進階搜尋


   電子論文尚未授權公開,紙本請查館藏目錄
(※如查詢不到或館藏狀況顯示「閉架不公開」,表示該本論文不在書庫,無法取用。)
系統識別號 U0026-2908202013183800
論文名稱(中文) 實尺寸燃燒與FDS火災成長模擬對比之研究-以長照機構高密度聚氨酯泡棉床墊為例
論文名稱(英文) A Study on Comparing Full-scale Fire Scenario and Numerical Value of FDS-Taking in Mattress Made by High-density Polyurethane in Long Term Care Facilities for Example
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 建築學系
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生(中文) 彭奕傑
研究生(英文) Yi-Jie Peng
學號 N76061199
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 76頁
口試委員 指導教授-陳震宇
口試委員-何明錦
口試委員-林慶元
口試委員-葉玉祥
中文關鍵字 建築火災  聚氨酯  全尺寸模型  熱釋放率  FDS 
英文關鍵字 long-term care facilities  polyurethane  full-scale scenario  HRR  FDS 
學科別分類
中文摘要 綜觀台灣近10年下來,長照機構因火災往往傷亡之人數居高不下。而當今的台灣在法規、硬體皆以極高標準之規範下,一旦發生火災意外,仍舊奪走無數寶貴性命,因此照護中心之火災問題將值得研究。然而過去雖多有針對長照中心火害的議題探究,惟缺乏病室內可燃物傢俱的燃燒特性研究。

本文利用中尺度量熱裝置ISO 9705,探討長照機構所使用聚氨酯床墊在不同起火位置下,其熱釋放率差異以及燃燒特性,並輔以目視法觀察長照機構全尺寸病房單元裡之病床燃燒熱釋放,最後於此實驗結果之下,以 FDS火災模擬軟體模擬本實驗,建立火災潛勢預估模擬之參數依據,而得實驗結論與後續研究建議。

經燃燒實驗結果得知,床墊上因附有不同的物品,將影響整體延燒之熱釋放率與到達火焰成長期的速度。在熱釋放率方面,燃燒床墊床頭側(可燃物包含床墊與枕頭)、床尾側(包含床墊與棉被)中最高平均來到45 kW,而大面積引燃床面時最高則來到120 kW左右,約為前項實驗之三倍。因此當大面積引燃聚氨酯床墊時,燃燒所產生之熱釋放率與延燒所及之面積呈正比關係。在火焰成長係數 方面,相似的實驗如燃燒床頭、床尾者,其火焰成長係數 近似,且圖面爬升的趨勢也一致。至於單就床墊燃燒(實驗B-1),由於只有聚氨酯床墊本體燃燒,其 值相較於燃燒床頭、床尾(實驗A)則明顯較小,而大面積燃燒之 值則是四組中最大,理由為酒精的加入,使其延燒面積變大,曲線的爬升趨勢也最陡峭。

在FDS模擬的部份,模擬燃燒床頭側及床墊本體中心,發現只要在燃燒面積參數設定與實際面積一樣時,就會有一樣的燃燒熱釋放率,T-Square火災成長方面也有相似的趨勢。另外在長照機構全尺寸模擬實驗裡,由於模擬軟體無火災前期的潛伏期,故模擬的煙層下降比實際情況快,但在面積參數設定準確之前提下,模擬結果與實際熱釋放數值逼近,T-Square曲線也有相近的趨勢。故可以確認FDS火災動態模擬軟體實能運用參數設定來預測火場的趨勢,但欲求與實際狀況相符時,其參數設定背後所需具備的先備知識相當龐大,非專業人士欲運用之以模擬火場,仍有困難。
英文摘要 The purpose of this study was to investigate the heat release rate (HRR) of mattress made by polyuretane (PU) in different situation in long-term care facilities. Another aim was to simulate the test in mattress HRR with fire dynamics simulator system (FDS). Finally, we compared the two different data with graphics and got stratges to fire risk when in long-term care facilities. And the FDS availability in fire prediction was examined in the study.
According to the methods, this study conducted the ISO 9705 to measure HRR of PU mattress in different situations. And we compared the data with simulating the same test in FDS subsequently. The results of the study were that mattress could do yield different HRR when it got on fire in different conditions. The severity of fire almost depended on how many combustible goods on mattress. The more we set, the more serious we got. We also reached the conclutions that FDS system could partially simulate HRR in some hypothesis. However, FDS still equipped outstanding performance in fire simulations.
論文目次 摘要 I
ABSTRACT III
誌謝 VI
目錄 VII
表目錄 X
圖目錄 XI
第1章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 3
1.4 論文架構 4
第2章 文獻回顧 6
2.1 前言 6
2.2 醫療用聚氨酯泡棉床墊 6
2.2.1 聚氨酯概論 6
2.2.2 聚氨酯的燃燒特性 7
2.2.3 小結 11
2.3 熱釋放率概論 12
2.3.1 熱釋放率HRR的意義 12
2.3.2 熱釋放率計算及應用 13
2.3.3 小結 14
2.4 火焰成長係數概論 14
2.5 FDS 數值模擬軟體概論 16
2.5.1 FDS 軟體簡介 16
2.5.2 格點參數設定 16
2.5.3 FDS使用限制 17
2.6 醫療級床墊規範 18
2.6.1 國內醫療及床墊種類 18
2.6.2 本研究所使用之床墊類別 19
第3章 高密度聚氨酯床墊燃燒實驗 20
3.1 前言 20
3.2 實驗硬體設備 20
3.2.1 中尺度量熱裝置 Intermediate Scale Calorimeter (ICAL) 20
3.2.2 醫院用聚氨酯床墊 22
3.2.3 長照機構全尺寸實驗屋 23
3.3 單一床聚氨酯床墊燃燒實驗 25
3.3.1 實驗設計與分組-不同起火位置之實驗設計 27
3.3.2 床墊火勢成長過程與時間關係 32
3.3.3 熱釋放率實驗結果 40
3.3.4 實驗結果分析 42
3.4 長照病房全尺寸實驗屋燃燒實驗 43
3.4.1 實驗規劃與情境 43
3.4.2 病房全尺寸實驗屋燃燒實驗過程 44
3.4.3 火焰高度計算熱釋放率公式 45
3.4.4 全尺寸模型熱釋放率結果分析 46
3.5 小結 47
第4章 以FDS電腦模擬燃燒實驗 50
4.1 前言 50
4.2 材料熱性質參數設定 50
4.3 模擬聚氨酯床墊燃燒 53
4.3.1 FDS模擬單一床墊燃燒實驗 54
4.3.2 FDS模擬全尺寸實驗屋燃燒實驗 56
4.4 小結 59
第5章 結論與後續建議 60
5.1 研究結論 60
5.2 後續研究建議與對策 61
參考文獻 63
附錄一 A-1實驗數據 64
附錄二 A-2 實驗數據 66
附錄三 B-1 實驗數據 69
附錄四 B-2 實驗數據 72
附錄五 全尺寸實驗屋實驗數據 73
附錄六 FDS模擬實驗A-1之HRR數據 74
附錄七 FDS模擬實驗B-1之HRR數據 74
附錄八 FDS模擬全尺寸實驗屋HRR數據 75
附錄九 一般醫院所用床墊 76
參考文獻 ASTM. (2002). 擷取自 ASTM Compass: www.astm.org
GorbettE.Gregory. (2016). Fire Dynamics. Pearson Education.
HeskestadG. (1978). The initial Convective Flow in Fire. The Combustion Institute.
JanssensL.Marc. (1991). Measuring Rate Of Heat Release By Oxygen Consumption.
內政部建築研究所. (2005). 性能設計與設計火源檢證研究火載量與閃燃時間評估在性能法規上之應用研究. 內政部建築研究所.
內政部建築研究所. (2008). 以 FDS 模擬局限空間火災與實驗檢證之研究 .
田中哮義. (2002). 建築火災安全工学入門. 日本建築センター.
吳明元,李龍,楊建軍,吳慶云,張建安. (2014). 水性聚氨酯防火材料及其改性研究.
紀博欽. (2005). 機車與沙發的實尺寸火災分析.
高李新. (2012). 避難安全性能驗證技術-高度性能設計法與簡單性能設計法之煙層下降時間比較研究. 國立交通大學.
郭家閔. (2003). 發泡材料應用於封堵雙重殼體油輪洩油之研究. 國立成功大學.
陳俊翰. (2008). 木框架燃燒行為之研究.
黃雄義. (2005). 以 FDS 預測 ISO 9705 房間試驗火場情境之可行性研究. 國立高雄第一科技大學.
蔡宜霖. (2014). 火災模擬與實尺寸燃燒驗證之比較研究-以原台南愛國婦人會館為例.
衛生福利部. (2004). 醫療器材分類分級規範.
盧守謙. (2017). 火災學.
蕭宜峯. (2004). 利用油盤火焰驗證 10MW 大尺度燃燒分析裝置.
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2023-08-28起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2023-08-28起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw