效應與交互作用混淆的程度比其他飽和直交表實驗小[李輝煌 (2003)]。可將本研究有興趣之因子配置進去,經由 18 次實驗配置,實驗後可經 由分析得到因子間的相對重要性。 表 2、實驗因子與水準配置. 16. 因子符號. 因子說明. 水準 1. 水準 2. A. 壁裝型態. 磚牆. 磚牆+矽酸鈣. 水準 3.

(37) 第三章 研究方法與設備. 板內裝 B. 木堆數量(分佈). C. 堆疊密度. 9 支/層. 15 支/層. 21 支/層. D. 天花板高度. 2.4m. 3m. 3.6m. E. 通風. OP1. OP1+OP2. OP1. 表 3、L18(21x37)直交表 Exp.. 壁裝 型態. 木堆 分怖. 堆疊 密度. AB (未配置). AC (未配置). 天花板 高度. AD (未配置). 通 風. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 2. 1. 1. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 3. 1. 1. 3. 3. 3. 3. 3. 3. 4. 1. 2. 1. 1. 2. 2. 3. 3. 5. 1. 2. 2. 2. 3. 3. 1. 1. 6. 1. 2. 3. 3. 1. 1. 2. 2. 7. 1. 3. 1. 2. 1. 3. 2. 3. 8. 1. 3. 2. 3. 2. 1. 3. 1. 9. 1. 3. 3. 1. 3. 2. 1. 2. 10. 2. 1. 1. 3. 3. 2. 2. 1. 11. 2. 1. 2. 1. 1. 3. 3. 2. 12. 2. 1. 3. 2. 2. 1. 1. 3. 13. 2. 2. 1. 2. 3. 1. 3. 2. 14. 2. 2. 2. 3. 1. 2. 1. 3. 15. 2. 2. 3. 1. 2. 3. 2. 1. 16. 2. 3. 1. 3. 2. 3. 1. 2. 17. 2. 3. 2. 1. 3. 1. 2. 3. 18. 2. 3. 3. 2. 1. 2. 3. 1. 以上 5 因子中木堆為唯一燃載量,5 因子中壁裝材料(磚牆無內裝、磚牆加 矽酸鈣板內裝)主要為不燃材料,目的在於探討同為不燃材料但不同熱慣性,對 於火災成長之影響,但為探討可燃壁裝型態與可動可燃物燃燒成長交互影響作 用,以及壁裝幾何形狀對於火災成長之影響,本研究與林大惠(2007)協同主持的 計畫共同規劃進行 7 次火災成長模擬實驗。. 17.

(38) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 第二節 研究方法 實驗之分析目標主要為熱釋放率、總熱釋放量(經由 10MW 分析儀與木堆重 量變化求得)、房間天花板下 10cm 平均溫度與木堆燃燒質量損失率等,希望藉 由此系統性的實驗,可以得到此 5 個影響火災成長因素之影響性。經由田口實 驗設計與分析之後,將可得到這 5 個因子配置組合中,最嚴重的狀況(worse case),以及最輕微的狀況,以及以性能設計時,此 5 個因子對設計目標值之影 響性。 實驗上所使用之木條數目固定為 400 根,因此木堆的重量於實驗前可確定, 在實驗前可經由經驗公式計算出木堆之燃燒率,進而推算出其熱釋放率。實驗 所得到之熱釋放率以及木堆重量變化,另外再由熱釋放率曲線中,參考圖 11 的方式[2],取出特徵值,如 HRRmax(最大熱釋放率)、τgrow (火災成長時間),以 田口方法中「望大」、「望小」及「望目」予以分析。木堆燃燒率以及田口分析 方式如下所述: 木堆燃燒率推估方法(一)[3, 4],木堆之幾何如圖 12、圖 13 所示: 2 ⎧ π⎛t⎞ ⎪ m&′′As ⎜ ⎟ for t ≤ t0 ................................................................................................ (1) m&f = ⎨ 2 ⎝ t0 ⎠ ⎪ −1/ 2 ⎩ As cb f ( P ) for t > t0. 其中 m&′′ = cb −1/ 2 f ( P ) 為比燃燒率; As = 4lbnN 為木堆的總暴露面積; Av = s 2 g⎡ number = ( n − 1) of shafts ⎤ 代表總木條的斷面積; ⎣ ⎦ 2. t 為時間; t0 = n /. (. ). 2ξ 則為火焰延燒至木堆周邊的時間。. 木堆燃燒率推估方法(二)[5],木堆之幾何如圖 14 所示: m&=. ⎛ 2v p t ⎞ 4 m0 v p ⎜1 − ⎟ ............................................................................................................... (2) D D ⎠ ⎝. 其中 D 為木條厚度; m0 為木堆初始質量;. 18.

(39) 第三章 研究方法與設備. v p 代表 Regression Velocity,木堆為 2.2×10-6D-0.6;. HRR max. 圖 11、熱釋放率曲線及其特徵參數決定之示意圖(取自[2]). 圖 12、木堆幾何示意圖(取自[4]). 19.

(40) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 圖 13、縮減比燃燒率 f(P)與木堆孔隙率(P)之間的關係(取自[4]). 圖 14、木堆燃燒率估算之木堆幾何示意圖 (取自[5]) 3-2-1 田口實驗特性分析 望目特性:以有限個目標值最為適當,不希望在任何地方發生變異的特性值, 當輸出有目標值時,無論何時何處都能維持此目標值最為理想[田口 玄一(1999)]。 A 1 n 2 損失函數 L = 2 ∑ ( yi − μ0 ) Δ n i =1 其中 μ0 是目標值,以本案而言,即為依據經驗公式所計算出之木堆熱釋放 20.

(41) 第三章 研究方法與設備. 值。 n 為樣品(測試)個數。 y 是對應的品質特性。. Δ 是允差,及無法產生機能的界線, A 為失去機能時的損失成本。. 圖 15、望目特性所產生之損失函數變化情形 望大特性:非負值,愈大愈好的特性[田口玄一(1999)]。 損失函數 L = AΔ2. 1 n 1 ∑ n i =1 yi2. 圖 16、望大特性所產生之損失函數變化情形 21.

(42) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 望小特性:非負值且其值愈小愈好的特性[田口玄一(1999)]。 損失函數 L =. A 1 n 2 ∑ yi Δ2 n i =1. 圖 17、望小特性所產生之損失函數變化情形 所謂損失函數,就品質管理而言為當品質特性與消費者的期待值(目標值) 一致時,消費者的不滿意度是最低的,換句話說,品質損失是最小的。當品質 特性開始偏離目標值時,消費者的不滿意度也開始提高,品質損失開始增加[李 輝煌(2003)],以此一觀點套用到本研究實驗設計與分析,以望大與望小特性可 評估本研究所選定之 5 因子,每一因子 3 個水準變動下,對火災危害性大小之 影響程度,未來可就影響性大之因子會造成較大火災危害性,或可得到較小之 火災危害,作為防火設計參考準據,而望目特性,則可作為性能式設計參考方 式。 整個研究的研究流程,如圖 18 所示,前期先透過油盤與木堆實驗,對. 10MW 進行儀器之校正。之後再於 10MW 煙罩下進行木堆開放空間的試驗,以 建立木堆燃燒的基本資料,作為後續木堆擺放於實驗屋內燃燒之比較基準。接 著就依據實驗規劃,將木堆與實驗屋之實驗條件依序設定好,開始進行木堆於 實驗屋內之實驗。實驗之結果再以田口分析法,分析各因子對於目標之影響性, 此外,也同時嘗試由熱釋放率曲線,找出與家具燃燒之相關性,以提高研究結 果之應用程度。. 22.

(43) 第三章 研究方法與設備. 10MW儀器 校正. 木堆Freeburn試驗 (建立基本資料). 木堆於實驗屋內依照 實驗配置進行實驗. 田口S/N分析各 因子之影響性. 木質壁裝型態與木 堆燃燒交互影響性. 提出火災成長因 素之影響性. 圖 18、研究流程圖. 第三節 實驗設備與測溫點位置 3-3-1 熱釋放率量測 本研究中,使用到的設備,主要是 10MW 大尺度分析裝置,早期發展的燃 燒產物收集器逐漸演變成目前所謂的圓錐量熱儀,世界上現有小尺度圓錐量熱 儀約有 140 多套;至於大尺度燃燒產物收集器,量熱尺度可達 10MW 的燃燒分. 23.

(44) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 析裝置全世界現今亦有多套被建立,如英國 BRE 的 FRS 部門,美國 UL 公司, 和美國 FM 公司等。本裝置為亞洲首套可達 10MW 量熱裝置主要分為(1)集煙 罩系統(Hood and Exhaust gas collecting system) (2)氣體與光量測定系統(Gas and. Optical measuring system) (3)廢氣處理系統(Exhaust gas cleaningsystem),所有感 測裝置皆符合 ISO9705 規定。 由 10MW 大尺度分析裝置所蒐集之燃燒後產物,可經由以下之熱釋放率計 算方法予以計算:(1)氧氣消耗法(Oxygen Consumption, OC )、(2)CO 及 CO2 生 成法(Carbon DioxideGeneration, CDG)、(3)熱對流升溫法(Gas Temperature Rise,. GTR)。其中前兩者為利用測量燃燒前後煙氣中氣體濃度消耗及生成量,藉由其 單位質量變化產生之固定生成熱求得熱釋放率,故可稱作氣體生成熱法;熱對 流升溫法則是利用燃燒後煙氣之熱對流效應,藉由量測混合氣前後焓差來求取 其熱釋放率,此方法亦可同時搭配熱輻射計來估算整體熱釋放率。而利用質量 損失率的計算法則有:(1)理論質量損失率估算法、(2)實際質量損失率計算法。 實驗進行所在之實驗屋,如圖 19所示,詳細平面圖如圖 20所示。實驗屋 下方有設置測重平台於實驗場中央,如圖 21(a)、圖 21 (b),用以量測引火源木 框架的質量損失率,以便日後推估其熱釋放率。. 圖 19、實尺寸房間實體照片圖(北側). 24.

(45) 第三章 研究方法與設備. 圖 20、實驗屋簡圖. 圖 21、(a)實驗場底部測重平台及(b)延伸進實驗場之測重平台 3-3-2 木質壁裝型態與可動可燃物燃燒交互影響性實驗配置 本項實驗分別以木質合板設置了四種壁裝型態,分別為全面壁裝、上吊櫃下 壁裝、下矮櫃上壁裝及高櫃,如圖 22。又因為高櫃及上吊櫃下壁裝受到煙氣影 響的範圍類似,所以將其合併,放置在牆面2和4 處,並放置於其牆面中心處; 同理,下矮櫃上壁裝及全面壁裝類似,故將其合併設置在牆面1和3處,並放置 於其牆面中心處。每種壁裝材均為寬1.6m,高2.4m,壁裝材厚4cm,櫃材厚40cm。 壁裝材部份所使用的角材為 2.4cm×3.6cm×90cm 的木材,每條木材重量為 25.

(46) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 0.697kg,而壁裝及櫃子所使用的板材為199.7cm×122.1cm×0.9cm。木角材配置 如圖 23所示,每30公分各設置一隻,兩側木角材共3.2m。而牆面2及4的高櫃及 上 吊 櫃 下 壁 裝 總 重 102.1kg , 而 牆 面 1 及 3 的 下 矮 櫃 上 壁 裝 及 全 面 壁 裝 總 重. 92.1kg。實驗場總火載量約為15.4Kg/㎡。. 圖 22、壁裝型態與配置. 圖 23、木角材結構與火載量估算 實驗場內量測系統整體代號及配置如圖 24所示,共配置有熱電偶樹21組、 灑水頭(S1~S4)4顆、偵煙器(D1~D4)4顆、氣體分析(G)1組。依據實驗不同,將引 26.

(47) 第三章 研究方法與設備. 火方式改變,第一次及第二實驗均引燃中央200支一堆木框架,而第三次實驗將 東北及西南各100支一堆木框架同時引燃,第四次實驗為中央與東南各100支一 堆木框架,引燃中央木框架,第五次實驗為中央與西北各100支一堆木框架,引 燃西北木框架,第六次實驗為西北雙人座與中央三人座沙發各一張,引燃西北 雙人座沙發,如圖 25所示。. 圖 24、量測系統配置. 40. 40. Test1. Test2. 27.

(48) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 40. 40. Test3. Test4. 40. 40. Test5 Test6 圖 25、壁裝型態與可動可燃物配置與引燃點 3-3-3 5 因子實驗溫度場量測 實驗使用了許多熱電偶來量測室內的溫度變化,以八個一組,垂直方向綁 於細鐵鏈上組成一組熱電偶樹;由於實驗次數繁多且火載量大,因此為降低重 新綁製測溫樹之耗時併同時兼顧合理數據的取得,在後續木堆實驗中,無人減 少熱電偶樹配置,改以參考ISO9705的配置方式,總共在實驗模型中用了8組熱 電偶樹。每組熱電偶樹自天花版下50 公分內每10 公分分配一點,共分配五點; 天花板下50 公分後,每50 公分分配一點,亦分配四點;房間內的熱電偶樹配 置如錯誤! 找不到參照來源。9所示。. 28.

(49) 第三章 研究方法與設備 單位:mm. @500. @100. 3. 4. 8. 5000. 5. 11. 熱偶樹 1~21 6. OP1. OP2. 7. 1. 2. 6000 熱偶樹 N. 圖 26、熱電偶配置圖. 29.

(50) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 30.

(51) 第四章 結果與討論. 第四章 結果與討論 第 一 節 10MW 設 備 校 正 為確保後續一系列實驗量測的準確性,吾人先行進行 10MW 量測設備之校 正,於 10MW 設備校正部分,吾人使用 1800cc 汽油油盤,以不同之油盤數量, 來對 10MW 量測儀器進行不同熱釋放率之校正,由於油盤之燃燒熱量已經可以 準確計算出,因此可用來作為校正之用。校正用之油盤數量以及相關參數設定, 如表 4 所示。 表 4、10MW 設備校正用條件資料 油盤數. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 9. 11. 與煙罩間距. 2.5. 3.5. 4. 4.5. 5. 5.5. 5.5. 6. 7. 風速. 7.1. 8.95. 8.95 11.9 21.27 27.6 30.8 30.8 30.8. 設定頻率. 15. 20. 20. 理論值(MW). 0.73 1..65 2.61 3.57 4.53. 25.2 40. 50. 55. 55. 5.49 6.45 8.36 10.26. 12. 1-O2C-ISO 2-O2C-ISO 3-O2C-ISO 4-O2C-ISO 5-O2C-ISO 6-O2C-ISO 7-O2C-ISO 9-O2C-ISO. 10 8 HRR(MW). 55. 6 4 2 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. Time(sec). 圖 27、油盤燃燒熱釋放率結果 油盤燃燒所產生之熱釋放率量測結果,如圖 27 所示,於油盤數目較低時, 燃燒熱釋放率較低,且其所形成之穩定熱釋放率區間較長,隨油盤數目增加, 31.

(52) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 熱釋放率會隨之增加,但是穩定燃燒之熱釋放率區間便相對降低,原因是 10MW 煙罩之抽氣系統能量不足,來不及應付大量產生之煙氣,以致於煙氣積累於煙 罩下及部分煙氣逸出煙罩未被收集到,因此熱釋放率穩定之區間於多油盤時(大 於 4 個油盤後)較不明顯。 油盤燃燒所產生的熱釋放率與油盤數量的關係如圖 28 所示,隨油盤數量增 加時,熱釋放率呈線性增加,與理論值比較,約在 4 個油盤以下有相當好的準 確度,油盤數大於 5 時,便有較大的誤差,理由同上所述。油盤的燃燒時間變 化,則如圖 29 所示,油盤數量增加,由於熱輻射效應增強,使得油盤燃燒速度 增加,因此油盤數量增加時,整體燃燒時間反而降低。 12 實驗值 理論值 線性 (實驗值) 線性 (理論值). 10. HRR(MW). 8. y = 1.1185x - 0.6465 2 R = 0.9814 y = 0.9556x - 0.2464. 6 4 2 0 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Number of oil pans. 圖 28、油盤熱釋放率資料實驗結果與理論數值之比較圖 1000 900 800. time(sec). 700 600 y = -33.273x + 868.39. 500. R2 = 0.8924. 400 300 200 100 0 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Number of oil pans. 圖 29、油盤數量與燃燒時間之關係. 32. 8. 9. 10.

(53) 第四章 結果與討論. 第 二 節 木質壁裝型態與可動可燃物燃燒交互影響性實驗 4-3-1 火源於開放空間與房間燃燒實驗比較 進行本項實驗主要以 200 支 90 ㎝長木角材,以 6 支(每支間隔約 18 ㎝)一 層堆成木堆作為火源,為瞭解火源在本研究 5m×6m 面積、高 2.4m 房間內,且 牆面未作任何裝修僅為磚牆表面水泥砂漿粉刷,南北兩側牆東側對向各一 0.8m 寬×2m 高之開口環境下,當僅開啟一開口與兩開口皆開啟時,火源燃燒引燃木 堆後由開口流出之煙氣經收集以耗氧量原理,計算其熱釋放率,另由房間內的 測溫樹量測計算天花板下 10 ㎝處之平均溫度,以及量測木堆燃燒之重量變化, 繪製如圖 30,由圖中顯示木堆於此房間內燃燒,當雙開口情形下,由單側開口 流出之煙氣測得之熱釋放率曲線,與開放空間下木堆之燃燒熱釋放率曲線相 近,由於在房間內燃燒產生之熱量部分為房間內牆板所吸收,部分蓄積於天花 板與開口頂部之間的空間內,另有一部分則由另一開口釋出,因此熱釋放率較 開放空間燃燒低。比較重量損失率,雙開口下木堆燃燒與開放空間下木堆燃燒 之重量損失率差異為 8.6%,於單開口下則差異在 43%,且熱釋放率亦有明顯差 異,由此可知本研究火源在房間內雙開口條件下,燃燒情形為燃料支配形,而 在單開口條件下則有受到換氣支配影響。由房間內天花板下 10 ㎝處之溫度平均 比較,顯示在雙開口條件下溫度成長較單開口條件下快速,且溫度較高,此結 果支持上述單開口有受到換氣支配影響之現象陳述。 400. 2.5. 1.2. 200-6-1open 200-6-2open. 200-free burn-hrr 200-in room-1open-hrr 200-in room-2open-hrr. 200-free burn-mass 200-in room-1open-mass 200-in room-2open-mass. 2. 300 0.8 in room 1open MLR=0.0624kg/s mass(kg). HRR(MW). temperature(C). 1.5. 200. in room 2 open MLR=0.0999kg/s free burn MLR=0.1093kg/s. 1 0.4. 100 0.5. 0. 0 0. 1000. 2000 time(sec). 3000. 4000. 0. 0. 1000. 2000 time(sec). 3000. 4000. 0. 1000. 2000 time(sec). 3000. 4000. 圖 30、木堆(200 支木角材)於開放空間與房間內燃燒變化. 4-3-2 第一次試驗-雙開口木堆 200 支一堆置於房間中央燃燒實驗 本次實驗為雙開口條件,一堆木堆置於房間中央,由木堆下方以酒精膏引火. 33.

(54) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討. 燃燒, 圖 31 為扣除酒精膏引燃木堆階段由南側開口流出之煙氣所測得之熱釋 放率,以及木堆重量變化,由圖 31 可知木堆燃燒全盛期熱釋放率約 1.5MW, 觀察圖 31 之質量變化情況,可知燃燒成長初期,主要為木堆燃燒,當引燃壁裝 材料時,火勢則呈更快速成長出現第一峰值約 7.5MW,在此階段由木堆重量損 失率得知,仍處於燃料支配現象,當火勢極速成長下,房間內氧氣亦迅速被消 耗如圖 32 所示,在供氧量減少下,熱釋放率亦隨之降低,當熱釋放率降低後, 由氧氣量回升可知此時外界空氣再次補充進入房間內,使木堆燃燒加劇,形成 第二個峰值(約 6.8MW)。 由本次實驗結果顯示出,初期燃燒為木堆燃燒,當壁裝材料被引燃且擴大燃 燒後,木堆之燃燒受到壁裝材料燃燒氧氣爭奪的影響,木堆未能有足夠之氧氣 供應。由重量損失情形可知,初期質量消耗較大,當壁裝材料擴大燃燒後,木 堆質量損失率由 0.1kg/s 轉為 0.072kg/s 有明顯趨緩現象。 100. 8 test 1 mass HRR. 80 6. MLR1=0.100[kg/s]. 4. 40. HRR(MW). mass(kg). 60. MLR2=0.072[kg/s]. 2 20. 0. 0 0. 400. 800. 1200. 1600. 2000. t(s). 圖 31、第一次試驗-雙開口燃燒熱釋放率與重量損失率. 34.

(55) 第四章 結果與討論. 25. 20. O2(%). 15. 10. 5. 0 0. 400. 800. 1200. 1600. 2000. t(s). 圖 32、第一次試驗-雙開口燃燒實驗房間內氧氣變化 4-3-3 第二次試驗-單開口木堆 200 支一堆置於房間中央燃燒實驗 本次實驗為單開口條件,一堆木堆置於房間中央,由木堆下方以酒精膏引火 燃燒,圖 33 為由開口流出之煙氣所測得之熱釋放率,以及木堆重量變化,由圖 可知燃燒成長初期,仍為木堆燃燒,當引燃壁裝材料時,火勢快速成長,由於 僅一個開口,其熱釋放率第一峰值約 3.5MW,約為雙開口 7.5MW 情形的 1/2, 且房間內之氧氣被急速消耗殆盡(如圖 34)來不及補充,供氧量之不足使得燃燒 趨緩及降低,熱釋放率亦隨之降低。當燃燒趨緩後,外界空氣得以補充進入房 間內,氧氣量逐漸回升,讓整體燃燒再度成長,此時木堆之重量損失率由. 0.012kg/s 轉為 0.192kg/s,木堆燃燒速率加快,造成第二個峰值約 6MW。 100. 8 test 2 mass HRR. MLR=0.012[kg/s] 80. 6. 4. 40. HRR(MW). mass(kg). 60. MLR=0.192[kg/s]. 2 20. 0. 0 0. 400. 800. 1200. 1600. 2000. t(s). 圖 33、第二次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率 35.

(56) 建築物居室火災成長之研究-火災成長因素影響性探討 25. 20. O2(%). 15. 10. 5. 0 0. 400. 800. 1200. 1600. 2000. t(s). 圖 34、第二次試驗-單開口燃燒實驗房間內氧氣變化 4-3-4 第三次試驗-單開口木堆 100 支各一堆分置於房間西南與東北角燃燒實驗 本次實驗仍為單開口條件,木堆分為二堆各 100 支,置於房間西南與東北 角,兩堆木堆同時以酒精膏引火燃燒,圖 35 為開口流出之煙氣所測得之熱釋放 率,以及木堆重量變化。由於木堆引燃情形不易控制,本次實驗雖兩堆木堆同 時以酒精膏引燃,但實際引燃情形為東北角的木堆順利被引燃且火勢成長,由 於固定木條數量為 200 根,因此單堆的木角材量為第一、二次實驗的一半,由 圖可知燃燒成長初期,第一個熱釋放率峰值約 2MW 為東北角木堆燃燒造成, 在此同時緩慢引燃東北角壁裝材料,其後火勢才擴大延燒至整個房間並成長, 而西南角之木堆於初期未能順利引燃,而是在壁裝材料全面引燃後才被引燃, 後續之燃燒成長情形與第二次實驗時相似,房間內之氧氣於此時才急速被消耗 殆盡 ( 如圖 36) 形成第二個峰值約 6MW ,此時西南角之木堆之重量損失率為. 0.12kg/s,顯現與第二次實驗相似燃燒情形。 4-3-5 第四次試驗-單開口木堆 100 支各一堆分置於房間東南角與中央燃燒實驗 本次實驗木堆配置於實驗屋中央及東南側,由火源引燃中央木堆。圖 37 為由開口流出之煙氣所測得之熱釋放率,以及木堆重量變化。由本次實驗結果 顯示,置於中央引燃之 100 支木角材所產生之燃燒熱尚無法引燃壁裝材料。. 36.

(57) 第四章 結果與討論 50. 8 test 3 southwes mass northeast mass HRR. 40. 6. 4 northeast MLR=0.077[kg/s] 20. HRR(MW). mass(kg). 30. southwest MLR=0.120[kg/s]. 2 10. 0. 0 0. 400. 800. 1200. 1600. 2000. time(sec). 圖 35、第三次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率 25. 20. O2(%). 15. 10. 5. 0 0. 400. 800. 1200. 1600. 2000. t(s). 圖 36、第三次試驗-單開口燃燒實驗房間內氧氣變化. 50. 10 test 4 mass HRR 8. 30. 6 HRR(MW). HRR(MW). 40. MLR=0.058[kg/s]. 20. 4. 10. 2. 0. 0 0. 400. 800. 1200. 1600. 2000. time(sec). 圖 37、第四次試驗-單開口燃燒熱釋放率與重量損失率 37.

數據

圖  2、火災成長率  (摘自  SFPE Handbook of Fire Protection Engineering)
圖  3、實驗場景配置圖
圖  8、天花板下方 10cm 測溫點溫度時間變化圖
表  3、L18(2 1 x3 7 )直交表  Exp.  壁裝  型態  木堆 分怖  堆疊 密度  AB  (未配置)  AC  (未配置)  天花板 高度  AD  (未配置)  通風 1 1  1  1  1  1  1  1  1  2 1  1  2  2  2  2  2  2  3 1  1  3  3  3  3  3  3  4 1  2  1  1  2  2  3  3  5 1  2  2  2  3  3  1  1  6 1  2  3  3  1  1  2  2  7 1
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參考文獻

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