模擬分析設定與結果分析

為模擬分析○○大樓當發生火災時建築物內火煙發展及火場中 人員危害之情況，本節設定兩種建築物火災境況加以分析，其設定如 表 5-4所示，第六層起火層至第十四層平面空間格局如圖 5-8所示：

表 5-4 建築物火災模擬境況設定表

項目 境況一 境況二 備註

模擬範圍 建築物第六層起

火層~第十四層 第六層起火層

六層以上各層平 面圖相同；如圖 5-8所示。

建築物結構體

材質 混凝土 混凝土

建築物樓層高；m 3 3

與防火避難安全對策之研究

天花板高度；m 2.1 2.1

天花板材質 木製三夾板 木製三夾板 起火點位置 六樓電梯梯廳 六樓電梯梯廳

運算軟體 FDS4.05 &

Smokeview 4.05 FDS4.05 &

Smokeview 4.05 最大起火源大

小；MW 10 10

起火物 PUF 床墊 PUF 床墊

起火源面積；m2 1.2x1.8=2.16 1.2x1.8=2.16

模擬時間；sec 1800 1200

起火源熱輸出 T-Squared Fire T-Squared Fire 火勢成長參數α

(MW/sec2)

medium；

1.11x10-5

medium；

1.11x10-5

參考1996 年版澳 洲建築工程指導 手冊

數值域 Computational

Domain

37m*34.2m*27m

(X*Y*Z) 37m*34.2m*3m (X*Y*Z) 運算方式 20 台電腦

平行運算 單機運算

格點大小 0.3m*0.3m*0.3m 0.3m*0.3m*0.3m 總格點數 1,309,860 127x116x10=147,320

計算所需間；hr 17.58 15

5.設有對外之窗戶 開口為全開，其 大小為

0.6mx0.3m。

分析重點

1.SLCF：

(1).煙層分布 (2).能見度 (3).溫度

(4).一氧化碳(CO) 濃度

(5).氧(O2)濃度

1.SLCF：

(1).煙層分布 (2).能見度 (3).溫度

(4).一氧化碳(CO)濃 度

(5).氧(O2)濃度 2.偵煙式探測器動作

時間分析

圖5-8 6~14 層樓層空間格局平面圖 境況一：

(一)火煙蔓延分析：

有毒之濃煙為火場中最大之殺手，火場之人命之傷亡 80﹪乃毒煙 所造成，當各樓層兩座室內安全梯在火災時未關閉及管道間為木板維 修門時，在煙囪效應之作用下，濃煙很快經由各垂直豎道(shaft)等 向上擴散，今就第 200 秒、400 秒、600 秒 800、1200 秒及 1800 秒時，

其各樓層濃煙蔓延狀況如圖 5-9 所示；由圖 5-9 得知，火煙受煙囪效 樓梯間2

樓梯間1 火點

室外樓梯

管 道 間

管道間門

與防火避難安全對策之研究

應之作用下，煙層會由最高樓層開始往下蓄積，約起火後兩分鐘，濃 煙即可以抵達第十四層，約起火後 5 分鐘，濃煙便已由第十四層居室 對外窗戶流出，因此離火點較高樓層部之人員，在逃生用樓梯也全數 充滿毒煙之情況下，最先處於危險之環境，此與發生在 1980 年 11 月 21 日美國拉斯維加斯 26 層高之米高梅飯店之火災，離火點較遠之高 層部房間，反而受濃煙影響最劇之現象相同。

圖5-9 全棟建築物濃煙漫延狀況 (二)能見度分析：

濃煙所及之處，能見度即變低，在伸手不見五指之濃煙環境下，

會增加火場中避難逃生時人員心理恐懼，使人喪失理性冷靜；約起火 後第 4.5 分鐘，第十四層樓兩座室內安全梯其能見度即降至 2 公尺，

如圖 5-10所示。

圖5-10 全棟建築物能見度狀況

(三)溫度分析：

由分析得知，當起火後約 12 分鐘，第十四層之走廊或通道溫度 即可達 65℃，而約 19 分鐘後，電梯梯廳有最高溫度 180℃；如圖 5-11 所示。

與防火避難安全對策之研究

圖5-11 全棟建築溫度分佈狀況

(四)一氧化碳(CO)濃度分析：

一氧化碳為無色無味比重與空氣相近之氣體，有機物質在缺氧 之環境下燃燒時會大量產生一氧化碳，火場中伴隨濃煙之一氧化碳，

常造成人員缺氧、昏闕，而導致死亡。由圖 5-12 知，本分析案例，

在 1800 秒內，只有六樓起火點附近，其一氧化碳(CO)之濃度會達 1400ppm 以上，其他樓層尚不致超過此門檻。

圖5-12 全棟建築一氧化碳(CO)濃度分佈狀況

(五) 氧(O²)濃度分析：

空氣中氧體積量約佔 21﹪，對一般可燃物而言，當氧低於 15﹪時燃 燒反應便無法持續，由分析中得知，六樓起火層起火點附近天花板上 方處，局部氧濃度會降至 15﹪以下，而天花板下方處，新鮮空氣之 補充流動，氧濃度尚可維持 21﹪。如圖 5-13 所示

與防火避難安全對策之研究

圖5-13 全棟建築氧(O2)濃度分佈狀況 境況二：

若將第六樓起火層室內安全梯及戶外樓梯之具有 1 小時以上防 火時效，及具 1 小時以上阻熱性之防火性能之防火門與偵煙式探測器 連動，管道間維修門改為鋼板製時，則火災時起火樓層可形成完善之 防火及防煙區劃，因此火勢不會波及至其他樓層，樓梯間可以維持人 員可逃生之環境，起火層以上之樓層人員，可以使用室內及室外樓梯 避難逃生。當起火層垂直豎道及戶外防火門關閉之狀況下，燃燒火勢 相較於建築物外牆開口之大小，氧氣供應速率無法維持燃燒反應之持 續進行(500 秒時走廊通道氧濃度已降至 15﹪以下)。有關火勢發展其

危害分析上，以起火層為分析對象，說明如下：

(一)火煙蔓延分析：

當起火後，濃煙很快由起火點向走廊通道漫延，約 2.5 後整層 之電梯梯廳與走廊通道上以佈滿濃煙，但當樓梯間前之偵煙式探測器 動作後會連動關閉防火門，使濃煙不致流入樓梯間；但隨著火勢之擴 大，濃煙會由門縫處流入居室中，使最後由居室對外窗戶流出；如圖 5-14所示。

圖5-14 起火層濃煙分佈狀況 (二)能見度分析：

與防火避難安全對策之研究

濃煙所及之處，能見度即變低，因此約至 3 分鐘後，電梯梯廳及 走廊通道之能見度已降至 0 公尺，但樓梯間之防火門關閉後，濃煙不 致侵入樓梯間中，兩座安全逃生樓梯之能見度仍可維持 10 公尺左 右，起火層及其直上層人員可利用樓梯避難；如圖 5-15 所示。

圖5-15 起火層能見度分佈狀況 (三)溫度分析

氧氣濃度與燃燒反應、燃燒溫度、燃燒產物間有密切之關連，當 氧濃度降低時(通風控制燃燒)燃燒反應便無法持續，燃燒溫度也會比 富氧情況(燃料控制燃燒)下低；由圖得知，當起火燃燒後，在缺氧及

釋熱率尚未達到最大設定值之情況下，燃燒最高溫只有 370℃左右，

但逃生所必經之樓梯間，其溫度並不會受到影響，如圖 5-16所示。

圖5-16 起火層溫度分佈狀況 (四)一氧化碳(CO)濃度分析

當起火後約 7 分鐘，電梯梯廳、走廊、通道之一氧化碳(CO)濃度 即達到安全門檻值 1400ppm 以上，居室部份約 10.5 分鐘後才會達到 安全門檻值，但逃生所必經之樓梯間，其一氧化碳(CO)濃度並不會受 到影響，如圖 5-17所示。

與防火避難安全對策之研究

圖5-17 起火層一氧化碳(CO)濃度分佈狀況 (五)氧(O²)濃度分析

氧氣濃度與燃燒反應、燃燒溫度、燃燒產物間有密切之關連，

當氧濃度降低時(通風控制燃燒)燃燒反應便無法持續，燃燒溫度也會 比富氧情況(燃料控制燃燒)下低；由圖得知，當起火燃燒後 6.5 分 鐘，火點附近氧濃度便已降至 15﹪以下，约 8.3 分鐘(500 秒)後走廊 通道之氧(O²)濃度也下降至 15﹪以下，但逃生所必經之樓梯間，其氧 濃度並不會受到影響，如圖 5-18 所示。

氧(O²)濃度分析

圖5-18 起火層氧(O2)濃度分佈狀況 (六)偵煙式探測器動作時間分析：

為評估火場中火警自動警報設備所能提供之效能，今於各樓梯 間防火門前設置偵煙式探測器，並藉其動作時可以連動關閉防火門，

使火煙不致侵入逃生所避經之通路上，同時於走廊上設置偵煙式探測 器，分析其動作時間；有關探測器設置之相關位置如圖 5-19 所示；

各探測器動作參數設定及動作時間如表 5-5所示。

與防火避難安全對策之研究

圖5-19 探測器與樓梯間設置位置示意圖

表5-5 各探測器動作參數設定與動作時間表 探測

器編 號

動作參數 動作時

間；sec

備註

A1 RTI=10,ACTIVATION_TEMPERATURE=33 86 連動樓梯間 2 防火門 A2 LENGTH=15,ACTIVATION_OBSCURATION=1.0 35

B1 RTI=10,ACTIVATION_TEMPERATURE=33 158 連動室外樓梯防火門 B2 LENGTH=15,ACTIVATION_OBSCURATION=1.0 107

C1 RTI=10,ACTIVATION_TEMPERATURE=33 164 連動樓梯間 1 防火門 C2 LENGTH=15,ACTIVATION_OBSCURATION=1.0 113

D1 LENGTH=15,ACTIVATION_OBSCURATION=1.0 59 走廊偵煙式探測器

分析結果綜合結論如下所述：

(一)老舊建築物其建築防火避難設施及消防安全設備較不完備，若加 以建築安全管理不善，將衍生諸多之火災危險因子。

(二)不論其建築防火安全管理之良否，建築物使用愈複雜，火災危險 因子愈多，本分析案例建築物在 12 年間發生了兩次火災，總共 造成 21 人死亡，112 人受傷；最近現場勘查發現，兩次火災慘痛

B2 B 1 A1

A 2 樓梯間2

樓梯間1 火點 C 1

C 2

D1

室外樓梯

管 道 間

事件並沒有喚起住戶之消防防災觀念，在住戶大多為租賃之情況 下，建築物安全管理難以落實，一切各安天命，自求多福。

(三)由本案例中發現，在煙囪效應之作用下，離起火點最遠之樓層，

反而最早面臨火災危險，一旦賴以避難逃生之室內安全樓梯被火 煙侵入時，起火層以上之樓層人員逃生已無望，只可藉助建築物 以外之消防雲梯出車進行救援。

(四)建築物依法設置之防火防煙區劃，在設置與使用正當之情況下，

可以阻擋火煙之漫延，以利建築物災害之關係人迅速安全逃生，

減低人命及財產之損失。

(五)多台電腦之平行運算功能，可同時兼顧計算精度與大幅縮短運算 所需時間，突破以往單台電腦之限制，對於百萬以上之格點運算 成為可能，甚至千萬格點數。

與防火避難安全對策之研究

第六章 住商複合建築物之防火避難安全管理對策

住商複合建築物防火避難安全管理涵括建築使用管理(含建築 公共安全檢查、室內裝修等)、消防安全設備管理(含消防安全設備檢 修申報)、社會保險機制等，就相關法規之彙整分析及實務面整合後 分析找出防火避難危害因子之安全對策，進而對住商複合建築物管理 之相關法規規定提供修正建議及其管理對策。

在文檔中 住商複合建築物火災危險評估與防火避難安全對策之研究 (頁 133-149)