Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan 4027 平 成 23 年 度 本建 築学会 日 ． 近 畿 文 部 研 究 発 表 会 フ ラ シ ッ オ ー バ ー 限 界発 熱速度 の 近 似式 の 提 案 ュ 1 会 員 ○ 李成 曝 正 同 原 田和典 2 4 環 境 工 学 一 13 ．空 気 流 動 応 用 ー 盛 期 火 災 限 界発 熱 速 度 ，熱 吸 収 速 度 ，熱 放 出 速 度 フ ラ ッ シ オ ーバ ュ ， ， 1． は じめ に 壁 体 構 成 材 料 区 画 火 災 で は 、初 期 に は 緩 や か に 成 長 す る 燃 焼 合わせ が ラ ッ シ F． O． オ ーバ ー（ ）現 象 が 発 生 す ュ る。 EO ． が実 した 最 近 、増 加 避 難 と消火 活動 に 長 時 間 を 要 す る の の 可能性 が 大 き い EO で れ る周 壁 口 あ る と予 想 され コ 2． 目的 で あ る 「回］ 〜9516 5 × 580 〜9600 」 5 〜960o ． 1〜933Q × 580 〜96 5 × 580 熱伝 導率 壁 の 材料 kW 〜（m ［ 0、 1 〜9370 層 ゾー ン モ デル 2 ＞3 ） 石膏ボ 既 ew1で 改 善 図 1の 火 災 室 を 想 定 し て 計 算 す る 火 災 室 の 高 さ は 5m 、 開 口 は 1個 で 高 さ は 2m に 固 定 し 開 口 の 幅 と を使 っ ード て コ ン 比熱 熱 慣性 密度 ’ kg ’ K） K ）】 ［ kJ！（ ］ kg／m3 】 ［ 民W ［ 0． 00D310 ート 0、 0015o ） 】 ． 9012080581 ． 952400 クリ ・ s112 ノ （m2K ． 272 、 000D80921810000 ALC0 。 し た二 m 亅 ［ 表 2 壁 体構 成材 料 の 熱 特性 値 計 算条件 ） ート ンク リ 計算同数 開凵幅 亅 寸 法 等 の 条 件 を反 限 界 発 熱 速 度 の 簡 易 予 測 式 を提 案 す る 映 し て EO ． こ とが ード 石膏ボ 。 ［MJ ノ 1 ］ ［ ALC （ 標 準） 特 に 重 要 な 関係 が あ る と考 え ら 面 積 と熱 特 性 、開 の ある 発 熱量 密 度 床 面積 壁 の 材料 、建 築 物 の 火 災 安 全 現 象発 生計 算式 が 必 要 で 単 な FO ． EO ． を発 生 させ る要 因 は 様 々 で は 一方 、発 熱 量密 度 が 大 き くF ．O ．発 生 が 明 白 。 発 生 設 計 や 防火 管理 な どの 実務 に 使 うこ と が で き る簡 、本 研 究 で 床 面 積が 大 き い 場合 に 表 1 室 の 壁 体構成 材料 場合は 火 災 時 の るが 、 。 し て い る超 高層 ビル の 。そ の た め ただ し 床 面 積 は 表 1〜 3の 組 み な 場 合 は 計 算 を省 略 し た。 際 の 火 災 で 発 生 す る と 、避 難 や 消 火 活 動 に 大 き な 影響 を与 え る 危険 な現 象で あ る で 与 えた。 の は 発 熱 量 密 度 が 80MJ ／ よ り も 小 さ な 場 合 も 計 算 あ る 時点 を境 に 区 画 全 体 に急 激 に 拡 大す る フ 、 と火 災 室 L849 。 表3 室 の 床 面積 、 発 熱 量 密 度 を 変 更 して 計 算す る。室 内外 の 初期 温 壁の 材料 床 面積 度 は 20 ℃ 、計算 時 間 は 2000秒 ま で 行 う。発 熱 速 度 は告示式 ALC5 4） に な らい 次 式 で 与 え た 。 9 α ＝ ＝ min 2 α亡 ， qt ∂ （ 。 ， 2． 64x10 Gfu t 。 ＝ −6q 5 ／3 ［ ． ， ⊇鯉 真 叫． ． ． ． ． ． ． Wmnm ［ m ］ 』 ，mm TD ＝20° C ． 』 球 苧 H ALC5 （2 ） ALC10XlO20 ＝5mi h＿ 2m ・ y × 発熱量密度 開冂 の 幅 MI ！ ］ ［ m ］ 【 780 〜960OJ 1060 〜480O × 1） 〔 3） （ qoAb ・ ］ ［ 計算 回 数 ［國］ 〜20380 ． 1 〜30238 〜240 ， 1 〜40238 3． 計 算 結 果 図 2 、3 は ALC 火 災 室 （5m x 5m ）で 発 熱 量 密 度 qt MJ1 iが 480MJ ／ 時 の 煙 層 温 度 と 発 熱 速 度 の 結 果 ［ 0．が 発 生 す る 条 件 を 煙 層 温 度 が 600℃ 以 で あ る 。F． 上 に な る こ と とす る 。 6m よ り小 さい 場 開 口 幅 が 0． ＝ Ψ 、 VW 図 1 火 災室 の 形状 ．， Im1 yli 合 は 換 気 支 配 型 火 災 に遷 移 す る が 、 合 は燃 料 支配 型 火 災が 維 持 され る 。 が 0． 47 〜3．25m の 範 囲 では フ ラ ッ シ 0． 6m 以 上 の 場 ま た 、開 口 幅 ュ オ ーバ ーが Dete ining Heat Release Rate for Flashover AProposal ofApproximate Formula 韮or the C 猷 ical of Lee Sungchan and Kazunori Harada 105 一 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Service Library Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan 発 生す る。 図 4 は ALC 火 災 室 （5m 開 「二1因 子 と 発 熱 速 度 の 5m ）の 計 算 で 得 ら れ た x 関係 で あ る 。qtが 80MJ1 が 発 生 せ ず 、160MJ1 以 上 の 場 合 は EO ． が 発生 す る ．発 熱量 密度 と開 ロ ほ ど F． 0 ．限 界 発 熱 速 度 ρForkW1 の 速度 と F ，0 ，が 発 生 し な い 場 合 の 最 大 発 熱 速 度 Qm kW 】と の 境 日を F 。0 ，限 界 発 熱 速 度 と 呼 ぶ ［ αx O， 熱 量 密 度 一 定 の 計 算 値 を 結 ぶ 線 場 合 は F． 因子 が 大 き く な る Qmaxの 計 算値 AV 万） （ FormS は 大 き く な る。 G ［kW 厨 の 中点 0 ．限 界 開 値 を F， EO ■ 10 50 100 150 20Q 25D 300 35D 400 火 災 室 で qtが 480MJ ／ 30002500 図 2ALC の 場 合 の 煙層 温 度 ， 。。 課 5001 0 ー 「 ト ー ……凹 … … ……’ … 」… τ 3ALC 0 100 200 300 400 q ユが ． 限 界 発 熱 速 度 を求 kW1 熱放 出速度 q，「 時 間［ s］ 480MJ ／ の 、 Qw と q 畑 m ”2 亅 め る方 法 和 で あ る と考 え る の 。 （4） を 導 出 し 、各 変 数 が 発 ＋ （？ L 近似式 の ， 5）は MQH 式 で 仮 定 式 （ 噂 火 災室で A 4 ．1 熱 吸 収 速 度 の 近 似 式 E 一 晶 」 場合 の 発熱 速度 算式 し て い る 熱 吸 収速 度 の 計 ある。 で Ts − T ） （ 5） ，． ・ 5 （ tFoO 距 ＝ G IAT 。 式 （5）か ら各 壁 体 構 成 材 料 の 数 値 計 算 結 果 2500 が 最 も 良 く な る よ うに 係 数 と指 数 値 を 探 査 して 次 の 近似式（ 6 ）〜 （8 ）を 得 た 2000 歪 1500 開 口因子 ’ 2 A マH ［ m5 ， 亅 図4 開 口 因 子 と発 熱 速 度 の 関 係 図 5に 示 す よ （ ALC −5x5 コ ン ク 【 1 リ ー ト亅 祭 0 ．が 発 生 す る 条 件 うに 、F． で の 発 600℃ を 代 入 熱 積によ ，。 。 ・… 6） （ o． lsVthE （Ts − To） ＝ （⊇ w 式 （6）〜 （8）の 陬 ） ； ［ 0 5 10 15 20 25 30 。 。 石 膏ボー ド 5000 と一致 35ViifiE Ts − T ） QwZ‘ o ． 〔 ALC1 ［ 纛 1000 。 に 及 ぼ す影 響 を 調べ る。 熱 速度 ぎ M 腮 圃 砺 3000 α 1 5 以下で は ヒ 図 な し ： 1 QFO ＝qw 仁 1 糶 あ り 4． 回帰 式 の 導 出 冂 か らの ↓ 厂 1… ！nf 既 存 の 予 測 式 で あ る MQH 式 ）の 導 出 に な ら い 、 FO ． 限 界 発 熱 速 度 は 壁 の 熱 吸 収 速 度 Qw ［ kW ］と 開 →｝ 換 気 支配 型 に 〈 〉 燃 料 支 配 型 E 毛 ＿＿． ＿ 一 ＿一 一 一 ＿ ＿一 ＿ ヒ 冤5 FO QFO ！ 時 間国 2000 図 5FO 320MJ ● 31 ’ k 刃「 1° ） 400MJ1 一〇 ： ： ： ： ： ： ： ： ψ … 限 界 発 熱速度 1 一一一■ 一 口 因 子 口 因子 と呼ぶ 。 一胛｝，，−F一一一一一一一一 9FO 泥 慧1 器 羇 値 に対応 す る開 の 試 800 700P6 o 500 の ］ 900 ／21 発 。 、 qFOと に お い て 4F 一T ） 55 ゜’ ° 一 票 ・ に 各材 料 の 熱 特性 値 を し た 結果 を図 る 変化 は 小 さ い 6 7 （） ，。 。 … qvv／AT に 示 す。 ・・ （ 、Tsに の 床面 。 発 熱 量 密 度 が 小 さ くな る 106 一 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Service Library Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan ／A ア は 小 さ く な リー ト、石 膏 ボ ー そ の 結 果 と し て （？w る。 ま ド、ALC た コ 、 ン ク 興 に 単位 面 積 あ た り の 熱 吸 収 速 度 が 大 き 皿 い 。 耀MQH 式 〔コ 黥 2； ー ク リ ン ・ALC ） MQH 式 ． ・ 一 ・ 一一 号 ： 1 甲 、 、 亀 ． 鞠 騒 MQH 式鮪 爾 叫 困 5x5 ） （ li MQH LC O 縺 職 蟹 500 … … 伽轟 昴画品 0 略 7 壁体 構成材 料 に よ る熱 放 出速度 の 影響 近似 式の ま とめ ・ ン ［ が 最 も良 く な る よ うに 係 数 と指 数 値 を探 査 し 、 次式 を 得 た q ド 司 ・ ・ − ・・ 輪 一 、 5 ’’A T ． ，，， 雛 ・ ・… 。 ・3 ・ ・ 一 5・ 爾 … ・4 ・ ・ 一 AVii…4s ・・5・ の で 、 係数 を平 ・ ・… 4s AV7i ）e・ 式 （16）と 数 値 計 算 の qFOを 比 較 して ・・6・ 図 8 に示す 45 が 2500kW 以 下 で は 近 似 式 が 少 し大 きい 405 （ AV 万）o・ （11 ） QFO 3000kW 以 一 E で は ほ ぼ 一致 して い る 。 o・ 45 コ ン ク 400 （ Al ！ 戸） ， （12 ） 式 （10）〜（12 ）と 数 値 計 算 結 果 と の 比 較 を 図 7 に 示 有 膏ボ ［ 1 す 。 ー ］ q リー トl q ド ＝ q 開 口 因 子 が 大 き くな れ ば 火 災室 の 床 面 積 と壁 体 構 成 材 ん どな い 。 も大 き く な る が 、 ， 4000 3500 料 に よ る 影響 は ほ と MQH 式 と数 値 計 算 結 果 を 比 べ ぎ る と 、図 も 7 に 示 す よ うに 、MQH 式 は 開 口 因 子 と 熱放 出 速 度 が 比 例 す る と仮 定 し て い るが 、回帰式 上 昇 す る 右 上 りの 曲線 。 で 示す 開 圭畭 … 鈩 回 旧 冖 ． ” ． ． ． ． i ≡ … 一 … ｝ ’ …… ． 旧 ． ． ． 吶 『 … 魍 500 … 望 市 口因子が 黙 。 1000 ／ ｝ 250〔〕 蝋 口 因子 が 小 さい 式 は 過大 な値 に な る 3000M 1500L ！ il … 重 … ｝ 1 δ 2000 は緩 や か に ． 場 合 に は 両 者 は ほ とん ど 致 す る が 、開 大 き く な る とMQH 。 が、 ＝ ， 、 。 雛 o’ 45 ALC ］ 【 （？L ＝425 （4丶肩 ） （10 ） 425 ・ 爾 式 （13）〜（15）の 係 数 の 差 は 小 さ い 一 つ の 式 （16）で 整 理 で き る 均 して q ・・ 一 、 1票壽 1ISIf ・ − ・・ 1q ー 石 膏ボ ［ 534V77 （T』− To） （g ） （｝L ＝0 ． 材 料 ご と に数 値 計算 結果 との 25 0 5 10 15 20 AHIiZ ALq ［ 1500 2000 で あ る。 一致 L 〜（15）と な る 熱 放 出 速 度 と 合 算 す る と 、（13） ． る熱放 出速度の 計 い … 翫 」」÷ 晶 一亠十 一 嶂 各材 料 の 熱 吸収 速度 の 近似 式 に 熱慣 性 を代 入 し 働鞠 画鞠 凹一 鼈 酵 L 諞 ・ 凝 熱 放 出速度 の 近 似式 式 で 仮 定 して 踟 ノ L 9）は MQH 式 （ 算式 1000 図 （5x5 ） 6 壁 体構 成材 料 に よる 熱 吸収速度 の 変 化 4，2 1500 4．3 O 500 1000 tFO 図 ・ 卍 一… 一 4 CON ） （5x5 ） 圃 GB （ 5x5） ◎ （10xlO ） GB 四 CON 〔5x5） 一 r． ｝ 鑾 n 轍 」 認軒 5xlO ） （ gALC 1 轟 、 聯 〆 、 恥 恥 魅 『 ＿＿ ＿ ＿ ＿ 一一 一 一 一一 一 一 噂 、 膏 ボ ード跨 （5x7 ） ノ ALC （ 5x7 ） ・ALC （5xlO ） 。ALC （1 x10 ） 、 ALC 瓰 ・A 罵 ノ 孵 、 … 岑廴 魁 50 石斈 ALC （5・5） ノ は 数 値 計 算 結 果 よ り もか な り大 き な値 とな る 。 塾 順番 の ” 50004soo400035003000absoo2000 と火 災 成 長 率 か 小 さ くな る の で tFO が 大 き く な り 、 窰 ALc i’ n × l 嵐 石 膏 ボード i 帽 ン ート ク リ 0 i 0 500 1000 150e 2000 2500 3000 3500 4000 kW ］ 近 似 式 で 求 め た QFO［ 図 8 式 （16 ）で 求 め た QFO と数 値 計 算 の GFOの 関係 107 一 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Service Library Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan 4．4 ー ー ラ ッ シ ュ オ バ 限界 時 間 の 近 似 フ 式 （16）に は F．0 ．発 生 時 間 亡FO 生 に 影 響 を 与 え ら れ る 条件 を 検討 し た 。 で 、 防 火 設 計 に そ の ま ま利 用 す る の は 難 し い 、tFO を 適 こで tFO を LOOO 秒 に す 20 〜60 ％ 大 き く な 、 誤 差 が あ っ た 。図 9 し、 、 値計算 の 値 。 た 。 当た りの 熱 吸収速度 は 大 き く な る っ ま た 、そ れ ぞれ 近似 20 〜30 ％ した が 、 積 と開 した が 似式 、全 て っ 値 の 究費 さく な る 3AT QFO ＝ 10 ． て 、 F． 0．限 界 時 間 を ＋ 2 45 410 （ AVii ）・ 発 熱 速 度 lkW 亅 A ；開 口 面積 ［ m2 」 H ： 発熱速度［ kWl の ゆ 30002 ． ＝ ＝ ＝ ． XALC 1 ’ ’ F i 1000 掣 累 ゾ ーン コ ン 0 2000 30ee 4000 5000 9 式 （17）で 求 め た qFOと 数 値 計 算 の GFOの kW 熱吸収速度［ ： モ ，原 デル 田和 の 典 ； ， “ 盛 期 火 災への ： ： 物 内煙 流動 予 測 計 算 モ ；〈 デ ル 「層 ゾ 移 を考慮 遷 ” ーン した 二 概念 の に 基 づ く〉 建 、 123 ，建 設 省 建 築 研 ，NO 層 ，日本 建 築 学 会 学 改 善 方法 に 関す る 研 究 2 ］ 田 中 哮 義 ，中 村 和 人 ［ 究所 ， 1989 6000 3 ］田 中哮 義 ：改訂 版 建 築 火 災 安 全 工 学 入 門 、日本 建 築 セ ［ kW ］ 近 似 式 で 求 め た QFO［ 図 0限 QFO F ． 】 g 熱 放 出 速 度 lkW］ 燃 焼 表 面積 ［ m2 ］ 221 −222 ． 2010 術 講演 梗 概 集 ， pp 、 ード ク リー ト 石 膏ボ 寺 0 1000 9w の F． O 発生時間［ s］ 1］ 李 成 畷 ［ … 発 熱 速度 【 kW ］ q［：可 燃 の ； 参 考 文献 … 2000 鱗 盂 … の m2 亅A ， ：室 亅砺 。 ，：積 載 可 燃 物 の 燃 焼 表 面 積 の 最 大 値 ［ i、 。e ， m2 ］Ab ：積 載 可燃 物 床 面積 ［ tFO ×× 換 気 支配 型 ： enr kW 亅 界発 熱 速 度 【 × き i i δ gt， 燃 料支 配型 発熱量 密度［ MJ ！m2 】 qo ；単 位 面 積 あ た り の 発 熱 速 度 kWm2 【 4000 開 口 高 さ［m 亅 Ts；煙 層 ； ”跚 9 17 ） （ ° 1 × B 、研 究 代 表 者 ；金 多 隆 ）」 温 度 1℃ 亅 Tu ：空 気 層 温 度 ［℃ 亅 t：時 間 Lsl 厨 の も 「超 記号 120 6000 … 一 部 は 、平 成 22 年 度 文 部 科 学 省 科 学 研 高層 住 宅 プ ロ ゼ ッ ク トの リ ス ク ・危 険 度 補助を受 けた の 物 50QO した。 よ うに 17）を 用 い る こ と が で き る 。 秒 と して 、次式 （ 匿 M ・ 評 価 手 法の 開 発 （ 基盤 研 究 て の 条件 の （ ？FO が 数 が 小 内表面 本 研 究の て 設 計 す る と 安全 性 を っ 、室 して O ．限 界 発 熱 速 寸 法 を変 数 に す る簡 易 な F ． 謝辞 tFO を 求 め れ ば 良 い 。 従 っ 口 。 近 似式 を整理 の qFOが 、近 似 式 で 求 め た （？FO QFOが 数 値 計 算 に よ る GFOよ り よ り近 t 度 の 近似 式 を作成 ・ 提案 小 さ け れ ば 、近 似 式 を 使 確保 が で きる 寸 法 が 大 き くな れ ば 熱 放 出 速度 も大 き くな る 口 、床 面 積 と 壁 体材 料 に よ る 影響 は 小 さ い 、 ・壁 体 構 成 材 料 の 熱 特 性 が 大 き く な る ほ ど 単位 面 積 よ り全 て 大 き くな る 。 めた 次 の よ うな 結 果 を 得 る 、 。 示 す よ うに tFO を 120 秒 に す に る と、数 値 計 算 に よ る 近 似 式 で 求 きた F，0 ．限 界 発 熱 速 度 に から が 50 秒 に す る と 数値 計 算 に よ る qFOと 式 で 求 め た（ ？FO ・開 る と 、数 値 計 算 に よ る QFOが 、 一致 は 平均 的 に は 回帰式 を導 出 して る こ とが で た。 っ 近 似 式 で 求 め た qFOよ り も FO を 対す 切 に 見 積 る こ とが 必 要 で あ る 。式 （16） 数 値 計 算結 果 と の 比 較 を 行 亡 そ 。 tFO に 1000 秒 、50 秒 、120 秒 を そ れ ぞ れ 代 人 の 各 条 件 の 数 値 計 算結 果 が 含 まれ て い る の ン ー、2002 タ 4］ 避 難 安 全 検 証 法 の 解 説 お よ び 計 算 例 と そ の 解 説 ． ［ 井上 関係 201 書院， 5．結 論 本 研 究 発生 の 重 要 な 変数 床 面 積 、発 熱 量 さ せ な が ら 、EO 杠 t2 層 ゾー ン で は 、二 の モ デ ル を使 に な る火災室 の壁 っ て 、F．O ． ・ ， G ．and ，QuinIiere ，∫． Estimating Room temperatUres and Harkleroad F． ，M ． ； Likelihood of Flashover Using Fire Test Data Correlations Fire Technology Vbl ． 17， ， ， 体 構成材 料 や No ． 2， 98−119， 1981 密 度 及 び 開 口 部 の 大 き さ を変 更 ．が 発 5 ］McCaffrey， BJ ［ 生 の 有 無 を 予 測 し 、そ の 発 Graduate student 京 都 大 学 工 学研 究科 博 士 課 程 京 都 大 学 工 学研 究科 教授 ・博 士 （工 学 ） Kyoto University ， Prof． Kyoto University Dr ． Eng ． ， ， 108 一 NNII-Electronic 工 工 Eleotronio Library Service Library
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