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研究生:陳孟吟
研究生(外文):Meng-Yin Chen
論文名稱:傳統機械加工及裝配廠區防火工程規劃與評估
論文名稱(外文):Workplace Fire Protection Engineering Scheme and Evaluation in Traditional Units Machining & Assembling Facilities
指導教授:林誠興林誠興引用關係
指導教授(外文):C. S. Lin
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:201
中文關鍵詞:區域模式火災模擬逃生路線
外文關鍵詞:zone modelfire simulationevacuation routes
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本研究,主要以傳統機械加工及裝配廠區為背景,運用二維之區域模式進行火災模擬,以不同起火位置、防火及避難措施等條件分別探討建築物發生火災後之流場變化,並藉由上層溫度、下層溫度、氣層高度、一氧化碳濃度及氧氣濃度等重要參數之變化評估並描述其對人員逃生之影響,進而規劃最佳逃生路線。
工業建築為一聚集眾多人力從事生產活動之場所,由於人、設備、材料與環境等組合,可能因不當使用而導致火災之風險,以CFAST進行假設性之案例模擬除了可以達到建築物火災之預防與控制,同時透過最佳逃生路線之規劃還能有效降低災後之生命財產損失。
本研究,依據現有廠房LAYOUT經CFAST模擬結果找出可能造成逃生困難之房間,並規劃最佳逃生路線,且針對發生逃生困難之房間實施防火工程規劃,發現在前述房間內加裝偵煙/感熱探測器及灑水系統將有助於消防搶救工作,證明以區域模式進行傳統機械加工及裝配廠區防火工程規劃與評估,將可以最少的改善成本達到最佳的工程經濟效益。此外,在模擬過程中也發現通常會發生逃生失敗的房間幾乎都是在房間尺寸較小且無自然通風的辦公室,而廠區內由於只存放鋼料及生產設備,這些都是不易引燃的物質,即使周圍有火源,其火勢也會因為沒有充足之易燃物而在數十分鐘後開始衰退;再者,較大尺寸之廠房也有較大開口及良好自然通風條件,因此毒性氣體或濃煙通常不會對作業區造成威脅,同時也較不會有缺氧之顧慮。
This study incorporates a traditional unit machining & assembling factory into its basic structure and conducts fire simulation via a 2-dimensional zone model, thereby evaluating the changes of fluid field after the buildings are caught by fire based upon various considerations, such as the location of fire as well as the fire-prevention system and evacuation facilities; and thus assesses the influence imposed by the changes of upper layer temperature, lower layer temperature, layer height, carbon monoxide concentration, and oxygen concentration on the evacuators for the purpose of planning the optimal evacuation routes.
Industrial building houses workers engaged in production activities. Fires are likely to be caused due to workers’ misconduct and improper use of equipment and materials. In this connection, the simulation incorporating CFAST as hypothetical cases not only prevents and controls fires, but also minimizes the property loss and casualties through the planning of optimal evacuation routes.
The purpose of this study is, based upon the plant’s layout and CFAST simulation results, to find out the rooms that are most likely to obstruct evacuation and to initiate the optimal evacuation routes; and to initiate the fire-prevention plan for the rooms having problems with evacuation. This study found out that the smoke detector, heat-sensor, and sprinkler system installed in the foregoing rooms helped prevent fire from happening; and has thus demonstrated that, when fire-prevention systems were initiated and assessed for the traditional units machining & assembling facilities under the area model, the engineering economic benefits were optimized through the minimum improvement costs. In the simulation process, this study also found out that the small offices without ventilation often resulted in the failure of evacuation. Usually, steel and related production equipment are stored in the plant. Even if the surrounding area was caught in fire, the fire couldn’t last long because there weren’t sufficient inflammable materials in the nearby area. Also, the larger plants had larger open areas and better ventilation conditions. Therefore, the toxic gas or thick smoke couldn’t affect the operation area seriously and oxygen wasn’t deficient, either.
目 錄
中文摘要---------------------------------------------------------------------------------- i
英文摘要--------------------------------------------------------------------------------- ii
誌謝-------------------------------------------------------------------------------------- iii
目錄-------------------------------------------------------------------------------------- iv
表目錄------------------------------------------------------------------------------------ v
圖目錄----------------------------------------------------------------------------------- vii
符號說明-------------------------------------------------------------------------------- x
第一章 緒論------------------------------------------------------------------ 1-1
1.1 前言---------------------------------------------------------------------------- 1-1
1.2 文獻回顧---------------------------------------------------------------------- 1-1
1.3 研究內容與方法------------------------------------------------------------- 1-2
1.4 傳統機械加工及裝配廠區特性概述------------------------------------- 1-3
第二章 模式介紹與火災特性--------------------------------------------- 2-1
2.1 區域模式---------------------------------------------------------------------- 2-1
2.2 場域模式---------------------------------------------------------------------- 2-2
2.3 火------------------------------------------------------------------------------- 2-4
2.4 火柱和層---------------------------------------------------------------------- 2-4
2.5 熱的轉移---------------------------------------------------------------------- 2-5
第三章 假設案例火災摸擬描述與數值模擬方法--------------------- 3-1
第四章 結果與討論--------------------------------------------------------- 4-1
4.1 區域模式假設案例火災模擬結果---------------------------------------- 4-1
4.2 最佳逃生路規劃------------------------------------------------------------- 4-61
4.3 逃生可容許時間評估------------------------------------------------------- 4-63
4.4 風險量化---------------------------------------------------------------------- 4-64
第五章 結論與建議--------------------------------------------------------- 5-1
參考文獻------------------------------------------------------------------------------ R-1
作者簡歷------------------------------------------------------------------------------ A-1
表 目 錄
表1.1區域模式火災模擬研究內容----------------------------------------------- 1-3
表1.1風險量化評估表-------------------------------------------------------------- 1-3
表3.1區域模式MODEL 01各房間尺寸及結構資料------------------------- 3-2
表3.2區域模式MODEL 02各房間尺寸及結構資料------------------------- 3-3
表4.1 Case 01各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-2
表4.2 Case 02各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-4
表4.3 Case 03各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-6
表4.4 Case 04各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-7
表4.5 Case 05各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-9
表4.6 Case 06各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-11
表4.7 Case 07各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-13
表4.8 Case 08各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-16
表4.9 Case 09各房間參數變化表------------------------------------------------- 4-18
表4.10 Case 10各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-20
表4.11 Case 11各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-23
表4.12 Case 12各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-25
表4.13 Case 13各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-27
表4.14 Case 14各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-30
表4.15 Case 15各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-32
表4.16 Case 16各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-34
表4.17 Case 17各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-37
表4.18 Case 18各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-39
表4.19 Case 19各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-41
表4.20 Case 20各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-44
表4.21 Case 21各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-46
表4.22 Case 22各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-48
表4.23 Case 23各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-51
表4.24 Case 24各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-53
表4.25 Case 25各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-55
表4.26 Case 26各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-58
表4.27 Case 27各房間參數變化表----------------------------------------------- 4-60
表4.28 Case 01風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-149
表4.29 Case 02風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-150
表4.30 Case 03風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-151
表4.31 Case 04風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-152
表4.32 Case 05風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-153
表4.33 Case 06風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-154
表4.34 Case 07風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-155
表4.35 Case 08風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-156
表4.36 Case 09風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-157
表4.37 Case 10風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-158
表4.38 Case 11風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-159
表4.39 Case 12風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-160
表4.40 Case 13風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-161
表4.41 Case 14風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-162
表4.42 Case 15風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-163
表4.43 Case 16風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-164
表4.44 Case 17風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-165
表4.45 Case 18風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-166
表4.46 Case 19風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-167
表4.47 Case 20風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-168
表4.48 Case 21風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-169
表4.49 Case 22風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-170
表4.50 Case 23風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-171
表4.51 Case 24風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-172
表4.52 Case 25風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-173
表4.53 Case 26風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-174
表4.54 Case 27風險量化評估結果----------------------------------------------- 4-175
圖 目 錄
圖3.1 MODEL 01一樓平面圖---------------------------------------------------- 3-1
圖3.2 MODEL 01二樓平面圖---------------------------------------------------- 3-1
圖3.3 MODEL 01地下一樓平面圖---------------------------------------------- 3-2
圖3.4 MODEL 02一樓平面圖---------------------------------------------------- 3-3
圖3.5 MODEL 02二樓平面圖---------------------------------------------------- 3-3
圖3.6 MODEL 02地下一樓平面圖---------------------------------------------- 3-3
圖4.1-1 Case 01房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-65
圖4.1-2 Case 02房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-66
圖4.1-3 Case 03房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-67
圖4.1-4 Case 04房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-68
圖4.1-5 Case 05房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-69
圖4.1-6 Case 06房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-70
圖4.1-7 Case 07房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-71
圖4.1-8 Case 08房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-72
圖4.1-9 Case 09房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖----- 4-73
圖4.1-10 Case 10房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-74
圖4.1-11 Case 11房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-75
圖4.1-12 Case 12房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-76
圖4.1-13 Case 13房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-77
圖4.1-14 Case 14房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-78
圖4.1-15 Case 15房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-79
圖4.1-16 Case 16房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-80
圖4.1-17 Case 17房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-81
圖4.1-18 Case 18房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-82
圖4.1-19 Case 19房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-83
圖4.1-20 Case 20房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-84
圖4.1-21 Case 21房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-85
圖4.1-22 Case 22房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-86
圖4.1-23 Case 23房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-87
圖4.1-24 Case 24房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-88
圖4.1-25 Case 25房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-89
圖4.1-26 Case 26房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-90
圖4.1-27 Case 27房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-91
圖4.1-28 Case 28房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-92
圖4.1-29 Case 29房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-93
圖4.1-30 Case 30房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-94
圖4.1-31 Case 31房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-95
圖4.1-32 Case 32房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-96
圖4.1-33 Case 33房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-97
圖4.1-34 Case 34房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-98
圖4.1-35 Case 35房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-99
圖4.1-36 Case 36房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-100
圖4.1-37 Case 37房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-101
圖4.1-38 Case 38房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-102
圖4.1-39 Case 39房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-103
圖4.1-40 Case 40房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-104
圖4.1-41 Case 41房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-105
圖4.1-42 Case 42房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-106
圖4.1-43 Case 43房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-107
圖4.1-44 Case 44房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-108
圖4.1-45 Case 45房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-109
圖4.1-46 Case 46房間1~27上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖--- 4-110
圖4.1-47 Case 47上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-111
圖4.1-48 Case 48上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-112
圖4.1-49 Case 49上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-113
圖4.1-50 Case 50上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-114
圖4.1-51 Case 51上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-115
圖4.1-52 Case 52上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-116
圖4.1-53 Case 53上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-117
圖4.1-54 Case 54上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-118
圖4.1-55 Case 55上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-119
圖4.1-56 Case 56上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-120
圖4.1-57 Case 57上層溫度、氣層高度及CO濃度分佈圖---------------- 4-121
圖4.2-1房間2逃生路線---------------------------------------------------------- 4-62
圖4.2-2房間6逃生路線---------------------------------------------------------- 4-62
圖4.2-3房間9逃生路線---------------------------------------------------------- 4-62
圖4.2-4房間10逃生路線--------------------------------------------------------- 4-62
圖4.2-5房間11逃生路線--------------------------------------------------------- 4-62
圖4.2-6房間12逃生路線--------------------------------------------------------- 4-62
圖4.2-7房間13逃生路線--------------------------------------------------------- 4-62
圖4.2-8房間14逃生路線--------------------------------------------------------- 4-62
圖4.2-9房間16逃生路線--------------------------------------------------------- 4-63
圖4.2-10房間17逃生路線------------------------------------------------------- 4-63
圖4.2-11房間22逃生路線------------------------------------------------------- 4-63
圖4.2-12房間23逃生路線------------------------------------------------------- 4-63
圖4.2-13房間24逃生路線------------------------------------------------------- 4-63
圖4.2-14房間25逃生路線------------------------------------------------------- 4-63
圖4.2-15房間26逃生路線------------------------------------------------------- 4-63
圖4.2-16房間27逃生路線------------------------------------------------------- 4-63
圖4.3-1 Case 01 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-122
圖4.3-2 Case 02 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-123
圖4.3-3 Case 03 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-124
圖4.3-4 Case 04 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-125
圖4.3-5 Case 05 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-126
圖4.3-6 Case 06 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-127
圖4.3-7 Case 07 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-128
圖4.3-8 Case 08 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-129
圖4.3-9 Case 09 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示---- 4-130
圖4.3-10 Case 10 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-131
圖4.3-11 Case 11 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-132
圖4.3-12 Case 12 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-133
圖4.3-13 Case 13 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-134
圖4.3-14 Case 14 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-135
圖4.3-15 Case 15 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-136
圖4.3-16 Case 16 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-137
圖4.3-17 Case 17 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-138
圖4.3-18 Case 18 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-139
圖4.3-19 Case 19 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-140
圖4.3-20 Case 20 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-141
圖4.3-21 Case 21 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-142
圖4.3-22 Case 22 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-143
圖4.3-23 Case 23 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-144
圖4.3-24 Case 24 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-145
圖4.3-25 Case 25 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-146
圖4.3-26 Case 26 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-147
圖4.3-27 Case 27 ULT、LLT、LH、[CO]與[O2]之時間序列影響圖示-- 4-148
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