第二章 挑空中庭及大型開闊空間建築物煙控技術規範探討
2.4 小結
日後我國現行消防法規應充分考慮建築物特性，如自然排煙、蓄 Communicating Space）、3.火災之偵測（Detection）、4.與火場之抑制
（Suppression）等。第 1 項及第 2 項屬於火災發生地點之界定，與煙 控策略之選擇與擬定有關。而第 3 項與第 4 項則屬於火災發生之後，
煙控系統之啟動與運轉有密切關係。
依照性能式火災安全工程設計（performance-based approach fire safety engineering design），進行挑空中庭與大型開闊空間建築物火災煙 控系統之設計，並以電腦模擬、模型實驗、與全尺度實驗等方法，評 估整體火災煙控系統之安全度。預期比依據條例式法規設計之建築 物，可獲得下列好處：
1.建築設計彈性大（Flexibility）
建築設計可維持較大之彈性，使具備寬敞、開闊、明亮之大空間 建築特性，吸引大量人潮，增加建築物使用率。
2.
獲得更高安全（High Level of Safety）依照歐、美、日本等先進之設計理念進行整體規劃，並配合必要 之電腦模擬分析結果，以資佐證，可維持較高之安全水準。
3.節省設備成本（Cost Effective）
大量減少如防火鐵捲門之使用，不僅可節省設備投資成本，更能 使逃生避難動線變為更為流暢。
4.危險度數量化（Quantification of Risks）
可於隨機方式下，進行火災情境之數量化風險分析。此項評估結 果其意義遠超過目前傳統之失誤樹或事件樹分析之方式。於不符合安 全程度之時，可即時修改運轉程序而獲得性能上與經濟上之最佳化。
有關挑空中庭及大型開闊空間建築物煙控系統之設計分析，以下 本報告將分為大空間內部與周圍區域二部份來討論，首先為挑空中庭 及大型開闊空間內部之煙控系統。其主要功能有二：一為處理發生於 大空間內部之火災產生的煙，二為處理於大空間之周圍區域流入其內 的濃煙。主要目的為，控制煙層高度或減緩煙層下降速度，使之於大 空間內，如走廊與樓梯，提供一條無煙之逃生避難路徑。
第三章 挑空中庭及大型開闊空間內部之煙控系統
Filling），並慢慢沈積形成煙層（Smoke Layer）。此時，若於大空間挑 空中庭頂部設置蓄煙區（Smoke Storage），如圖 3-1 所示，則能減緩煙 層下降速度，使於大空間內部，提供一條無煙之逃生避難路徑。常見之蓄煙區設計除設置於大空間頂部外，亦可配合大空間周圍 區域之防火/防煙區劃設計，擴大蓄煙區之容量。圖 3-2 為大空間挑空 中庭周圍全面密閉之蓄煙區設計，圖 3-3 為部分密閉之蓄煙區設計。
圖 3-1 大空間挑空中庭頂部蓄煙區設計
圖 3-2 大空間挑空中庭周圍全面密閉之蓄煙區設計
圖 3-3 大空間挑空中庭周圍部分密閉之蓄煙區設計
大空間內部之蓄煙區設計，其作用除了能減緩煙層下降速度以 外，更可提供自然或機械排煙煙控有利的條件。
當偵測器偵知到火災發生，隨即連動至火警警報器，通知防災中 心，此時以自動或手動啟動自然排煙口或排煙風機，進行自然排煙或 機械排煙。但啟動自然排煙口至全面開放，或啟動排煙風機至風機全 速運轉之階段，皆需要一段時間才能達成。
因此若有蓄煙區之設計，則蓄煙空間可用以緩衝排煙口或排煙風 機完全開啟啟動前之時段。而於火災發生時，最先發揮作用之煙控策 略，提供人員早期避難之需。
蓄煙區的設計除了配合大空間周圍區域之防火/防煙區劃設計外，
亦應考慮煙層溫度對蓄煙區完整的影響。如蓄煙區若以玻璃隔開挑空 中庭與其周圍區域，則可考慮於區劃玻璃兩側加裝撒水系統，以隔絕 高溫的煙層。
大空間蓄煙煙控設計可不用電力而運作，故萬一火災斷電時，仍 可發揮煙控性能，煙控性能可靠，具備 Fail−Safe 的優勢。
3.2 大空間自然排煙煙控系統設計
典型挑空中庭及大型開闊空間建築物之自然排煙煙控系統設計，
如圖 3-4 所示。在圖中，於挑空中庭之頂部設計凸出的屋頂“ 頸部“ ， 即成為上一章節所述之蓄煙空間設計。當發生挑空中庭內發生火災時 或其周圍區域濃煙流入時，則屋頂之“ 頸部“ 蓄煙空間，可先進行蓄 煙煙控，再利用自然排煙口或機械風機將煙排出。
圖 3-4 大空間自然排煙煙控系統示意圖
上述之“ 頸部“ 蓄煙空間，除了可於屋頂設計凸出部分以外，亦 可於建築物的頂樓層，以防火防煙材料隔開挑空中庭與周圍區域而形 成蓄煙空間。例如，若有一棟 15 層高的挑空中庭，若於其 12 至 15 層 之間，以防火玻璃隔開中庭，則於挑空中庭頂部有 3 層樓高度之頂部 蓄煙空間。
除以上常見的頂部蓄煙空間設計外，為配合自然排煙系統之設 計，自然排煙口之位置，可位於挑空中庭頂部，或者蓄煙空間之側面。
而自然排煙口的排煙量與排煙口大小、煙層深度、及煙的溫度有關。
可藉由電腦模擬或全尺度實驗，印證其煙控性能。
至於常見的頂部自然排煙口之設計有三種，包括：外推式、滑動 式與破裂式。外推式之自然排煙口常用於蓄煙空間之側面，設計時須 考慮自然風風向對排煙的影響。例如，若頂部側向自然排煙口開向北 方時，火災時又吹北風，其自然排煙效果可能大不如預期。故實際設 計時，或可於其頂部側向南面另開一外推式自然排煙口，以應付不同 氣候下之不同風向。
滑動式自然排煙口常用於蓄煙空間之頂端，可將其挑空中庭屋頂 設計為可動式。屋頂開啟方式可為拉開式或旋轉式，於發生火災時，
藉由備用電力或人力使之開啟，進行排煙。破裂式自然排煙口則比較 類似滑動式自然排煙口，於發生火災時，可藉由連動或人力使之破裂，
進行排煙。
大空間自然排煙口設計可不用電力而運作，故萬一火災斷電時，
仍可發揮煙控性能，具備 Fail−Safe 的優點。且自然排煙口設計程序簡 單，煙控性能可靠。
3.3 大空間機械排煙煙控系統設計
除上述頂部蓄煙空間配合自然排煙口之設計外，另亦可於蓄煙空 間之頂部或側面，裝置機械排煙煙控系統，如圖 3-5 所示。其機械排煙 主要目的為控制煙層至建築物內之安全高度，或者減緩煙層下降速 度，以提供一條無煙之逃生避難路徑，保障挑空中庭與其周圍區域之 人身安全。
圖 3-5 大空間機械排煙煙控系統示意圖
挑高中庭頂部機械排煙之設計理念，如同大空間自然排煙系統，
亦要設置“ 頸部“ 蓄煙空間，如此不但可以使挑空中庭頂部有蓄煙功 能，更可預防 Plugholing 的現象產生，如圖 3-6 所示。
所謂 Plugholing 現象類似水槽之水栓被拔開後，於水槽產生的漩 渦一樣。為當挑空中庭機械排煙風機運轉時，由於頂部蓄煙煙量不足，
使得排煙風機不僅抽到煙氣，亦大量抽到空氣。此現象發生時，因抽 不到煙氣，不但降低排煙效率，更使煙氣向挑空中庭周圍區域蔓延，
危害到人身安全。
圖 3-6 大空間機械排煙運轉時，產生 Plugholing 現象
為防止 Plugholing 現象發生，解決之道為於挑空中庭頂部設置適 當容積大小的蓄煙空間，並制定最佳之機械風機啟動時序。亦即正確 之大空間機械排煙運轉策略，為當煙氣於挑空中庭頂部之蓄煙空間蓄 積到某個煙層厚度後，再啟動頂部機械排煙風機，進行排煙。此部份 研究可透過大空間全尺度火災煙控實驗加以探討，以擬定最佳之煙控 運轉策略。
於大空間建築發生火災時，無論利用頂部蓄煙或進行機械與/或自 然排煙，皆必須於底部加以補氣，以便造成推拉（Push−Pull）之有效 氣流組織，才能達到最佳煙控策略。此時，外氣補氣量與補氣位置，
便成為設計煙控系統時極重要之考量，如圖 3-7 所示。至於大空間中庭 煙控系統之補氣方式，可採用機械進氣或自然進氣兩種，於 NAPA 92B 中，亦提供了重要參考依據。
若補氣量不足，則排煙形同「抽真空」。而若補氣量太大，則火場 由於形成大的紊流（Turbulent Flow），而使煙沈積速度急劇加大，造成 人員避難上極大的危險。
圖 3-7 大空間煙控系統補氣設計示意圖
補氣位置如果不適當，亦會形成極大的後遺症。若直接補氣於火 場，則將造成助燃之結果，火勢快速達到全盛期。若補氣位置太高，
則煙層組織被破壞，造成煙層紊流無法控制。
3.4 大空間煙控系統其他附屬設計
3.4.1 火警探測
一般火警探測器大多裝置於建築物內的最頂端，如果發生火災時 火與濃煙藉由熱浮效應上升至建築物頂部，而感應火警探測器。但於 挑空中庭與大型開闊空間建築物之火警探測設計，則有不同考量。
當挑空中庭屋頂附近內部之空氣，受因日照輻射熱的影響，其溫 度可能達到 120 oF或 50 oC以上。此熱空氣層形成後，將先沈積於挑空 中庭屋頂之蓄煙空間。當火災發生時，則煙的溫度受到其上升路徑周 圍空氣的冷卻，其煙氣溫度反而比熱空氣層還低，而無法藉其熱浮現 象，上升至挑空中庭頂部，如圖 3-8 所示。
圖 3-8 挑空中庭屋頂熱空氣層形成，煙無法上升至頂部
挑空中庭頂部熱空氣層形成後，煙層無法於事先設計之蓄煙空間 進行蓄積，而使頂部樓層暴露於煙層底部，增加對人身安全的危害。
此外，若中庭之火警探測器裝於屋頂，此時將無法感測到火災發生，
欲解決上述問題，除可避免讓挑空中庭屋頂熱空氣層形成，如挑 空中庭屋頂內部之通風系統外，亦可採用較為先進之火警探測系統設 計，如圖 3-9 所示。於圖中，挑空中庭之火警探測器為光電式偵煙器
（Beam Smoke Detector），其裝置於兩邊側面，且裝置接近中庭屋頂之 不同高度，而形成火警偵測網格（Gird）。
圖 3-9 挑空中庭之光電式偵煙器設計
此種挑空中庭光電式偵煙器之設計，亦可於每一層樓設置，而形
此種挑空中庭光電式偵煙器之設計，亦可於每一層樓設置，而形