由於目前膠囊型床鋪的材質尚無明確之法令規範，依據室內裝修管理辦法膠囊型床鋪目 前被歸類為家具，故不須繪製在相關送審圖面中，導致目膠囊型床鋪是否須具備耐燃等級與配 置相關消防設備屬於模糊地帶。因此，為針對膠囊型床鋪是否應具備耐燃等級進行模擬，據以 分析火災時膠囊型床鋪的防火性能對避難影響程度之大小。另外由於國內常見膠囊型床鋪客 房與傳統旅館房型共存之狀況，且於案例調查中發現，若膠囊設置於主要避難路徑上將影響其 他房型之人員避難，因此以該案例平面進行模擬，以理解膠囊型床鋪火災對其他客房人員避 難之影響。模擬分析內容主要如下：
一、瞭解客房內單一膠囊發生火災對火災客房內人員避難之影響。
二、探討膠囊型床鋪是否應具備耐燃等級。
三、探討樓層設有膠囊型床鋪客房與傳統旅館房型時，若膠囊設置於主要避難路徑上，對人員 避難之影響。
針對膠囊旅館電腦數值模擬本研究將分別採用 FDS 進行火源與相關危害避難因子之數值 模擬，藉以獲得最大避難容許時間，做為判定避難是否成功之依據以及提出強化硬體設施改善 之策略。此外，關於人員避難則採用 Simulex 進行模擬，藉以獲得避難所需時間提供與避難容 許時間之比對，詳細說明如下。
第 一 節 模 擬 方 法 與 內 容 壹 、 煙 流 模 擬 軟 體 介 紹 ：
本研究使用由美國 NIST（National Institute of Standards and Technology 國家標準與技術協 會）機構下之 BFRL（Building and Fire Research Laboratory 建築與火災研究試驗室）所研發之 火場模擬軟體 FDS（Fire Dynamics Simulator）。FDS 係為火災熱流之計算流體動力 CFD
（Computational Fluid Dynamic）模式並採用 LES（Large Eddy Simulation）方程式的火災模擬
膠囊型旅館建築物有關防火避難及消防規定檢討之研究
軟體，可利用於模擬三維空間的火災 情境，將模擬範圍分割為若干立方體之計算網格
（Computational Grid），利用數值方式求解各個守恆之方程式，因此格點劃分的愈細計算上 也愈繁雜，結果會較為合理精確，但所需之計算時間愈長。FDS 可精確的預估火災發生時火 場的壓力、溫度、速度與煙流流動等火災的物理數據，為近幾年來世界各國對於火災研究的 使用者所使最多的電腦火災模擬軟體，同時可透過其附屬之後續處理軟體（Smokeview）以圖 像方式觀察其模擬結果。Smokeview 是結合 FDS 的一個數據後處理軟體，當計算完成後透過 Smokeview 以 2D 圖形及 3D 動畫的效果，將空間狀況與模擬結果輸出至螢幕上，以方便使用 者可以從螢幕上清楚地了解整個火災發展之過程。其軟體架構如圖 1 所示、模擬流程如圖 4-2 所示。
FDS 能透過 Smokeview，清楚、簡單的呈現出模擬結果，對於火災現場之溫度、熱傳導、熱 輻射、熱對流、O2 濃度、CO2 濃度、CO 濃度、可視距離等欲獲知之參數均能以 3D 動畫之方式 清楚呈現。在性能式設計實務運用上，FDS 為消防署審查認可的模擬軟體之一，因此本研究運 用美國FDS 火災動態模擬軟體進行分析，運用實際案例分析改善後的成效。
模擬對象為調查中較有疑慮之 PG 旅店，該旅店之平面圖及客房單元平面圖如圖 4-3 及圖 4-4 所示，模擬條件設定等將於後續研究中提出。
圖 4- 1 FDS 之架構
第四章 結論與建議
膠囊型旅館建築物有關防火避難及消防規定檢討之研究
Handbook of Fire Protection Engineers）及紐西蘭設計指南（Fire Engineering Design Guide）中 有詳細規定，其對於人體承受危害程度之規定分述如下：
一、 紐西蘭設計指南
紐西蘭設計指南中詳述，當火災發生時人體對於溫度忍受方面以小於 60℃為極限，在煙 毒忍受能力以CO 須小於 1400ppm、HCN 須小於 80ppm、O2大於12％、CO2須小於5％為人 體忍受極限，同時熱幅射量須小於2.5 kw/㎡，上述之基準值均是人體不得暴露超過 30 分鐘的 極限值。在可視距離範圍方面，紐西蘭設計指南建議最小可視距離 10m 為維持最基本健康條 件的簡單判斷方法，最小可視距離10m(一般空間)、5m(小空間本案適用)時煙毒尚不至於產生 累積到可危害人體之量，也不至於造成逃生避難上之危害，上述相關數據如表4-1 及表 4-2 所 示。
表4- 1 煙遮光率所能承受的極限值
Location Minimum visibility(m) Optical density(1/m)
Small rooms 5m 0.2
Other rooms 10m 0.1
依據：Fire Engineering Design Guide，Third Edition，2008。
表 4- 2 人體承受危害程度指標分析表
危害類型 承 受 極 限 熱對流 氣流層溫度≦60℃（不能超過 30min 以上的暴露時間）
毒性
CO≦1400 ppm (small children incapacitated in half the time) HCN ≦80 ppm
O2≧12%
CO2≦5%
（以上標準以承受30 分鐘為極限）
熱輻射 輻射熱≦2.5kw/㎡（這相當於氣體層的溫度達 200℃，承受時間小於 20 秒）
依據：Fire Engineering Design Guide，Third Edition，2008。
第四章 結論與建議
一氧化碳 6000~8000ppm 12,000~16,000ppm 1400~1700ppm 2500~4000ppm
二氧化碳 7~8％ ＞10％ 6~7％ ＞9％
氧氣 10~13％ ＜5％ ＜12％ ＜7％
依據：SFPE Handbook of Fire Protection Engineers，4th Edition，2008。
針對SFPE 防火設計手冊及紐西蘭設計指南所制定的煙毒危害標準，本案均選擇最保守之數據
CO＜1400 ppm 以SFPE 防火設計手冊所制定人體暴露在火災有害物質中 30 分鐘而無法忍受之狀
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參 、 避 難 動 態 數 值 模 擬
Simulex 動態避難模擬軟體，在動態避難模擬上，群流理論(Hydraulic Flow)是目前世界上 最常用來模擬人員避難的方法，本案所採用的軟體是且之 Simulex 避難模擬程式。此程式是 由英國 Intergrated Environmental Solutions Ltd.所發展， 可考慮不同人員之特性，例如身體尺 寸、正常步行速度及避難人員間之距離對步行速度影響之動態避難模擬軟體。Simulex 之步行 速度設定相當人性化，在前方無物體或其他人員阻礙時，以正常步行速度(Normal Walking Speed)前進，然而當前方有其他避難人員時，步行速度將隨人員間距離之接近而減緩，此方式 更符合人員在移動時的特性，與一般使用人員密度來決定步行速度的計算方式不同。
Simulex 依照不同人員類型有不同之步行速度設定，並在一定之範圍內以亂數決定個別人 員之正常步行速度，使用者亦可依需求自行增加人員類型或修改設定值。主要人員之步行速度 如下:
表4- 5 Simulex 不同人員步行速度表
人員名稱 類型 正常步行速度 V
(前方無阻礙時)
上樓梯速度 下樓梯速度
Adult Male 成年男性 1.35±0.2m 0.5V 0.6V Adult Female 成年女性 1.15±0.2m 0.5V 0.6V
Child 孩童 0.9±0.3m 0.5V 0.6V
Elderly 年長者 0.8±0.3m 0.5V 0.6V
圖4- 3 步行速度受人員間距影響而減緩示意圖
而針對不同的空間類型及使用人員特性，軟體中亦設定了多種使用人員群組，以本案而言，
至膠囊旅店之民眾多屬對空間不熟悉，包含不同的年齡層及性別，但基於保守驗證之精神及考
第四章 結論與建議
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2.單一樓層同時配置膠囊與一般傳統旅館房型。情境分類說明如下圖所示：
圖4- 4 情境分類說明
1. 情境 1：單一客房中可容納 5 床上下舖共 10 人之膠囊。空間尺寸說明：膠囊 L240cm、
W150cm、H130cm，客房淨高 280cm，走道寬 120cm，客房門寬 100cm 與 120cm 兩種。
圖 4- 5 膠囊單元示意圖(5 床 10 人)
2. 情境 2：單一客房中可容納 10 床上下舖共 20 人之膠囊。空間尺寸說明：膠囊 L240cm、W150cm、
H130cm，客房淨高 280cm，走道寬 120cm，客房門寬 100cm 與 120cm 兩種。
單一居室 單一樓層
情境1：5床10人 10個膠囊上下舖配置
情境2：10床20人 20個膠囊上下舖配置
情境3：
居室內有膠囊+一般房型 模擬空間
150 150 150 150 150
750
240120
360
火源配置於上層
膠囊前方走道配置測點(H=1.8m) 含居室出口共六處
第四章 結論與建議
圖 4- 6 膠囊單元示意圖(10 床 20 人)
3. 情境 3：整層避難模擬
由於國內不少膠囊旅館除了膠囊空間外，相同樓層中也配置了一般傳統房型，若膠囊配置 於避難路徑上將對其他房型產生避難影響，因此為了理解膠囊發生火災對其他房型的影 響，故進行整層模擬。
150 150 150 150 150
1500
240120360
150 150 150 150 150
火源配置於上層
膠囊前方走道配置測點(H=1.8m) 含居室出口共11處
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平面圖
測點說明
透視圖
圖 4- 7 整層模擬示意圖
膠囊空間
離開樓層出口1 離開樓層出口2 離開樓層出口3
一般房型
膠囊空間
測點位置(出入口) H=1.8m
一般房型
測點位置 出入口( ) H=1.8m
測點位置(走道) H=1.8m
FDS模擬範圍
第四章 結論與建議 (二)、火載量設定：由於膠囊內最大火載量為床單，因此火源均設定為床單起火 0.138MW (資
料來源https://ncfs.ucf.edu/burn_db/Thermal_Properties/burning_items_beds.html Bedding for a twin bed consisting of two sheets (one fitted and one flat sheet), a mattress pad, an acrylic blanket, a heavy weight comforter and one pillow. (Test 5a))。
(三)、為瞭解膠囊床鋪是否具應有耐燃等級，因此進行以下之設定：
1. 膠囊床鋪採耐燃一級材料，火源成長速度設定為中速(α=0.01172kＷ/s2，資料來源 NFPA92B)。
2. 膠囊床鋪採非耐燃一級材料，火源成長速度設定為快速(α=0.04689kＷ/s2，資料來源 NFPA92B)。
3. 另針對整層空間進行模擬，火源成長速度同樣設定為中速與快速兩種情境。
表4- 8 模擬情境說明
情境編號 火源特性(膠囊床鋪耐燃等級) 空間特性(人數) 情境 1 小客房
情境 1-1 火源成長速度：中速
5 床上下鋪共 10 人 情境 1-2 火源成長速度：快速
情境 2 大客房
情境 2-1 火源成長速度：中速
10 床上下鋪共 20 人 情境 2-2 火源成長速度：快速
情境 3 整層空間
情境 3-1 火源成長速度：中速
5 間一般房型+23 個膠囊 情境 3-2 火源成長速度：快速
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第 二 節 模 擬 前 提 條 件 說 明 壹 、 前 提 條 件 設 定 說 明
一、較小客房之膠囊空間：情境 1 (5 床上下鋪共 10 人，僅有火災成長速度不同)
輸入項目 輸入值 設定理由
火源位置 上鋪靠走道 起火風險相對高之區域且對於避難逃生可能造成影響 內部起始溫度 25 度 考慮火災發生前空調系統運轉中之狀態
火災成長曲線 情境 1-1Medium，
α=0.01172kＷ/s2
膠囊採耐燃一級材料裝修，考量火災初期僅棉被引燃，
因此以中速成長曲線作為火源燃燒速率 情境 1-2fast，
α=0.04689kＷ/s2
膠囊非採耐燃一級材料裝修，考量火災初期膠囊及棉被 同時被引燃，因此以快速成長曲線作為火源燃燒速率
膠囊非採耐燃一級材料裝修，考量火災初期膠囊及棉被 同時被引燃，因此以快速成長曲線作為火源燃燒速率