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自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究

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(1)自動撒水設備對騎樓空間機車火災防 護效果之實驗研究. 內政部建築研究所自行研究報告 中華民國 95 年 12 月.

(2) 095301070000G2002. 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防 護效果之實驗研究. 顧. 問:陳建忠組長. 研究主持人:張尚文助理研究員 協同主持人:蘇鴻奇副研究員 研 究 助 理 :詹家旺專案助理. 內政部建築研究所自行研究報告 中華民國 95 年 12 月.

(3) ARCHIECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR REASEARCH PROJECT REPORT. Experimental study of the effects of automatic sprinkler on the fire protection of arcade space. BY Chien-Jung Chen Shang-Wen Chang Hung-Chi Su Chia-wang Chan. December 31, 2006.

(4) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 內政部建築研究所自行研究報告. 年度. 95.

(5) 目次. 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 目次 表次............................................................................................................ II 圖次...........................................................................................................III 摘要............................................................................................................V 第一章 緒. 論...........................................................................................1. 第一節 前 言......................................................................................1 第二節 研究緣起................................................................................2 第三節 文獻回顧................................................................................3 第四節 實驗流程................................................................................8 第二章 機車火災分析理論與實驗設備 ................................................11 第一節 10MW 的燃氣分析儀概述 ....................................................11 第二節 氧氣消耗法分析熱釋放率原理 .........................................12 第三節 熱釋放率與火焰高度關係式 .............................................14 第四節 我國滅火設備規定..............................................................15 第五節 小結......................................................................................20 第三章 實驗與觀察 ................................................................................21 第一節 實驗設計..............................................................................21 第二節 實驗結果分析與討論..........................................................27 第三節 小結......................................................................................49 第四章 結論與建議 ................................................................................51 第一節 結論......................................................................................51 第二節 建議......................................................................................52 附錄一 本研究參與研發之「水霧式隔煙系統」專利草案 附錄二 細水霧公告專利產品(摘錄) 附錄三 UL2167 細水霧滅火系統相關測試規範(節錄) 參考書目…………………………..……………………………………91 I.

(6) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 表次 表 表 表 表 表. II. 1-1 1-2 1-3 2-1 2-2. 機 車 停 放 情 形 統 計 表 ................................................................3 機車可燃成分分析表 .....................................................................5 塑膠材料與機車零組件分析表 .....................................................5 特殊空間消防安全設備使用限制表 ...........................................16 撒水頭標示溫度表........................................................................19.

(7) 圖次. 圖次 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖. 1-1 機車構成材料分析圖 .....................................................................4 1-2 機車使用之塑膠材料分析圖 .........................................................4 1-3 實驗流程圖....................................................................................10 2-1 燃氣分析儀構造圖........................................................................12 3-1 第一次實驗設置情形 ...................................................................23 3-2 第二、三、四次實驗實驗設置情形 ...........................................26 3-3 無撒水防護下 1 輛機車實驗情形圖 ...........................................29 3-4 無撒水防護下 2 輛機車實驗情形圖 ...........................................30 3-5 無撒水防護下 3 輛機車實驗情形圖 ...........................................32 3-6 無撒水防護下 5 輛機車實驗情形圖 ...........................................34 3-7 撒水標準配置防護下 5 輛機車實驗情形圖 ...............................36 3-8 撒水集中配置防護下 5 輛機車實驗情形圖 ...............................38 3-9 撒水一齊開放防護下 5 輛機車實驗情形圖 ...............................39 3-10 1、2、3、5 輛機車無撒水防護熱釋放率圖 ............................43 3-11 機車數量與熱釋放率分析圖 .....................................................43 3-12 火焰高度與熱釋放率分析圖 .....................................................44 3-13 5 輛機車有無防護之熱釋放率圖 ..............................................46 3-14 溫度量測點分佈圖......................................................................48 3-15 TC12(騎樓天花板)溫度分析圖 .............................................48 3-16 TC8(一樓陽台)溫度分析圖 ...................................................49. III.

(8) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. IV.

(9) 摘要. 摘要 關鍵詞:機車火災、自動撒水設備、延燒. 一、 研究緣起 民國 92 年 9 月 1 日蘆洲大囍市社區一樓穿堂之機車火災延燒 到建築物,造成 14 人死亡 70 人輕重傷,2 棟 8 層樓公寓毀損,停 放在建築物周遭的機車火災問題,引起社會大眾的重視。機車停 放在建築物周圍的情形十分普遍,而機車一旦發生火災,火焰可 能在 100 秒時間即達到 3.9m 以上,火勢猛烈迅速且延燒到建築物 的危險潛勢極高,如何防止機車火災延燒到建築物的對策,值得 研究。 二、 研究方法及過程 (一) 文獻回顧:收集機車火災有關研究、火災學相關理論、國內 外有關消防規定之回顧與整理。 (二) 實驗規劃:利用文獻整理結果及本研究需求,進行全尺寸撒 水防護實驗規劃。 (三) 實驗結果分析與改進設計:分析機車火災實驗結果,觀察分 析延燒燃燒行為、熱釋放率、溫度等,參照消防法規規定及實 驗結果,重新設計撒水配置,尋求可以「抑制」及「控制」機 車火災的配置。. V.

(10) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. (四) 結論與建議:依據科學實驗結果及學理分析說明,兼顧現狀 與政策考量,提出結論與建議,供後續研究及有關部會法規研 議之參考。 三、 重要發現 (一) 機車火災進入成長期約 100 秒,火焰高度即達 3.9m 以上, 超過建築物一層樓高,天花板附近溫度高達 789℃,遠高 於木材接焰燃點 260℃。可知,停放在騎樓的機車火災快 速猛烈,延燒到上方建築物的危險性極高。 (二) 本研究實驗分析求得,機車火盛期熱釋放率約為機車數量 的 1.16 倍(MW) 。機車延燒範圍的寬度 A、長度 B、火焰 高度與熱釋放率的關係式為. ⎛ ⎞ Q = 2.72 ⋅ ⎜⎜ ⎟⎟ 3 A ⎝ 1116 ⋅ A 2 ⋅ B ⎠. Lf. 0.53. ,對. 於火災現場推估危險性及後續研究,有相當之參考價值。 (三) 用採用自動撒水防護時,由於機車形狀凹凸,會造成撒水 的防護死角,因此撒水頭宜配置在機車正上方。 (四) 機車緊密排列,撒水頭每公尺設置一顆在機車正上方,, 當每顆撒水頭每分鐘出水量約 100 公升,平均撒水密度 12 2. 公升/min/ m 時,可以抑制機車火災,防止延燒到建築物 但不能阻止機車間持續延燒;當每顆撒水頭每分鐘出水量 2. 約 250 公升,平均撒水密度 30 公升/min/ m 時,可以控制 VI.

(11) 摘要. 機車火災,迅速撲滅機車表面火焰,防止延燒到建築物及 相鄰機車,至於油箱內汽油持續燃燒的火焰雖可抑制但無 法完全撲滅。 四、 主要建議事項 依據本研究對於防止機車火災延燒到建築物之研究成果,提出下列建 議。 (一)建議一: 有關部會單位應先協調政策方向及分工,再持續進行後續法規草 案研究:立即可行建議 主辦機關:內政部建築研究所、內政部消防署、內政部營建署、交通 部運輸研究所 協辦機關:交通部、經濟部標準檢驗局 本研究成果已經證明自動撒水設備可以用在阻滯機車火災延 燒,並已經在撒水頭配置方式、撒水量對防護效果的影響等關鍵因 素,提出明確實驗結果,足供消防主管機關法規草案擬定所需。唯機 車火災問題,交通部已就機車的不燃性管制措施進行研議,建築主管 機關可就可能延燒範圍的裝修材料進行管制,為求政府一體及法令政 策週妥,建議內政部消防署、內政部營建署、交通部共同研商政策方 向及分工,再由有關研究單位持續進行相關法規草案的研擬研究。. VII.

(12) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. (二)建議二: 其他可行滅火設備之設置規範宜持續研究,以提供不同場合 情境之應用選擇性:中長期建議 主辦機關:內政部消防署、內政部建築研究所 協辦機關:內政部營建署 依據本研究分析,撒水相較於其他滅火設備具有整體性的優 點,乃優先研究。唯實驗結果發現,撒水設備的必要用水量可能 超過一般建築物水塔容量,且須配合消防滅火行動才能撲滅火源 為其缺點。其他消防設備,例如乾粉、細水霧、泡沫等均各具有 其優劣點,值得逐一持續研究,以便提供不同場合情境時,多種 選擇與應用可行性。. VIII.

(13) 摘要. Abstract Keywords: Water mist, Particle size measurement, Particl evelocity measurement Following the ban on halon production by the Montreal Protocol, engineers and scientists have been looking for alternative fire-suppression systems to use as replacements for existing equipment and in future designs. It is of primary importance that the use of such systems does not compromise the firefighting effectiveness currently provided by halon, have negative implications for the environment nor create unacceptable safety risks. Water-mist fire-suppression systems have good potential to satisfy all of the above criteria. However, there is yet no regulation for the water mist system in the fire law. The water mist system can be used only by using performance-based design and approved by the central fire chief office. For now, we have limited understanding in this new technology. Therefore, in this project, we collect the relating research reports and regulations; in addition, we performed a basic test on the water-mist performance. In order to provide the fire chief office with basic understanding and reference on the water mist. In the two-year term project, the following tasks have been accomplished: (1) From the comparison of water mist and various fire fighting system and the fire extinguishing theory of water mist, we find the “particle side” and the “particle velocity” have crucial effect on the performance of water mist. (2) Comparing the UL-2167 with the certification norm on the sprinkler, we find it need more austerely requirement on the leaking test, static hydraulic strength test due to the high working pressure of water mist. And the blocking test is required in water mist system. Besides it is needed to perform particle size and velocity measurements for water mist system. (3) Difficulties in the measurement of water mist using PDA and Malvern, such as alignment, water mist pollution, error on the reflect mode selection, errors on the lens angle, and other parameters has been overcame.. We find it is more efficient. by using needle focusing technique and using Malvern as a preliminary tools to determine the optimum parameter. (4) By referencing the IMO-Res.A. 800, UL-2167, NFPA-750, FM-Class 5560 codes and considering the facilities in the firelab, we redact the “Particle size and velocity measurements for the water mist, Architecture and Building Institute, IX.

(14) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. Ministry of the Interior”. (5) A patent “SMOKE SCRUBBING WATER MIST SYSTEM” (Draft) is developed by the research team and the research team lead by R.F. Tasi. The test on the water mist extinguishing characteristics reveals that the importance of the factors controlling the performance of water mist is as follow: height of water mist nozzle > water mist injection time > water pressure.. X.

(15) 第一章 緒 論. 第一章 緒. 論. 第一節 前 言 本研究「自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗 研究」主要係針對停放在騎樓的機車發生火災時,防止火災「延 燒」到建築物。熱釋放率(Heat Release Rate)變化是描述燃 燒行為最重要的參數,本研究以熱釋放率為主,火焰高度及溫度 為輔,說明燃燒行為以及撒水對於延燒抑制的效用。在內政部建 築研究所台南防火實驗中心進行全尺寸燃燒實驗,以「10MW 燃氣 分析儀(10MW cone calorimeter) 」量測燃燒生成物,以耗氧法 分析熱釋放率;並進一步回歸出火焰高度與熱釋放率之間的經驗 公式,未來可以藉此公式,由目測的機車燃燒面積與火焰高度估 算熱釋放率。由於機車火災快速而猛烈,有其特有的的燃燒特 性,本研究嘗試改變及改進自動撒水頭的配置,透過理論與實驗 結果來說明,防護前機車火災延燒到建築物的危險性,以及各種 不同配置下的自動撒水設備對於機車火災延燒抑制效果,進一步 提出應如何防護的建議。 本研究第一章為緒論,主要內容為前言、研究緣起、文獻回 顧、實驗流程。第二章為機車火災分析理論與實驗設備,主要內 容為 10MW 燃氣分析儀概述、氧氣消耗法分析熱釋放率原理應用、. 1.

(16) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 熱釋放率與火焰高度關係,以及我國滅火設備規定。第三章為實 驗與觀察,主要內容為實驗設計、實驗結果分析與討論。綜合前 述實驗結果分析,於第四章提出結論與建議。 此外,本研究部分的成果,已經整理成報告論文,經建築學 報(TSSCI 等級之期刊)接受收錄,成果已獲得相當之肯定。 第二節 研究緣起 民國 92 年 9 月 1 日蘆洲大囍市社區一樓穿堂之機車火災延燒 到建築物,造成 14 人死亡 70 人輕重傷,2 棟 8 層樓公寓毀損,停 放在建築物周遭的機車火災問題,引起社會大眾的重視。截至民 國 95 年 11 月,全國機車數量已經突破 1300 萬輛,幾乎每 2 人就 有一輛機車,顯示機車在我國已經是相當普遍的交通工具。陳建 忠【1】調查台北市機車停放情形,調查範圍包含羅斯福路、基隆 路、和平東西路、南陽街、敦化南路及博愛路等,調查之有效樣 品數共計有 674 件,並將機 車 停 放 情 形 整理如表 1-1 所 示 ,可 以看出,機車停放於建築物周圍的情形相當普遍,其中,停放在 建築物騎樓內的情形,佔所有停放情形的 62.9%,比率最高,本研 究乃以停放在騎樓的機車為研究對象,研究機車發生火災時,是 否會延燒到建築物,以及自動撒水設備如何配置、水量多少與防 護效果的關係進行研究。 【1】陳建忠、林慶元,2004, 〈建築物附設機車停車空間有關防火安全規定之研究〉 ,pp.1-3, 2. 內政部建築研究所,台灣。.

(17) 第一章 緒 論. 表 1-1 機 車 停 放 情 形 統 計 表 建築物騎樓內. 建築物下方及前方. 百分比: 18.6%. 百分比: 12%. 其他. 水果行. 水果行. 水果行. 水果行. 百分比: 62.9%. 建築物前方. 百分比: 6.5%. ( 資 料 來 源 : 文 獻 1). 第三節 文獻回顧 由於機車本身發生火災的損失是可以被預期的,而機車火災 延燒到建築物可能造成的人命財產損失是難以估計的,因此,機 車火災防護的重點主要在於防止機車火災延燒到建築物,本研究 將機車視為火源,而建築物則是防護標的。防制策略上,可以改 變機車本身的可燃性,降低發熱量減緩火災成長速率;另一方面, 可以考慮如何排除機車火災延燒到建築物的危險因素等二大方 向。 (一)在降低機車本身的可燃性方面,首先應瞭解機車構成 材料的情形,黃素珍【2】曾分析國內機車材料使用情形,整理如 圖 1-1 所示,可以看出,大部分的材料為不可燃的鐵及鋁,而可 燃物之中,塑膠材料雖僅佔 16%,但對火災安全最具威脅【1】 。針 對塑膠材料進一步整理,平均每輛機車所使用之塑膠材料重量百 【2】黃素珍,國內汽機車用塑膠材料現況,化工資訊,第九卷,第十二期 (1995)。 【3】林大惠,2004, 〈建築空間火災特性之分析與印證-住宅單元之實尺寸火災特性分析〉 ,內政部建築研究所,台灣。. 3.

(18) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 分比及發熱量分析如圖 1-2 及表 1-2 所示。其中,PP 由於便宜、 重量輕、具良好的耐衝擊性等優點,因此在機車塑膠零組件中的 應用率最高;ABS 由於塗裝性佳,因此機車所有要求美觀的外裝件 皆採用此材料,其表面積雖大,但因厚度薄,故使用量不算太高, 以及其餘塑膠材料如 PVC、PMMA、PA 等,有關於機車使用的塑膠 材料在機車零組件的應用情形,整理如表 1-3 所示。. Aluminum 12%. Rubber 7%. Others 5% Iron Iron 60%. Plastics Aluminum Rubber. Plastics 16%. Others. 圖 1-1 機 車 構 成 材 料 分 析 圖 (資料來源:文獻 2). PU 8%. PVC 4%. Others 9% PP ABS PU. ABS 16%. PP 63%. 圖 1-2 機車使用之塑膠材料分析圖 (資料來源:文獻 3). 4. PVC Others.

(19) 第一章 緒 論. 表 1-2 機車可燃成分分析表. 機車可燃成份. 重量 (kg). 熱値 發熱量 (MJ/kg) (MJ). PP 及其複合材料(63%). 7.56. 43.23. 326.8. 塑膠. ABS(16%). 1.92. 33.75. 64.8. 材料. PU(8%). 0.96. 23. 22.08. (12kg). PVC(4%). 0.48. 16.9. 8.11. 其它(PMMA、PC、PA, 9%). 1.08. 27. 29.16. 機油. 0.6. 42.5. 25.5. 輪胎. 1.6. 32.6. 52.16. 合計. 14.2. -. 528.61. (資料來源:文獻 3). 表 1-3 塑膠材料與機車零組件分析表. 塑膠種類 PP 及其複合材料. 機車組件 腳踏板、前置物箱及箱蓋、前擋條. ABS. 外裝件、鏡座、燈座. PU. 坐墊泡棉. PVC. 坐墊表皮、把手、腳踏墊. PMMA. 尾燈罩. PC. 頭燈罩. PA. 引擎管件. (資料來源:文獻 2). 5.

(20) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 陳建忠【 1】及阮 立 麗【 4】指 出 ,未經過特別處理的塑膠材 料,依其燃燒速度,學理上分為 A、B、C 三類,A 類燃燒速度最快, B 類次之,而 C 類最慢。機車所用的塑膠材料主要為 PP、ABS、PMMA、 PVC 及 PU。其中除 PVC 外,均屬於 A 類。由此可知,機車可燃物主 要為燃燒迅速之塑膠材料,為了因應引燃後迅速燃燒的現象,必須 在第一時間採取消防搶救行動,宜應採用反應快速的感測裝置。 此 外 , 交 通 部 【 5】 也 正 研 議 新 出 廠 的 機 車 座 墊 必 須 採 用 不 易 引 燃 的 材 料 等 有 關 規 定,以 延 遲 起 火 燃 燒 時 間 及 降 低 火 勢 擴 散 速 度,希 望 對 民 眾 安 全 多 一 層 保 障。預 期 可 延 緩 機 車 延 燒 約 90 秒 , 以 爭 取 黃 金 救 援 及 人 員 避 難 時 間 。 (二)在排除機車火災延燒到建築物的危險因素方面,可以 要求機車應遠離建築物停放;可以要求機車火災可能延燒到建築 物的危險範圍內,其裝修及招牌均應採用不燃材料;或者是採用 自動滅火設備來主動滅火。陳建忠【1】進行 1 輛機車燃燒實驗發 現火焰高度高達 3.9m,已經高於一般建築物樓層高度,顯示接焰 火焰向上延燒到建築物的危險性很大。林慶元【6】進行騎樓場景 1 輛機車實體燃燒實驗後指出,燃燒所產生之輻射熱量及火焰將可 能會引燃騎樓周圍之可燃物,燃燒之高溫易會對附近環境造成相 【4】阮立麗, 「塑膠材料之火災危險性」 ,建築防火學術研討會論文集,臺北,第 87-100 頁(1984)。 【5】http://www.libertytimes.com.tw/2005/new/apr/2/today-life9.htm,自由時報電子新聞網-生活新聞, 新機車座墊 將強制防火,94 年 4 月 2 日. 6. 【6】Ching-Yuan Lin,2000, “The Burning Behavor of Motorcycle",Journal of The Chinese Institute of Engineerers, Vol.23,No.1,pp.9-18,Taiwan..

(21) 第一章 緒 論. 當大之危害。又一樓店家的騎樓及二樓陽台處,通常設置招牌或 裝修,多為可燃物,更提高了火災延燒到建築物的危險。陳昶翰 【7】就不同天花板裝修下之騎樓機車火災行為進行實驗研究後建 議:騎樓如有裝修應採用耐燃材料。鍾清松【8】接續文獻 7 進行 建築騎樓機車火災對策之研究後建議:應考慮於騎樓天花板設置 2. 撒水設備,在火災成長期以噴水速度為 9kg/m /min 以上之撒水系 統進行防護。目前建築物室內停車場依據依據「各類場所消防安 全設備設置標準」 (以下簡稱設置標準)有滅火設備相關規定,而 騎樓空間則無規定。 綜合前述資料可知:機車是國人普遍使用的交通工具,大都 會中的機車無處停放,普遍停放在騎樓。機車火災成長非常快速 且延燒到建築物的危險性很高,而目前法規未規範騎樓的滅火設 備。交通部基於交通主管機關的權責進行耐燃機車材料的有關研 議,本研究基於本(內政)部主管建築及消防之立場,思考場所 管制之對策,研究如何防止機車火災延燒到建築物。 研究報告【8】建議採用撒水來滅火,國內現行法規將車輛火 災視為油類火災,對於能否使用撒水之立場較為保留,能否採用 撒水以及如何採用,有待本研究以實驗結果來說明。. 【7】陳昶翰,1999, 〈不同天花板裝修下之騎樓機車火災行為研究〉 ,pp.75,國立台灣科技大學營建工程系碩士 論文,台灣。 【8】鍾清松,2000, 〈建築騎樓機車火災對策之研究〉 ,pp.67,國立台灣科技大學營建工程系碩士論文,台灣。. 7.

(22) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 第四節實驗流程 本所於 93 年度曾經進行 1 輛、2 輛、3 輛機車在無防護狀態 下的燃燒行為研究【1】,本研究乃延續進行後續研究,著重於當 停放在騎樓的機車發生火災時,如何以自動撒水來抑制火災向上 延燒到建築物,及其防護之效果如何?實驗重點如下: (一)機車在無防護下的燃燒行為:實驗之目的為對照組, 同時研究機車火災燃燒延燒的行為,與火災學理論相互參照,可 進一步作為滅火實驗設計之重要參考,進行之步驟如次: (1)整理本所 93 年「建築物附設機車停車空間有關防火安 全規定之研究」之實驗資料(引用該案熱釋放率資料) 。 (2)調閱前述 93 年實驗之錄影帶,重新紀錄千餘筆熱釋放 率與火焰高度資料,分析建立熱釋放率與火焰高度關係式之經驗 公式。 (3)進行騎樓場景下,5 輛機車燃燒實驗,分析熱釋放率、 量測溫度、記錄燃燒延燒行為。 (二)撒水狀況下的燃燒行為:實驗之目的為瞭解,撒水在 何種配置、何種條件下,防護效果為何?透過有撒水、無撒水狀 況下, 「熱釋放率」 、 「火焰高度」 、 「溫度」的比較,以火災學理論 說明,撒水後能否抑制機車火災向上延燒到建築物。進行之步驟 8.

(23) 第一章 緒 論. 如次: (1)參照現行消防法規關於自動撒水之規定,撒水頭以防護 半徑 2.1m,正方形配置,本實驗主要確認撒水是否適用 於車輛火災,觀察撒水對火焰的抑制行為。 (2)針對前述實驗結果,改善撒水頭配置位置,安排騎樓場 景,再進行實驗。 (3)針對前述實驗結果,改善撒水系統整體設計,再進行實 驗。利用前述結果,提出撒水應用於防制機車火災延燒 的具體設計建議。 實驗流程如圖 1-3 所示。. 9.

(24) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 機車火災實驗. 有撒水防護. 無撒水防護. 1、2、3、5 輛機車 燃燒行為觀察. 1 輛、5 輛機車標 準撒水配置. (部分為調閱檔案資料). 5 輛機車改變撒 水頭配置 5 輛機車改變撒 水系統設計. 比較分析(熱釋放率、溫度、火焰高度). 比較不同防護方式 的滅火效能分析 圖 1-3 實驗流程圖 (資料來源:本研究整理). 10.

(25) 第二章 機車火災分析理論與實驗設備. 第二章 機車火災分析理論與實驗設備 第一節 10MW 的燃氣分析儀概述 熱釋放率是可燃物每單位時間所釋放出來的熱量,通常以瓦特 (W)來表示,即每秒鐘釋放出 1 焦耳的熱量(J/sec) ,熱釋放率是 研究火災燃燒非常重要的參數之一,熱釋放率的應用如下: (1)可以 描述火焰尺度的大小, (2)建立熱釋放率與火焰高度的關係式, (3) 代表火災科學中燃燒熱量來源,藉以推算燃燒行為最重要的參數之 一, (4)藉由熱平衡推算火場溫度等。 Tewarson【9】於 1976 年,建立一小尺度火焰燃燒產物收集器 (laboratory-scale fire products collector),其可量測最大總熱 釋放率約為 10kW。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(Cone Calorimeter),世界上現有小尺度圓錐量熱儀約 有 140 多套,被世界各國廣泛應用,如小型圓錐量熱儀設備標準(ASTM E1354、ISO 5660-1) ,以及大尺寸房間火災試驗標準(ISO 9705)等。 6. 至於大尺度燃燒產物收集器,分析容量達 10MW(10 W)的燃燒分析裝 置,可分析全尺寸燃燒實驗者則較少,如英國 BRE 的 FRS 部門、美國 UL 公司及美國 FM 公司等大型研究機構,方有相關設備。 內政部建築研究所之燃氣分析儀,功能包含(1)氣體分析系統(含 O2、CO、CO2、NOX、HC 分析儀和氣體採樣∕校正系統)、(2)光學密度 【9】Tewarson, A., “Heat Release Rates from Burning Plastics," Journal of Fire and Flammability, Vol.8, p.115, 1977.. 11.

(26) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 分析儀、(3)流率∕溫度監測儀以及(4)數據處理系統等。是一個分析 容量可達 10MW 的大型圓錐量熱儀,可應用於量測分析大型物件或結 構體於開放空間燃燒過程之引燃特性、熱釋放率、質量損失率、有效 發熱量、發煙特性、及毒氣分析等。其構造包含集煙罩、管路、探測 儀器、氣體分析儀器、大型抽風機、廢氣除塵槽等。. 1.待測物體. 2.集煙罩及管路. 3.氣體探測儀器. 4.氣體分析儀器. 圖 2-1 燃氣分析儀構造圖 (資料來源:本研究整理). 第二節 氧氣消耗法分析熱釋放率原理 10MW 大尺度燃燒分析裝置可以量測可燃物生成氣體的濃度,利 用氧氣消耗法計算燃燒物體熱釋放率的歷時紀錄。氧氣消耗法係藉由 12.

(27) 第二章 機車火災分析理論與實驗設備. 量測大氣與煙氣中氧氣濃度之差值,利用每單位質量氧氣產生固定熱 量之原理來計算整體燃燒形成的熱釋放率,其整體熱釋放率表示式如 下: Q&O = ∆H O2 (m& Oo 2 − m& O2 ). 根據 Thornton【10】及 Huggett 【11】研究指出,有機物在 完全燃燒後,每單位質量氧氣的熱釋放趨近一個定值,單位質量 氧氣燃燒熱在某固定值左右。依據 Parker【12】及 Janssens 【13】 之研究,氧氣生成物與熱釋放率的計算式如下所示:. (. ). me MO2 1−χH0 2O χO02 Q=(∆HC )O2 φ 1+φ(α −1) Mair 0 ) χO0 (1− χCO − χCO) − χO (1− χCO φ= 0 χO (1− χO − χCO − χCO) 2. 2. 2. 2. 2. 2. (1). (2). 2. 其中: Q :熱釋放率 m e :燃氣分析儀量測管內之質量流率。 Mi :i 氣體之分子量。. χ i :i 氣體流經燃氣分析儀所測得的莫爾分率。 χ i0 :i 氣體於試驗前經分析儀所測得的莫爾分率。 α. :膨脹係數, α =1.05. φ. :氧消耗係數。. (∆H C ) O2 :為可燃物完全燃燒時,消耗每公斤氧所釋放的熱量。 【 10】 Thornton, W., “ The Relation of Oxygen to the Heat of Combustion of Organic Compounds," Philosophical Magazine and J. of Science, Vol.33, No.196, 1917. 【 11 】 Huggett, C., “ Estimation of Heat Release by Means of Oxygen Consumption Measurement," J. of Fire and Materials, Vol.12, pp.61-65, 1980. 【 12】 Parker, W., “ Calculation of the Heat Release Rate by Oxygen Consumption for Various Applications," NBSIR 81-2427, 1982. 【13】Janssens, M., “Measuring Rate of Heat Release by Oxygen Consumption," Fire Technology, Vol.27, pp.234-249, 1991.. 13.

(28) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 第三節 熱釋放率與火焰高度關係式 依據川越邦雄等人【14】彙整相關研究結果指出,自由狀態 燃燒不論可燃物種類,火焰高度、火源面積與熱釋放率之間有一 定的關係,長方形火源之關係式如(3)式及(4)式所示。而上 杉英樹等人【15】則提到,長方形火源的長寬比介於 1 至 10 之間。 Lf A. (. = r ⋅ Qmod. ). * n. (3) Q. Qmod = *. 1 2. 3 2. ρ ⋅ cp ⋅ g ⋅ β ⋅T ⋅ A ⋅ B. (4). 其中: L f 為火焰高度(m) 。. A 為火源短邊寬度(m) 。 B 為火源長邊長度(m) 。 Q 為熱釋放率(KW) 。 Qmod 為無因次熱釋放率。 *. ρ 為空氣比重。 c p 為空氣比熱。. g 為重力加速度。. β 為體積膨脹係數。 T 為絕對溫度。 【14】川越邦雄等,日本建築學會,1989, 〈建築物の總和防火設計法-第 2 卷 出火擴大防止設計法〉 ,pp.54, 日本建築學會編,日本建築中心出版,日本。 【15】上杉英樹、大宮喜文等,日本建築學會,2002, 〈火災と建築〉 ,pp.88-89,日本建築學會編,共立出版株. 14. 式會社出版,日本。.

(29) 第二章 機車火災分析理論與實驗設備. r、n 為常數(無因次熱釋放率係數,有待實驗回歸分析求取) 。. 前述 r 及 n 之值必須藉由實驗回歸求取。進行回歸分析所需的 熱釋放率以燃氣分析儀及耗氧法分析求取,火源面積相當於機車 燃燒範圍,火源高度可利用攝影機錄攝機車燃燒歷程影片後,以 軟體擷取影片(每秒擷取一張)成為連續圖片(JPG)檔案,比對 圖片上的火焰高度與標尺上的刻度,即可得到火焰高度的歷時紀 錄。 第四節 我國滅火設備規定 我國消防設備依據消防法規及各類場所消防安全設備設置標 準設置(以下簡稱設置標準) ,應設置滅火設備之場所規定於第 12 條至第 18 條,未包含騎樓空間,現行實務上也尚未要求建築物騎 樓應設置滅火設備。 設置標準第 8 條規定滅火設備之種類如下列 8 種: (1)滅火器、 消防砂。(2)室內消防栓設備。(3)室外消防栓設備。(4)自動 撒水設備。(5)水霧滅火設備。(6)泡沫滅火設備。(7)二氧化 碳滅火設備。 (8)乾粉滅火設備。又 18 條規定特殊場所消防設備 使用之限制規定,如下表 2-1 所示,項目三指出室內停車空間應 就水霧、泡沫、乾粉、二氧化碳滅火設備等選擇設置,備註二則 指出停車空間內車輛採一列停放,並能同時通往室外者,得不受 15.

(30) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 本表限制。由此可以看出主管機關對於停車處所之滅火設備,原 則上要求採用特殊滅火設備,但車輛採一列停放,並能同時通往 室外者,例外允准不妨礙滅火功能下採用其他滅火設備。 表 2-1 特殊空間消防安全設備使用限制表 二 水 泡 氧 霧 沫 化 碳. 乾 粉. 一 屋頂直昇機停機場(坪). ○. ○. 二 飛機修理廠、飛機庫樓地板面積在二百平方公尺以上者. ○. ○. 項 應 設 場 所 目. 汽車修理廠、室內停車空間在第一層樓地板面積五百平方公 尺以上者;在地下層或第二層以上樓地板面積在二百平方公 三 ○ ○ ○ 尺以上者;在屋頂設有停車場樓地板面積在三百平方公尺以 上者. ○. 四 昇降機械式停車場可容納十輛以上者. ○. ○ ○ ○. 五. 發電機室、變壓器室及其他類似之電器設備場所,樓地板面 ○ 積在二百平方公尺以上者. ○. ○. 六. 鍋爐房、廚房等大量使用火源之場所,樓地板面積在二百平 方公尺以上者. ○. ○. 七. 電信機械室、電腦室或總機室及其他類似場所,樓地板面積 在二百平方公尺以上者. ○. ○. 八. 引擎試驗室、石油試驗室、印刷機房及其他類似危險工作場 ○ ○ ○ 所,樓地板面積在二百平方公尺以上者。. ○. 註: 一、大量使用火源場所係指最大消費熱量合計在每小時三十萬千卡以上者。 二、廚房如設有自動撒水設備,且排油煙管及煙罩設簡易自動滅火裝置時,得不 受本表限制。 三、停車空間內車輛採一列停放,並能同時通往室外者,得不受本表限制。 四、本表第七項所列應設場所得使用預動式自動撒水設備。 (資料來源:設置標準). 16.

(31) 第二章 機車火災分析理論與實驗設備. 前述設置標準第 8 條中,自動滅火設備包含自動撒水設備、水 霧滅火設備、泡沫滅火設備、二氧化碳滅火設備、乾粉滅火設備。 其中,自動撒水設備最為普遍,技術也最純熟。水霧滅火設備在 國內較少採用。泡沫滅火設備需加裝泡沫原液混和裝置,設備空 間及安裝成本較不利。二氧化碳滅火器則不適用於開放的騎樓空 間。乾粉滅火器由於每 2 年需要更換一次乾粉,維護管理較為費 時費力。 4.1 自動撒水設備的種類. 自動撒水設備即是以自動撒水頭噴水進行初期滅火的滅 火 設 備 , 依 設 置 標 準 43 條 規 定 , 可 分 為 以 下 這 四 種 : ( 1)密 閉 濕 式:平 時 管 內 貯 滿 高 壓 水,撒 水 頭 動 作 時 即 撒水。 ( 2)密 閉 乾 式:平 時 管 內 貯 滿 高 壓 空 氣,撒 水 頭 動 作 時 先排空氣,繼即撒水。 ( 3)開 放 式: 平 時 管 內 無 水, 啟 動 一 齊 開 放 閥, 使 水 流 入管系撒水。 ( 4)預 動 式:平 時 管 內 貯 滿 低 壓 空 氣,以 感 知 裝 置 啟 動 流水檢知裝置,且撒水頭動作時即撒水。 使用上,寒帶會使水結冰的地方,會採用密閉乾式,以免水管爆 裂。預防誤動作的場所,會採用預動式,感知裝置及撒水頭皆動 作時才會撒水,有火災雙重確認功能。一般場所普遍採用密閉濕. 17.

(32) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 式,作動時間較前二者迅速,感知到火災的撒水頭作動後即撒 水。針對火災成長迅速的場所,如戲院的舞台,則會採用開放式, 啟動裝置感知到火災後,區域內全部的撒水頭一齊撒水。. 4.2 自動撒水設備的加壓送水裝置 自動撒水設備的加壓送水裝置,依設置標準 42 條規定, 可分為以下三種: (1)重力水箱。 (2)壓力水箱 (3)消防幫浦 重力水箱係利用重力原理,提供送水的動力,例如屋頂水箱。壓 力水箱係以空氣壓縮機及加壓幫浦,使水箱保持在續壓狀態,俟 火災發生時因壓差作用提供送水的動力。消防幫浦則是以幫浦提 供送水的動力。騎樓的自動撒水設備,可以考慮結合重力水箱來 設置,節省設置及維護費用。. 4.3 密閉型濕式自動撒水設備. 密 閉 型 濕 式 自 動 撒 水 設 備 , 規 定 在 設 置 標 準 第 三 節 ( 43 至 60 條 ), 依 46 條 規 定 視 場 所 危 險 程 度 , 撒 水 頭 防 護 半 徑 1.7m、 2.1m、 2.3m、 2.6m。 47 條 規 定 , 其 迴 水 板 與 天 花 板 或 樓 板 之 距 離 超 過 三 十 公 分 時 , 應 設 置 集 熱 板 。 48 條 規 定 撒 水 投 標 示 溫 度 如 表 2-2 所 示 。 其 中 標 示 溫 度 七 十 五 度 未 滿 者 為 作 動 時 間 迅 速 靈 敏 的 撒 水 頭 。 第 50 條 規 定 撒 水 頭 之 放 水 量 , 18.

(33) 第二章 機車火災分析理論與實驗設備. 每 分 鐘 應 在 80 公 升 以 上 , 放 水 壓 力 每 平 方 公 分 1 公 斤 以 上 。 密閉型濕式自動撒水設備平時管內即充滿水,當火災發 生使得撒水頭的玻璃球亦熔元件破裂後,水即撒出。 表 2-2 撒水頭標示溫度表. 最高周圍溫度. 標示溫度. 三十九度未滿. 七十五度未滿. 三十九度以上六十四度未滿. 七十五度以上一二十一度未滿. 六十四度以上一百零六度未滿 一百二十一度以上一百六十二度未滿 一百零六度以上. 一百六十二度以上. (資料來源:設置標準). 4.4 開 放 型 自 動 撒 水 設 備 開 放 型 自 動 撒 水 設 備 依 設 置 標 準 52 條,為 自 動 啟 動 裝 置 及手動啟動裝置併用,其中一處作動後即啟動一齊開放閥及 加壓送水裝置,由於撒水。 總合而言,在既有建築物的騎樓加裝自動滅火設備,技 術上以自動撒水設備最純熟。自動撒水設備如能結合屋頂水 塔為重力水箱,可節省加壓送水裝置的成本。消防設備必須 定期維護方能保持防護功能,自動撒水設備以重力水箱水源 最能減少維護成本,也無須如乾粉滅火設備定期換藥,基於 技術性、經濟性及維護性考量,自動撒水設備有其優點。. 19.

(34) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 第五節 小結 本 研 究 採 用 內 政 部 建 築 研 究 所 的 10MW 的 燃 氣 分 析 儀 進 行 機車燃燒實體實驗,以氧氣消耗法分析熱釋放率,利用錄影 帶觀察到的火焰高度與熱釋放率實驗結果,回歸求得熱釋放 率與火焰高度的關係式,此經驗公式對於機車火災研究有相 當大的參考價值。 自動滅火設備中,自動撒水設備基於技術性、經濟性及維護性考 量有其優點,故優先研究。由於機車火災成長快速,故以作動時間迅 速靈敏(標示溫度 75℃未滿)的密閉式撒水設備,以及開放型自動 撒水設備分別進行實驗。實驗將先參考各類場所消防安全設備設置標 準相關規定安排實驗,再進一步尋求改進。. 20.

(35) 第三章 實驗與觀察. 第三章 實驗與觀察 本研究之實驗流程於第一章第三節已有敘述,本所 93 年度 「建 築物附設機車停車空間有關防火安全規定之研究」係針對無撒水 防護下機車火災之燃燒延燒行為研究。本研究延續進行:(1)首 先,依該研究之場景,進行有撒水防護下之機車火災實驗,比較 觀察撒水是否適用於機車火災。(2)其次,本研究以騎樓場景進 行正式實驗,觀察重點在於在何種實驗條件下,撒水防護效果。 本章依序說明實驗設計設置情形、實驗情形及分析結果。分 別以火焰燃燒延燒狀態、熱釋放率、溫度等變因,來分析撒水防 護之有效性。 第一節 實驗設計 (一)第一次實驗 實驗配置:實驗於室內進行並控制在無風且自由燃燒的狀 態,機車安置於長 6m、寬 6m 的實驗平台中心。利用直徑 35cm 的 鋼盆裝載 200cc 的 92 無鉛汽油為引燃火源,置於實驗平台上,機 車的平面幾何中心位置下方。 以機車為防護中心配置撒水頭,在平台上方 3.5m 高處增設 4 個密閉式撒水頭圍成一個正方形,撒水頭防護半徑依現行法規以. 21.

(36) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 2.1m 設計,撒水頭的距離為 297cm,其防護範圍與機車的關係如 圖 3-1.1 所示。密閉式撒水頭上標示符合 CNS 規定,標示溫度 68 ℃,型號 CD15A,K 值 79。連接撒水頭處配管為 15mm,送水幫浦 2. 之壓力調整在撒水頭出水口壓力為 1kg/cm 以上。實驗設置情形如 圖 3-1 所示。 配置說明:(1)本實驗進行 5 輛機車在撒水防護下的實驗研 究,乃參照本所於 93 年度機車火災實驗之場景來安排實驗【1】 , 撒水設計則是參照現行消防法規設置,主要觀察撒水「適用性」。 (2)由於 1 輛、2 輛、3 輛機車燃燒實驗火盛期的熱釋放率分別 為 1MW、2MW、4MW【1】 ,本次 5 輛機車實驗,預期火勢更大,暫不 進行熱釋放率量測、油箱內不加汽油,以免危險損壞設備,本次 實驗著重於觀察撒水前後,火焰高度及燃燒行為變化,並依本實 驗結果評估後續實驗應在燃器分析儀下實驗或以火焰高度推測熱 釋放率,以及是否加入汽油。(3)機車火災成長期熱釋放率 2. Q=0.19t (KJ/s)屬極速(Ultra Fast)成長型【1】 ,撒水啟動時間 必須提早,故本研究採用靈敏度較高的撒水頭。(4)基於本研究 主要目的在於確認撒水對於機車火災的防護效果,為集中實驗焦 點,乃將撒水系統設計(噴頭位置與水量)列為主要控制變因, 至於風速、引火方式等暫列為不變變因,留待後續研究。. 22.

(37) 第三章 實驗與觀察. 1 防護範圍圖. 2 油盤位置圖. 3 實驗設置情形. 4 實驗設置情形 圖 3-1 第一次實驗設置情形. 23.

(38) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. (二)第二次實驗 模擬停放在騎樓的機車發生火災,騎樓寬 5m、深度 4m、高度 3.5m,5 輛機車各加入 1 公升汽油,緊密並排於騎樓前方(按機車 停通常停放於騎樓外側,內側留供行人通行) ,以直徑 35cm 的鋼 盆裝載 200cc 的汽油為引燃火源,置於第 3 輛機車底下(圖 3-1.2)。由第一次實驗得知(本章第二節參照),當撒水頭間距 2.97m 進行實驗觀察到撒水可以阻滯機車火災,但無法撲滅角踏板 等防護死角的火焰。為了減少防護死角,本實驗在機車ⅠⅢⅤ之 正上方各安排 1 顆撒水頭(防護範圍如圖 3-2.4,機車編號如圖 3-1.2) ,共 3 顆,間距 1m,在天花板下方 50cm 處,並依設置標準 規定於迴水板 30cm 處安裝集熱板。K-Type 熱電偶樹每 50cm 布設 1 點。如圖 3-2 所示。. 24.

(39) 第三章 實驗與觀察. 1.實驗設置情形. 2.實驗設施圖 762 cm. 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 00. 3.測溫點布設圖. 25.

(40) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 撒水頭防護半徑2.1. 4.實驗範圍圖. 5.迴水板. 6.撒水頭. 7.水槽. 8.沈水幫浦. 圖 3-2 第二、三、四次實驗實驗設置情形. (三)第三次實驗 由第二次實驗得知(本章第二節參照),撒水頭作動後,火焰仍 然持續往兩旁的機車燃燒,對於火勢抑制效果有限。故本次實驗採用 大水量之撒水頭(K=119) ,並改用一齊開放之啟動放式,增大水壓,. 26.

(41) 第三章 實驗與觀察. 其餘同第二次實驗配置設置。為確認火勢擴大後之防護效果,延後至 中央撒水頭處溫度達 500℃時才手動啟動。 (四)第四次實驗 依第三次實驗場景,進行無撒水防護狀態下 5 輛機車燃燒實驗, 為對照組。預期火勢很大,可能燒垮實驗架,故安排最後進行,並做 好消防防護待命準備。 第二節 實驗結果分析與討論 (一)延燒情形分析 1.無撒水防護下 1 輛機車的延燒狀況【1】 (實驗編號 A) 調閱本所 93 年實驗錄影帶,觀察延燒行為,為了便於描述機 車於實驗當中的延燒過程,將機車分成 A、B、C、D、E、F 等六大 區塊,如圖 3-3.1 所示。 油盤點火後立即引燃 E 區,40 秒延燒到 B 區,60 秒時延燒到 A 區,80 秒時延燒到 C 區及 D 區,240 秒時延燒到 F 區並於 340 秒 時 F 區完全引燃,如圖 3-1 所示,直到 900 秒實驗結束。最大火 焰高度為 3.9m。. 27.

(42) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 28. 1.機車區位. 2.油盤位置. 時間=10 秒. 時間=100 秒. 時間=200 秒. 時間=300 秒. 時間=500 秒. 時間=700 秒.

(43) 第三章 實驗與觀察. 時間=900 秒. 時間=1700 秒. 圖 3-3 無撒水防護下 1 輛機車實驗情形圖. 2.無撒水防護下 2 輛機車的延燒狀況【1】 (實驗編號 B) 由正面觀察,油盤點火後 2 輛機車均著火,43 秒時延燒 1.5 輛機車寬度,83 秒時火焰延燒 2 輛機車寬度。由側面觀察,油盤 點火後立即引燃 E 區,20 秒時延燒到 B 區,30 秒時延燒到 A 區, 60 秒時延燒到 D 區,90 秒時延燒到 C 區,170 秒時延燒到(機車 外側)F 區並於 260 秒時 F 區完全引燃,直到 900 秒實驗結束。最 大火焰高度約為 4.25m。. 時間=10 秒. 時間=100 秒. 29.

(44) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 時間=200 秒. 時間=300 秒. 時間=500 秒. 時間=700 秒. 時間=900 秒. 時間=1980 秒. 圖 3-4 無撒水防護下 2 輛機車實驗情形圖. 3.無撒水防護下 3 輛機車的延燒狀況【1】 (實驗編號 C) 由正面觀察,油盤點火後中央機車引燃,70 秒時延燒到左右 二側的機車其火焰寬約為 1.2 輛機車寬度,110 秒時火焰延燒 3 輛 機車寬度。由側面觀察,油盤點火後立即引燃 E 區,40 秒時延燒. 30.

(45) 第三章 實驗與觀察. 到 A 區,53 秒時延燒到 B 區,78 秒時延燒到 D 區,87 秒時延燒到 C 區,236 秒時(外側機車之外側)F 區引燃並於 298 秒時完全引 燃,直到 900 秒實驗結束。最大火焰高度約為 4.65m。. 時間=10 秒. 時間=100 秒. 時間=200 秒. 時間=300 秒. 時間=500 秒. 時間=700 秒. 31.

(46) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 時間=900 秒. 時間=1730 秒. 圖 3-5 無撒水防護下 3 輛機車實驗情形圖. 4.無撒水防護下 5 輛機車的延燒狀況(第四次實驗,實驗編號 D) 機車之編號自左而右分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,引燃油盤 擺放位置在Ⅲ號機車腳踏板下方(圖 3-2.4、圖 3-1.2) 。由正面 觀察,油盤點火後中央機車引燃,70 秒時延燒到左右二側的機車 其火焰寬約為 1.2 輛機車寬度,110 秒時火焰延燒 3 輛機車寬度。 由側面觀察,油盤點火後立即引燃 E 區,40 秒時延燒到 A 區,53 秒時延燒到 B 區,78 秒時延燒到 D 區,87 秒時延燒到 C 區,236 秒時(外側機車之外側)F 區引燃並於 298 秒時完全引燃,直到 900 秒實驗結束。最大火焰高度約為 4.65m。. 32.

(47) 第三章 實驗與觀察. 時間=10 秒. 時間=100 秒. 時間=200 秒. 時間=300 秒. 時間=400 秒. 時間=500 秒. 時間=700 秒. 時間=900 秒. 33.

(48) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 時間=1200 秒. 時間=1730 秒. 圖 3-6 無撒水防護下 5 輛機車實驗情形圖. 5.撒水標準配置防護下 5 輛機車的延燒狀況(第一次實驗,實驗編號 E) 由正面觀察,點火後Ⅲ號車下半部被引燃,12 秒時延燒到上 半部,41 秒時延燒到Ⅳ號機車,43 秒延燒到Ⅱ號車而此時火焰寬 度約 1.2 輛機車,82 秒時第 1 顆撒水頭作動而此時Ⅱ、Ⅲ號車已 經全部引燃、Ⅳ號車下半部引燃刻正延燒到上半部而此時火焰寬度 約 3 輛機車,92 秒時延燒到Ⅳ號機車上半部而此時火焰寬度仍約 3 輛機車並未擴大延燒,82 秒至 101 秒之間其他撒水頭陸續作動瞬 間產生大量黑煙與白煙無法正確觀測火焰高度,但可觀測火焰並非 立即減小而是撒水持續一段時候後才逐漸受到控制,216 到 217 秒 間Ⅱ號車及Ⅳ號車上半部火焰熄滅,256 秒時Ⅱ號車下半部火焰熄 滅,自 256 到 540 秒間Ⅲ、Ⅳ號車的火焰被控制在 1.2m 以下持續 燃燒並無消減之現象,540 秒Ⅲ號機車兩側之 F 區發生復燃現象,. 34.

(49) 第三章 實驗與觀察. 671 秒時出現復燃最大火焰高度 2.83m 以後火焰逐漸變小,840 秒 以後火焰高度控制在 1.2m 以下,984 秒實驗架屋頂燒垮,實驗結 束。自實驗開始至實驗結束時火焰均未延燒至Ⅰ及Ⅴ號機車。最大 火焰高度 3.5m。. 時間=10 秒. 時間=82 秒. 時間=100 秒. 時間=150 秒. 時間=200 秒. 時間=300 秒. 35.

(50) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 時間=400 秒. 時間=600 秒. 時間=800 秒. 時間=984 秒. 圖 3-7 撒水標準配置防護下 5 輛機車實驗情形圖. 6.撒水集中配置防護下 5 輛機車的延燒狀況(第二次實驗,實驗編號 F) 在機車ⅠⅢⅤ上方各配置 1 個密閉式撒水頭(圖 3-7.1) 。機 車Ⅲ引火後,30 秒時火焰已經高過 1 輛機車高度;60 秒時火焰已 經到達天花板高度並延燒到機車ⅡⅣ,62 秒時撒水頭Ⅲ啟動,此 時撒水頭Ⅲ處溫度為 144℃,撒水阻滯火羽流(Plume)使撒水頭 ⅠⅤ處的溫度並未迅速提升,可能延緩撒水頭ⅠⅤ的啟動;62 至 90 秒之間黑煙密佈,由撒水頭ⅠⅤ附近有白煙推測已經陸續啟 動,惟火勢太大無法壓制;90 秒時機車Ⅲ完全燃燒並延燒到機車 36.

(51) 第三章 實驗與觀察. ⅡⅣ;210 秒時機車ⅡⅢⅣ完全引燃,部分油漬滴落地面燃燒並迅 速熄滅並無漫流現象;240 秒時機車Ⅰ引燃;620 秒時機車ⅠⅡ爆 炸,火勢迅速竄燒到天花板,推測車內汽油突然引爆所致,實驗 至 1200 秒結束時,機車ⅠⅡ仍有火焰高度 1m、0.5m,而機車Ⅴ始 終未引燃。. 時間=10 秒. 時間=72 秒. 時間=100 秒. 時間=200 秒. 37.

(52) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 時間=400 秒. 時間=650 秒. 時間=700 秒. 時間=800 秒. 時間=1200 秒. 時間=1620 秒. 圖 3-8 撒水集中配置防護下 5 輛機車實驗情形圖. 7.撒水一齊開放防護下 5 輛機車的延燒狀況(第三次實驗,實驗編號 G) 引火時間長於實驗 B,在 250 秒時撒水頭Ⅲ處溫度達 500℃時 手動啟動 3 個撒水頭,此時火焰正延燒到機車ⅠⅤ; 270 秒時機車 ⅢⅣ的火焰高度分別為 1m、0.5m,其餘機車火焰熄滅;直到 1200 秒實驗結束機車ⅢⅣ之火焰仍未熄滅,推測為汽油不斷漏出燃燒所 致。. 38.

(53) 第三章 實驗與觀察. 時間=10 秒. 時間=249 秒. 時間=260 秒. 時間=270 秒. 時間=280 秒. 時間=500 秒. 時間=800 秒. 時間=1200 秒. 圖 3-9 撒水一齊開放防護下 5 輛機車實驗情形圖. 39.

(54) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 8.實驗現象整理 (1). 由實驗 A,無撒水防護下 1 輛機車燃燒,自點火後 火焰高度快速成長,103 秒時發生最大火焰高度 3.9m,可見機車火災非常迅速猛烈以致於救災的反 應時間極短,必須採用靈敏的撒水頭。3.9m 的火焰 高度已經超過一般建築物高度 3m,因此停放在建築 物周邊的機車火災有向 2 樓延燒之虞。. (2). 由實驗 B、C,無撒水防護下 2 輛與 3 輛機車燃燒, 燃燒區域比 1 輛機車更大,燃燒火焰最大高度分別 為 4.25m 及 4.65m 高於 1 輛機車之最大火焰高度, 向上延燒之危險性高於 1 輛機車之情形。實驗 D, 無撒水防護下 5 輛機車實驗,因為濃煙過黑,已經 無法研判火焰高度。. (3). 由 實 驗 E,機 車 內 未 加 入 汽 油 時,撒 水 可 以 撲 滅 直 接 噴 淋 處 之 火 焰 並 阻 止 火 焰 延 燒,但 是 機 車 的 腳 踏 板 以 及 機 車 的 間 隙 等 部 位,水 無 法 直 接 噴 淋 而 形 成 防 護 死 角,推 測 可 能 是 水 無 法 完 全撲滅機車火災而僅能抑制機車火災的主 因 。 另 外 , 撒水設備作動後可有效阻止機車火災. 40.

(55) 第三章 實驗與觀察. 的橫向延燒並將火勢侷限在 3 輛機車,並未延燒至 最外邊的Ⅰ號、Ⅴ號機車,因此即使於Ⅰ號、Ⅴ號 機車外側並排增加機車的數量,理論上亦不會延 燒,故可考慮以並排 5 輛機車代表多輛機車火災實 驗。 (4). 由實驗 F,當機車油箱有汽油時,燃燒狀況更猛烈, 即使撒水頭配置已經依實驗 E 之結果改善,配置 3 2. 個撒水頭,配管末端壓力 1.5kg/cm ,水箱實際用水 2. 量平均每分鐘約 300 公升,以防護面積 25 m 估算, 2. 撒水密度約為 12 公升/min/ m ,無法阻止機車橫向 間之延燒。 (5). 2. 由實驗 G,配管末端壓力 3kg/cm ,配置 3 個撒水頭, 水箱實際用水量平均每分鐘約 750 公升,以防護面 2. 2. 積 25 m 估算,撒水密度約為 30 公升/min/ m ,即 使啟動時間延後火勢已經擴大,仍可以在短期間 (100 秒)內撲滅機車表面的火焰,阻止機車間的 延燒,但是無法撲滅機車油箱持續燃燒的汽油。. 41.

(56) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. (二)熱釋放率分析 1.機車火災成長行為分析 將無撒水防護下的 1 輛、2 輛及 3 輛機車【1】 (實驗 A、B、C) , 以及本研究實驗 5 輛機車燃燒的熱釋放率(實驗 D) ,各次實驗引 燃期的快慢不一,乃以熱釋放率迅速增加時點認定為成長期發生 時點,以此時點為繪製之始點,如圖 3-10 所示,可以發現: (1) 一般燃燒可區分為成長期、火盛期與衰退期三階段,機車數 量少時,火盛期欲明顯,5 輛機車時,已無明顯火盛期。 (2) 1 輛、2 輛、3 輛、5 輛機車成長期進入火盛期時,熱釋放率 分別約為 1 MW、2 MW、3.8 MW、5.6MW。多輛機車的燃燒牽 涉到每輛機車引燃的時間點不同,被引燃的機車數量愈多, 熱釋放率愈大,但是隨著機車間延燒時序的影響,當機車延 燒範圍擴大時,最初引燃機車的可燃物質亦逐漸燃燒消耗, 其燃燒的互制作用相當複雜,在多輛機車延燒情形並無法立 即獲得機車數量與熱釋放率的關係式,但由上述實驗結果可 以看出,火盛期熱釋放率與機車數量應係接近等差的關係, 如圖 3-11 分析結果,熱釋放率約為機車數量的 1.16 倍(MW) 。. 42.

(57) 第三章 實驗與觀察. 熱釋放率(MW). 6 5輛 3輛 2輛 1輛. 5 4 3 2 1 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 時間(秒). 圖 3-10 1、2、3、5 輛機車無撒水防護熱釋放率圖. 6. y = 1.1568x - 0.0649. 熱釋放率y (MW). 5 4 3 2 1 0 0. 1. 2 3 4 機車數量x(輛). 5. 6. 圖 3-11 機車數量與熱釋放率分析圖. 2.火焰高度與熱釋放率關係 以秒為單位擷取 1 輛、2 輛及 3 輛機車燃燒過程的熱釋放率 Q 以及火焰高度 L f , 1 輛機車時火源長、寬分別為 1.5m、0.5m,2 輛機車時火源長寬分別為 1.5m、1m,3 輛機車時火源長寬分別為 1.5m、1.5m。在一大氣壓常溫下 ρ ⋅ c p ⋅ g ⋅ β ⋅ T ≒1116。前述資料代 1 2. 43.

(58) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 入(4)式及(3)式,令(3)式的. Lf A. 為縱軸, Qmod * 為橫軸,採. 取對數座標,將實驗結果繪製如圖 3-12 所示。經回歸分析求得 n =0.5291≒0.53,r=2.716≒2.72,代回(3)式及(4)式可建 立火焰高度與熱釋放量關係式為: ⎞ ⎛ Q = 2.72 ⋅ ⎜⎜ ⎟⎟ 3 A ⎝ 1116 ⋅ A 2 ⋅ B ⎠. Lf. 0.53. (5a). 即 Q = 168.4 ⋅ A−0.39 ⋅ B ⋅ L f 1.89. (5b). 10 L/DS = 2.716(Qmod*). 0.5291. 2. L/D s. R = 0.672 1 0.01. 0.1. 1. 10. 0.1 Qmod* 圖 3-12 火焰高度與熱釋放率分析圖. 3.撒水對熱釋放率的影響 5 輛機車在無撒水防護(實驗 D) ,有撒水配置其撒水頭依法 規配置(實驗 E) 、集中配置(實驗 F)、一齊開放(實驗 G)等情 形之熱釋放率,繪製如圖 3-12。其中,實驗 E 之延燒範圍僅達 3 輛機車,火源長度 1.5m、寬度 1.5m,利用錄影帶紀錄到之火焰高. 44.

(59) 第三章 實驗與觀察. 度代入前述(5b)公式求得熱釋放率,由於僅燃燒 3 輛機車,以 能量觀點而言並無外插之情形。實驗 D、F、G 之熱釋放率則係燃 氣分析儀量測到之燃燒生成物計算值,可以發現: (1) 無防護下的 5 輛機車熱釋放率可達 5.6 MW,無論採用何種撒 水防護,撒水作動 100 秒內,均能發揮控制熱釋放率之作用, 可見撒水是有效的。 (2) 由 實 驗 E( 法 規 配 置 ) ,機 車 油 箱 未 放 置 汽 油,撒 水 作 動 100 秒 內,可 將 熱 釋 放 率 控 制 在 0.3MW 以 內 。實 驗 於 500 秒 時 , 降 低 水 量 觀 察 , 熱 釋 放 率 又 增 大 , 表 示 機車火災極易復燃,火焰撲滅以前必須持續撒水。 (3) 由實驗 F(集中配置) ,當機車油箱有汽油時,撒水密度約為 2. 12 公升/min/ m ,採用標示溫度 68℃的密閉式撒水頭,撒水 在 1.2MW 時作動後,能夠抑制熱釋放率保持在 2MW 以下,唯 600 秒時引發油箱爆炸燃燒時,熱釋放率增大至 4MW,顯示 此防護狀態僅能抑制火勢但無法控制火勢。 (4) 由實驗 G(一齊開放) ,當機車油箱有汽油時,撒水密度約為 2. 30 公升/min/ m ,即使俟火勢增大始手動啟動,仍可於約 100 秒時間,將熱釋放率控制在 0.3MW 以下。 (5) 為便利火勢成長情形分析,熱釋放率分析圖係自火災成長期. 45.

(60) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 為繪製始點,故分析圖內之撒水時間點僅係示意,與實際撒 水作動時間有火災引燃期之時間差,引用時宜多加注意,併 此敘明。. 熱釋放率(MW). 撒水作動. 6 5 4 3 2 1 0. 5輛無撒水 法規配置 集中設置 一齊開放. 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 時間(秒) 圖 3-13 5 輛機車有無防護之熱釋放率圖. 4.撒水對溫度的影響 實驗之溫度量測點如圖 3-14 所示,針對騎樓機車火災可能延燒到 建築物之情形來分: (1) 有關騎樓天花板裝修能否被引燃,比較實驗 C、F、G 三組實驗 中,天花板附近的 TC10 到 TC14 測點,以 TC12 測點溫度最高, 其溫度歷時紀錄如圖 3-15 所示,可以發現:無撒水防護時,天 花板附近溫度達 924℃,如以木頭接焰燃點 260℃為參考值,實 際騎樓天花板有裝修時,機車火災引燃裝修材料延燒到建築物. 46.

(61) 第三章 實驗與觀察. 2. 的危險性極高。當(實驗 F)撒水密度約為 12 公升/min/ m 的 防護下,TC12 最高溫度發生在 122 秒時,為 144℃,顯示撒水 可有效阻止火焰向上延燒到騎樓天花板。當(實驗 G)撒水密 2. 度約為 30 公升/min/ m 時,啟動後,溫度由 500℃降到 40℃以 下,可有效阻止火焰向上延燒到天花板。 (2) 有關二樓陽台的招牌能否引燃,比較實驗 C、F、G 三組實驗中, 天花板附近的 TC4 到 TC9 測點,以 TC8 測點溫度最高,其溫度 歷時紀錄如圖 3-16 所示,可以發現:無撒水防護時,二樓陽台 附近溫度達 789℃,如以木頭接焰燃點 260℃為參考值,實際二 樓陽台附近設置招牌時,機車火災引燃招牌延燒到建築物的危 2. 險性極高。當(實驗 F)撒水密度約為 12 公升/min/ m 的防護 下,TC8 最高溫度發生在 281 秒時,為 213℃,撒水作動後之溫 度控制在 260℃以下,當(實驗 G)撒水密度約為 30 公升/min/ 2. m 時,啟動 100 秒後,溫度控制在 50℃以下,可有效阻止火焰 向上延燒到二樓陽台。. 47.

(62) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 762 cm. 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 00. 圖 3-14 溫度量測點分佈圖. 溫度(℃). 1000.0. 撒水作動. 無撒水. 750.0. 集中配置 一齊開放. 500.0 250.0 0.0 0. 500. 1000. 1500 2000 時間(秒). 2500. 圖 3-15 TC12(騎樓天花板)溫度分析圖. 48. 3000.

(63) 第三章 實驗與觀察. 溫度(℃). 1000.0 無撒水. 撒水作動. 750.0. 集中配置 一齊開放. 500.0 250.0 0.0 0. 500. 1000. 1500 2000 時間(秒). 2500. 3000. 圖 3-16 TC8(一樓陽台)溫度分析圖. 第三節 小結 (一) 機車火災進入成長期約 100 秒,火焰高度即達 3.9m 以上, 超過建築物一層樓高,天花板附近溫度高達 789℃,遠高 於木材接焰燃點 260℃。可知,停放在騎樓的機車火災快 速猛烈,延燒到上方建築物的危險性極高。 (二) 本研究實驗分析求得,機車火盛期熱釋放率約為機車數量 的 1.16 倍(MW) 。機車延燒範圍的寬度 A、長度 B、火焰 高度與熱釋放率的關係式為. ⎞ ⎛ Q = 2.72 ⋅ ⎜⎜ ⎟⎟ 3 A ⎝ 1116 ⋅ A 2 ⋅ B ⎠. Lf. 0.53. ,對. 於火災現場推估危險性及後續研究,有相當之參考價值。 49.

(64) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. (三) 用採用自動撒水防護時,由於機車形狀凹凸,會造成撒水 的防護死角,因此撒水頭宜配置在機車正上方。 機車緊密排列,撒水頭每公尺設置一顆在機車正上方,,當每顆 2. 撒水頭每分鐘出水量約 100 公升,平均撒水密度 12 公升/min/ m 時, 可以抑制機車火災,防止延燒到建築物但不能阻止機車間持續延燒; 當每顆撒水頭每分鐘出水量約 250 公升,平均撒水密度 30 公升/min/ 2. m 時,可以控制機車火災,迅速撲滅機車表面火焰,防止延燒到建築 物及相鄰機車,至於油箱內汽油持續燃燒的火焰雖可抑制但無法完全 撲滅。. 50.

(65) 第四章 結論與建議. 第四章 結論與建議 第一節 結論 (一) 機車火災進入成長期約 100 秒,火焰高度即達 3.9m 以上, 超過建築物一層樓高,天花板附近溫度高達 789℃,遠高 於木材接焰燃點 260℃。可知,停放在騎樓的機車火災快 速猛烈,延燒到上方建築物的危險性極高。 (二) 本研究實驗分析求得,機車火盛期熱釋放率約為機車數量 的 1.16 倍(MW) 。機車延燒範圍的寬度 A、長度 B、火焰 高度與熱釋放率的關係式為. ⎞ ⎛ Q = 2.72 ⋅ ⎜⎜ ⎟⎟ 3 A ⎝ 1116 ⋅ A 2 ⋅ B ⎠. Lf. 0.53. ,對. 於火災現場推估危險性及後續研究,有相當之參考價值。 (三) 用採用自動撒水防護時,由於機車形狀凹凸,會造成撒水 的防護死角,因此撒水頭宜配置在機車正上方。 (四) 機車緊密排列,撒水頭每公尺設置一顆在機車正上方,, 當每顆撒水頭每分鐘出水量約 100 公升,平均撒水密度 12 2. 公升/min/ m 時,可以抑制機車火災,防止延燒到建築物 但不能阻止機車間持續延燒;當每顆撒水頭每分鐘出水量 2. 約 250 公升,平均撒水密度 30 公升/min/ m 時,可以控制 機車火災,迅速撲滅機車表面火焰,防止延燒到建築物及 51.

(66) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 相鄰機車,至於油箱內汽油持續燃燒的火焰雖可抑制但無 法完全撲滅。 第二節 建議 依據本研究對於防止機車火災延燒到建築物之研究成果,提出下列建 議。 (一)建議一: 有關部會單位應先協調政策方向及分工,再持續進行後續法規草 案研究:立即可行建議 主辦機關:內政部建築研究所、內政部消防署、內政部營建署、交通 部運輸研究所 協辦機關:交通部、經濟部標準檢驗局 本研究成果已經證明自動撒水設備可以用在阻滯機車火災延 燒,並已經在撒水頭配置方式、撒水量對防護效果的影響等關鍵因 素,提出明確實驗結果,足供消防主管機關法規草案擬定所需。唯機 車火災問題,交通部已就機車的不燃性管制措施進行研議,建築主管 機關可就可能延燒範圍的裝修材料進行管制,為求政府一體及法令政 策週妥,建議內政部消防署、內政部營建署、交通部共同研商政策方 向及分工,再由有關研究單位持續進行相關法規草案的研擬研究。. 52.

(67) 第四章 結論與建議. (二)建議二: 其他可行滅火設備之設置規範宜持續研究,以提供不同場合 情境之應用選擇性:中長期建議 主辦機關:內政部消防署、內政部建築研究所 協辦機關:內政部營建署 依據本研究分析,撒水相較於其他滅火設備具有整體性的優 點,乃優先研究。唯實驗結果發現,撒水設備的必要用水量可能 超過一般建築物水塔容量,且須配合消防滅火行動才能撲滅火源 為其缺點。其他消防設備,例如乾粉、細水霧、泡沫等均各具有 其優劣點,值得逐一持續研究,以便提供不同場合情境時,多種 選擇與應用可行性。. 53.

(68) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 54.

(69) 附錄. 附錄一 本研究參與研發之「水霧式隔煙系統」專利草案 發明專利說明書 ( 本 說 明 書 格 式、順 序 及 粗 體 字,請 勿 任 意 更 動,※ 記 號 部 分請勿填寫) ※ 申請案號: ※ 申請日期:. ※I P C 分類:. 一、發明名稱:(中文/英文) 水霧式隔煙系統 / SMOKE SCRUBBING WATER MIST SYSTEM 二、申請人:(共 1 人) 姓名或名稱:(中文/英文) 內政部建築研究所 ARCHITECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTORY OF THE INTERIOR, R.O.C. 代表人: (中文/英文) 丁育群/ DING, YUH-CHYURN 住居所或營業所地址:(中文/英文) 台北市敦化南路二段 333 號 13 樓 13TH F1, NO. 333, TUNHUA S. RD., SEC. 2, TAIPEI, TAIWAN, R.O.C. 國. 籍: (中文/英文). 三、發明人:(共 姓. 中華民國 R.O.C.. 8 人). 名: (中文/英文). 1.蔡榮鋒/. TSAI, RONG-FENG. 2.丁育群/. DING, YUH-CHYURN. 3.何明錦/. HO, MING-CHIN. 4.李正國/. LEE, CHENG-KUO 55.

(70) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 5.陳建忠/. CHEN, CHIEN-JUNG. 6.張哲綱/. CHANG, CHE-KANG. 7.張尚文/. CHANG, SHANG-WEN. 8.陳亮廷/. CHEN, LIANG-TING. 國. 籍: (中文/英文) 1. 中華民國. R.O.C.. 2. 中華民國. R.O.C.. 3. 中華民國. R.O.C.. 4. 中華民國. R.O.C.. 5. 中華民國. R.O.C.. 6. 中華民國. R.O.C.. 7. 中華民國. R.O.C.. 8. 中華民國. R.O.C.. 四、聲明事項: 主張專利法第二十二條第二項 實,其事實發生日期為:. 年. 第一款或. 第二款規定之事. 月 日。. 申請前已向下列國家(地區)申請專利: 【格式請依:受理國家(地區) 、申請日、申請案號. 順序註. 記】 有主張專利法第二十七條第一項國際優先權: 無主張專利法第二十七條第一項國際優先權: 主張專利法第二十九條第一項國內優先權: 【格式請依:申請日、申請案號. 順序註記】. 主張專利法第三十條生物材料: 須寄存生物材料者: 國內生物材料 【格式請依:寄存機構、日期、號碼 記】. 56. 順序註.

(71) 附錄. 國外生物材料 【格式請依:寄存國家、機構、日期、號碼. 順. 序註記】 不須寄存生物材料者: 所屬技術領域中具有通常知識者易於獲得時,不須寄存。 五、中文發明摘要 水霧式隔煙系統 一 種 水 霧 式 隔 煙 系 統,設 置 於 天 花 板 下 方,包 含 至 少 二 水 霧 噴 灑 裝 置。第 一 水 霧 噴 灑 裝 置 係 適 用 於 滌 煙,第 一 水霧噴灑裝置其水霧噴灑軸向與天花板之法線方向具有 一 第 一 夾 角;第 二 水 霧 噴 灑 裝 置 係 適 用 於 隔 煙,第 二 水 霧 噴灑裝置其水霧噴灑軸向與天花板之法線方向具有一第 二 夾 角,其 中,第 二 夾 角 小 於 第 一 夾 角。水 霧 噴 灑 裝 置 連 接 一 供 水 系 統,供 水 系 統 具 有 泵 浦 及 輸 水 管 路。輸 水 管 路 連 接 蓄 水 容 器 與 水 霧 噴 灑 裝 置,並 藉 由 泵 浦 將 蓄 水 容 器 中 的水經由輸水管路輸送至水霧噴灑裝置。. 六、英文發明摘要 smoke scrubbing water mist system A smoke scrubbing water mist system includes at least two spray apparatuses and a water supply system. A first spray apparatus is applied to smoke insulation, and the spray axial of the first spray apparatus has a first included angle with respect to the Z direction of the ceiling. A second spray apparatus is applied to smoke. 57.

(72) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. scrubbing, and the spray axial of the second spray apparatus has a second included angle with respect to the Z direction of the ceiling. The second included angle is smaller than the first included angle. These spray apparatuses connected with the water supply system that composed of a water container, a pump and a conduit, and the conduit transports water to the spray apparatuses.. 58.

(73) 附錄. 七、指定代表圖: (一 )、 本 案 指 定 代 表 圖 為 : 第 ( 3 )圖 (二 )、 本 案 代 表 圖 之 元 件 符 號 簡 單 說 明 : 200: 組 合 式 水 霧 噴 灑 裝 置. 211: 子 噴 頭. 221: 子 噴 頭. 310: 水 霧. 311: 水 霧 幕. 320: 供 水 系 統. 321: 蓄 水 容 器. 322: 泵 浦. 323: 輸 水 管 路. 330: 逃 生 通 道. 340: 天 花 板. 350: 火 源. 八、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學式:. 59.

(74) 自動撒水設備對騎樓空間機車火災防護效果之實驗研究. 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本 發 明 是 有 關 於 一 種 水 霧 式 隔 煙 系 統,且 特 別 是 有 關 於一種具有滌煙及隔煙效果的水霧式隔煙系統。. 【先前技術】 火 災 發 生 時 所 產 生 的 影 響 , 包 括 熱 (heat)、 熱 輻 射 (thermal radiation)及 煙 (smoke)。 在 火 場 中 , 對 於 人 員 逃 生 威 脅 最 大 的 並 非 是 火 焰 本 身,而 是 燃 燒 不 完 全 所 產 生 之 副 產 物 - 有 毒 濃 煙。有 毒 濃 煙 中 常 包 含 二 氧 化 碳、一 氧 化 碳、碳 氫 氣 體 及 許 多 固 體 微 粒。除 了 二 氧 化 碳 之 外,有 毒 濃 煙 中 大 部 分 的 物 質 還 具 有 可 燃 性,當 這 些 可 燃 性 物 質 於 密 閉 空 間 累 積 達 一 定 濃 度 時,配 合 火 場 溫 度 及 氧 氣 濃 度 便可在瞬間引發閃燃,因此常造成消防員及民眾逃生不 及,往往徒增人員傷亡。 依照現行消防法規,應設之各項消防設備包括有: 防 火 區 劃 及 防 煙 區 劃、通 風 及 空 調 系 統、火 災 自 動 警 報 及 緊 急 廣 播 系 統、自 動 手 動 滅 火 系 統、排 煙 系 統、緊 急 備 用 電 源、緊 急 照 明 及 避 難 逃 生 系 統。其 中 防 火 區 劃 是 為 了 延 緩 火 勢 擴 散,若 於 起 火 點 區 域 設 有 自 動 灑 水 裝 置,則 可 在 火勢尚未擴大前加以撲滅或控制火勢,阻止閃燃發生。 一 般 作 為 防 火 區 劃 的 灑 水 幕 系 統 (sprinkler)可 降 低 火 場 溫 度 及 延 遲 旺 盛 期 之 燃 燒 行 為,具 有 防 火 隔 熱 的 功 能;然 而 其 耗 水 量 大、滅 火 時 間 長 且 隔 煙 效 果 有 限,一 旦. 60.

參考文獻

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