預防與搶救 (五)

三、煙與熱流之火災特論

    (一) 煙之定義

          材料發生燃燒或熱分解時所釋放出散播於空氣中之固態、液態微粒及氣體，一般而言，煙粒子的大小在 0.1 ～ 1.0μm。

    (二) 煙之形成來源

          1. 不完全燃燒所形成之產物。

          2. 火焰上方因高溫吸入空氣造成上方氣壓變小使整體火焰上衝且增加上方柱狀煙霧之體積。

          3. 固態、液態及氣態物質之燃燒所形成之各種混合氣體。 

    (三) 煙對於火場之影響

          1. 煙在火災過程中，有相當程度會影響到現場人員的判斷，因為煙的濃度會影響到能見度（Visibility），對於避難者能否順利逃出發生火災之建築物以及消防人員能否找出火源、撲滅火勢都有相當關係。

          2. 另外煙會助長驚慌狀況，因為它有視線遮蔽及刺激效應，在許多逃生途徑情況上，煙往往比溫度更早達到令人難以忍受程度，是救災不易、火場逃生的一大阻礙。

    (四) 煙之特性

          1. 視覺阻礙：影響辨識火場狀況。

          2. 生理影響：濃煙中常含的一氧化碳會和人體血液中的血紅素結合，使組織無法獲得氧氣，還會破壞人體細胞結構。若空氣中一氧化碳濃度有 0.32%，30 分鐘內人會喪命；若增至 1.3%，1 到 3 分鐘內便會死亡。

          3. 心理影響：因為濃煙本身帶來的遮蔽性，阻礙現場人員對於火場現況的判斷力以及濃煙本身含有對身體的危害，會對人的心理造成一定程度的緊張與壓迫感。

          4. 流動性：

            (1) 煙會透過空氣流動而蔓延，主要蔓延方式：

                 由高壓往低壓移動（擴散）：空氣壓力高處會往低處流動，火場受熱時，熱空氣往上升，壓力較低，而高壓處的空氣會流向低壓處（火場）進而導致濃煙開始擴散。

            (2) 流動速度： 

          5. 濃度與可見距離：火場濃煙大小視室內可燃物燃燒狀況而定。

    (五) 煙霧流動蔓延影響因素

          1. 煙囪效應：火災發生時，熱空氣因密度較熱空氣低具浮力作用，由建築物樓梯、電梯間、管道間上升由開口排出，外界冷空氣並由下方補充進來，形成像煙囪氣流現象。

             (1) 正向煙囪效應：氣流從建築物中垂直管道中由上方流動。

             (2) 逆向煙囪效應：氣流從建築物中垂直管道中由下方向流動。

          2. 中性帶概說：

             (1) 在建築物中，室內外壓力差為零（即外壓等於內壓）之橫向剖面處為中性帶。實際上以煙囪效應為例，當正煙囪效應時，在中性帶高度以上的空氣係向外排出，而在中性帶高度以下者則向內被吸入建築內；而在逆煙囪效應時，若煙氣尚未冷卻，則受制於浮力影響，煙氣仍有可能向上流動；但煙氣冷卻後，煙霧蔓延方向剛好與正煙囪效應相反。

             (2) 中性帶的高度主要與建築上、下開口面積及建築內外溫度差有關，關係式如下： 

          3.透過關係式可以得知中性帶的高度主要與建築上、下開口面積及建築內外溫度差有關，也因此若不考慮其他因素下，開口 A 開口越大，正煙囪效應下之中性帶會上移（因此透過將自然排煙口設於建築物上層，可以將中性帶上移作為大樓防煙對策），而當室內溫度愈高，正煙囪效應之中性帶向下偏移。

          4.浮力效應：

            火場濃煙因高溫、密度低而受浮力作用。著火區內外所產生之壓力差可用與煙囪效應相同之方程式來表達：

          5.空氣膨脹：

            火場溫度隨燃燒時間而漸漸增加，使周圍空氣發生膨脹效果，使熱煙霧由該起火房間竄出。此膨脹之力量對密閉性較佳之起火空間，可能因其膨脹效果產生之壓差使門窗破裂之情形。 

          6.火場外部風之影響：

            建築物於迎風面承受風之正壓力，當氣流流至建築物背面，紊流形成負壓力，此效應稱為外部風效應。可能造成排煙口之有效排煙面積變小，使不利於排煙。

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