依 Thomas 閃燃公式（Thomas Flashover Correlation），有關室內火災發生閃燃所需最小釋熱率，下列敘述何者錯誤？

本題考點

Thomas 閃燃公式的變數組成,判斷哪一項不會影響閃燃所需的最小釋熱率。

正解理由

Thomas 半經驗式為 Q = 7.8A_T + 378A_o√H_o,Q 為觸發閃燃所需最小釋熱率(kW),A_T 為扣除開口後的室內總內表面積(m²),A_o 為開口面積(m²),H_o 為開口高度(m)。式中只有內表面積與開口幾何兩組變數,並不含火載量;火載量決定火災能燒多久與最盛期的溫度,不決定觸發閃燃的臨界釋熱率。選項敘述與公式不符,故選 A。

逐項排除

1. (A)

   敘述錯誤,為本題應選者。公式中沒有火載量項,火載量增加並不會提高閃燃所需的最小釋熱率。

2. (B)

   敘述正確。室內空間變大使總內表面積 A_T 增加,7.8A_T 項變大,牆面與天花板吸走的熱更多,需要更大釋熱率才能達到閃燃。

3. (C)

   敘述正確。開口面積 A_o 增加使 378A_o√H_o 項變大,經開口流失的熱氣量增加,閃燃所需釋熱率隨之提高。

4. (D)

   敘述正確。開口高度 H_o 以平方根形式進入同一項,H_o 增加使通風因子變大、排熱增強,所需釋熱率亦提高。

記憶點

這條式子不是憑空給的,而是室內熱平衡的簡化。火源釋出的熱在閃燃前主要走三條路:經開口隨熱氣流帶走、傳入牆面與天花板等圍壁蓄積、以輻射與對流回饋給室內可燃物。要維持上層熱氣層達到閃燃溫度,火源釋熱率必須同時補足前兩項損失,於是形成兩個加項:7.8A_T 對應圍壁的熱損失,係數帶有壁面傳導特性的經驗值;378A_o√H_o 對應開口的熱氣流失。

通風因子 A_o√H_o 的由來值得記牢。開口進出氣的流速由浮力壓差決定,依柏努利關係流速正比於高度差的平方根,故流量正比於開口面積乘以開口高度的平方根,寫成 A_o√H_o(單位 m^5/2)。這個因子在火災學裡到處出現:最盛期的燃燒速率 m ≈ 0.09A_o√H_o(kg/s)、通風控制與燃料控制的判別,都靠它。

單位與量級也常入題。以一間 4m×5m×3m、開口 2m 寬 2m 高的房間為例,總內表面積約 94 m²(已扣除 4 m² 開口),A_o√H_o = 4×√2 ≈ 5.66,代入得 Q ≈ 7.8×94 + 378×5.66 ≈ 733 + 2140 ≈ 2873 kW,約 2.9 MW,與一般住宅房間閃燃需 1 至 3 MW 的經驗值相符,可用來檢查記憶是否走樣。

易混淆對照是 MQH(McCaffrey-Quintiere-Harkleroad)上層溫升關聯式,它推估的是上層熱氣層的溫升值,輸入同樣包含通風因子與圍壁熱慣量;Thomas 式則直接給出閃燃門檻的釋熱率。兩者常被併考,判別關鍵在於問的是溫度還是釋熱率。火載量則屬於另一組考點:它決定最盛期的持續時間與等值曝火時間,與閃燃門檻分屬不同問題。