水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究

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(1)水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 98 年 12 月.

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(3) (國科會 GRB 編號) PG9802-0224. 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 受委託者: 財團法人台灣建築中心研究主持人：何三平助理教授協同主持人：沈子勝教授研究助理：張依如、許毓倫. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 98 年 12 月.

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(5) 目次. 目次表次 ................................................................................................ III 圖次 ................................................................................................. V 摘要 .............................................................................................. VII 第一章緒論 .................................................................................... 1 第一節研究緣起與背景 ...................................................... 1 第二節研究方法.................................................................. 2 第二章文獻資料蒐集與分析......................................................... 5 第一節第二節第三節第四節第五節. 火源模擬採用基準 .................................................. 5 煙層判定基準.......................................................... 6 撒水影響煙層之相關文獻整理 ............................ 10 其他相關整理........................................................ 13 國內機械排煙相關規範 ........................................ 14. 第三章性能設計建議採用之相關計算法則 ............................... 17 第一節居室之煙層下降時間 ............................................ 18 第二節性能式煙的發生量計算 ........................................ 20 第四章實驗規劃 .......................................................................... 21 第一節第二節第三節第四節. 實驗場地................................................................ 22 實驗設備簡介........................................................ 23 實驗量測位置........................................................ 33 實驗設計與規劃 .................................................... 35. 第五章居室空間無設撒水系統火災實驗結果與分析 ............... 43 第一節火源熱釋放率量測實驗 ........................................ 43 第二節時間與煙產生量公式修正 .................................... 47 第三節溫度量測點位置示意圖與 FDS 模擬結果 ........... 63 第六章居室空間設置撒水系統火災實驗結果與分析 ............... 67 第一節撒水頭噴頭試驗 .................................................... 68 第二節不同燃料於撒水下之煙層情況 ............................ 68 I.

(6) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 第七章結論與建議 ...................................................................... 75 第一節結論 ....................................................................... 75 第二節建議 ....................................................................... 77 附錄一本計畫歷次重要會議及回應情形 ................................... 79 參考書目 ........................................................................................ 105.

(7) 表次. 表次表 2-1 表 4-1 表 4-2 表 4-3 表 4-4 表 4-5 表 4-6 表 4-7 表 4-8 表 4-9 表 4-10 表 4-11 表 5-1 表 5-2 表 5-3 表 5-4. 時間平方火災分類表 ........................................................... 6 四用氣體偵測器檢測範圍與限制...................................... 27 92 無鉛汽油與庚烷之油盤大小條件................................. 35 PU 沙發泡棉之油盤大小條件 ........................................... 35 木框架之數量條件 ............................................................. 35 居室空間無設水系統火災實驗流程表 .............................. 37 居室空間無設水系統火災實驗參數表-汽油..................... 37 居室空間無設水系統火災實驗參數表-庚烷..................... 38 居室空間無設水系統火災實驗參數表-木框架................. 39 居室空間無設水系統火災實驗參數表-泡棉..................... 40 居室空間設置水系統火災實驗流程表 .............................. 41 居室空間設置水系統火災實驗條件表 .............................. 41 不同物質煙產生率表 ......................................................... 54 抽風口量測數值示意圖 ..................................................... 57 等量直徑 D 計算圖例 ........................................................ 59 FDS 模擬與實驗值比較能見度達 10m 之時間................. 65. III.

(8) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究.

(9) 圖次. 圖次圖 1-1 圖 2-1 圖 3-1 圖 3-2 圖 3-3 圖 4-1 圖 4-2 圖 4-3 圖 4-4 圖 4-5 圖 4-6 圖 4-7 圖 4-8 圖 4-9 圖 4-10 圖 4-11 圖 4-11 圖 4-12 圖 4-13 圖 4-14 圖 4-15 圖 4-16 圖 5-1 圖 5-2 圖 5-3 圖 5-4 圖 5-5 圖 5-6 圖 5-7. 研究流程圖 ........................................................................... 3 NFPA 92B 定義煙層高度示意圖 ......................................... 7 居室避難安全驗證流程 ..................................................... 17 煙層下降時間之計算 ......................................................... 18 發煙量 Vs 之計算............................................................... 20 實驗規劃場地 ..................................................................... 22 實驗模擬場地 ..................................................................... 22 數位式照度計之裝置說明 ................................................. 23 資料擷取系統示意圖 ......................................................... 24 不透光率分析儀 ................................................................. 24 不透光率分析儀(數據顯示面板) ....................................... 25 照度計之 LED 杯燈燈源圖................................................ 25 量測質量損失之 Load cell 示意圖..................................... 26 四用氣體偵測器示意圖 ..................................................... 26 ISO 9705 實驗設備示意 ................................................... 27 (a)熱電偶樹設置俯視圖 ................................................... 29 (b)熱電偶樹設置側視昇位圖 ........................................... 30 撒水頭裝設示意圖 ........................................................... 31 流量計與壓力顯示面板示意圖........................................ 31 撒水系統設置位置實驗側視圖........................................ 32 照度計 12 個量測點配置俯視圖...................................... 33 30.48cm 油盤穩態火源實驗相片..................................... 34 ISO9705 煙罩下 92 無鉛汽油 45.72cm 油盤實驗相片 ..... 43 ISO9705 煙罩下庚烷 45.72cm 油盤實驗相片................... 44 木框架 1 組之實驗照片 ..................................................... 44 直徑 30.48cm 油盤 92 無鉛汽油所計算之熱釋放率曲線 45 直徑 30.48cm 油盤 92 無鉛汽油所量測之熱釋放率曲線 45 直徑 30.48cm 油盤庚烷所計算之熱釋放率曲線圖 .......... 46 直徑 30.48cm 油盤庚烷量測之熱釋放率曲線圖 .............. 46. V.

(10) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 圖 5-8 照度計與燈泡相對距離與照度變化關係圖 ...................... 47 圖 5-9 火源置中之 30.48cm 油盤照度計與燈泡設置位置圖 ...... 49 圖 5-10 火源置中之 30.48cm 油盤汽油實驗能見度與時間關係圖 ........................................................................................................... 49 圖 5-11 直徑 30.48cm 油盤之汽油實驗火源影響照度計亮度圖. 50 圖 5-12 直徑 30.48cm 油盤 92 無鉛汽油實驗設備架設圖 .......... 51 圖 5-13 高度 1.8m 之能見度分佈(實驗值) ................................... 52 圖 5-14 高度 1.8m 之能見度分佈(模擬值) ................................... 53 圖 5-15 不同燃料於居室空間煙層下降時間................................ 55 圖 5-16 抽風口量測示意圖 ........................................................... 56 圖 5-17 Ys>0.037 的物質於不同抽風量之煙層下降時間圖 ....... 58 圖 5-18 Ys≦0.037 的物質於不同抽風量之煙層下降時間.......... 59 圖 5-19 汽油-高度 1.8m 能見度於有無抽風比較 ........................ 60 圖 5-20 庚烷-高度 1.8m 能見度於有無抽風比較 ........................ 61 圖 5-21 PU 泡棉-高度 1.8m 能見度於有無抽風比較 .................. 61 圖 5-22 木框架-高度 1.8m 能見度於有無抽風比較 .................... 62 圖 5-23 距離火源 4.5m 之 T1 圖 ................................................... 63 圖 5-24 距離火源 5.5m 之 T2 圖 ................................................... 64 圖 6-1 汽油於無撒水情況下之不同高度能見度時間變化圖 ...... 69 圖 6-2 汽油於 120 秒撒水情況下不同高度能見度時間變化圖 .. 70 圖 6-3 汽油於有無撒水情況下不同高度能見度時間變化圖 ...... 70 圖 6-4 庚烷於有無撒水情況下不同高度能見度時間變化圖 ...... 71 圖 6-5 泡棉於有無撒水情況下不同高度能見度時間變化圖 ...... 72 圖 6-6 木框架於有無撒水情況下不同高度能見度時間變化圖 .. 73 圖 6-7 木框架於有無碰觸水抽風情況下能見度時間變化圖 ...... 74.

(11) 摘要. 摘要關鍵詞：撒水系統、煙控、性能化設計ㄧ、研究緣起隨著科學技術的快速發展，防火設計工程正朝向智慧化、結構化、功能多樣化方向發展。“條列式法規”防火設計方法越來越不適用於現代建築的快速發展。美國很早就提出了“以性能為基礎的防火設計”新概念，並開始對傳統的建築防火安全設計法規體系進行改革，提出了制定“以性能為基礎的防火規範”的新思維。目前國內建築物皆依法規設置撒水頭，當火災發生時，撒水頭作動後，由於水碰觸到高溫火源以致引發大量的蒸汽導致之前燃燒所產生之煙層迅速下降，因此建築物若無完善之消防及煙控系統，極可能造成人員生命安全威脅與財物損傷，因此性能式之設計已成為未來國內建築防火安全設計相當重要發展項目之一。將消防系統以性能化設計（Performance Based Design）作一統整規劃，將定性的消防安全目標轉化為定量的性能化為判斷依據，以確認煙氣層的高度、煙氣層的溫度、煙層能見度、人員從建築內最不利位置疏散到安全地點所需時間等，將可引以為國內消防法規參考並提供判斷依據規範之方法，並同時解決許多傳統法規無法解決之問題，因而更能確實保護人員生命之安全。二、研究方法及過程為將性能煙控公式達到符合實際狀況，本研究以參考性能煙控公式的影響因子作為實驗設計主要結構，將實驗結果帶入性能煙控公式中，進行修正及檢討，並以國內常見之火災作為火源設定之依據，規劃以 A 類、B VII.

(12) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 類火災為主要模擬火源，其燃料選用以木框架、PU 泡棉為模擬傢俱、辦公椅火災，以 92 無鉛汽油、庚烷設定為油池火災，並以熱電偶量測燃燒時之溫度，運用內政部建築研究所煙控實驗塔之不透光分析儀與照度計作為煙層量測工具，並使用 FDS 模擬程式模擬實際情形，將模擬結果數據與實驗所得數據進行比對分析。在實驗過程中量測火災於有無抽風情況下，擷取其煙層高度隨時間變化以及溫度變化情形所測得之數據作為煙產生率的參考依據，另外，在實驗環境中配置撒水系統，來探討撒水系統在不同壓力或不同水量下對煙層高度隨時間變化以及溫度變化情形，與前述所設計的情境 (火災於有無撒水情況下)來比較，作為分析歸納數據之判斷依據，再藉由性能化公式的驗證，來修正公式並釐清公式使用限制。三、重要發現本研究參閱歷年來內政部建築研究所成果報告所設計之火源，且針對國內常見之火災設定火源為 A 類(木框架、PU 沙發泡棉)火災與 B 類(汽油、庚烷)火災，來作為模擬居室空間中，傢俱、辦公椅、油池火災情境之燃料，以深入了解不同燃料之能見度與其煙層下降之情形，並修正或驗證說明過去之煙層下降之預測公式。針對內政部建築研究所出版之建築物防火避難安全性能驗證技術手冊，「下降煙層計算基本原則」與「煙的發生量」提出修正建議，其居室空間下(無抽風、無供風)於 Ys>0.037 的物質可得到修正係數 K1 值乘上 60(min/s)為 6，而從 Ys≦0.037 的物質斜率可得到修正係數 K1 值乘上 60(min/s)為 2.4。居室空間下(有抽風、有供氣)所得修正係數 K1 值乘上 60(min/s)為 6D（D 為等量直徑），其皆介於 NFPA 92B 內提到煙產生量係數約為 4 及驗證技術手冊係數為 9 之間，因此將來可討論是否繼續採取較保守之係數 9。.

(13) 摘要. 而在建立實驗設計之火災於居室空間下之 CFD Model 模擬應用模式，FDS 模擬結果 5.3 版比 4.0 版煙層下降時間更短，主要是 5.3 版有考慮到輻射熱的因素影響，因此所顯示 5.3 版是較保守的結果，當模擬通過所要求之煙層時將可確保其可行性。經由本研究了解撒水對煙層下降及分佈之影響，針對撒水後之煙層無法保持完整，空間呈現亂流趨勢現象，所以原公式僅用於撒水時其亂流影響較小之情況下適用，於一般較大水量之情況下應謹慎考慮亂流所造成之影響。四、主要建議事項本研究根據各專家學者審查後提出以下建議。分別從立即可行性之建議及中長期建議加以舉例。立即可行建議-完成修正內政部建築研究所出版之建築物防火避難安全性能驗證技術手冊中，第 2.20 節「下降煙層計算基本原則」與第 2.23 節「煙的發生量」之性能化公式係數。主辦機關: 內政部營建署協辦機關: 內政部建築研究所完成選定 3 種國內常見火場中危害較大的火災情境如:傢俱火災、辦公式火災、油類火災設定為實驗火源，實驗數據，透過系統化分析，完成 300 次燃燒試驗，並修正內政部建築研究所出版之建築物防火避難安全性能驗證技術手冊中，第 2.20 節「下降煙層計算基本原則」與第 2.23 節「煙的發，但建議可維持原先煙生量」公式係數，得到為 K1 為 6D（D 為等量直徑）產生量係數為 9 較為保守，本研究結果可供建築主關機關在進行審查性能 IX.

(14) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 式設計時審議之參考用。中長期建議-持續進行於大空間火災之煙產生量與煙層下降時間之性能式公式修正，以增加適用範圍。主辦機關: 內政部建築研究所協辦機關: 內政部營建署小型空間中，撒水會造成紊流，而導致室內之煙霧均勻分布於室內，以致無法有效地評估煙層，而大空間下撒水，造成空間紊流將較不明顯，因此有必要針對大空間之煙層及撒水效應進行一系列之測試，以了解如何有效掌握及控制煙層。未來研究建議-驗證小型居室空間中之煙層下降公式修正係數適用於大型空間中可行性進行並於實驗空間中設置阻礙物，來探討性能式設計之可行性，以增加適用範圍：主辦機關: 內政部建築研究所協辦機關: 內政部營建署居室中，桌櫃等結構物，對室內氣流將有顯著之影響，尤其於撒水情況下將更加明顯，因此針對小型與大型實驗空間中設置桌椅等阻礙物，來進行煙層及撒水效應之一系列的測試，使性能式設計公式修正的更加完備，以增加適用範圍。.

(15) 摘要. ABSTRACT Keywords: Sprinkler System, Smoke Control, Performance Based Design A lot of vaporized water and smoke result from sprinklers spraying on fire sources. It is hard for people to escape from this scenario. An appropriate sprinkler system is very important to control fire, but not to disturb the smoke layers too much for the life egress. A designed performance will play a very important role in the future and the CFD model can be used more efficiently based on the information of these tests. The smoke layers descended faster for FDS 5.3 than FDS 4 in gasoline fire simulation. The smoke obtained in the heptane fire descended faster for FDS 4 than FDS 5.3 because less smoke was generated for FDS 4. This research was designed for Class A fires.Wood cribs and PU were used to simulate high challenge fires in general purposes, and smoke layer heights were observed by using small bulbs in different heights and one laser beam at 1.8 meter height. The steady test fire was also conducted using a 1-inch diameter oil pan and gasoline, heptane and PU as fuel sources. Temperature profile could not be used to simulate the smoke layer based on these test data. The coefficient of the smoke generation was 6 for different fuels from this research and it was 9 in the BOCA manual and 4 in NFPA 92B. The K value of the sprinkler head was 91 lpm/bar1/2 based on 1 bar pressure and was used to run the sprinkler test in this research. Water spray disturbing the smoke layers vanished but the visibility was better than the smoke layer without water spray from these tests.. XI.

(16) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究.

(17) 第一章緒論. 第一章緒論第一節研究緣起與背景於 1980 年開始，美國能源部針對從 1952 到 1980 年期間的 600 個自動撒水系統作了完整的分析。根據此份分析報告指出，建築物有設置自動撒水系統，在火場中的損失是沒有設置此項消防設備建築物的五分之一。由此看來，自動撒水系統也許是控制建築物火災最可靠的消防設施，它之所以被廣泛使用的原因是因為它可以有效率的自動探測到火源並熄滅火勢，撒水設備的滅火效果是在整個燃燒過程中，藉著水的冷卻效果來減低溫度，如果能把其冷卻效果和減低燃燒速度兩者結合起來，就能使火焰上方的溫度大大的降低。當建築物中都安裝了自動撒水系統時，將會大量的降低因可怕的火災所造成的生命財產損失。因此在一般公共建築物上消防相關法令也強制要求加裝撒水設備。目前水系統以自動撒水系統為主，已廣泛被應用於火災初期滅火。若啟動時間搭配得宜，則水系統可以有效抑制甚至撲滅火源。當火災發生時容易產生大量濃煙及高能量輻射熱，隨著水系統的作動，會使燃燒中的物質燃燒強度變弱，因而產生更多的黑煙，也會使得煙層迅速下降，降低能見度，此點對於逃生避難有相當程度的影響。水系統作用下，未燃或者是燃燒不完全的碳顆粒將會被水滴捕捉，因此除了煙層下降的危險外，溶有碳顆粒的水滴若滴入眼睛中，則會使得眼睛不舒服，因此延誤逃生或造成逃生的困難，將對人員生命造成危害。因此在設計建築消防中，需考慮適時撲滅或控制火源外，還要考量避難逃生規劃。在避難設計的過程中，煙層下降時間並未將撒水設備的影響納入考慮。本所歷年研究成果指出，水系統滅火的時間與煙層下降速度有明顯的關係， 1.

(18) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 水系統作用下，煙層下降速度會改變，因此影響到逃生避難設計，於鍾基強、簡賢文(93)研究中，更已利用公式推導出含有撒水系統之性能式煙控設計煙沈降與時間關係式，唯於實驗中並沒有加以比對並且將此公式納入建築物防火避難安全性能驗證技術手冊中。若能配合現今最流行之性能化設計（Performance Based Design），作一統整規劃，並引用為國內消防法規之規範，便可解決許多傳統法規無法解決之問題。因此性能式之設計已成為未來國內建築防火安全設計相當重要發展項目之一。. 第二節研究方法撒水系統是公認能夠有效抑制火勢擴大最有效方法，而如何將性能式煙控的計算公式與撒水效應做結合則是本研究的目的之一，另外本研究另一目的為針對建築物防火避難安全性能驗證技術手冊中，煙層下降時間公式與煙產生量公式作性能化公式修正，若能經由此研究來發展出有效的煙控計算公式，對政府機關、業界等都會有一定程度上的幫助與應用。首先本研究從理論探討，藉由蒐集撒水系統與煙控相關之國內外文獻回顧與整理，確立煙層量測之研究方法與目標，同時建立一個居室空間尺寸的實驗來驗證理論公式之可靠性，推導並驗證理論公式與實驗值之差異，再從中修正其相關係數，使其符合實際情境。以不同燃料與配置撒水系統建立實驗條件，並使用熱電偶(溫度量測)和照度計、不透光率分析儀來量測不同燃料之溫度分布與觀察有無撒水情況下煙層高度隨時間變化情形，針對所得數據資料進行比對、分析及討論，最後將分析結果整理歸納並完成文章撰寫，詳細研究流程如圖 1-1 所示，希望能夠藉此研究來提出性能式煙控計算公式修正，提供政府機關及業界設計參考。.

(19) 第一章緒論. 蒐集國內外相關規範、文獻與試驗資料. 確認煙層量測方法與目標. 實際試驗. 有無排煙對煙層影響探討. FDS模擬. 第一次專家學者諮詢座談會. 灑水系統對煙層影響探討. 分析數據比較不同實驗結果並與性能化公式做比較與修正. 第二次專家學者諮詢座談會. 結論與建議圖 1-1. 研究流程圖. (資料來源:本研究自行整理). 3.

(20) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 4.

(21) 第二章文獻資料蒐集與分析. 第二章. 文獻資料蒐集與分析. 針對水系統滅火與避難安全性能的探討，本研究主要蒐集與火源類型、煙控相關實驗和水系統等相關文獻，對實驗設計與公式計算來進行分析，整理歸納出可行的實驗方法，進而完成建置本研究的基本架構。. 第一節火源模擬採用基準 2002 年，SFPE Handbook (Society of Fire Protection Engineers)〔1〕提到火源之類型大致上可分為下列三種：穩態火災（Steady State Fire）、時間平方火災（t Squared Fire）及時間 n 方火災（ Power Law Fire）。油池火災（Pool Fire）為穩態火災之代表，由於油類燃燒速度快，使得此類火災之成長率極快，時間平方所代表的意義是：熱釋放率隨著時間平方之曲線而成長，以. Q   t 2 來表示，其中α值為火災成長係數，共分為超快速成長、快速成長、中度成長及慢速成長四類（如表 2-1），穩定熱釋放率之火源類型，可以提供實驗中穩定煙量產生，為公式修正必要條件。本研究選擇文獻中常見的穩態火源，即為油池火災、木框架火災為居室空間火源之設定，利用木框架來模擬傢俱火災，另以 PU 沙發泡棉作為辦公椅火災模擬，將 92 無鉛汽油與庚烷作為油池火災之模擬。. 5.

(22) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 表 2-1 時間平方火災分類表類別 α 值（kW/s2）超快速成長（Ultrafast） 0.1876 快速成長（Fast） 0.0469 中度成長（Medium） 0.01172 慢速成長（Slow） 0.00293. (資料來源:Society of Fire Protection Engineers (SFPE)). 第二節煙層判定基準在局限空間之火場中，火焰燃燒所產生之火羽流(Fire Plume)開始向上攀升，到達天花板時即形成天花板噴流(Ceiling Jet)進而向四周擴散。天花板噴流(Ceiling Jet)之煙氣遇到建築物四周之牆壁時，濃煙便開始從天花板往下蓄積形成煙層。傳統之煙控系統設計中，常將建築物劃分為高溫煙層與低溫空氣層，並以兩者間的介面定義為煙層高度。但實際上，高溫煙層與低溫空氣層之間會存在一煙層過渡區域（Transition zone，約為建築物高度之 1/10），此過渡區域之底部稱為煙層第一徵兆（First Indication of smoke）。因此，煙層高度應包含高溫煙層及煙層過渡區域二個區域。換言之，First Indication of smoke 6.

(23) 第二章文獻資料蒐集與分析. 之高度即為煙層高度如圖 2-1〔2〕。. 圖 2-1. NFPA 92B 定義煙層高度示意圖. (資料來源: NFPA 92B). 煙層高度之判定就目前而言，最常被使用的方法為 NFPA 92B(National Fire Protection Association 92B)採用 N 百分比分析法則(N-Percentage Rule)，建議判斷煙層底部(Smoke Layer Interface)之 N 值為 80~90，進而判斷煙層高度，其公式如下所示：. T ( z i , t )  T ( z i )  NTref (T ) / 100. (2.1). 公式符號說明: T= 煙層溫度（℃） T∞=環境溫度（℃） Tref=煙柱與環境之溫度差（℃） N=百分比例 Zi=煙柱底不離地面之淨高（m） T=時間（s）. 7.

(24) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 其主要判定方式是利用熱電偶配置於不同高度時，所量測之溫度差達一定值，作為判斷之基準，此方法僅適用於撒水頭未作動之前，因為當撒水頭作動後，熱電偶所量測之溫度將隨著撒水頭噴撒的水而冷卻，將導致無法切確得知實際之溫度。楊冠雄等人〔3〕於大空間建築自然煙控設計之全尺度實驗與驗證中，運用綜合實驗室貓道下方，每 1 公尺裝置 1 個白色燈泡，在每 5 公尺裝置 1 個紅色燈泡，而形成燈泡束，提供進行實驗時，以肉眼或攝影機觀察煙層高度。董賢聲〔4〕則藉由發射端的雷射光源發射出一個固定照度之光源，此後因量測距離內之煙濃度增加，會造成接收端的照度隨之減少，而接收端接收到的照度主要反應在電阻值的變化，經由 PC 來做訊號處理與輸出，此種訊後處理後可作為火災是否發生之依據。楊政中〔5〕在雷射煙層量測設備之性能分析中使用雷射煙層量測設備，並以火災發生後之八公尺可視距離為測試，以便估算可避難之時間，並針對光敏電阻在不同光源強度下所得之實驗數據與全暗時之情況下做比照，判斷出其影響性，此雷射煙層量測設備可有效的掌握整個空間之煙流流動，接收端使用遮光罩可有效遮蔽大部分外來光源，使量測設備的準確度增加。本研究在進行煙層量測時以照度計為接受端時，實驗中將考慮到火源光線(外部光線)的影響，另外使用遮光罩，可能會造成部分煙的累積，因此本研究不考慮使用遮光罩。 2000 年，NFPA 130(National Fire Protection Association 130)在能見度方面，建議避難標誌設施符合 7.5 呎燭光（80Lux）照度時，應在 100ft（30m）附近可辨識出來，且避難人員能見度須大於 10（m），方能安全離開煙區〔6〕。本研究將使用內政部建築研究所內煙控實驗塔之不透光分析儀之發射端發射雷射光源，在量測距離內經由受到煙粒子遮蔽而影響接收端接收電壓之變化，再透過數據擷取裝置擷取變化值，最後轉換為遮蔽率與時間之關係式，再依據 NFPA130、SFPE HANDBOOK 將能見度定義為 10（m）時，判定為煙層高度，另外本研究使用照度計，在量測一定距離內受煙粒子遮蔽，影響 8.

(25) 第二章文獻資料蒐集與分析. 其照度，再將數據依照上述定義能見度 10（m）作為煙層高度判斷。郭建成〔7〕的建築物防火避難安全性能驗證之區域模式評估分析指出，在各內部空間用途之發煙量比對時，由於簡易區域模式中發煙量的求取，皆為單位時間內生成之煙質量，故最後必須除以煙層密度才可以與建築物防火避難安全性能驗證法進行比較，且發煙量都跟發熱量成正比。建築物防火避難安全性能驗證法的火場發煙量由於只與火災成長率、居室空間面積與居室空間高度有關，因此不同發熱量所求取出來之發煙量皆對應為不同的定值。簡易區域模式發煙量的計算則會因熱釋放率、煙層高度之改變而有所變動。初期所代入的煙層高度雖然為最大值，但熱釋放率卻為最小值，所以初期的發煙量將會比較小；而逐漸到火災中期時，因熱釋放率的增加，則發煙量將會達到最大值：最後將會因為煙層高度的逐步減低，而造成發煙量的降低，考慮到熱釋放率對煙產生量穩定問題，本研究主要先以穩態火災來進行煙量公式修正。 Myung Bae Kim 和 Yong Shik Han〔8〕提出利用雷射與熱電偶為一個新的量測方式來得知溫度變化與煙的關係，利用發煙器來模擬不同火源所產生的煙，攝影拍攝在天花板噴流之煙霧到達各個熱電偶的時間與熱電偶本身有溫度變化的時間其結果是相符合的，以上研究以在天花板噴流之煙霧所產生溫差為量測目標，本研究主要設計為避難人員 1.8m 高度設定為空間平面測量位置，另外本研究空間所架設之熱電偶樹並無隨時間有溫度變化，因此，以溫差之量測方式在此並不適用。 Lougheed, G.D.等人〔9〕指出，火熱釋放率的大小，會決定煙層是否累積，若是較低的熱釋放率，煙層會因為無熱浮力而無法累積，相反的，若是火源熱釋放率夠大，整個空間就會產生空氣與煙層兩種分層，本研究針對空間火源熱釋放率影響煙層累積將會納入實驗規劃火源大小之考量。 9.

(26) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. English Heritage〔10〕提出視訊偵煙系統能夠在較大區域，像是機輪房、電器室等空間，在早期火災發生時提出警告，相對於一般偵煙探測器系統易發生誤作動或無效，視訊偵煙系統利用電腦軟體來做出判斷，實驗發現，視訊偵煙系統的優點為能夠偵測於較大空間，但是對於光線較不足或是發生在較黑的背景中產生的煙粒子過黑，其偵測速度較慢於一般偵煙系統，因此設定視訊偵煙系統需要有相當亮度的照明系統，其照明系統必須與緊急照明設備相同標準，以免發生電力不足狀況，影響偵測，視訊偵煙系統在本研究無法提供煙層定量的量測，以及受煙粒子與環境影響偵測，因此本研究不考慮使用此系統。. 第三節撒水影響煙層之相關文獻整理內政部建築研究所在 91 年建築防煙技術及實驗研究(I)排煙與撒水設備交互影響特性〔11〕研究報告內中指出由各熱電耦樹所量測到之垂直煙溫變化，當火源一點燃，則天花板附近之溫度會迅速的升高，越靠近火源處，溫度變化越大。而隨著時間的增加，煙層的厚度也逐漸的累積增加。並使用 Npercent method (N=10 %) ，火場最高溫度為 180℃，火場之初溫為 30℃，因此當熱電耦所量測到之溫度升高 15℃，則可判定煙層已降至此高度。另外實驗指出撒水之後確實可以降低火場溫度，以及排煙方向會影響撒水頭作動，煙流方向撒水頭會作動，反之無煙流而火源上方之撒水頭並不會作動，本實驗目前火場最高溫不超過 90℃，因此目前不採用使用 N- percent method。內政部建築研究所在 92 年水系統火災控制技術之研究（I）水系統效應對性能式煙控設計之模式研究與實驗驗證〔12〕研究指出針對火源熱釋放率可得知，火源位置在中心，由熱釋放率與時間關係可以知道紙張的火源成長曲線屬於快速成長，採用之撒水頭為快速反應型(RTI=33）時，熱釋放率與 10.

(27) 第二章文獻資料蒐集與分析. 溫度達到撒水作動條件時，火源很快地就受到控制並遭到撲滅；採用之撒水頭型式為緩慢型（RTI=141）因此火源在燃燒過程中由於沒有足夠之火載量以達到撒水作動條件，可以發覺在較危險之場所應當採用較靈敏的撒水頭，才能真正的達到有效控制火災並且減少損失。內政部建築研究所在 93 年滅火系統技術研發之規劃研究（I）水系統啟動機制對建築火災滅火性能之影響評估〔13〕研究指出，普通型（RTI=105）及快速反應型（RTI=33）撒水頭其啟動撒水的因子為溫度，因此實際欲使撒水頭破裂（普通型 74℃；快速反應型 68℃）的周遭溫度已高 110~120℃，其火源已成長到一定規模，只能有效的抑制火源，並無法立即有效的將火源撲滅，若利用定溫式探測器連動以及偵煙式探測器連動撒水所造成的熱釋放率約在 75kW(周遭溫度 60~40℃)時即很快受到控制而急速下降，說明當有火災發生時，火警探測器若能連動撒水系統做滅火行為，將能快速的控制火勢並予以撲滅。另外小尺寸房間平均最高溫度為 246.2℃，時間需 1164 秒；大尺寸房間平均最高溫度為 258.4℃，時間需 490.8 秒；但大空間由於氧氣供應較為充足，燃燒較為猛烈，室內達到最高溫度之時間較短。從有撒水時的層面來看，小尺寸房間撒水頭作動時間為 300 秒，室內平均最高溫度為 89.8℃，達到之時間約 309 秒；大尺寸房間撒水頭作動時間為 182 秒，室內平均最高溫度為 121.5℃，達到時間約 187.2 秒。大尺寸房間，溫度上升較快，而撒水設備作動時間亦較短。王瓊媚〔14〕區劃空間火場內撒水液滴行為之研究提到，在撒水液滴的作用下，隨著撒水時間增加，液滴與火柱區間將產生對流作用，且由於液滴粒徑越大則受火柱區流場影響越小，所以此作用將隨液滴粒徑的增加而越趨顯著。液滴粒徑越小的液滴則越易被熱氣層所帶動而散佈，因此液滴很快的便能均勻的散佈在整個空間中。在火柱區粒徑越小的液滴越不容易到達火柱基部，即火源位置，因此粒徑越小的液滴因其液滴動量越小。在火場初期， 11.

(28) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 撒水頭的作動使火場溫度可以得到良好的控制，但隨著時間的增加，在撒水液滴與火源所產生的熱氣體相互帶動牽引下，空間中的溫度呈現均勻的分佈，而粒徑越小的液滴在空間的溫度上升速率控制方面也越好。而粒徑大的液滴在撒水頭下方所形成的水柱對熱氣層有阻絕作用，所以液滴分佈濃度越大的區域其熱氣層濃度越低，不過整體而言，在空間熱氣體濃度的控制上，液滴粒徑越小則成效越顯著，本研究主要為了解撒水液滴影響煙層分佈，與溫度變化之關係，因此將變化不同液滴粒徑大小，做為實驗條件之一。王孝中〔15〕水滅火主控參數之探討，探討手動作動部分，撒佈量壓力：（0.35、0.7、1.5 及 3 kg/cm2）、質量預焚百分比（8、23 及 40％）及火載量（9、12 及 15 層木框架）對滅火效能之影響，並以整合性方法歸納並計算出針對特定火載量之滅火時間關係式。研究結果發現：1.未滅火木框架燃燒特性上最大熱釋放率與最大氧氣消耗量及二氧化碳產生量三者皆發生於質量損失 23%時，且木框架燃燒是屬於快速型火災。而一氧化碳產生量最大發生在熱釋放值最大及燃燒後期的悶燒時，木框架質量呈指數遞減。2.自動撒水對抑制燃燒的效應中得知，燃燒達自動撒水時立即撲滅，且依法規規定下撒水滅火效能甚佳。3.手動撒水時，水壓力越大滅火效能越佳，水壓 0.35 kg/cm2 的水量時所需滅火時間較 0.7、1.5 及 3 kg/cm2 長，因此並得知水壓越大時滅火時間越短，層數愈大所需滅火時間越長，但在質量預焚百分比 23%較 8%及 40%滅火時間快。4.而在滅火效能整合性分析部份，得知火載量、單位面積撒水率和時間具有. ，可預估在之關係（R2=0.82）. 特定火載量及單位面積撒水率下之滅火時間，提供各類場所以性能設計設置撒水設備之用。李佶明和湯明動〔16〕國醫中心預防火災、逃生對策及消防設備認識及簡要操作，提到火災可怕的主要乃是火災過程中，材料燃燒產生的煙與熱直接威脅到人員性命，如：氧氣耗盡、火焰之直接接觸及熱輻射、高溫氣體、 12.

(29) 第二章文獻資料蒐集與分析. 毒性氣艦（窒息性、昏迷性刺激性、其他毒害成分）、煙（視線遮蔽），火場造成濃煙往往比溫度更早達到令人難以忍受程度。真實火災發生時可能有下列狀況，易造成慌亂，保持鎮靜有利於減低受傷可能：（一）市電及緊急電均斷線，因眼睛無法立即適應緊急照明燈較暗燈光，且可能因煙霧過大而遮敝緊急照明燈原有亮度。（二）防火門動作，改變原有通道外觀，造成對環境錯誤判斷，故可能選擇錯誤避難路線。（三）撒水系統噴撒，並未斷電電器產生火花及漏電，地面積水濕滑，持續的水花影響視線。 K.Y.Li 等人〔17〕測量了不同噴淋壓力下的煙氣層溫度和厚度;結合理論分析,提出了以噴頭正下方單位面積總拖曳力和總浮力之比 D0/B0 作為煙氣層穩定性判據結果表明,D0/B0>1 時,煙氣層發生失穩,D0/B0<1 時,煙氣層發生穩定.失穩狀態下,煙氣層厚度與 D0/B0 呈近似指數增長關係。. 第四節其他相關整理葉琮勤〔18〕的大空間建築性能式煙控系統設計之 3D CFD 電腦模擬分析與全尺度實驗印證指出，在大空間之煙控系統性能式設計乃依據美國 NFPA 92B, "Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria, and Large Areas" 作為主要依據。充分考量大空間頂部之蓄煙特性，及自然排煙之性能。並以 3D CFD 電腦模擬分析及全尺度實驗印證，進行其煙控性能之驗證分析。經由分析不同火災情境之火場性質，如溫度分佈、CO 濃度分佈、能見度分佈、煙層分佈等，以判定所研究建築物大廳其採用「性能式設計」煙控系統性能，是否優於「條例式設計」煙控系統性能，進行「條例式設計煙層最佳火災情境」與「性能式設計煙層最差火災情境」之比對分析。於某建. 13.

(30) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 築物大廳進行火災煙控全尺度實驗，於實驗中收集其煙層溫度量測結果，並採用 NFPA 92B 中 N 百分比法判定煙層高度，若 N 百分比法之 N 值取 N=60 % 時，已驗證本研究建築物大廳之自然排煙系統，於非付費區發生 5 MW 火災 540 秒後，其煙層離大廳樓地板約為 17 m 以上。付費區發生 5 MW 火災 540 秒後，其煙層離大廳樓地板約為 16.8 m 以上，本實驗空間非大型建築物，且所設計之火源大小不超過以上所述，因此在 N 百分比的運用並不考慮。李訓谷〔19〕的大空間中庭建築性能式煙控系統設計分析提出經由文獻收集以及火災煙柱與煙層沈積速率之理論分析，歸納出影響大空間中庭建築煙控系統設計之重要參數，此等重要參數包含：煙柱傳輸延遲時間、天花板噴流傳輸延遲時間、煙捲吸率、機械排煙量以及自然排煙量。為了準確地預測出火災發生時煙流動特性與煙層沈積現象，採用代數方程式法以及場模式法，將模擬結果與相關文獻之實驗數據比對，以印證代數方程式法以及場模式法之適用性，接著再進一步探討此等設計參數之預測模式。另一方面，除了利用數值方法討論影響大空間中庭建築煙控系統設計之重要參數之外，以中國科學技術大學之大空間火災實驗廳進行全尺度大空間中庭建築火災實驗，進一步探討各種煙控策略對煙層沈積速率之影響，並印證利用場模式以及代數方程式法之準確性。實驗數據與模擬結果比較分析顯示，利用場模式法可準確預測出火災產生之濃煙的流動現象以及煙層沈積速率。. 第五節國內機械排煙相關規範各類場所消防安全設備設置標準準〔20〕第二十八條第一項第一款至第四款排煙設備，依下列規定設置：排煙口之開口面積在防煙區劃面積之百分之二以上，且以自然方式直接排至戶外。排煙口無法以自然方式直接排至戶外時，應設排煙機。 14.

(31) 第二章文獻資料蒐集與分析. 各類場所消防安全設備設置標準第一百八十八條第八項，排煙機應隨任一排煙口之開啟而動作。排煙機之排煙量在每分鐘一百二十立方公尺以上；且在一防煙區劃時，在該防煙區劃面積每平方公尺每分鐘一立方公尺以上；在二區以上之防煙區劃時，在最大防煙區劃面積每平方公尺每分鐘二立方公尺以上。但地下建築物之地下通道，其總排煙量應在每分鐘六百立方公尺以上。受到空間以及環境之限制，因此本研究實驗空間所設置排煙風量最大為 35.7CMM，換算實驗空間防一個防煙區劃面積為每平方公尺每分鐘 0.68 立方公尺，但所設定之火源所產生之最大煙量能在此風量範圍內得到控制。. 15.


(33) 第三章性能設計建議採用之相關計算法則. 第三章. 性能設計建議採用之相關計算法則. 目前建築物避難安全性能的建議採用之驗證項目包括居室、樓層及整棟建築物之避難安全評估。居室及樓層之避難安全評估為建築之其中任一居室或樓層發生火災，該樓層之避難人員從避難開始至避難結束之避難逃生時間，與居室到走廊、樓梯因火災造成煙層下降之危險時間相比對，驗證是否可於安全時間內完成避難行動。至於整棟建築物之避難安全性能，則為其中一居室發生火災時，建築物內全部避難人員完成避難時間是否低於煙流入樓梯時間之避難安全驗算，節錄 92 年內政部建築研究所報告中居室避難安全驗證流程如下圖 3-1 所示:. 圖 3-1. 居室避難安全驗證流程. (資料來源:內政部建築研究所水系統效應對性能式煙控設計之模式研究與實驗驗證報告) 17.

(34) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 第一節居室之煙層下降時間一般而言火災所產生之煙會隨著浮力往上昇，並會慢慢地蓄積於天花板下方，居室上層之高溫層（煙層）與下層的室溫空氣層呈現層化的狀態（zone model），並隨著火災的成長，煙層會慢慢地往下沉降。以往為確保火災避難安全，加強內部裝修的不燃化及設置排煙設備為其必要的對策。內政部建築驗究所防火避難安全性能驗證技術手冊所提到，煙層下降時間必須綜合考量其居室的形狀、用途（可燃物的發熱量）及內部裝修材料、防煙區劃排煙方式等因素，而其條件如圖3-2所示。. 圖 3-2. 煙層下降時間之計算. (資料來源: 內政部建築驗究所防火避難安全性能驗證技術手冊). 18.

(35) 第三章性能設計建議採用之相關計算法則. 1.性能式居室之煙層下降時間煙層下降時間 t 為容許煙層蓄積的體積除以煙霧產生量所得之值，而煙霧產生量為火災的發煙量（Vs）減去排煙設備的有效排煙量（Ve）。因實際上有些場所之 Vs-Ve 為負值，所以在計算設定最小值為 0.01（m3/min），其計算公式如(3.1)下所示:. t. Aroom H room  1.8 Vs  Ve,0.01. (3.1). t：該居室火災產生的煙層下降達到避難障礙高度的時間（min） Aroom：該居室樓地板面積（m2） Hroom：該居室之平均天花板高度（m） Vs：煙霧產生量（m3/ min） Ve：有效排煙量（m3/ min）. 19.

(36) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 第二節性能式煙的發生量計算內政部建築驗究所防火避難安全性能驗證技術手冊所提到，火災發生時，單位時間所產生之發煙量必須考量其居室的形狀、用途（可燃物的發熱量）及內部裝修材料等因素，而其條件如圖 3-3 所示。. 圖 3-3. 發煙量 Vs 之計算. (資料來源: 內政部建築驗究所防火避難安全性能驗證技術手冊). 煙產生量（Vs）計算式如公式(3.2)所示:. . Vs  9 f   m Aroom  3 H low 1. 5. 3.  H low  H room  1.8. 5. 3. . (3.2). αf 、αm ：根據堆積可燃物與內部裝修材料燃燒特性而選定之火災成長率 Aroom：該居室之樓地板面積（m2） Hlow：從該居室樓地板面最低點起算之平均天花板高度（m） Hroom：從該居室之基準點起算之平均天花板高度（m） 20.

(37) 第四章實驗規劃. 第四章實驗規劃本計畫案為針對內政部建築研究所出版之建築物防火避難安全性能驗證技術手冊〔21〕中「下降煙層計算基本原則」與「煙的發生量」提出修正建議，並提出其他可能受到撒水作用影響的避難驗證公式修改方向。在火源設定方面，本研究主要設計以 A 類(木框架、PU 沙發泡棉)火災與 B 類(汽油、庚烷)火災設定為模擬居室空間中傢俱、辦公椅、油池火災情境之燃料，另外本研究參考歷年來判斷空間煙層方法，採用以溫度(N 百分比) 1、能見度(10m)為煙層高度之判斷定義，性能式公式修正並無考量到撒水情況，因此將實驗情境之居室空間設定為無設置撒水系統與有設置撒水系統來分別作討論，記錄於上述兩種情境下，空間溫度與能見度之變化。從性能化煙控公式中可以得到，煙產生量與燃料之熱釋放率具有一定之關係，因此本研究利用內政部建築研究所的 ISO 9705 量測燃料熱釋放率及利用 Load cell 來得知質量損失，並計算出燃料之熱釋放率，同時以實驗來作公式驗證，來達到修正公式以及了解公式使用限制。另外運用 FDS 模擬，可預先模擬比較與實驗之差異，檢討模擬是否可切實反映出實際之情況，進而減少實驗成本。此章節將首先介紹實驗場地與實驗中所使用之量測儀器。. 1. N 百分比:根據 NFPA 98B 建議判斷煙層底部(Smoke Layer Interface)之 N 值為 80~90，. 進而判斷煙層高度，由於實驗結果顯示空間無明顯溫差，因此本研究不考慮採用。. 21.

(38) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 第一節實驗場地本計畫實驗場地配合本所研究案，擬選定本所台南防火實驗室煙控實驗塔，如圖 4-1、圖 4-2 所示，本研究已完成之量測煙層之實驗規劃設計如表 4-2、表 4-3，並依照規劃之實驗進行煙層量測，實驗空間設定為一般居室空間，其樓地板距離天花板為 2.8m，空間邊長 11.8m、空間寬度為 4.4m，將火源設定於實驗空間中地面中心位置，另外實驗空間設有不透光率分析儀，其量測設定高度為 1.8m，來作為能見度的量測點之一，於實驗空間離火源 4.5m 與 5m 裝設熱電偶樹（Thermocouple Tree）來測量不同高度其溫度隨著時間之變化。. 圖 4-1. 實驗規劃場地. 圖 4-2. 實驗模擬場地. (資料來源:本研究自行整理). (資料來源:本研究自行整理). 22.

(39) 第四章實驗規劃. 第二節實驗設備簡介一、實驗量測設備 (一)數位式照度計數位式照度計各部份之裝置說明顯示於圖 4-3：. 圖 4-3. 數位式照度計之裝置說明. (資料來源:本研究自行整理). 1.液晶顯示器：可提供照度範圍有 20, 200, 2000, 20000 Lux/Fc 並有 RS-232 介面可與電腦連線。 2.感光體：量測光源照度，再透過光檢測器引線顯示數據於液晶顯示器。 3.型號：TES-1336A. (二)資料擷取系統本實驗中收集與記錄實驗數據用之資料擷取系統如圖 4-4. 23.

(40) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 圖 4-4. 資料擷取系統示意圖. (資料來源:本研究自行整理). 實驗中使用感測器（熱電偶）所量測的類比電壓訊號源，可經由連接資料擷取系統（Data Acquisition）所量測之訊號源，將類比訊號（Analog Signal）轉換成數位訊號（Digital Signal）並能夠顯示於電腦螢幕端。 (三)不透光率分析儀(CODEL Model 200T) 圖 4-5、圖 4-6 為本實驗中收集與記錄空間中煙層能見度之儀器. 圖 4-5 (資料來源:本研究自行整理). 24. 不透光率分析儀.

(41) 第四章實驗規劃. 圖 4-6. 不透光率分析儀(數據顯示面板). (資料來源:本研究自行整理). 1.特性：CODEL Model 200T 為光束不透光率分析儀，由兩組發射接收單元及一組控制器構成，發射接收單元安裝於煙對邊，適合即時監測不透光率。 2.量測項目：不透光率 (opacity) 。 3.量測範圍：0-100%不透光率 0-999mg/N.m3 可設定。. (四)LED 杯燈. 圖 4-7. 照度計之 LED 杯燈燈源圖. (資料來源:本研究自行整理). 1.光束角度:10° 2.低熱度光束，無紫外線 25.

(42) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. (五)Load cell 主要為量測 92 無鉛汽油、庚烷等燃燒之質量損失率（mass lose rate），量測並將資料傳輸至電腦儲存，如圖 4-8 所示。. 圖 4-8. 量測質量損失之 Load cell 示意圖. (資料來源:本研究自行整理). 1.最大載重:10 公斤，精度為 0.01 克之荷重元件 (六)四用氣體偵測器圖 4-9 為本研究所使用之四用氣體偵測器量，主要用途為測量實驗空間中氧濃度變化情況。. 圖 4-9 (資料來源:本研究自行整理). 26. 四用氣體偵測器示意圖.

(43) 第四章實驗規劃. 1.大小:131×70×52 mm 2.溫度:-20 ~ 50℃ 3.量測項目: 如表 4-1 所示表 4-1 四用氣體偵測器檢測範圍與限制探測器體種類檢測範圍解析度硫化氫（H2S） 0-200ppm 1ppm 一氧化碳（CO） 0-1000ppm 1ppm 氧氣（O2） 0-30.0％ 0.1％vol 可燃性氣體（LEL） 0-100％或 0-5.0％v/v 1％LEL (資料來源:本研究自行整理). (七)ISO 9705 國際標準 ISO 9705 測試法(1993)主要構成可分為兩個部分：火災試驗房間與包括集煙罩、排氣風管的排氣系統(圖 4-10)。實驗樣品置於集煙罩下進行熱釋放率實驗，當集煙罩收集後，進入排氣風管中，在管道中經由取樣管進入氣體分析儀，因而可測出 O2、CO2、CO 等氣體濃度，並配合風管中設置的熱電偶和雙向皮托管分別測出溫度和流速，因此可利用實驗計算原理算出試驗過程之熱釋放率和燃燒產物的產生率。 Optical Density (Lamp /Photocall ). Gas Analysis (O2 ,CO ,CO2 ) Volume low (Temperature and Differential Pressure). Exhaust Gases Exhaust Hood. 2.4m. Doorway 0.8m*2.0m. 3.6m. 圖 4-10. ISO 9705 實驗設備示意. (資料來源:ISO9705) 27.

(44) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 1. 集煙罩及排氣導管(Hood and exhaust duct) 排氣系統主要包含集煙罩、排氣導管及可讓氣體混合均勻的擾流片。集煙罩設置於分析房間開口上方，收集從房間開口部所流出之燃燒產物並經由排氣導管抽至氣體分析儀中進行分析。 2. O2/CO/CO2 氣體分析儀(Gas Analyzers) O2 氣體分析儀採用順磁性(Paramagnetic) 氣體分析儀，測量範圍 0~21% vol. O2。CO/CO2 採用非散射性紅外線(NDIR) 氣體分析儀，測量範圍為 0~1% CO 及 0~10% CO2。 3. 理論質量損失率計算熱釋放率 1983 年 Babrauskas〔22〕之研究中指出油盤火焰之熱釋放率與油盤表面積有關，而熱釋放率之大小可以利用燃料質量損失率直接表示，並由許多實驗中歸納出油盤火焰之單位面積質量損失率與油盤直徑之關係式如下公式(4.1)所示：. m "  m " (1  e  k D ). (4.1). ". m " 、 m  分別表示實際油盤及無限大之油盤燃燒單位面積質量損失. 率，對於不同燃料而言有不同之質量損失率，D 為油盤直徑，若油盤為方形或不規則形狀，則以其燃燒表面面積換算出對應此面積之直徑方式求得，計算式中之 k (extinction-absorption coefficient)與β(mean-beam-length corrector)則與燃料燃燒特性有關，因其燃燒產物及火焰型態結構不同而有所差異，取決於火焰煙氣粒子(soot)熱吸收及火焰焰色形成之輻射熱傳行為，一般而言在液態有機燃料中此兩參數之乘積為一固定值，並不得將兩參數分開單獨納入計算式中。在油盤燃燒實驗中由燃燒中期部分與時間呈現之線性關係求得其質量損失率 m " (kg/s)，再乘以汽油的燃燒熱△hc、A 28.

(45) 第四章實驗規劃. (m2)油盤表面積及燃燒效率χ後，得到實際之熱釋放率如下公式(4.2)所示： . ". .. Q M ,Th    m  A  hc. (4.2). (八)熱電偶(Thermocouple) 使用 0.32mm K-type (Chromel-alumel thermocouple) 之熱電偶。實驗使用了許多熱電偶來量測室內的溫度變化，以十二支熱電偶為一組進行量測，垂直方向綁於細鐵鏈上組成一組熱電偶樹；總共在實驗模型中用了 2 組熱電偶樹，主要是用來蒐集不同高度溫度的數據，熱電偶樹編號為 T1 設置於離火源 4.5m 處，T2 設置於離火源 5.5m 處如圖 4-11(a)，自天花板下 3 公分、10 公分、20 公分、40 公分、60 公分、100 公分，各分配六個量測點；天花板下 100 公分後，每 30 公分分配一點，亦分配 3 點；其於的熱電偶位置量測配置如圖 4-11(b)所示。. N. 火源. 11.8m. 4.5m T1 1m T2. T1、T2:熱電偶樹. 4.4m. 圖 4-11. (a)熱電偶樹設置俯視圖. (資料來源:本研究自行整理). 29.

(46) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 1m. 4.5m. 3 cm 7 cm. 3cm 7cm. 10 cm. 10cm. 20 cm. 20 cm. 20 cm. 20 cm. 40cm. 40 cm. N. 2.8m. 熱電偶 T2. T1 火源 11.8m. 圖 4-11. (b)熱電偶樹設置側視昇位圖. (資料來源:本研究自行整理). (九)實驗空間撒水設備火災為一種「燃燒放熱現象」，一般自動撒水系統中的撒水頭，是透過感熱元件，感受火災時所產生的熱而啟動；而在火場中，熱透過輻射、對流與傳導三種方式傳遞；過去研究顯示，影響撒水頭啟動（密閉式撒水頭）最主要的熱傳遞方式，是火場中以空氣為介質的「熱對流」傳遞方式。建築空間內發生火災時，火源上方的空氣受火源影響，會產生上浮力，形成上升氣流，上升氣流到達天花板，便會四處逸散，形成天花板氣體噴流。天花板氣體噴流層大約是火源與天花板距離的 5~12%，而溫度最熱、流速最大的區域大約是在火源與天花板距離的 1%左右，而此溫度層所傳遞的熱也是啟動撒水頭的主要因素；現行消防法規規定，撒水頭必須設置在天花板下三十公分內，便是為了能讓撒水頭能有最佳的反應條件，避免撒水頭過早或太晚作動；不過，也不能夠距離天花板過近，免得撒水頭處於 30.

(47) 第四章實驗規劃. 天花板下方空氣流動不佳的死角。撒水頭裝設如圖 4-12 與流量計、壓力計顯示面板設置如圖 4-13 所示。. 圖 4-12. 撒水頭裝設示意圖. (資料來源:本研究自行整理). 圖 4-13. 流量計與壓力顯示面板示意圖. (資料來源:本研究自行整理). 當火災發生時，隨著灑水系統的作動，雖然會使燃燒中的物質燃燒強度變弱，並降低空間環境溫度，但因而產生更多的黑煙與水蒸氣，使得空間中煙層產生亂流迅速下降，降低能見度，因此延誤逃生或造成逃生的困難，將對人員生命造成危害。本研究依消防法，每一個灑水頭有效防護面. 31.

(48) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 積計算，灑水頭防護半徑為 2.3m，則每一個灑水頭最大有效防護面積為 =10.56 m2；依法規設置撒水頭數量=52.36/10.56=5 個，本研究主要針對灑水後影響煙層下降時間，並非為防止火勢增長，因此實際作放射時灑水頭數量則選用一顆，觀察灑水後煙層下降之情況。其灑水頭設置位置如下圖 4-14 所示: N. 4.7m. 1.9m 撒水頭. 0.7m 不透光率分析儀 1.8m. 2.8m. 照度計測點 1m 照度計測點 0.8m 火源 11.8m. 圖 4-14 (資料來源:本研究自行整理). 32. 撒水系統設置位置實驗側視圖.

(49) 第四章實驗規劃. 第三節實驗量測位置本研究為了探討居室空間於無通風(無排煙)情況下煙層於 1.8m 之分佈情況，將利用 12 組照度計，來量測實驗空間中各點能見度與時間之變化，作為煙層分佈的判斷依據，首先實驗設定以火源為 30.48cm 大小之油盤，燃料為 92 無鉛汽油，火源位置於實驗空間地面中央，將 12 組照度計放置於實驗空間，共十二個量測點，主要是為了考量到避難人員高度所設定，因此量測點均為離地面高度 1.8m，各點所測得之分佈，由圖 4-15 可見。實驗規劃火源設置位於煙控實驗場中心點。圖 4-16 為 30.48cm 油盤大小，燃料為 92 無鉛汽油穩態火源進行中實驗。 0.25m 0.25m. 1.5m. 1.5m. 0.25m 0.25m. N. U3. 1.5m U2. 1.5m U1. 1.5m. 火源 11.8m L3 L2. R1. L1. R2. R3. 1.5m D1. 1.5m D2. 1.5m D3. 4.4m. 圖 4-15. 照度計 12 個量測點配置俯視圖. (資料來源:本研究自行整理) 33.

(50) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 圖 4-16 (資料來源:本研究自行整理). 34. 30.48cm 油盤穩態火源實驗相片.

(51) 第四章實驗規劃. 第四節實驗設計與規劃一、熱釋放率量測於修正公式內提到煙產生量與燃料本身之熱釋放率有直接關係，因此先進行熱釋放率量測實驗，使用 Load cell 測量燃料之燃燒率（Burning Rate）及計算熱釋放率（Heat Release Rate），另與內政部建築研究所內 ISO9705 所量測熱釋放率作比較，以確立居室空間所設計之火源熱釋放率值，其燃料與面積變化設置條件如表 4-2、表 4-3、表 4-4 所示: 表 4-2. 92 無鉛汽油與庚烷之油盤大小條件油盤直徑燃料種類實驗設備 (cm) 30.48 92 無鉛汽油 1. ISO9705 36.57 (92 unleaded gasoline) 2. Load Cell 45.72 30.48 庚烷 1. ISO 9705 36.57 2. Load Cell (heptane) 45.72 (資料來源:本研究自行整理). 表 4-3 PU 沙發泡棉之油盤大小條件燃料種類油盤直徑實驗設備 (cm) 45 1. ISO 9705 沙發 PU 泡棉 51 2. Load Cell 57 (資料來源:本研究自行整理). 表 4-4 燃料種類木框架. 木框架之數量條件燃料說明實驗設備 14 層*10 支*1 堆 1. ISO 9705 14 層*10 支*2 堆 2. Load Cell 14 層*10 支*3 堆. (資料來源:本研究自行整理) 35.

(52) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 二、居室空間情境規劃本章將居室空間分為兩種情境分別為無設水系統火災實驗與設置水系統火災實驗，本研究將此兩種情境分為兩組實驗流程表(如表 4-5、4-10)。表 4-6 居室空間無設水系統火災實驗，主要針對居室空間無設置水系統中「下降煙層計算基本原則」與「煙的發生量」公式修正，實驗規劃火源以 A 類(木框架、PU 沙發泡棉)火災與 B 類(汽油、庚烷)火災為模擬居室空間中傢俱、辦公椅、油池火災情境之燃料，其實驗設計條件如表 4-6~表 4-9 所示。表 4-41 居室空間設置水系統火災實驗，主要是針對在撒水情況下，煙層下降時間與煙產生量之公式修正，又撒水系統為影響煙層之變數，因此需確立水系統撒水頭之特性，實驗設計條件如表 4-11 所示。 (一)、居室空間無設水系統火災實驗流程說明判斷空間中煙層下降時間，除使用內政部建築研究所煙空實驗塔內之煙量測儀為 1.8m 能見度之量測儀器，本研究另設計以照度計來量測不同空間高度之能見度，並確立照度計(接收端)與燈泡(發射端)之最佳量測間距。修正於無抽風無供氣情況下之居室空間煙產生量公式與煙層下降時間公式，設計實驗 2，將實驗所規劃之火源放置於實驗空間地面中心，同時將量測能見度與溫度之設備置於實驗空間，為煙層判斷之依據，將所得數據，整理後帶入修正公式，其分析結果於第五章內說明。為修正居室空間於有抽風有供氣情況下，煙層下降時間與煙產生量之公式進行實驗 3 其分析結果，詳細說明於第五章內。. 36.

(53) 第四章實驗規劃. 表 4-5. 居室空間無設水系統火災實驗流程表. 居室空間無設水系統火災實驗實驗流程說明將照度計與燈泡，變化相對距離，量測燈泡照度變化，再與內政部建築研究所內不透光分析儀所量測能見度作比對，調整照度計 1 與燈泡相對位置。以汽油、庚烷、木框架、PU 沙發泡棉為火源，並於天花板上與照度計旁裝設熱電偶（Thermo couples）測量其溫度，量測空間 2 1.8m 高度能見度分佈，並修正煙層下降與發煙量公式。以汽油、庚烷、木框架、PU 為火源，變化空間抽風口風速，量 3 測空間 1.8m 高度能見度分佈，並修正煙層下降公式。 (資料來源:本研究自行整理). 表 4-6. 居室空間無設水系統火災實驗參數表-汽油. 編號燃料. 實驗條件火源條件說明. 抽風量(m3/min). 油盤ψ24.38cm,油量0.5L. 油盤ψ30.48cm,油量0.5L. 1. 汽油. 油盤ψ36.57cm,油量0.5L. 油盤ψ45.72cm,油量0.5L. (資料來源:本研究自行整理). — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71. 備註:－為抽風口密封，無抽風量. 37.

(54) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 表 4-7. 居室空間無設水系統火災實驗參數表-庚烷. 編號燃料. 實驗條件火源條件說明. 油盤ψ24.38cm,油量1L. 油盤ψ30.48cm,油量1L. 2. 庚烷. 油盤ψ36.57cm,油量1L. 油盤ψ45.72cm,油量1L. (資料來源:本研究自行整理). 38. 抽風量(m3/min) — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 備註:－為抽風口密封，無抽風量.

(55) 第四章實驗規劃. 表 4-8. 編號燃料. 居室空間無設水系統火災實驗參數表-木框架實驗條件火源條件抽風量(m3/min) 說明. 柳安(30cm*1.5cm*1.75cm),14層*10支*1堆,27g/支. 柳安(30cm*1.5cm*1.75cm),14層*10支*2堆,27g/支. 3. 木框架. 柳安(30cm*1.5cm*1.75cm),14層*10支*3堆,27g/支. 柳安(30cm*1.5cm*1.75cm),14層*10支*4堆,27g/支. (資料來源:本研究自行整理). — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71. 備註:－為抽風口密封，無抽風量. 39.

(56) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 表 4-9. 居室空間無設水系統火災實驗參數表-泡棉. 編號燃料. 實驗條件火源條件說明. 體積0.015m3,重量0.5g. 體積0.06m3,重量0.6g. 4. 泡棉. 體積0.07m3,重量0.7g. 體積0.1m 3,重量0.8g. (資料來源:本研究自行整理). 抽風量(m3/min) — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71 — 12.29 18.05 24.1 29.86 35.71. 備註:－為抽風口密封，無抽風量. (二)、居室空間設水系統火災實驗流程說明為能修正於撒水情況下煙層下降之公式修正因此先進行實驗 1 為變化不同水量與壓力來確認水系統之撒水頭特性，將來變化不同水量、壓力影響煙層條件，之後實驗 2、3，其實驗方法與表 4-5 中實驗 2、3 相同，分析結果於第六章詳細說明。另外使用 FDS 模擬程式模擬實際情形，將模擬結果數據與所得數據進行比對分析。. 40.

(57) 第四章實驗規劃. 表 4-10 居室空間設置水系統火災實驗流程表居室空間設置水系統火災實驗流程說明. 實驗 1. 變化水系統水量與壓力，量測撒水頭 k 值. 2. 以汽油、庚烷、木框架、PU 沙發泡棉為火源，以不透光分析儀與照度計來量測空間 1.8m 高度能見度，並修正煙層下降與發煙量公式。. 以汽油、庚烷、木框架、PU 為火源，變化空間抽風口風速，並變化水量，量測空間 1.8m 高度能見度分佈，並修正煙層下降公式。 (資料來源:本研究自行整理) 3. 表 4-11 居室空間設置水系統火災實驗條件表實驗條件編號燃料. 火源條件說明油盤ψ24.38cm,油量0.5L 油盤ψ30.48cm,油量0.5L. 1. 汽油油盤ψ36.57cm,油量0.5L 油盤ψ45.72cm,油量0.5L 油盤ψ24.38cm,油量1L 油盤ψ30.48cm,油量1L. 2. 庚烷油盤ψ36.57cm,油量1L 油盤ψ45.72cm,油量1L 柳安(30cm*1.5cm*1.75cm),14層*10支*1堆,27g/支柳安(30cm*1.5cm*1.75cm),14層*10支*2堆,27g/支. 3. 木框架柳安(30cm*1.5cm*1.75cm),14層*10支*3堆,27g/支柳安(30cm*1.5cm*1.75cm),14層*10支*4堆,27g/支體積0.015m3,重量0.5g 體積0.06m3,重量0.6g. 4. 泡棉體積0.07m3,重量0.7g 體積0.1m3,重量0.8g. (資料來源:本研究自行整理). 抽風量(m3/min). 撒水. — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71 — 35.71. 撒水放水量:1(l/min). 備註:－為抽風口密封，無抽風量 41.


(59) 第五章居室空間無設撒水系統火災實驗結果與分析. 第五章. 居室空間無設撒水系統火災實驗結果與分析. 本年度研究計畫以第四章所介紹的實驗場地及設備，目前已完成兩種情境與四種火源及於五種抽風量下共 40 項實驗，完成公式修正，所進行實驗多達 300 次以上。. 第一節火源熱釋放率量測實驗從性能化煙控公式中可看到，煙產生量與燃料本身熱釋放率有關，因此本研究首先進行燃料之熱釋放率的量測，為掌握不同火源的熱釋放率，故在內政部建築研究所之 ISO9705 煙罩下進行火源熱釋放率量測實驗，另外使用 Load cell 進行質量損失的量測，實驗設定火源燃料為 92 無鉛汽油、庚烷與 PU 沙發泡棉及木框架，實驗用火盤為直徑 30.48cm、36.47 cm 及 45.72cm 等不同大小之油盤，目的為求得各種燃料於不同火盤面積大小變化下所產生之熱釋放率，並使用 Load cell 量測質量損失，並計算出熱釋放率，來與 ISO9705 所量測出熱釋放率來進行比較，實驗情形如圖 5-1、5-2 所示。圖 5-3 為一組木框架實驗前照片。. 圖 5-1. ISO9705 煙罩下 92 無鉛汽油 45.72cm 油盤實驗相片. (資料來源:本研究自行整理). 43.

(60) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 圖 5-2. ISO9705 煙罩下庚烷 45.72cm 油盤實驗相片. (資料來源:本研究自行整理). 圖 5-3. 木框架 1 組之實驗照片. (資料來源:本研究自行整理). 本研究挑選探討 92 無鉛汽油與庚烷之熱釋放率，於直徑 30.48cm 油盤內盛入 0.5L 的 92 無鉛汽油，並在油盤下方設置 Load cell，來量測質量損失，計算出熱釋放率，再與 ISO9705 所量測之熱釋放率進行比對，圖 5-4 與圖 5-5 為直徑 30.48cm 92 無鉛汽油之熱釋放率實驗計算與量測結果，由圖 5-4 與圖 5-5 發現直徑 30.48cm 油盤之 92 無鉛汽油，經由質量損失計算所得到之熱釋放率與 ISO9705 所量測之熱釋放率相當吻合。. 44.

(61) 第五章居室空間無設撒水系統火災實驗結果與分析. 92無鉛汽油-HRR-30.48cm油盤 80 HRR. 70. HRR(kW). 60 50 40 30 20 10 0 0. 圖 5-4. 100. 200. 300. 時間s. 直徑 30.48cm 油盤 92 無鉛汽油所計算之熱釋放率曲線. (資料來源:本研究自行整理). THR. 80. 18. 70. 16. 60. 14. 50. 12. 40. 10. 30 8. 20. 6. 10. 4. 0 -200. -100. -10 0. 100. 200. -20. 300. 400. Total Heat Released(MJ). Rate of Heat Release (kW). RHR. 5002 0. Time (sec). 圖 5-5. 直徑 30.48cm 油盤 92 無鉛汽油所量測之熱釋放率曲線. (資料來源:本研究自行整理). 燃料為庚烷，直徑 30.48cm 油盤實驗，其熱釋放率量測結果來進行比較如圖 5-6、圖 5-7，由圖中得到直徑 30.48cm 的油盤，燃料為庚烷其質量損失所得到之熱釋放率與 ISO9705 所量測之熱釋放率亦相當符合，因此將來實驗中油類熱釋放率可參考由質量損失所計算之熱釋放率來進行相關試驗。. 45.

(62) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 庚烷-HRR-30.48cm油盤 100. HRR. HRR(kW). 80. 60 40. 20 0 0. 圖 5-6. 200. 400. 600時間s. 直徑 30.48cm 油盤庚烷所計算之熱釋放率曲線圖. (資料來源:本研究自行整理). 圖 5-7. 直徑 30.48cm 油盤庚烷量測之熱釋放率曲線圖. (資料來源:本研究自行整理). 46.

(63) 第五章居室空間無設撒水系統火災實驗結果與分析. 第二節時間與煙產生量公式修正一、照度計與燈泡變化距離實驗量測結果為了瞭解燈泡與照度計間距照度關係以下所得數據將視為日後校正照度計與燈泡變化距離時之基準，由圖 5-8 來看，X 軸為照度計與燈泡之間距離，Y 軸為燈泡給與照度計之照度，可見隨著距離加大，其燈泡照度隨之影響。. LED投射燈不同距離之照度. 照度(LUX) 10000. 照度(LUX). 8000 6000 4000 2000 0 0. 20. 圖 5-8. 40 60 距離(cm). 80. 100. 照度計與燈泡相對距離與照度變化關係圖. (資料來源:本研究自行整理). 二、火源置中之 30.48cm 油盤實驗量測點間距結果內政部建研所之不透光率分析儀所顯示數據為光的遮蔽率，利用 SFPE handbook 內光的遮蔽率(%)公式，詳細如下: .. 1 I. I0.  1  e  kl. (5.1). I0 ：原始亮度 47.

(64) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. I：瞬間亮度 k：消光係數(1/m) l：發射端與接收端距離(m) 針對發光體來計算能見度 S 之公式如下:. kS 8. (5.2). 設定發射端為發光體，能見度設定為 10m，因此 K 值代 0.8(1/m)，L 為 4.4m，經由遮蔽率公式計算後，得到為 97%，因此當不透光率分析儀量測到數值為 97%之時間，即判定為煙層到達時間，另外考量到不透光率分析儀量測點有限，無法一次多點量測，因此本研究採用照度計來作為實驗空間能見度之量測，為了將照度計所量測之能見度時間基準與不透光率分析儀相同，因此將將照度計與燈泡設置七個量測點，與不透光率分析儀呈平行，實驗架設圖片如圖 5-9 所示。本研究以火源為直徑 30.48cm 油盤之 92 無鉛汽油來作測定，實驗結果如圖 5-10 可得知，當將照度計與燈泡間距設置為 0.4m 時，所設置之七個量測點，各點所測得之能見度達 10m 之時間與不透光率分析儀相同，因此往後照度計與燈泡間距設定為 0.4m，圖 5-10 可見實驗前能見度皆顯示高於 100m 範圍，點火後約 180 秒後各量測點皆達能見度小於 10m，與煙控實驗場內所裝設之不透光率分析儀所讀取能見度小於 10m 時間點相同，另外可得之 500ml 汽油約燃燒約 360 秒。. 48.

(65) 第五章居室空間無設撒水系統火災實驗結果與分析. 圖 5-9. 火源置中之 30.48cm 油盤照度計與燈泡設置位置圖. (資料來源:本研究自行整理). 汽油-30.48cm-於180cm量測能見度(間距35cm). 能見度(m). 100 90 80 70 60 NO1-1能見度(m) NO2-1能見度(m) NO3-1能見度(m) NO4-1能見度(m) NO5-1能見度(m) NO6-1能見度(m) NO7-1能見度(m) 遮蔽率%換算能見度. 50 40 30 20 10 0 0. 20. 40 60. 圖 5-10. 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 時間(s). 火源置中之 30.48cm 油盤汽油實驗能見度與時間關係圖. (資料來源:本研究自行整理). 由於照度計主要是依賴外部光源來顯示數據，為考慮到實驗中，火源亮度是否會影響照度計量測燈泡所給與照度之數據，因此本研究將照度計設置距離火源 1m、1.5m、2m 處三個量測點，高度皆為 1.8m，火源以直徑 30.48cm 49.

(66) 水系統滅火設備對避難安全性能之影響研究. 的 92 無鉛汽油來測定，實驗結果如圖 5-11 可見，量測點距離火源 1m 之後，所測得數據可知大約為 3Lux 以下，而依照圖 5-8 顯示，當照度計與燈泡距離為 0.4m 時，其照度為 1400Lux 左右，因此火源對於照度計於 1m、1.5m、 2m 處三個量測點影響不大，但考慮到儀器本身環境溫度限制，因此設定量測點皆以距離火源中心 1.5m 之後較為妥當。. 火源亮度影響於不同距離之比較. 亮度Lux 5. R1-1(距離火源1m) 4. R2-1(距離火源1.5m) R3-1(距離火源2m). 3. 2. 1. 0 0. 50. 100. 150. 200. 250. 300. 350. 400. 時間s. 圖 5-11. 直徑 30.48cm 油盤之汽油實驗火源影響照度計亮度圖. (資料來源:本研究自行整理). 三、實驗空間 1.8m 高度能見度於 10m 時煙層分布情況為探討實驗空間，煙層是否均勻，因此，本研究設定火源為直徑 30.48cm 之油盤，燃料為汽油，火源位於空間地面中央，將照度計與燈泡間距設置為 0.4m，架設於實驗空間共十二個量測點，量測高度皆位於 1.8m，各點所測得之分佈，由圖 4-13、圖 4-14 可見，另外實驗實際架設情況如圖 5-12 示，實驗結果如圖 5-13 可得知，實驗空間內顯示出，量測點 D3 為最快能見度達到 10m 以下，在同時，空間其他量測點所呈現能見度數值與 10m 之數值差. 50.