第二章 表演劇院空間型態之特性分析與避難安全標準設定
2.3 煙層流動特性
（1） 煙囪效應（Stack Effect）
當建築物室內空氣溫度高於室外時，由於室內外空氣密度的不同 流產生，稱這現象為逆煙囪效應（Reverse Stack Effect）如圖 2.6。
火災時，由於燃燒放出大量熱量，室內溫度快速升高，建築物的
煙囪效應更加顯著，使火災的蔓延更加迅速。一般煙火災煙氣在垂直
（4） 自然風效應（Wind Effect）
外界的風對煙的流動有顯著的效應。建築物窗戶、門被打開時，
（5） 空調系統（HVAC System）
建築物內通風、空調系統對建築物內壓力的影響，取決於供風和 排風的平衡狀況。如果建築物內各處的供風和排風是相同的，那麽空 調系統對建築物內的壓力不會産生影響，在建築物某區火災中，該區 空調系統的供氣超過排氣，該區便出現增壓現象，空氣就從該區流流 向建築物內其他區域部分。反之，該區空調系統的排氣超過供氣，則 出現相反的現象。
火災發展時，空調系統將大量的煙送至它所供給的區域。且空調 系統還可能將大量新鮮空氣到火場，助長燃燒。故在警報器偵測到火 或煙時，便把空調系統電源關掉，使得空調系統不繼續送風或換氣 。 但為避免空氣經由風管竄到空調系統所供給的區域。可在各送風管回 風管的開口，裝上防煙/防火閘門（Fire Smoke Damper），則煙不致沿 著空調系統，跑得整棟建築物。
建築物內通風、空調系統可依照某種預定而有益的方式設計，以 控制建築物內的煙霧流動。如在發生火災時，空調系統亦可運用來做 為強制排煙系統，使空調系統在平時或緊急狀態都能發揮效用 。
（6） 電梯活塞效應（Elevator Piston Effect）
當電梯在一豎井中移動時，會在豎井內產生瞬間壓力（Transient
Pressure）。向下移動的電梯，將會迫使在電梯以下部分的空氣，因受
擠壓而產生向豎井外的氣流。在電梯以上部分的空氣，會被吸入而產 生向豎井內的氣流。換言之，電梯可視為一個活塞，壓出並吸入上下 方的空氣，形成氣流，造成壓力差。
2.5 煙控之設計
自然排煙口之設計大多分為三種 ，包括外推式、滑動式與
煙區裡。當火災發生時，煙的溫度因於上升的過程中受到周圍 光電式偵煙器（Beam Smoke Detector），裝置於挑高中庭兩側 邊，以偵測煙層發展狀況，進而啟動煙控系統，配置情況如圖 2.11。
（5）避免產生 Plugholing 現象和換氣率設計 1. 避免產生 Plugholing 現象
NFPA101－人命安全法規( Life Safety Code )內有相關規定，若 設置機械排煙設備，排煙量不得小於其體積的 6 次/小時換氣量。
（6）加壓防煙
藉由將清淨空氣以機械力進行給氣，設定消防活動上 或避難上之重要空間與其他空間之間的壓差 ，以防止煙侵入之 手法，加壓防煙設計分別有加壓給氣場所之附室加壓 （特別安 全梯附室）及樓梯間加壓（安全梯或特別安全梯），如圖 2.12、
2.13。
（7）壓出排煙
藉由進氣送風機對該居室加壓 ，將濃煙壓送出外部之手法亦可 直接向該居室進氣，但恐有將濃煙推壓至其他清浄區劃之虞 ， 因此，進氣室應選擇安全區劃。此方法亦可當作排煙以外之稀 釋用途使用，如圖 2.114。
2.6 避難安全界定標準
火場內維生之環境其溫度限制如下 ：最高 140℉（60℃）數秒，
現場最初 6 分鐘允許暴露平均 120℉（49℃），之後可維生環境之溫 度限制得隨時間遞減。
火場內能見度避難人員須有 10 米的可視距離才能安全離開煙 區。
依據以上 SFPE Handbook 及 NFPA 130 中所建議，針對 CO、溫 度、能見度以及熱輻射量制訂出在人員全部完成逃生避難之前建築物 內之性質需維持一定的條件如表 2.3 所示。
表 2.3 建議人員逃生安全環境要求 項目 建議人員逃生安全環境要求
(1.8m 高度逃生路徑空間內) 1 逃生環境氣體溫度＜60℃
2 CO 濃度＜1500ppm
3 能見度>10m 4 輻射熱＜2.5 kW/m2 5 煙層高度>1.8m
階段 External smoke and flame
強制控制 or Fire Service
消防設施控制 Control by Fire Service
被動控制 Passive
control
發焰性、火焰表 面散播 Flammability, surface spread
of flame
防火、抑制、衰竭 Fire resistance, containment,
collapse
圖 2.1 密閉空間火災歷程圖
圖 2.2 火災成長曲線圖
圖 2.3 不同熱釋放率之火災成長曲線圖
圖 2.4 T-Square 火災成長曲線圖
圖 2.5 正煙囪效應（Normal Stack Effect）
圖 2.6 逆煙囪效應（Reverse Stack Effect）
圖 2.7 蓄煙區設計
圖 2.8 滑動式自然排煙口設計
圖 2.9 外推式自然排煙口設計
中性帯
進氣
排煙
圖 2.10 機械排煙設計
圖 2.11光電分離式探測器
熱釋放量Ｑ(kw) 煙層
高度 Ｚ (ｍ)
排煙量ｍ
發光部 受光部
因光線被遮蔽而偵測到煙
圖 2.12 附室加壓
圖 2.13 梯間加壓(其壓力須高於附室壓力) 居室
居室排煙風 機
梯間加壓風 機
樓梯
走廊 附室
居室
居室排煙風機
附室加壓風機 樓梯
走廊 附室
圖 2.13 梯間加壓(其壓力須高於附室壓力)
圖 2.14 壓出排煙
居室天花板高度
第三章 性能式防火設計方法
（Prescriptive-Based Codes ）轉換至性能式法規（Performance-Based
Codes）。主要的原因是因為新式建築和防火材料，對於許多特殊計畫
表 3.1 建築技術規則上的法規衝突
15.60m 16.49m 95%
第 93 條 到達直通樓梯步 行距離
最大步行距離≦30m 30m 37.52m 80%
第 98 條直通樓梯之總寬 度
觀眾席樓地板面積每 10m2 需有 10cm 寬
3.63m 5.21m 70%
表 3.2 各類場所消防安全設備設置標準 的法規衝突
3.1 性能式設計法規介紹
性能法規詳列防火和消防安全之各項目標 （Goal）、各種手段之 目的（Objectives）以及各種機能需求（Functional Requirements）， 同 時列出各種可符合法規要求的設計方法（Alternative Design Method）。
近年來，世界各先進國家：例如英、紐、澳、加、美等國所推行
1. 社會目標（Social Goal）
社會目標大多站在法規主管事項的立場，對一建築物所需之安全 及舒適水準予以規範。這些規定一般而言極為定性化，但在法規中針 對設計者之設計是否符合法令規定，有關人員可採用經認可的方法或 定量模式予以評估。
2. 機能需求（Functional Requirements）
機能需求敘述內容大多是指一棟建築物或其中各項設施系統功 能如何符合建築物之社會目標 。
3. 性能需求（Performance Requirements）
性能需求為性能法規中規定最詳盡之層級。敘述內容是指建築物 內之建築材料、系統、元件和構造方法等需達到法規中對此建築物之 社會目標和機能需求。
4. 設計方法和基準
設計方法為連接性能需求和可接受之解決方案，此連接關係將成 為性能設計和設立量化判斷標準的接受基準 。
5. 計算方法或評估方法
設計者可使用性能式設計方法，例如：工程計算數據、測試和實 驗等方法，評估是否達到要求。性能法規設計中雖無明確的指出何種 設計方法較好，但近幾年來，最常被使用來驗證其性能的方法為工程 計算方式（Engineering Calculation Method）。
3.2 性能設計法之目的
產生矛盾的狀況，都可加以改善。
手冊」作為避難安全設計。若建築物為百貨公司、市場、量販店、餐 廳、住宅與事務所時（如表 3.1），若這一類的建築物因特殊需求而需 使用性能式設計來替代規格式法規時，在設計階段時，即可依據「建 築物防火避難安全性能驗證技術手冊 」所列之公式，進行相關的安全 避難驗算，然後撰寫建築物防火避難性能設計計畫書，最後再交予內 政部營建署防火性能聯合審查委員會審查，待審查通過後，地方政府 即可發出建築執照。而「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊 」可 有效替代之法規則整理如表 3.2 所示。
（3） 途徑 C(高複雜度檢證法):
但建築物防火避難安全性能驗證技術手冊並不適用範圍於醫 院、養老院、幼稚園等無自力避難能力人員集中場所及危險物工廠 、 貯藏庫等高火載量及特殊構造之場所，因此對上述建築物範圍而言 ， 其性能式設計只能採取路徑 C 的方式。而路徑 C 的送審方式，目前 還尚未完全制訂完成，但原則上也是先利用 FDS、CFX、Star-CD 等 計算流體力學軟體模擬火災，並預測煙的流動、火場溫度、CO 濃度、
人 員 可 視 度 與 煙 層 沈 降 至 安 全 高 度 所 需 時 間 等 ， 之 後 再 利 用 SIMULEX、Exodus 等避難安全模擬軟體預估人員避難所需時間 ，並 將避難所需時間與煙層沈降所需時間互相比較，以確保人員於火災發 生時，能安全順利地避難逃生，此外亦需確保火場溫度、CO 濃度等 模擬結果是符合生命安全基準 。
表 3.3 適用建築物防火避難安全性能驗證技術手冊之建築物
表 3.4 建築物防火避難安全性能驗證技術手冊可替代之法規
法源依據 規定內容概要
第 70 條 建築物主結構之防火時效 第 79 條 防火構造建築物之防火區劃 第 79-2 條 防火構造建築物之垂直區劃
第 83 條 11 樓以上的防火區劃
建築物之防火
第 88 條 建築物之內部裝修材料 第 90 條 直通樓梯開向屋外出入口 第 90-1 條 避難層開向屋外出入口寬度
第 91 條 避難層以外樓層出入口寬度
第 92 條 走廊寬度
第 93 條 到達直通樓梯之步行距離 第 94 條 避難層步行距離 第 98 條 直通樓梯總寬度 第 100 條 排煙設備之設置
建築技術規則（設計施工篇） 防火避難設施及消防設備
第 101 條 排煙設備之構造
3.4 性能式防火安全設計程序
本節採用美國 SFPE Engineering Guide to Performance -Based Fire Protection Analysis and Design 所定義之性能式設計程序[18][19]作基 本架構的介紹。性能式設計程序[20][21]可分為八個步驟，如圖 3.3，
（1） 定義計畫範圍（Define Project Scope）
在進行性能式設計時，應同時對建築物進行性能式防火設計的原 則，此原則必須建立在實質的需要而不是假設，所以原則的敘述應以 可量化來描述。計畫開始之初應著重於建立與建築物相關之場址或計 畫所需之資料，大致可分為下列 10 項：(可以視計畫本身需要增減)
（1） 使用者特性（Occupant characteristics）
（2） 建築物特性（Building characteristics）
（3） 所有物的位置（Location of property）
（4） 消防單位特性（Fire service characteristics）
（5） 公共設施（Utilities）
（6） 環保考量（Environmental considerations）
（7） 歷史（古蹟）的維護（Historical preservation）
（8） 建築物的管理及保全（Building management and security）
（9） 建築物的經濟以及社會價值（Economic and social value of the
building）
（10） 可採行的法規（Applicable regulations）
同時應確認計畫中之全部業主 ，例如：建築物擁有者、建築
同時應確認計畫中之全部業主 ，例如：建築物擁有者、建築