第一節 前言
經由前一章節的列表分析比較，本研究擬建議我國未來在實施性能 法規時，所須防火安全性能設計法之指導準則可以以美國之 The SFPE Engineering Guide to Performance-Based Fire Protection Analysis and Design（SFPE 防火安全工程功(性)能分析與設計手冊）為藍本，
再配合其他國家相關防火安全性能設計法，予以整合並在下面臚列以提 供對防火安全設計者參考。
至於採用美國設計法之指導準則為主幹的原因是因為這套設計手 冊的建立之前，已有完整的配套措施，例如如第二章所說明，美國 NFPA 已事先將整個有關人命安全在防火工程體系（NFPA 101: Life Safety Code；人命安全法規）的種種考量建構完成，接著又依此架構，進行一 些先導性的「性能防火安全設計法」設計準則的訂定，如「NFPA92B－
Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria, and Large Areas；大型購物中心、挑高中庭、和超大面積空間場所之煙控導則」
以及「NFPA72－National Fire Alarm Code；國家火警警報規範」。更 重要者，前述這些規範已廣泛為我國許多特殊建築物，如中正機場二期 航站、台北捷運系統以及台鐵地下站工程所採用，甚至已經過楊冠雄教 授及警察大學等的實尺寸測試，已驗證其設計理論的正確性。
現將其一些主要設計流程及應用工具，作一描述：
起始時間：
首先應先確立性能防火安全工程設計在進入整體建築物設計流程 的時間。基本上是越早越好；換言之，越晚進入設計流程，其所耗費的
工程設計
可行性分析
概念設計
規劃設計
施工圖說
建築施工
審核認可
使用（執照）
拆 除
變更用途/改裝 開 始
結 束 防火安全
再來，有關「性能防火安全工程設計」之構成單元應包括有：
1. 設計個案之建築物細部計畫 2. 確定個案之目標、目的、及要求
3. 發展設計過程中之各項基準(criteria) 4. 發展特定之火災情境(fire scenarios) 5. 發展特定之火災成長模式(design fires) 6. 完成各種嘗試性的設計(trial design)
7. 評估各種嘗試性的設計(evaluation of trial design) 8. 選擇符合各項基準之設計方案
9. 完成個案設計之各項文件
第二節 設計步驟與流程
其有關整個「性能防火安全工程設計法」之設計步驟與流程則如下 頁之圖所示。至於內容如下所述：
1 目標(Goals)
此處所謂的防火目標與目的其實並非特殊用語。一般而言目標就是 所欲達到的方向與期望。例如，對建研所或消防署而言，目標可能是朝 向〝使防火工程成為一種藝術與科學〞。目的則是可以明確表達的內容 (是什麼？在何時？有多少？..)，是可以量化的。目的通常是一系列可 以符合目標的行動方案。舉例而言在 2001 年 5 月與 11 月舉辦國際性的
〝全球性能式防火工程設計的研討會〞便是一個目的。因此目的是明確 的、可量測的並且支持目標的行動。
在進行性能式設計之前，利害相關者(委託人、政府相關單位人員、
建築師與工程師)必須籌組工作小組，研擬防火目標。防火目標的訂定 應針對委託人、建築物與內部場所之需要。以辦公大樓而言，生命安全 是最重要的；但是對於人員稀少的公共建築物，或單位面積具有高價值 設施的場所，其主要目標則著重在資產安全。因此在計畫執行開始，便 應召集相關人員，組成工作小組，朝此工作推展。實際上，目標應依照 建築物的區域或複雜度來決定。
防火安全工程設計 概要圖說(FPEDB) 定義作業之範圍
確立目標
定義目的
發展各種功(性) 能臨界條件基準
發展火災情境 及設計火災
發展各種 試用設計
評估各種 試用設計
選擇可符合功(性)能 臨界條件基準之設計
選擇最後之設計
準備設計有 是 否
功能性設計之報告
圖面、規格、操 修正設計
或目的
防火目標的決定固然重要，但是在此階段不要對其構成要件或提供多少 下定義。因為目標是一個方向，例如，提供生命安全可能是〝不允許任 何生命的損失〞或是〝不允許起火房間內有任何生命的損失〞或是…..。
2 性能式防火設計程序
性能式設計程序是協助防火工程師確認性能目的並將其量化。此部 份可參考資料甚多，如前一章所探討的各國設計準則。但基本上在此程 序中有三個基本組成：基本資料的建立、分析與設計、文件與規格說明 書之準備。
2.1 基本資料的建立
場址或計畫所需之資料：此階段在於確認與建築物相關之基本資 料，包括：建築物、危害、製程或使用場所。此意味著，如果是既有建 築物，防火系統、內部的材料、建造型式、隔間及逃生佈置可能都已經 存在，因此，在防火設計上的選擇將受到相當大的限制。。
界定委託人的防損目的：這裡所謂的委託人可能是建築師、建築物 的擁有者、保險業者或是消防單位與建管單位。誰為委託者並不重要，
重要的是它能接受什麼或決定目的是什麼。目的是由委託者作一般性的 描述，而非防火工程術語。對於建築物的擁有者而言，可能表達成可接 受的停工期所造成之損失或物質損毀的總金額。消防人員與建管人員的 表達方式則為移動距離或灑水距離。
委託人的損失目的能明確的界定出委託者所期望或所需要的安全 程度為何。例如委託人最大可接受之損失為〝不允許起火房間外任何生 命的損失〞。假如依照委託人損失目的，則委託人、政府部門、工程師 也必須接受一個事實，就是可能有人在起火房間遇害。
從上述中也讓我們瞭解在性能式防火設計程序上的這一個部份，風 險評估扮演相當重要的角色。風險是不期望事件發生而發生的頻率 (Frequency)與後果(Consequences)的結果。或是可能性(Likelihood) 與嚴重性(Severity)的結果。以下有一個簡單的例子需要考量風險。當 有人問〝你的安全目的為何？〞，很可能大多數的人會回答〝沒有任何 生命損失〞。可是有誰能保證在一個建築物中沒有任何生命的損失呢？
可能沒有。因此只要有建築物就有火災的可能，只要有火災的發生就有
不是任何場所的風險都是相同或是同一等級，也不是場所容積愈大 者，風險愈高。在同一場所，通常我們考慮四種不同的位置：人員直接 暴露於物質的燃燒、在起火房間但人員未直接暴露於物質的燃燒、在起 火房間的外部但很靠近此燃燒房間、在起火區域的外部。在相同的場 所，人員直接暴露於物質的燃燒風險遠高於人員在起火區域的外部，因 為火帶來致命性的傷害。
因此場所人員與物質燃燒暴露之多寡，便是風險分析中可能性考慮 的重點。假如統計的結果顯示可能性不高，代表風險相對的降低，防護 的可行性與效益亦相對的減少。前述的分析方式應不斷的執行，直到界 定委託人防損目的並獲得同意。有關風險分析與相關討論可參考 SFPE Handbook of Fire Protection Engineering 之 Appendix E(Risk Analysis)。
由上可以很清楚的得知，委託人防損目的比防火目標更難決定。相 當重要的一點是，委託者、工程師與相關部會人員應在計畫執行流程前 對目的應有詳細的了解。
2.2 分析與設計 2.2.1 建立性能基準
性能基準的建立，必須對發生火災的型式與嚴重性加以評估量化，
並將其結果與防損目的或可接受的損失加以比對，以作為性能基準。依 據上述的想法，性能基準可以被表達成是一個幅射熱通量、熱釋放速 率、毒性或腐蝕性的濃度或噴流速度..等。如果委託者希望以自動灑水 或其他相同功能的設備保障生命安全，量化過程中的一部份便需要知道 灑水系統作動與不同煙流擴散程度時，火的大小(熱釋放速率)，因為它 牽涉到人員的逃生安全。
以前例而言，如果〝在起火房間的外部無生命的損失〞是委託者防
標。例如委託者的損失目的是〝在起火房間外不會造成火災延燒〞，其 可用防火工程術語加以量化，如表 4.2 所示。有的委託者會有更嚴格的 要求，例如：沒有煙流擴散於起火房間的外部。
表 4.1、針對生命安全之逃生路逕工程設計目的
參數 基準 所用之安全係數*
高熱層溫度 65℃ 50℃
30 分鐘的 CO 濃度 <1400 ppm <700 ppm 地板到煙層之距離 1.5 m 1.8 m
能見度 2 m 4 m
*表舉例數值
表 4.2、針對資產保護為目標的工程設計目的
參數 基準 所用之安全係數*
起火房間外部地板之熱通量 <20kW/m2 <5kW/m2 高溫氣體層 <600 ℃ <300 ℃
*表舉例數值
2.2.2 預設火災情境
火災情境是一個詳細描述自火災引燃到成長至最大程度的過程及 所產生的危害。火災情境的發展應該包括決定性和機率性二者(火災可 能如何發生，當它發生，期望其如何發展？)依據現有或計畫的狀況，
工程師應確認並考慮下列的情況：
起火前的狀況(建築物、區劃與環境)
引火源(溫度、能量、與高危害物資接觸的時間與區域)
起火物(狀態(固、液、水霧、蒸汽與氣體)、表面積與質量比，
熱釋放速率)
周遭可燃物(靠近起火物的物質、數量、分佈) 火災擴大的可能性(區劃、結構、面積)
人員特性(警戒、熟睡、行動自由者、殘障者、嬰兒、老人..等) 關鍵因素(通風(窗、門)、環境、操作、每天的使用時間..等)
相關的統計數據(過去火災狀況、失誤的機率、頻率與嚴重度比..
等)
2.2.3 定義設計火災
性能式設計須要運用基本的火災動力學為工具，對於穩定的火災是 依據固定的熱釋放率(Q)，對於火災的發展過程則是用熱釋放率。上述 的內容亦可被表達成是質量損失率(M)或單位時間質量的損失，兩者關 係為 Q=ΔHc＊M。
質量損失率通常用來決定煙或化學物質的生成速率，即生成產物的 質量與燃燒物質的質量比，此部份內容可參閱 SFPE Handbook of Fire Protection Engineering 之 〝 Generation of Heat and Chemical Compounds in Fire,〞、〝Smoke Production and Properties,〞。
依據火災情境的確認，前述的分析會產生多種的設計火災曲線 (Design Fire Curve)。產生設計火災曲線所需要的知識包括對象物的 燃燒率或是對象物的組成。前述的數據可以參考 SFPE Handbook of Fire
依據火災情境的確認，前述的分析會產生多種的設計火災曲線 (Design Fire Curve)。產生設計火災曲線所需要的知識包括對象物的 燃燒率或是對象物的組成。前述的數據可以參考 SFPE Handbook of Fire