臺灣博碩士論文加值系統

臺灣位於亞熱帶的地區，建築物空調系統的耗電量十分可觀。近年來建築物大量採用自然通風方式，以節省空調系統的耗能。太子樓的設計方式即為其中之一。就消防防災觀點，當發生火災時，太子樓在緊急時如能確保有效的排煙效果，將可以節省機械排煙設施的設置，及維修保養的費用。
本研究主要工作為驗證太子樓的排煙性能有效性。採用全尺度熱煙測試方式，將效能以數值方式具體顯現。利用既有、營運中的廠房建築物，實施火場全尺度試驗。試驗方法參考澳洲國家標準「AS 4391」實驗規範。經模擬火場情況，透過各種研發的儀器量測，取得各場景的指標數據。量測的數據包含煙流情形、煙層降、能見度、溫度變化等。同時，研究過程探討補氣效果的影響。本研究方法不同於NFPA 92B的 N百分比法則以溫度定義煙層高度，或以燈泡串使用肉眼判定煙層高度。由量測的數據更客觀、準確、有效的定義出煙層位置。實驗結果證明，太子樓可有效地排出室內濃煙，並降低煙層沉降速度。當建築物下方補氣口開啟時，明顯將煙層往上提升，可降低煙層沉降速度。

Since Taiwan is located in subtropical areas, the energy consumption on air-conditioning system of buildings is very much. In recent years, a large number of buildings take the method of natural ventilation to save energy of air- conditioning systems. The design approach of buildings included covered ridge with sidewall openings is one of them. On the point of fire prevention view, how to verify the smoke effects of this method is very important. The equipments expense and maintenance cost will be saved because the installation of mechanical exhaust equipments are exempted.
This research verified the smoke performance effectiveness of buildings included covered ridge with sidewall openings. By using of full-scale hot smoke testing, the performance values were showed. Taking use of existing and operating plant, the full-scale fire test were executed by referring Australian Standard - AS 4391: 1999,SMOKE MANAGEMENT SYSTEMS-HOT SMOKE TEST. By developed measuring devices, simulated indicators were obtained in fire. Measurement data contains plume case, height of smoke layer, visibility, and temperature, etc. Meanwhile, the effect of make-up were discussed. This method is different from the NFPA 92B N-percentage rule to define smoke layer height by the temperature, or determine the smoke layer height by light bulb string from experimenters’ eyes. From measured data, the results are more objectively, accurately and effectively define the height of smoke layer. Experimental results show that buildings included covered ridge with sidewall openings can effectively remove smoke and reduce the decline velocity of smoke. When make-up windows below building are open, smoke layers are significantly rise up and decline velocity of smoke layer are reduced more significantly.

目 錄

中文摘要 I
英文摘要 II
謝誌 III
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 IX
符號說明 XII

第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-1-1 綠建築規範 1
1-1-2 建築省能工法 2
1-1-3 自然通風與消防安全 4
1-2 研究目的 5
1-3 研究方法與流程 7
1-4 研究內容概要 8
第二章 文獻回顧 10
2-1 火與煙之特性 10
2-1-1 火源成長過程 10
2-1-2 火源設計 15
2-1-3 煙流特性 19
2-1-4 火災熱流現象 25
2-1-5 火災煙柱模式 30
2-1-6 煙沉降率之估算 31
2-1-7 煙層流動之物理特性 31
2-1-8 NFPA 92A之規定 34
2-2 國內外建築物煙控系統設計相關規範之發展 35
2-2-1 國內外性能式法規相關規範 35
2-2-1-1 國內規範 35
2-2-1-2 澳洲規範 35
2-2-1-3 英國規範 36
2-2-1-4 美國規範 36
2-2-2 國外性能式法規發展情況 38
2-3 建築物煙控 40
2-3-1 建築物煙控原理 40
2-3-2 建築物煙控系統 41
2-4 建築物火災煙氣分析模式 42
2-4-1 場模式(Field Model) 42
2-4-2 區域模式(Zone Model) 43
2-4-3 NFPA 92B對煙層高度的評估方法 44
2-5 人員生命安全判定基準 46
2-5-1 煙層控制與安全之判定原則 47
2-5-2 人員生命安全判定標準 49
第三章 全尺度模擬實驗與分析……………………. 50
3-1 全尺度熱煙實驗規劃………………………………… 50
3-1-1 場所條件及火災規模設計……………………… …………50
3-1-2 火災情境…………………………………… ……………….55
3-1-3 全尺度熱煙實驗之實驗步驟………………………… ……56
3-2 實驗設備說明… ………………………………………..58
3-2-1 火盤與發煙相關設備……… ……………………………….58
3-2-2 熱電耦溫度量測設備之安裝…… ….………………………59
3-2-3 雷射煙層能見度量測設備……… ………………………….61
3-2-4 煙霧偵測系統(垂掛式火場煙層串列感測器)… ………….64
3-2-5 分割影像記錄系統………………………………... ………..69
3-2-6 紅外線熱影像量測儀………………… ………………………..70
第四章 結果與討論………… ………………..…………71
4-1 各場景煙流情形……… …………………………………….71
4-2 溫度分佈情形分析…… ………………………………….....79
4-3 煙霧沉降時間分析………… ……………………………….90
4-4 遮光率分析……………… ………………………………….98
第五章 結論與建議……………… …………………….99
第六章 參考文獻………………….. …………………….103

表 目 錄

表1-1 研究內容概要表 8
表2-1 穩定火源設計的基準量 16
表2-2 火源成長係數與成長時間表 19
表2-3 CO-HB濃渡與症狀 21
表2-4 有毒氣體對人體之影響（容量％） 22
表2-5 美國BOCA 建築法規煙控系統設計對照表 37
表2-6 火場人員安全環境判斷基準 48
表2-7 各國人員生命安全判定標準表 49
表2-8 各指標安全評判標準 49
表3-1 「AS 4391」實驗規範火盤尺寸 54
表3-2 光電式局限型探測器靈敏度試驗數值表 65
表4-1 場景一 各探測點時間溫度變化(無太子樓無補氣) 88
表4-2 場景二 各探測點時間溫度變化(無太子樓有補氣) 88
表4-3 場景三 各探測點時間溫度變化(太子樓不補氣) 89
表4-4 場景四 各探測點時間溫度變化(太子樓加補氣) 89
表4-5 場景一 煙沉降探測系統作動時間表 96
表4-6 場景二 煙沉降探測系統作動時間表 96
表4-7 場景三 煙沉降探測系統作動時間表 97
表4-8 場景四 煙沉降探測系統作動時間表 97

圖 目 錄

圖1-1 水里蛇窯大阪式太子樓 3
圖1-2 水里蛇窯太子樓內部開口 3
圖1-3 廣島式太子樓（嘉市某教堂） 4
圖1-4 臺灣地區普遍存在的太子樓 4
圖1-5 南投縣內湖國小教室外觀1 4
圖1-6 南投縣內湖國小教室外觀2 4
圖1-7 實驗進行步驟 7
圖2-1 建築物火災成長過程變化圖 11
圖2-2 建物於發生閃燃前及閃燃瞬間情形 14
圖2-3 火場中之最盛期 15
圖2-4 火場中之衰退期 15
圖2-5 熱釋放率為10MW火源(kW/sec) 17
圖2-6 NFPA92B及NFPA 72所界定火源之不同成長 18
圖2-7 火羽流、天花板射流溫度、速度分布曲線 26
圖2-8 蓄煙高度與排煙量對照圖 36
圖2-9 建築物煙控系統分類 42
圖2-10 NFPA 92B所定義之煙沉積示意圖 44
圖2-11 NFPA 92B煙層溫度與周圍環境之溫度差 46
圖3-1 試驗場所現況相片圖 52
圖3-2 現場平面圖、立面圖 53
圖3-3 燒失率試驗相片 54
圖3-4 甲醇燃燒失率曲線圖 54
圖3-5 本測試所使用發煙機及火盤 58
圖3-6 熱電耦量測設備設置圖 59
圖3-7 熱電耦量測點配置圖 60
圖3-8 雷射煙層量測設備之設置情形 63
圖3-9 垂掛式火場煙層串列感測器 67
圖3-10 偵煙式探測器串配置圖 68
圖3-11 影像分割設備系統與記錄系統 69
圖3-12 紅外線熱影像儀量測畫面 70
圖4-1 無太子樓無補氣發煙120秒煙層分布情形 73
圖4-2 無太子樓加補氣發煙120秒煙層分布情形 73
圖4-3 太子樓無補氣發煙120秒煙層分布情形 74
圖4-4 太子樓加補氣發煙120秒煙層分布情形 74
圖4-5 無太子樓無補氣發煙240秒煙層分布情形 75
圖4-6 無太子樓加補氣發煙240秒煙層分布情形 75
圖4-7 太子樓無補氣發煙240秒煙層分布情形 76
圖4-8 太子樓加補氣發煙240秒煙層分布情形 76
圖4-9 無太子樓無補氣發煙360秒煙層分布情形 77
圖4-10 無太子樓加補氣發煙360秒煙層分布情形 77
圖4-11 太子樓無補氣發煙360秒煙層分布情形 78
圖4-12 太子樓加補氣發煙360秒煙層分布情形 78
圖4-13 場景一 A熱電耦量測串溫度變化 82
圖4-14 場景一 B熱電耦量測串溫度變化 82
圖4-15 場景二 A熱電耦量測串溫度變化 83
圖4-16 場景二 B熱電耦量測串溫度變化 83
圖4-17 場景三 A熱電耦量測串溫度變化 84
圖4-18 場景三 B熱電耦量測串溫度變化 84
圖4-19 場景四 A熱電耦量測串溫度變化 85
圖4-20 場景四 B熱電耦量測串溫度變化 85
圖4-21 A1點各場景溫度變化 86
圖4-22 A2點各場景溫度變化 86
圖4-23 A3點各場景溫度變化 86
圖4-24 A4點各場景溫度變化 86
圖4-25 A5點各場景溫度變化 86
圖4-26 A6點各場景溫度變化 86
圖4-27 B1點各場景溫度變化 87
圖4-28 B2點各場景溫度變化 87
圖4-29 B3點各場景溫度變化 87
圖4-30 B4點各場景溫度變化 87
圖4-31 B5點各場景溫度變化 87
圖4-32 B6點各場景溫度變化 87
圖4-33 太子樓屋頂排煙現況 90

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