第二章 煙的控制與相關法規探討
第一節 煙的危害與煙層流動
火災中煙流會降低能見度而阻礙人員避難逃生。能見度的高低取 決於煙的成份、濃度、微粒的大小與多寡、分佈情況、照明設備及人 員現場的心理狀態。所產生具有刺激性及痲痺性的成份的有毒物質，
如果濃度過高或暴露其中的時間過長則容易導致吸入過多而導致昏 迷、休克，嚴重的話甚至會死亡。此類煙氣大多為有機煙粒及酸性氣 體，如 HCl 此種氣體刺激會快速引起眼睛、呼吸道及肺的疼痛，接 著造成呼吸困難等症狀。在未達閃燃點前火災中所產生的痲痺性有毒 氣體其成份主為一氧化碳與氰化物。
火災中除了有毒氣體外，高溫煙流所造成的高溫也會經由對流效 應與輻射效應造成人體的皮膚及呼吸道灼傷，而濃煙微粒也會使人員 在避難路線上遭受封阻，當避難人員因視線不良無法辨識避難路線 時，往往因避難不及而造成嚴重傷亡，通常避難人員需有 8～10m 的 可視距離才能行經煙區，此時大多數的火源將產生令人眼睛不舒適且 刺激的感覺，但還不至於造成使人昏厥的現象。
如果暴露於上述煙流時間小於五分鐘將不至於吸入過量的痲痺 性有毒氣體而昏厥，因此針對短時間的火災區域暴露的限制時間可以 煙可視度做為訂定條件的參考，但仍需注意頭頂上之高溫煙流的熱輻 射效應仍會對人體造成嚴重的傷害。當皮膚在超過 1.7 KW/m2的環境 下便會受到傷害，依傷害程度不同而造成輕度、重度灼傷，甚至於死 亡。熱輻射值達 3.0 KW/m2時，皮膚暴露超過 10 秒就會造成傷害，
而達 7.0 KW/m2時，暴露超過 2 秒即會燒傷。人體暴露在一般有毒氣 體之情況如下表 2.1 所示，而人體承受危害程度的指標分析[16][17]
如下表 2.2 所示。
表 2.1 人體暴露在有毒氣體之情況
5 分 鐘 30 分 鐘
化 學 成 份 昏 厥 或 無 法 行 動 死 亡 昏 厥 或 無 法 行 動 死 亡
CO ( ppm ) 6000 12000 1000 2500
HCN( ppm ) 150 250 90 170
HCl ( ppm ) 500 16000 200 <12﹪
（資料來源：參考書目 16、17）
表 2.2 人體承受危害程度之指標分析表 承 受 極 限
火場溫度 氣流溫度需低於 60℃
有毒氣體 CO 濃度需低於 1400ppm CO2濃度需低於 5﹪
煙層濃度 能見度不得低於 8m 熱輻射值 不得超過 1.7 KW/m2
（資料來源：參考書目 16、17）
當建築物發生火災，在火災區域形成一高溫煙氣火場，若氧氣供 給不充分，物質燃燒不完全，必產生大量的固體微粒，而熱空氣之比 重較周圍冷空氣低，所以形成一明顯的上升氣流，尤其在建築物之垂 直通道內，隨著氣流移動，使高溫高熱之煙流快速擴散到建築物內每 一角落。於建築物火災中產生的煙和高溫氣體流動有兩個主要因素：
1. 煙層本身的流動性：這是因為所包含的高溫氣體比周圍空氣的密 度低。
2. 建築物內空氣流動：雖然與火完全無關，但因空氣的流動，而會
第二章 煙的控制與相關法規探討
將煙送至建築物內各處。
這兩個因素作用的相對大小，取決於建築物中不同的情況，通常 靠近火場得地方，煙層本身的流動性將處於支配地位，而相反的，距 離火場較遠的地方，建築物內空氣流動就變得相當重要。
由以上兩主要因素，可得知建築物內造成煙層流動的驅動力，可 分為以下六種：
1. 煙囪效應：因建築物內部空氣與室外空氣溫度不同產生壓力差所 造成。在建築物內部垂直通路之空氣產生上升稱為正煙囪效應
（Normal stack effect）或下降的流動及反煙囪效應（Reverse stack effect），這因素取決於建築物內部空氣與室外空氣的溫度差異高 低。
2. 煙的熱浮力效應：因火焰上方的高溫氣體與周圍冷空氣之間的密 度不同，煙的密度較低，相對的產生煙的浮力。
3. 氣體熱膨脹效應：由於燃燒所產生的高溫使氣體膨脹，若常溫 300K 時體積為 1 倍，則在 600K 時體積即變成 2 倍，在 900K 時 體積即變成 3 倍，以此類推。
4. 風的影響效應：在建築物不同方位之開口，因風向的關係，便有 不同的壓力。當建築物所有門窗或開口部都緊閉時，風的影響便 極輕微，但所有建築物都有或大或小的孔隙，如：門縫，窗縫等，
這些孔隙將因風的影響，使建築物內部的空氣產生流動。
5. 機械通風系統：由於現有建築物以密閉空間居多，大都採用空調 通風系統，尤其是中央空調系統通達各樓層，一但某一樓層發生 火災，所產生之煙霧，便利用回風與送風風管，將煙傳送到很遠
的地方。另一方面，空調系統也正被設計成為煙控的管道，利用 防火、防煙擋板（Damper）控制煙之流動，或利用空調管進行排 煙，使空調系統發揮更大的功用。
6. 電梯活塞效應：把電梯看成是一個活塞，在昇降機間移動，將空 氣吸入與排出而產生氣流，當電梯上下移動時，所形成之壓力 差，很容易將火層之煙流吸入昇降機間，而將煙排至非起火樓層。
在這六項影響煙層流動的因素當中，熱浮力效應與氣體熱膨脹效應為 煙流之高溫所引起的，煙囪效應與自然風則受外界的環境影響，另 外，空調系統與電梯活塞效應則為建築物內部設施所引起。