專技高考申論題
110年
[消防設備師] 火災學
第 四 題
浮升火羽流量公式為 m = 0.08Q1/3z5/3，請說明各參數代表的意義及單位。（10 分）
若要讓一個樓地板面積 20 平方公尺高度 4 公尺的立方體居室空間火災的煙層高度維持在 3 公尺高，請問排煙設備排煙量之質量流量應為多少 Q0？（假設火災為定常火源，熱釋放率 Q = Q0tn。排煙設備於煙層降至 3 公尺處全面啟動。）（15 分）
若要讓一個樓地板面積 20 平方公尺高度 4 公尺的立方體居室空間火災的煙層高度維持在 3 公尺高，請問排煙設備排煙量之質量流量應為多少 Q0？（假設火災為定常火源，熱釋放率 Q = Q0tn。排煙設備於煙層降至 3 公尺處全面啟動。）（15 分）
📝 此題為申論題
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這是一道經典的火災學計算題，應用 Zukoski 簡化之火羽流質量流量公式。第一部分純背誦，需精確寫出 m, Q, z 的物理意義與單位（特別注意 Q 是 kW，m 是 kg/s）。第二部分考驗「穩態排煙（Steady-state smoke exhaust）」的觀念。維持煙層在 3m 高，代表進入煙層的火羽流質量等於排出的煙質量（m_in = m_out）。定常火源表示熱釋放率不隨時間改變（n=0），故 Q = Q0。將 z = 3 代入公式，即可求出答案。
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【考點分析】 本題考驗火羽流（Fire plume）質量流量的計算公式（Zukoski 公式），以及防排煙工程中「維持煙層穩態高度（穩態排煙）」之質量守恆觀念。 【分析與論述】
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浮升火羽流與穩態排煙
💡 利用火羽流公式計算產煙量，並透過質量守恆達成穩態排煙。
🔗 穩態排煙設計邏輯
- 1 分析火源性質 — 判斷為定常或成長火源，確立熱釋放率 Q 值
- 2 設定防護目標 — 確定預期維持的煙層高度，進而求得羽流高度 z
- 3 代入公式計算 — 使用 Zukoski 公式計算該高度的產煙質量流量 m
- 4 達成質量平衡 — 令排煙設備流量等於產煙量，維持煙層高度不變
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🔄 延伸學習：延伸學習：考量煙層溫度變化後的體積流量計算（Q = m/ρ）
