某一混凝土結構之居室，長 20 公尺、寬 10 公尺、高 4 公尺。居室內之可燃物（以木材為主）總重 2000 公斤、總表面積 500 平方公尺，倉庫僅有一開口，寬 5 公尺、高 2 公尺，已知空氣密度為 1.2 kg/m3 時，下列敘述何者錯誤？（已知√9.8 = 3.13）

本題考點

火載量、通風控制下最盛期燃燒速度與火災繼續時間三個量的計算，並判斷燃燒型態，題目要挑出敘述錯誤者。

正解理由

樓地板面積為二十公尺乘十公尺等於二百平方公尺，火載量為二千除以二百等於十公斤／平方公尺。開口面積十平方公尺、開口高度二公尺，依通風控制最盛期燃燒速度公式 R＝5.5A√H，得5.5×10×1.414約77.8公斤／分鐘。以此速度燒完二千公斤約需25.7分鐘，與所稱的5.13相距甚遠，該項敘述與題目給定條件算出的結果不符，故選 C。

逐項排除

1. (A)

   火載量為10 kg/m²：以木材等價重量二千公斤除以樓地板面積二百平方公尺，正好得到十，敘述正確。

2. (B)

   78-85 kg/min：以 R＝5.5A√H 代入開口面積十平方公尺與高度二公尺，得約77.8公斤／分鐘，落在該區間，正確。

3. (C)

   繼續時間因子約為5.13：以火載重量二千公斤除以最盛期燃燒速度77.8公斤／分鐘，得約25.7分鐘；若改以樓地板面積除以通風因子A√H約14.14計算，則約14.1。兩種算法都得不到5.13，本項敘述錯誤，為本題答案。

4. (D)

   較易形成通風控制燃燒：可燃物總表面積達五百平方公尺，唯一開口僅十平方公尺，流入的空氣不足以支持全部可燃物表面同時燃燒，燃燒速率受開口供氣量支配，正確。

記憶點

室內火災進入最盛期後，燃燒速率由誰決定是本題的主軸。當可燃物表面積相對於開口面積很大時，室內氧氣被迅速消耗，燃燒速率取決於開口能供應多少空氣，稱為通風控制；反過來，開口夠大、空氣不虞匱乏時，燃燒速率取決於可燃物本身的表面積與熱裂解速率，稱為燃料控制。判斷的關鍵量是通風因子A√H，A為開口面積、H為開口高度；本題A√H為十乘以根號二約14.14。

最盛期燃燒速度的經驗式 R＝5.5A√H（R單位為公斤／分鐘，A為平方公尺，H為公尺）就是從通風控制的前提來的。它的推導起點是開口處的浮力驅動流：室內高溫氣體與室外空氣的密度差造成內外壓差，開口下半部進氣、上半部排氣，流入空氣的質量流率正比於A√H，比例常數裡含有重力加速度的開方值、空氣密度與流量係數。題目特地給出空氣密度1.2 kg/m³與√9.8＝3.13，用意就在提示這個由白努利式導出的開口流量關係。把流入空氣量再除以木材完全燃燒所需的空氣量，就得到以公斤／分鐘計的燃燒速度，5.5這個係數即是把上述各項併在一起後的經驗值。

火載量與火災繼續時間則是另一組成對的量。火載量指單位樓地板面積的等價木材重量，單位為公斤／平方公尺，本題為十；它衡量的是「可燃物有多少」，不含「燒得多快」的資訊。火災繼續時間才把兩者接起來：繼續時間等於可燃物總重量除以最盛期燃燒速度，也可寫成火載量乘以樓地板面積再除以5.5A√H。本題代入得二千除以77.8約25.7分鐘。這個量在防火設計上直接對應構件所需的防火時效——建築物要撐過的是這段時間，而不是火載量本身。

延伸考點有三。其一，同一組數據可再算開口因子A√H除以室內總表面積，用來推估最盛期的室內溫度歷程，開口因子愈小、室溫上升愈慢但持續愈久。其二，通風控制下的火災由於供氧不足，一氧化碳與未燃燃氣的產率明顯上升，開口一旦擴大就可能出現回燃。其三，題目若把開口改為兩個以上，A√H要以各開口的A√H相加後求等效值，不能只用面積相加。