本專題內容主要來自加拿大渥太華消防局開發的一個課程FKTP（From Knowledge To Practice），旨在研究火災動力學與當前滅火策略與戰術的關係，使消防員更好地識別火場的風險，從而降低火場傷亡。

熱傳遞有熱傳導、熱對流和熱輻射三種基本方式。熱傳導與熱對流都需要一个中間介質，而熱輻射則不需要。

熱量從火焰傳遞到可燃物上，會導致可燃物熱解、碳化或者起火。熱量傳遞的驅動力是能量差（溫差），即熱量總是從高溫向低溫物體傳遞。

一、熱傳導

熱傳導屬於接觸傳熱，大量分子、原子或电子的互相撞擊，使能量從物體溫度較高部分傳至溫度較低部分的過程。

同時加熱一段銅管（左）、鋼管（右），7分鐘后，左邊的銅管溫度上升至96℃，右邊的鋼管上升至30.6℃，這主要是因為這兩種材料的導熱係數不相同。導熱係數是物質導熱能力的量度，又稱熱導率。

例如，銅的導熱係數是387W/mK，鋼的導熱係數是45.8W/mK，而聚氨酯泡沫是0.034W/mK（常用於冷凍倉庫）。

在這三者裏面，銅是最佳的導熱體，聚氨酯泡沫是導熱性能最差的導熱體，也是熱的絕緣體。

二、傳導熱通量

單位時間傳遞的熱量可以用熱通量表示，熱通量也叫熱流，表示熱能傳遞的速率。

流經導熱體的熱通量（熱能/單位面積）取決於以下要素：

溫差：溫差越大，熱傳導速率越大（熱流密度大）

傳導距離：熱傳導距離越短，熱傳導率/單位面積（熱流密度）越高，距離越長，熱傳導率/單位面積（熱流密度）越低。

材料的導熱係數：導熱係數越高，熱傳導率/單位面積越高（熱流密度越大）。

在火場中，我們通常會通過門把手來預判屋內溫度(建議用熱成像儀)，主要就是因為門把手通常都是銅製品，導熱係數高。

三、熱對流

熱對流是指在流體流動進程中發生的熱量傳遞的現象。它是室內火災早期熱傳遞的主要方式，熱煙氣（熱對流）能向各個方向傳遞熱量。

例如給水加熱，首先底部附近的水被加熱，被加熱的流體上升，較冷的水下沉取代它。

火災中產生的熱氣和它們流過的氣體表面會發生對流傳熱，氣體的流速越高，對流換熱的速率越大。

對流換熱主要有兩種形式：自然對流和強迫對流。

在自然對流中，氣體在材料上流動的速度是由於氣體表面和氣體之間的溫差所產生的浮力引起熱氣流的流動。

強迫對流則是指流動在材料上的氣體速度是由外部施加的(例如外部風力，送風機，在對流烤箱中)。強迫對流是造成風驅火一個重要的因素。關於風驅火，詳見：風驅火，對消防員的威脅到底有多大？

通常情況下，火場中通風孔洞面積愈大，熱對流的速度愈快；通風孔洞所處位置愈高，熱對流速度愈快。

四、熱輻射

物體因自身溫度而發出輻射能的現象稱為熱輻射，所以當我們靠近火源時，我們會感覺到熱。

輻射傳熱不需要介質，如固體、液體和氣體都可以輻射熱量。

熱量從燃燒區及煙火羽流中的熱煙氣（高於環境溫度）向四面八方輻射。

室內火災中，火羽流熱量與上層熱煙氣的熱量相疊加，是引起轟燃的主要原因之一，轟燃又是引燃空間內其他可燃物迅速着火的主要原因。

我們接收到的輻射熱主要取決於：

（1）火的溫度

（2）火的大小

（3）離火的距離

（4）與火的相對方向

我們再來看輻射熱的公式：

從公式我們可以看出，變量主要是T，也就是物質的絕對溫度。

物體輻射的熱能量隨其絕對溫度的四次方而增加。高溫會產生更高的輻射熱。木材着火的平均溫度是：504°C （ 777K），鎂着火的平均溫度是3100°C（ 3373K）。

同樣大小的火，鎂着火所釋放的熱量是木材的355倍。

輻射熱隨表面積增加而增加。

物體輻射熱量與物體的表面積成正比地增加。

以上面3個火堆為例(我們假設它們的形狀近似為圓錐形)：第一個底直徑1米，高1米; 第二個直徑2米，高2米; 第三個直徑4米，高4米。

那麼假設第1個產生1單位熱量，第2個就產生8.4單位熱量，第3個就產生67單位熱量。

接收輻射的熱量與離輻射源的距離的平方成反比，也就是說離火越遠，收到的熱輻射越小。

當距離增加1倍時，接收到的輻射熱是原來的1/4。當距離是原來的3倍時，接收到的輻射熱是原來的1/9。所以當我們靠近輻射源時，接收到的輻射熱會迅速增加。反過來，把距離縮短到1/3，那麼就會接收原先9倍的輻射熱。

物體所接收的輻射熱量和與輻射源的相對方向也有關係。

上圖兩個紙板離火焰的距離是相同的。

但左邊的紙板所接收的輻射熱量要大於右邊的。因為左邊紙板有大量的表面積垂直於火焰的輻射熱量，而右邊垂直於火焰的表面積卻非常有限。

那上圖中兩個紙板接收的熱輻射強度是不是一樣呢？答案是：是的。

這裏就引出了下面要講的輻射熱通量，也就是單位面積接收的輻射熱量。

五、輻射熱通量

輻射熱通量是指單位面積接收到的輻射熱能，它受很多因素影響：

（1）輻射源與受輻射物體溫差增大——熱通量增加

（2）隨着輻射源尺寸增大，輻射熱也會增加——熱通量也會增加

（3）受熱輻射物體靠近輻射源時，熱通量上升

我們來看看引起物質反應輻射熱通量的大約值

從表我們可以看出，溫度達到引起轟燃的臨界點時，產生的熱通量大約是引燃點火所需要的10倍——已測量到大約170 kW/m 2。

室內火災中，天花板的高溫煙氣輻射產生的熱流是決定火災發展的重要因素，對於判斷火災是否以及何時轟燃並轉變成全面燃燒起着重要作用。

不同溫度的熱煙氣有不同的熱通量值。

煙氣層溫度越高，火災過程房間積蓄的熱量也就越多。

在實際中，可燃物荷載接收到的熱通量也取決於我們前面說的，包括距離和相對方向。

在火場中，三種熱傳遞的方式共同作用，貫穿於火災發展的整個過程。