第二章 文獻資料蒐集與分析
第二節 煙層判定基準
在局限空間之火場中，火焰燃燒所產生之火羽流(Fire Plume)開始向上攀 升，到達天花板時即形成天花板噴流(Ceiling Jet)進而向四周擴散。天花板噴 流(Ceiling Jet)之煙氣遇到建築物四周之牆壁時，濃煙便開始從天花板往下蓄 積形成煙層。
傳統之煙控系統設計中，常將建築物劃分為高溫煙層與低溫空氣層，並
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之高度即為煙層高度如圖 2-1〔2〕。
圖 2-1 NFPA 92B 定義煙層高度示意圖 (資料來源: NFPA 92B)
煙層高度之判定就目前而言，最常被使用的方法為 NFPA 92B(National Fire Protection Association 92B)採用 N 百分比分析法則(N-Percentage Rule)，
建議判斷煙層底部(Smoke Layer Interface)之 N 值為 80~90，進而判斷煙層高 度，其公式如下所示：
T ( z
i, t ) T
( z
i) N T
ref(T)/ 100
(2.1) 公式符號說明:T= 煙層溫度（℃）
T∞=環境溫度（℃）
Tref=煙柱與環境之溫度差（℃）
N=百分比例
Zi=煙柱底不離地面之淨高（m）
T=時間（s）
其主要判定方式是利用熱電偶配置於不同高度時，所量測之溫度差達一 定值，作為判斷之基準，此方法僅適用於撒水頭未作動之前，因為當撒水頭 作動後，熱電偶所量測之溫度將隨著撒水頭噴撒的水而冷卻，將導致無法切 確得知實際之溫度。楊冠雄等人〔3〕於大空間建築自然煙控設計之全尺度 實驗與驗證中，運用綜合實驗室貓道下方，每 1 公尺裝置 1 個白色燈泡，
在每 5 公尺裝置 1 個紅色燈泡，而形成燈泡束，提供進行實驗時，以肉眼 或攝影機觀察煙層高度。董賢聲〔4〕則藉由發射端的雷射光源發射出一個 固定照度之光源，此後因量測距離內之煙濃度增加，會造成接收端的照度隨 之減少，而接收端接收到的照度主要反應在電阻值的變化，經由 PC 來做訊 號處理與輸出，此種訊後處理後可作為火災是否發生之依據。楊政中〔5〕
在雷射煙層量測設備之性能分析中使用雷射煙層量測設備，並以火災發生後 之八公尺可視距離為測試，以便估算可避難之時間，並針對光敏電阻在不同 光源強度下所得之實驗數據與全暗時之情況下做比照，判斷出其影響性，此 雷射煙層量測設備可有效的掌握整個空間之煙流流動，接收端使用遮光罩可 有效遮蔽大部分外來光源，使量測設備的準確度增加。本研究在進行煙層量 測時以照度計為接受端時，實驗中將考慮到火源光線(外部光線)的影響，另 外使用遮光罩，可能會造成部分煙的累積，因此本研究不考慮使用遮光罩。
2000 年，NFPA 130(National Fire Protection Association 130)在能見度方 面，建議避難標誌設施符合 7.5 呎燭光（80Lux）照度時，應在 100ft（30m）
附近可辨識出來，且避難人員能見度須大於 10（m），方能安全離開煙區〔6〕。 本研究將使用內政部建築研究所內煙控實驗塔之不透光分析儀之發射端發
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其照度，再將數據依照上述定義能見度 10（m）作為煙層高度判斷。
郭建成〔7〕的建築物防火避難安全性能驗證之區域模式評估分析指出，
在各內部空間用途之發煙量比對時，由於簡易區域模式中發煙量的求取，皆 為單位時間內生成之煙質量，故最後必須除以煙層密度才可以與建築物防火 避難安全性能驗證法進行比較，且發煙量都跟發熱量成正比。建築物防火避 難安全性能驗證法的火場發煙量由於只與火災成長率、居室空間面積與居室 空間高度有關，因此不同發熱量所求取出來之發煙量皆對應為不同的定值。
簡易區域模式發煙量的計算則會因熱釋放率、煙層高度之改變而有所變動。
初期所代入的煙層高度雖然為最大值，但熱釋放率卻為最小值，所以初期的 發煙量將會比較小；而逐漸到火災中期時，因熱釋放率的增加，則發煙量將 會達到最大值：最後將會因為煙層高度的逐步減低，而造成發煙量的降低，
考慮到熱釋放率對煙產生量穩定問題，本研究主要先以穩態火災來進行煙量 公式修正。
Myung Bae Kim 和 Yong Shik Han〔8〕提出利用雷射與熱電偶為一個新 的量測方式來得知溫度變化與煙的關係，利用發煙器來模擬不同火源所產生 的煙，攝影拍攝在天花板噴流之煙霧到達各個熱電偶的時間與熱電偶本身有 溫度變化的時間其結果是相符合的，以上研究以在天花板噴流之煙霧所產生 溫差為量測目標，本研究主要設計為避難人員 1.8m 高度設定為空間平面測 量位置，另外本研究空間所架設之熱電偶樹並無隨時間有溫度變化，因此，
以溫差之量測方式在此並不適用。
Lougheed, G.D.等人〔9〕指出，火熱釋放率的大小，會決定煙層是否累 積，若是較低的熱釋放率，煙層會因為無熱浮力而無法累積，相反的，若是 火源熱釋放率夠大，整個空間就會產生空氣與煙層兩種分層，本研究針對空 間火源熱釋放率影響煙層累積將會納入實驗規劃火源大小之考量。
English Heritage〔10〕提出視訊偵煙系統能夠在較大區域，像是機輪房、
電器室等空間，在早期火災發生時提出警告，相對於一般偵煙探測器系統易 發生誤作動或無效，視訊偵煙系統利用電腦軟體來做出判斷，實驗發現，視 訊偵煙系統的優點為能夠偵測於較大空間，但是對於光線較不足或是發生在 較黑的背景中產生的煙粒子過黑，其偵測速度較慢於一般偵煙系統，因此設 定視訊偵煙系統需要有相當亮度的照明系統，其照明系統必須與緊急照明設 備相同標準，以免發生電力不足狀況，影響偵測，視訊偵煙系統在本研究無 法提供煙層定量的量測，以及受煙粒子與環境影響偵測，因此本研究不考慮 使用此系統。