1、1Runehamar隧道模擬半拖車隧道模擬半拖車裝載之貨物全尺度（裝載之貨物全尺度（full scall）火災試驗火災試驗交通部高速公路局北區工程處交通部高速公路局北區工程處 程經華副處長程經華副處長 翻譯整理翻譯整理長 隧 道 管 理 研 習 營長 隧 道 管 理 研 習 營 ( 三三 ) 荷 蘭 研 究 成 果 研 討荷 蘭 研 究 成 果 研 討2壹、前言貳、試驗室試驗參、全尺度火災試驗肆、試驗項目伍、總結3壹、前言 歐洲最近幾年數起公路隧道嚴重的火災，造成重大歐洲最近幾年數起公路隧道嚴重的火災，造成重大災害，人員的傷亡及隧道結構的破壞，有數月甚至數年災害，人員的傷亡及隧道結構的破壞，有
2、數月甚至數年無法通車，對社會經濟造成很大衝擊，如無法通車，對社會經濟造成很大衝擊，如19991999年法、義年法、義交界處白朗峰（交界處白朗峰（Mont BlancMont Blanc）隧道火災）隧道火災3939人死亡，人死亡，19991999年奧地利陶恩（年奧地利陶恩（TauernTauern）隧道火災）隧道火災1212人死亡，人死亡，20012001年瑞年瑞士聖哥達（士聖哥達（St. GotthardSt. Gotthard）隧道火災）隧道火災1111人死亡。人死亡。半拖車（半拖車（ Semi-trailerSemi-trailer）載貨扮演重要角色，半拖車載貨扮演重要角色，半拖車載貨量大
3、且有極易引燃性之貨物，有相當大之火載量。載貨量大且有極易引燃性之貨物，有相當大之火載量。 由於對載貨半拖車所引發的火災，包括載貨的類型，由於對載貨半拖車所引發的火災，包括載貨的類型，隧道通風的情形及火勢擴散而延燒鄰車等資料的不足，隧道通風的情形及火勢擴散而延燒鄰車等資料的不足，因而促使歐盟有關國家當局發起起草立法，成立基金作因而促使歐盟有關國家當局發起起草立法，成立基金作各項研究計劃與建立各種網路計劃。各項研究計劃與建立各種網路計劃。 4 UPTUNUPTUN計劃計劃- -是以符合成本效益，持續與創新的是以符合成本效益，持續與創新的方法，來改善既有隧道防火安全之計劃。此計劃開方法，來改善既有隧
4、道防火安全之計劃。此計劃開始於始於20022002年年9 9月，為期月，為期4 4年之研究發展計劃，包括由年之研究發展計劃，包括由1717個歐洲國家的個歐洲國家的4141個團體構成。個團體構成。 FITFIT計劃計劃- -有關歐洲各類隧道防火為主題之網路有關歐洲各類隧道防火為主題之網路計劃（計劃（European Thematic Network on Fire in European Thematic Network on Fire in TunnelsTunnels），提供有關火災及隧道之最新知識與研究），提供有關火災及隧道之最新知識與研究訊息的傳播平台，由訊息的傳播平台，由1212個歐洲
5、國家的個歐洲國家的3333個團體組成。個團體組成。 壹、前言5壹、前言 20032003年年9 9月由參與月由參與UPTUNUPTUN計劃之瑞典國家試驗與研究計劃之瑞典國家試驗與研究機構機構SPSP、荷蘭應用科學研究組織（、荷蘭應用科學研究組織（TNOTNO）、挪威火災研）、挪威火災研究實驗室究實驗室SINTEF/NBLSINTEF/NBL，在挪威西岸廢棄的，在挪威西岸廢棄的RunehamarRunehamar隧隧道中進行了模擬半拖車裝載之貨物全尺度火災試驗研道中進行了模擬半拖車裝載之貨物全尺度火災試驗研究究 ，提供隧道管理當局、隧道設計者及消防救援單位，提供隧道管理當局、隧道設計者及消防救援
6、單位重要的資訊。重要的資訊。 6貳、試驗室試驗目的目的: :為了對隧道火災發展有初步了解，估算在全尺度為了對隧道火災發展有初步了解，估算在全尺度試驗中不同材料組合的各種類型貨物其最大熱釋放率試驗中不同材料組合的各種類型貨物其最大熱釋放率（heat release rate, HRRheat release rate, HRR）。在瑞典國家試驗與研究）。在瑞典國家試驗與研究機構機構SPSP之火災試驗室，於開放空間大型遮煙罩系統（工之火災試驗室，於開放空間大型遮煙罩系統（工業級熱量計）下自由燃燒，分別對不同材料組合的三種業級熱量計）下自由燃燒，分別對不同材料組合的三種類型貨物進行燃燒試驗。類型貨物
7、進行燃燒試驗。 7貳、試驗室試驗一、試驗貨物之類型一、試驗貨物之類型 （一）第一類型：木棧板與塑料棧板組合（一）第一類型：木棧板與塑料棧板組合（82/18 82/18 ）。）。 （二）第二類型：木棧板與聚氨酯墊（二）第二類型：木棧板與聚氨酯墊（PUR, PUR, Polyurethane mattress Polyurethane mattress）組合）組合 （81/19 81/19 ）。）。 （三）第三類型：紙板箱裝聚苯乙烯（三）第三類型：紙板箱裝聚苯乙烯（PS, PS, Polystyrene Polystyrene）杯子（）杯子（81/19 81/19 ）。）。 括弧中之比例分別為纖維
8、料與塑料所占之比例括弧中之比例分別為纖維料與塑料所占之比例。 試驗貨物數量分別為全尺度試驗數量的試驗貨物數量分別為全尺度試驗數量的1/241/24（不含火（不含火勢擴散引燃之目標棧版堆）及勢擴散引燃之目標棧版堆）及1/281/28（含火勢擴散引燃之目（含火勢擴散引燃之目標棧版堆）。標棧版堆）。 三種類型貨物均由二組棧板堆組成，高度為三種類型貨物均由二組棧板堆組成，高度為1.51.5公尺，公尺，約為全尺度試驗一半之高度，底部離地面高約為全尺度試驗一半之高度，底部離地面高1.11.1公尺。公尺。 8貳、試驗室試驗二、試驗結果二、試驗結果 試驗試驗貨物類型貨物類型 試驗室測得試驗室測得之最大之最大H
9、RRHRR值（值（MWMW） 全尺度試驗（不全尺度試驗（不含引燃之目標貨含引燃之目標貨物）估計之最大物）估計之最大HRRHRR值（值（MWMW） 全尺度試驗（含全尺度試驗（含引燃之目標貨物）引燃之目標貨物）估計之最大估計之最大HRRHRR值（值（MWMW） 1 1第一類型第一類型 7.757.757.757.75* *24=186 24=186 7.757.75* *28=217 28=217 2 2第二類型第二類型 6.966.961671671951953 3第三類型第三類型 3.963.9679799595 第二類型火勢成長率最快，第一類型熱釋放率最大值第二類型火勢成長率最快，第一類型熱
10、釋放率最大值為為7750KW7750KW，第二類為，第二類為6964KW6964KW，第三類為，第三類為3960KW3960KW。 表表1 1、試驗室測得之最大、試驗室測得之最大HRRHRR值及全尺度試驗各種類型貨值及全尺度試驗各種類型貨物估計之最大物估計之最大HRRHRR值值9貳、試驗室試驗二、試驗結果二、試驗結果 圖圖1、第一類型貨物火災試驗（左）、第一類型貨物火災試驗（左）， 三種類型貨物之熱釋放率（右）。三種類型貨物之熱釋放率（右）。 10參、全尺度火災試驗一、隧道簡介一、隧道簡介 RunehamarRunehamar隧道位在挪威西岸，距首都奧斯陸隧道位在挪威西岸，距首都奧斯陸 （Os
11、loOslo）約）約400400公里，屬挪威公路局（公里，屬挪威公路局（Norwegian Norwegian Road AdministrationRoad Administration）所轄，為堅硬之片麻岩，）所轄，為堅硬之片麻岩， 雙向雙向ACAC路面之公路隧道，長路面之公路隧道，長1,6501,650公尺，最低高公尺，最低高度度 6.396.39公尺，寬度公尺，寬度8.17-9.408.17-9.40公尺，坡度公尺，坡度1-1-3%3%之間，之間， 約在約在1010年前廢棄不用。年前廢棄不用。 11參、全尺度火災試驗一、隧道簡介一、隧道簡介 圖圖2 2、RunehamarRuneham
12、ar隧道，為堅硬之片麻岩，雙向瀝青混凝隧道，為堅硬之片麻岩，雙向瀝青混凝 土公路隧道土公路隧道 12參、全尺度火災試驗二、測試貨物類型二、測試貨物類型 （一）、第一類型一）、第一類型: 360: 360個個12001200* *800800* *150150mmmm木棧板木棧板，2020個個 12001200* *10001000* *150mm150mm木棧板，木棧板，7474個個12001200* *800800* *150150mmPEmmPE塑料棧板塑料棧板。目標貨物為目標貨物為3232個木棧板，個木棧板，6 6個個PEPE棧板。棧板。（二）、第二類型（二）、第二類型 : 216: 2
13、16個個12001200* *800800* *150150mmmm木棧板木棧板，240240個個PURPUR墊墊。目標貨物為。目標貨物為2020個木棧板，個木棧板，2020個個PURPUR墊。墊。（三）、第三類型（三）、第三類型: :傢俱與附屬裝置傢俱與附屬裝置（傢俱用塑料緊密地包紮，（傢俱用塑料緊密地包紮，木質抽屜門，有木質抽屜門，有PURPUR墊的沙發及扶手，製成標本的動物，塑料墊的沙發及扶手，製成標本的動物，塑料盆栽植物、木質玩具屋及塑料玩具），盆栽植物、木質玩具屋及塑料玩具），1010個個800800公斤公斤大橡膠輪大橡膠輪胎胎。目標貨物為有墊的沙發與扶手。目標貨物為有墊的沙發與扶手
14、。（四）、（四）、 第四類型第四類型: :貨物為貨物為600600個內面為長個內面為長600 600 * *寬寬400 400 * *高高500mm500mm的波狀的波狀紙板箱紙板箱，裝有，裝有1800018000個個PSPS材料的杯子材料的杯子，4040個個12001200* *100100* *150150mm mm 木棧板木棧板。目標貨物為。目標貨物為4 4個木棧板及個木棧板及4040紙板箱裝紙板箱裝有有18001800個個PSPS材料的杯子。材料的杯子。13參、全尺度火災試驗二、測試貨物類型二、測試貨物類型 圖圖3 3、第一類型貨物火災試驗第一類型貨物火災試驗 圖圖4 4、第二類型貨物
15、火災試驗第二類型貨物火災試驗 14參、全尺度火災試驗二、測試貨物類型二、測試貨物類型 圖圖5 5、第三類型貨物火災試驗第三類型貨物火災試驗 圖圖6 6、第四類型貨物火災試驗第四類型貨物火災試驗 15參、全尺度火災試驗二、測試貨物類型二、測試貨物類型 試驗試驗 貨物類型（不貨物類型（不含目標貨物）含目標貨物）總重量總重量（KgKg）理論熱能理論熱能 （GJGJ）塑料所占比例塑料所占比例 （ ）1 1 第一類型第一類型9.9009.90020720718182 2 第二類型第二類型 6,1006,10011311318183 3 第三類型第三類型8,5008,50015015018184 4 第四
16、類型第四類型2,6002,60052521919表表2、四種類型貨物總重量及塑料所占比例、四種類型貨物總重量及塑料所占比例16參、全尺度火災試驗三、測試貨物及風機位置三、測試貨物及風機位置 二組移動式風機置於隧道東端，風由東端往二組移動式風機置於隧道東端，風由東端往西端吹送，一組置於隧道口前西端吹送，一組置於隧道口前1212公尺，另一組置公尺，另一組置於隧道內大約於隧道內大約50-6050-60公尺處。風機外徑公尺處。風機外徑1.521.52公尺，公尺，引擎馬力引擎馬力140HP140HP，軸向推力，軸向推力2500N2500N，基本送風量，基本送風量（primary air-flow rat
17、eprimary air-flow rate）52.7m3/s52.7m3/s。此二組風。此二組風機在火源下游機在火源下游458458公尺量測位置均能產生軸流風速公尺量測位置均能產生軸流風速3m/s3m/s，火源上游，火源上游5050公尺，點火前一分鐘平均最初公尺，點火前一分鐘平均最初軸流風速軸流風速2.9-3.42.9-3.4m/sm/s，在各次試驗中風速大約在在各次試驗中風速大約在2.52.5m/sm/s。 17參、全尺度火災試驗三、測試貨物及風機位置三、測試貨物及風機位置 圖圖7 7、模擬半拖車貨物及目標貨物位置模擬半拖車貨物及目標貨物位置 18參、全尺度火災試驗三、測試貨物及風機位置三
18、、測試貨物及風機位置 圖圖8 8、模擬半拖車貨物、目標貨物及儀器佈設位置，模擬半拖車貨物、目標貨物及儀器佈設位置，T=T=瓦斯瓦斯 氣體溫度計，氣體溫度計，PT=PT=平板熱電偶溫度計，平板熱電偶溫度計，R=R=熱通量計熱通量計 19參、全尺度火災試驗四、隧道保護四、隧道保護 為了保護試驗的為了保護試驗的RunehamarRunehamar隧道在高溫測試下不致隧道在高溫測試下不致遭受破壞，試驗單位要求隧道的隔熱保護材料須符合以遭受破壞，試驗單位要求隧道的隔熱保護材料須符合以下條件：下條件：能耐四次試驗的火災，最高溫度達能耐四次試驗的火災，最高溫度達14001400。岩石隧道結構之溫度標準設定為
19、岩石隧道結構之溫度標準設定為250250，此溫度是對，此溫度是對 岩石材料造成最低損壞之安全溫度。岩石材料造成最低損壞之安全溫度。隔熱保護材料不允許出現有任何整塊的破壞。隔熱保護材料不允許出現有任何整塊的破壞。隔熱保護材料要容易安裝，節省安裝時間，並且對於遭隔熱保護材料要容易安裝，節省安裝時間，並且對於遭受例如機械性撞擊受損壞之部分要容易更換。受例如機械性撞擊受損壞之部分要容易更換。20參、全尺度火災試驗四、隧道保護四、隧道保護 PromatectPromatect-T-T板及其配件經過試驗室板及其配件經過試驗室3 3次連續試次連續試驗，驗證其品質可符合要求，提供驗，驗證其品質可符合要求，提供
20、PromatectPromatect-T-T板板來作為隔熱保護材料。來作為隔熱保護材料。 21參、全尺度火災試驗四、隧道保護四、隧道保護 圖圖9 9、 PromatectPromatect-T-T板隔熱保護位置之隧道斷面圖。板隔熱保護位置之隧道斷面圖。 22參、全尺度火災試驗四、隧道保護四、隧道保護 圖圖1010、隧道用隧道用PromatectPromatect-T-T板來做為隔熱保護材料板來做為隔熱保護材料 23肆、試驗項目一、熱釋放率一、熱釋放率 圖圖1111、距火源下游、距火源下游458458公尺處儀器佈設圖。公尺處儀器佈設圖。T Tgastemoeraturegastemoeratur
21、e，u ugas velocitygas velocity， O2O2oxygenoxygen，CO2CO2carbon dioxidecarbon dioxide，COCOcarbon monoxidecarbon monoxide，H H隧道高度。隧道高度。 24肆、試驗項目一、熱釋放率一、熱釋放率 四種類型貨物其熱釋放率最大值在四種類型貨物其熱釋放率最大值在7171至至203203（平均值）（平均值）MWMW間，間， 達到最大值的時間是自點火後達到最大值的時間是自點火後8-18.58-18.5分鐘分鐘。第一、二類型貨物熱釋放率超過第一、二類型貨物熱釋放率超過130MW130MW時，有一段
22、時間火有脈時，有一段時間火有脈 衝，最大脈衝速度為衝，最大脈衝速度為3-4m/s3-4m/s，最小為，最小為11.5m/s11.5m/s，頻率約，頻率約4545秒。秒。測試測試 從點火開始從點火開始至至HRRHRR尖峰值尖峰值之時間（之時間（minmin） 線性成長率線性成長率( (R=R=線性迴歸係數線性迴歸係數) )（MW/minMW/min） HRRHRR尖峰值尖峰值（MWMW） 試驗室估計之試驗室估計之HRRHRR尖峰值尖峰值 ( (不含目不含目標貨物標貨物/ /含目標貨含目標貨物物) )（MWMW） 1 118.518.520.520.5（R=0.997R=0.997） 203203
23、（平均值）（平均值） 186/217 186/217 2 214.314.329.029.0（R=0.991R=0.991） 158158（平均值）（平均值） 167/195 167/195 3 310.410.417.017.0（R=0.998R=0.998） 124.9.124.9.- - 4 47.77.75-705-70MWMW：17.717.7（R=0.996R=0.996） 70.570.579-95 79-95 表表3、四種類型貨物最大、四種類型貨物最大HRR值及火勢成長率值及火勢成長率25肆、試驗項目一、熱釋放率一、熱釋放率 圖圖1212、四種類型貨物熱釋放率四種類型貨物熱釋放
24、率HRRHRR成長率曲成長率曲線線 26肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （一）、火勢成長全景（一）、火勢成長全景圖圖1313、四種類型貨物點火四種類型貨物點火5 5分鐘後火勢發展情形分鐘後火勢發展情形 27肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （一）、火勢成長全景（一）、火勢成長全景圖圖1414、四種類型貨物點火四種類型貨物點火3030分鐘後火勢發展情形分鐘後火勢發展情形 28肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形（二）、貨物中之溫度及
25、火勢擴散情形 圖圖1515、貨物中熱電偶溫度計貨物中熱電偶溫度計T1T1，T2T2，T3T3，T4T4佈設位置佈設位置29肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形（二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形 試驗結果顯示，在點火試驗結果顯示，在點火10-1510-15分鐘分鐘後，貨物中後，貨物中之溫度上升至之溫度上升至900-1000900-1000，而第一類型貨物其尖峰值達，而第一類型貨物其尖峰值達12001200。第一類型貨物中靠近點火點之熱電偶溫度計。第一類型貨物中靠近點火點之熱電偶溫度計TC-04TC-04，在點火，在點火3
26、 3分鐘後溫度即上升，分鐘後溫度即上升，7 7分鐘後整個貨物分鐘後整個貨物全部著火燃燒。第二類型貨物顯示點火全部著火燃燒。第二類型貨物顯示點火4 4分鐘後即全部燃分鐘後即全部燃燒。燒。此四種類型貨物，全部著火燃燒的時間是在點火此四種類型貨物，全部著火燃燒的時間是在點火後後8-108-10分鐘分鐘。 30肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形（二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形 圖圖1616、四種類型貨物中之溫度發展情形四種類型貨物中之溫度發展情形 31肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回
27、流層 （二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形（二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形 貨物燃燒長度為時間的函數，第一、三類型貨貨物燃燒長度為時間的函數，第一、三類型貨物顯示為線型關係，燃燒長度在物顯示為線型關係，燃燒長度在1.3-6.51.3-6.5公尺間，火大公尺間，火大約是以約是以18m/s18m/s等速率擴散。第四類型貨物在相同燃燒長等速率擴散。第四類型貨物在相同燃燒長度下，火勢擴散速率更快。第二類型貨物在測試過程中度下，火勢擴散速率更快。第二類型貨物在測試過程中部分貨物塌下而失敗，因此顯示燃燒長度為部分貨物塌下而失敗，因此顯示燃燒長度為6.5m6.5m發生的發生的時間較燃燒長度為時間較燃燒長度為
28、3.9m3.9m時提早發生。時提早發生。 32肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形（二）、貨物中之溫度及火勢擴散情形 圖圖1717、溫度溫度600600時四種類型貨物之燃燒長度成長時四種類型貨物之燃燒長度成長33肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （三）、火場附近輻射熱程度（三）、火場附近輻射熱程度 圖圖1818、四種類型貨物試驗時熱通量計位置四種類型貨物試驗時熱通量計位置34肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （三）、火場附近輻射熱程
29、度（三）、火場附近輻射熱程度 通常一物體表面輻射熱通量超過通常一物體表面輻射熱通量超過12.5KW/m212.5KW/m2以上，即以上，即會引燃起火，因此會增高火勢擴散的危險。圖會引燃起火，因此會增高火勢擴散的危險。圖19 19 為四種為四種類型貨物火場附近測得的輻射熱通量，引發火勢擴散之臨類型貨物火場附近測得的輻射熱通量，引發火勢擴散之臨界值界值12.5KW/m212.5KW/m2標明於圖中，第一類型貨物地面上之熱通標明於圖中，第一類型貨物地面上之熱通量在量在1515分鐘期間維持分鐘期間維持250KW/m2250KW/m2，隧道壁上測得的尖峰值為，隧道壁上測得的尖峰值為200KW/m2200
30、KW/m2，平均值約為，平均值約為120 KW/m2120 KW/m2，而火場上游，而火場上游5 5公尺距公尺距離仍有離仍有50 50 KW/m2KW/m2。四種類型貨物火場上游四種類型貨物火場上游5 5公尺距離之熱通量，均超過公尺距離之熱通量，均超過火勢擴散引燃在此位置車輛之臨界值火勢擴散引燃在此位置車輛之臨界值12.5 KW/m212.5 KW/m2，只是此，只是此擴散引燃鄰車危險維持的間不同而已，第一類型貨物火勢擴散引燃鄰車危險維持的間不同而已，第一類型貨物火勢擴散的危險持續有擴散的危險持續有5555分鐘，其他三種類型測試貨物則為分鐘，其他三種類型測試貨物則為7-7-1010分鐘。分鐘。
31、35肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （三）、火場附近輻射熱程度（三）、火場附近輻射熱程度 圖圖1919、四種類型貨物火場附近之輻射熱通量四種類型貨物火場附近之輻射熱通量36肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （四）、輻射熱通量與消防隊員（四）、輻射熱通量與消防隊員 一般而言，火場上游一般而言，火場上游2020公尺之輻射熱程度，是公尺之輻射熱程度，是決定消防隊員是否能拿消防水柱到達火場的重要決定消防隊員是否能拿消防水柱到達火場的重要距離。試驗顯示消防隊員穿上防火衣，能耐的住距離。試驗顯示消防隊員穿上防火衣，能
32、耐的住之輻射熱通量為之輻射熱通量為5 5 kwkw/m2/m2，超過此值約，超過此值約5 5分鐘後會分鐘後會覺得疼痛難耐。覺得疼痛難耐。圖圖20 20 為火場上游為火場上游2020公尺距離之輻射熱通量曲公尺距離之輻射熱通量曲線，線， 顯示四類貨物輻射熱通量均低於臨界值顯示四類貨物輻射熱通量均低於臨界值5KW/m25KW/m2，救火隊員能在火場，救火隊員能在火場2020公尺遠的地方來滅公尺遠的地方來滅火。火。37肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （四）、輻射熱通量與消防隊員（四）、輻射熱通量與消防隊員 圖圖2020、四種類型貨物燃燒時離火場上游四種類型
33、貨物燃燒時離火場上游2020公尺之熱通量公尺之熱通量 38肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （五）、離地面（五）、離地面1 1公尺處隧道牆壁之熱載量公尺處隧道牆壁之熱載量 圖圖2121為各類型貨物離地面為各類型貨物離地面1 1公尺高度隧道牆壁輻公尺高度隧道牆壁輻射熱溫度與一些熟知的額定火災升溫曲線圖，第一類型貨射熱溫度與一些熟知的額定火災升溫曲線圖，第一類型貨物顯示有物顯示有900900之平均溫度，持續之平均溫度，持續3030分鐘時間，其最高值分鐘時間，其最高值達達11101110。第二類型貨物最高溫度為。第二類型貨物最高溫度為10001000，第二
34、、四類，第二、四類型貨物有型貨物有1515分鐘時間其平均溫度為分鐘時間其平均溫度為800800，第三類型貨物，第三類型貨物同樣同樣1515分鐘時間之平均溫度較低，仍達分鐘時間之平均溫度較低，仍達700700。 在四種類型貨物測試中，隧道牆壁的溫度均超在四種類型貨物測試中，隧道牆壁的溫度均超過用於建築材料火災試驗的過用於建築材料火災試驗的ISO-834ISO-834升溫曲線之溫度，第升溫曲線之溫度，第一類型貨物之溫度超過一類型貨物之溫度超過ISO-834ISO-834曲線之溫度持續有曲線之溫度持續有3030分鐘分鐘之久，而其他類型貨物則大約持續之久，而其他類型貨物則大約持續1515分鐘之久。其它
35、火災分鐘之久。其它火災升溫曲線升溫曲線RABTRABT（德國之（德國之RABT/ZTVRABT/ZTV隧道）與隧道）與HC Eu1HC Eu1歐洲統一歐洲統一規範第一卷炭氫化合物（規範第一卷炭氫化合物（the hydrocarbon Eurocode1the hydrocarbon Eurocode1）曲線似較適合用於代表隧道牆壁上熱載量。曲線似較適合用於代表隧道牆壁上熱載量。39肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （五）、離地面（五）、離地面1 1公尺處隧道牆壁之熱載量公尺處隧道牆壁之熱載量 圖圖2121、四種類型貨物燃燒時對離地面四種類型貨物燃燒時
36、對離地面1 1公尺處隧道牆壁輻射熱溫度公尺處隧道牆壁輻射熱溫度 40肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （六）、回流層（六）、回流層 圖圖2222、四種類型貨物測試時熱電偶溫度計裝設位置四種類型貨物測試時熱電偶溫度計裝設位置 41肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （六）、回流層（六）、回流層 依據依據Mr.AtkinsonMr.Atkinson研究，熱釋放率大於研究，熱釋放率大於1010MWMW時，阻止熱回流層發生之通風臨界風速，於寬隧道為時，阻止熱回流層發生之通風臨界風速，於寬隧道為2.2m/s2.2m/s
37、，窄隧道為，窄隧道為2.5 m/s2.5 m/s。從圖。從圖23 23 、 2424中可得到回流中可得到回流層發生時之速度量測值與層發生時之速度量測值與Mr.AtkinsonMr.Atkinson所預相當一致，通所預相當一致，通風風速風風速2.5 m/s2.5 m/s足以阻止回流層發生。足以阻止回流層發生。 42肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層 （六）、回流層（六）、回流層 圖圖2323、第三、四類型貨物火場上游之風速及預測之回流層發生期間第三、四類型貨物火場上游之風速及預測之回流層發生期間 43肆、試驗項目二、輻射熱，火勢擴散情形，回流層二、輻射熱
38、，火勢擴散情形，回流層 （六）、回流層（六）、回流層 圖圖2424、第三、四類型貨物火場上游第三、四類型貨物火場上游2525，7575公尺處之溫度與公尺處之溫度與Mr.AtkinsonMr.Atkinson預測之回流層發生期間預測之回流層發生期間 44肆、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度 圖圖2525、各式量測儀器之設各式量測儀器之設置，中間之數字為距火源各式量測儀器之設各式量測儀器之設置，中間之數字為距火源中央之距離，下方之數字為距隧道西端洞口之距離中央之距離，下方之數字為距隧道西端洞口之距離 45肆、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、貨物燃燒時瓦斯氣體
39、之溫度 （一）、圖（一）、圖2626為四種類型貨物接近火場處測得之瓦斯為四種類型貨物接近火場處測得之瓦斯 氣體溫度，四種類型貨物其火勢發展與最大熱釋放率均氣體溫度，四種類型貨物其火勢發展與最大熱釋放率均有不同，第一類型測試貨物其總熱能量（有不同，第一類型測試貨物其總熱能量（total energy total energy contentcontent）最高，因此其熱釋放率為最大，所產生高溫瓦）最高，因此其熱釋放率為最大，所產生高溫瓦斯氣體的時間也較長，最高溫度可達斯氣體的時間也較長，最高溫度可達13651365；第二、三、；第二、三、四類型貨物之瓦斯氣體最高溫度為四類型貨物之瓦斯氣體最高溫度
40、為1281-13051281-1305，第四類，第四類型貨物只有型貨物只有31203120公斤，與其它類型貨物比較，其潛在產公斤，與其它類型貨物比較，其潛在產生之熱能最低，雖然所生成之高溫瓦斯氣體維持之時間生之熱能最低，雖然所生成之高溫瓦斯氣體維持之時間較短，但是與第一類型貨物有相同的大小。四種類型貨較短，但是與第一類型貨物有相同的大小。四種類型貨物所產生瓦斯氣體溫度疾速增高前，因火勢緩慢擴散到物所產生瓦斯氣體溫度疾速增高前，因火勢緩慢擴散到貨物裡，溫度增高初期有延遲情形。貨物裡，溫度增高初期有延遲情形。46肆、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度 圖圖2626、四
41、種類型貨物接近火場處測得之瓦斯氣體溫度四種類型貨物接近火場處測得之瓦斯氣體溫度 47肆、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度 （二）、圖（二）、圖2727為第一類型貨物天花附近（在為第一類型貨物天花附近（在+10+10公尺公尺 處）之瓦斯氣體溫度與四種不同之標準升溫曲線之比較，處）之瓦斯氣體溫度與四種不同之標準升溫曲線之比較，可看出瓦斯氣體溫度增高相當快速，約有可看出瓦斯氣體溫度增高相當快速，約有3 3分鐘的時間幾分鐘的時間幾乎緊隨炭氫化合物（乎緊隨炭氫化合物（hydrocarbonhydrocarbon）升溫曲線，其後溫度）升溫曲線，其後溫度更快速往上升，超越炭氫
42、化合物升溫曲線，而循更快速往上升，超越炭氫化合物升溫曲線，而循RWSRWS曲線曲線增高。四種類型貨物，其熱釋放率均未達增高。四種類型貨物，其熱釋放率均未達300MW300MW，但其，但其產生之瓦斯氣體溫度曲線均循產生之瓦斯氣體溫度曲線均循RWSRWS曲線增高。曲線增高。48肆、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度 圖圖2727、第一類型貨物接近火場（下游第一類型貨物接近火場（下游10M10M處）之瓦斯氣體溫處）之瓦斯氣體溫度與四種不同之升溫曲線比較圖度與四種不同之升溫曲線比較圖 49肆、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度 參、四節說明為
43、了安全，防止隧道天花岩石掉落，參、四節說明為了安全，防止隧道天花岩石掉落，用用PromatectPromatect-T-T板來做為隔熱保護材料，在試驗中及試板來做為隔熱保護材料，在試驗中及試驗後，有大岩塊掉落在無保護之上游及下游路上，無保驗後，有大岩塊掉落在無保護之上游及下游路上，無保護之下游到西端洞口路上幾乎都有掉落岩塊，圖護之下游到西端洞口路上幾乎都有掉落岩塊，圖2828顯示顯示此種隔熱保護是需要的。此種隔熱保護是需要的。50肆、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度 圖圖2828、無保護之隧道上游及下游路上有岩塊掉落無保護之隧道上游及下游路上有岩塊掉落 51肆、
44、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度 隧道雖然有通風，無保護之上游有大岩塊掉落是隧道雖然有通風，無保護之上游有大岩塊掉落是因回流層所造成，回流層的發生是火勢強度增加時，整因回流層所造成，回流層的發生是火勢強度增加時，整個火場壓降增加，風速減低所致。圖個火場壓降增加，風速減低所致。圖2929為第一類型貨物為第一類型貨物火場上游瓦斯氣體溫度，在火場上游火場上游瓦斯氣體溫度，在火場上游4040公尺處溫度超過公尺處溫度超過100100甚多，遠離火場上游甚多，遠離火場上游100100公尺處，溫度接近公尺處，溫度接近100100。52肆、試驗項目三、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度三、
45、貨物燃燒時瓦斯氣體之溫度 圖圖2929、第一類型貨物火場上游瓦斯氣體溫度第一類型貨物火場上游瓦斯氣體溫度 53伍、總結一、瓦斯氣體溫度一、瓦斯氣體溫度 在隧道中模擬半拖車裝載四種不同類型之貨物，在隧道中模擬半拖車裝載四種不同類型之貨物，做全尺度火災試驗，這四種不同類型的貨物是由纖維素做全尺度火災試驗，這四種不同類型的貨物是由纖維素材料與塑料，大約以材料與塑料，大約以80/2080/20的比例組合裝載，是每天半拖的比例組合裝載，是每天半拖車在公路上來往，也經常通過隧道所載運的貨物。車在公路上來往，也經常通過隧道所載運的貨物。 雖然這四種不同類型之貨物其類型及數量有不同，雖然這四種不同類型之貨物其
46、類型及數量有不同，但試驗結果顯示所生成之瓦斯氣體溫度在最初延遲後，但試驗結果顯示所生成之瓦斯氣體溫度在最初延遲後，溫度很快升高，此結果亦顯示隧道結構及其保護措施，溫度很快升高，此結果亦顯示隧道結構及其保護措施，必須能抵抗很高的溫度，最能代表此四種類型材料試驗必須能抵抗很高的溫度，最能代表此四種類型材料試驗結果的標準升溫曲線是結果的標準升溫曲線是RWSRWS曲線。曲線。54伍、總結二、熱釋放率二、熱釋放率 （一）、在軸流通風情形下，四種類型貨物自點（一）、在軸流通風情形下，四種類型貨物自點火後火後8-18.58-18.5分鐘達到熱釋放率尖峰值，分鐘達到熱釋放率尖峰值，尖峰值為尖峰值為71-203
47、71-203（平均值）（平均值）MWMW。 （二）、第一、二類型貨物熱釋放率超過（二）、第一、二類型貨物熱釋放率超過130MW130MW之之一段期間，觀測到火及煙有脈衝情形。一段期間，觀測到火及煙有脈衝情形。 （三）、火災的成長在（三）、火災的成長在5-100MW5-100MW（第四類型貨物為（第四類型貨物為70MW70MW）為線性成長。）為線性成長。 （四）、熱通量量測結果顯示，消防隊員能在離（四）、熱通量量測結果顯示，消防隊員能在離火場火場2020公尺遠的地方，拿消防水柱來滅公尺遠的地方，拿消防水柱來滅火。火。 55伍、總結三、火勢擴散與離地面三、火勢擴散與離地面1 1公尺處隧道牆壁之熱載
48、量公尺處隧道牆壁之熱載量 （一）、四種類型貨物之火勢擴散快速，（一）、四種類型貨物之火勢擴散快速，5-105-10分鐘分鐘內整個貨物全部著火。內整個貨物全部著火。 （二）、（二）、輻射熱所引發之火勢擴散輻射熱所引發之火勢擴散，第一類型貨物，第一類型貨物火勢擴散距火源火勢擴散距火源5 5公尺上游之車輛，公尺上游之車輛，持續時持續時間有間有 5555分鐘之久。此危險亦存在於第二、分鐘之久。此危險亦存在於第二、三、四類型貨物，此危險之持續時間為三、四類型貨物，此危險之持續時間為7-7-1010分鐘。分鐘。 （三）、四種類型貨物對隧道牆壁之熱載量超過用（三）、四種類型貨物對隧道牆壁之熱載量超過用於建築
49、材料之標準於建築材料之標準ISO-384ISO-384升溫曲線有升溫曲線有15-15-3030分鐘之久，分鐘之久，RABTRABT（德國之（德國之RABT/ZTVRABT/ZTV隧道）隧道）與與HC Eu1HC Eu1歐洲統一規範第一卷炭氫化合物歐洲統一規範第一卷炭氫化合物（the hydrocarbon Euro code 1the hydrocarbon Euro code 1）火災溫）火災溫度曲線似更適用於代表隧道牆壁上熱載量。度曲線似更適用於代表隧道牆壁上熱載量。 56伍、總結四、回流層四、回流層 （一）、回流層發生時測得之風速與（一）、回流層發生時測得之風速與Mr.AtkinsonM
50、r.Atkinson 預測值甚一致，超過預測值甚一致，超過2.5m/s2.5m/s無回流層。無回流層。 （二）、沒有隔熱保護之上游天花，隧道岩石受（二）、沒有隔熱保護之上游天花，隧道岩石受 回流層高溫致掉落，對用路人逃生與消回流層高溫致掉落，對用路人逃生與消 防救災人員均有危險，同樣的問題，隧防救災人員均有危險，同樣的問題，隧 道內之混凝土在高溫下亦會碎裂。未做道內之混凝土在高溫下亦會碎裂。未做 隔熱保護之下游天花，路上亦有掉落之隔熱保護之下游天花，路上亦有掉落之 隧道岩石。隧道岩石。 57附記附記 本文及圖、表等係整理自以下諸位先生在本文及圖、表等係整理自以下諸位先生在Runehamar隧道
