設有一儲存倉庫使用混凝土及磚塊所築成，該倉庫長 10 m、寬 7 m、高 3.5 m。可燃物（以木材為主）總重 2100 kg，總表面積為 300 m2，倉庫內有一開口寬 1.8 m、高 2 m，試問火災持續時間最長為多少？

本題考點

通風控制型區劃火災的燃燒速率與火災持續時間估算，核心是開口因子 A√H。

正解理由

依區劃火災的經驗式，通風控制條件下木質可燃物的燃燒速率 R＝5.5·A·√H（kg/min），A 為開口面積、H 為開口高度；持續時間 t＝W/R。本題可燃物表面積 300 m² 相對開口因子甚大，屬通風控制，燃燒速率受供氧限制，算得持續時間最長約 75 min，故選 D。

逐項排除

1. (A)

   3.75 min：較正解小 20 倍，相當於把可燃物總量誤取為 105 kg 或把燃燒速率放大 20 倍，量級明顯不合。

2. (B)

   7.5 min：較正解小 10 倍，屬計算過程中小數點位移一位的典型錯誤。

3. (C)

   37.5 min：恰為正解之半，相當於把燃燒速率係數誤取為 11 而非 5.5，或把可燃物量誤取 1050 kg。

4. (D)

   75 min：以 R＝5.5A√H 求得燃燒速率後除算可燃物總量所得，為正解。

演算步驟

1. 開口面積 A＝1.8 m×2 m＝3.6 m²；
2. 開口高度 H＝2 m，√H＝√2＝1.414 m^0.5；
3. 燃燒速率 R＝5.5×3.6 m²×1.414＝27.99 kg/min；
4. 火災持續時間 t＝W/R＝2100 kg÷27.99 kg/min＝75.0 min。

記憶點

開口因子 A√H 是區劃火災理論的核心參數，其由來是開口處的自然通風流量。熱氣自開口上部流出、冷空氣自下部流入，流速依柏努利關係正比於 √(gH)，而流量等於流速乘面積，故進氣量正比於 A√H。Kawagoe 由大量實驗歸納出通風控制下木材的燃燒速率 R＝5.5～6.0·A√H（kg/min），係數 5.5 即代表每單位開口因子每分鐘能支持的木材燃燒量。本題 A√H＝3.6×1.414＝5.09 m^2.5，而可燃物表面積達 300 m²，供氧遠不足以讓全部表面同時燃燒，因此屬通風控制，題目問「最長」持續時間正是要考生確認採用此式。

判別通風控制與燃料控制是本類題的前置關卡。開口大、可燃物少時為燃料控制（fuel-controlled），燃燒速率由可燃物本身的熱裂解速率決定，火勢猛烈但時間短；開口小、可燃物多時為通風控制（ventilation-controlled），燃燒速率被進氣量鎖死，火勢較緩但延時長，且因缺氧而產生大量未燃氣體，正是回燃與外牆噴出火焰的成因。兩者的分界常以 A√H/A_T（開口因子除以區劃內表面積）作為判準。

此式的工程意義在於防火時效的設定。建築物主要構造的防火時效（如一小時、二小時、三小時）本質上就是要求構件能撐過火災持續時間，而火災持續時間由火載量與開口因子共同決定。本題倉庫算出 75 min，即意味著構造需具備一小時以上的耐火性能才有餘裕，這也是《建築技術規則》依用途與樓層設定防火時效的理論根據。混凝土與磚造在此扮演的角色是熱慣性大、蓄熱能力強，使區劃溫度上升較慢。

延伸考點包括：由火載量密度（kg/m² 樓地板面積，或換算為等值木材）反推持續時間、以標準升溫曲線 T＝345log(8t＋1)＋20 比對耐火試驗、以及開口增大後由通風控制轉為燃料控制時持續時間反而縮短但溫度升高的趨勢分析，都是同一組公式的延伸應用。