一、 防、排煙計畫
1、 防排煙口與送風口之基本關係
為求將火災時煙有效的排出，不僅排煙口的大小，送風的 開口確保適當的大小也是很重要，理論上是已知，但在最 近實務上，對其運用日增，是有效排煙的新技術之一。排 煙，大多是以假設遭火災的煙侵襲的空間在上、下兩層形 成層化的狀況來考慮，為了送風上的重要性以淺顯易懂的 方法來說明，以圖 4.1-01 作為例子來考量。在此圖中，上 部的開口送風口，下部的開口送風口。
圖 4.2-01 建築物空間的排煙與給氣模型（model）
考慮壓力差、質量流速、質量保存，加以整理後，可以得 到中性帶的高度．
空間高度對於中性帶的比值，如圖 4.1-02 所示，當 K 小時，
也就是說排煙口一定，給氣口小時，則中性帶變高，相反
記號 H：排煙口與給氣口的中心的高度之差（m）
Y：中性帶與給氣口的高度之差（m）
ρa：外氣的空氣密度（kg/m３）
ρs：空間內的空氣密度（kg/m３）
As，Ad：個別的排氣口，給氣口的面積.
ms，md：個別的排煙量，流入空量（kg/s）
的 K 大時，也就是說排煙口一定，給氣口大時，則中性帶 會變低。換句話說，中性帶，是靠近相對的大的開口之位 置。
圖 4.2-02 開口比與中性帶高度
其次，在開口部的流量 m（=ms=md），是隨著開口比 k 的數 值的增加而增加。也就是說排煙口面積若是一定，將送風 口加大，則排煙量會增加。增加狀況顯示如圖 4.1-3。且 當 k＜１的範圍下增加率顯著，當 k＞1 時，增加率會逐漸 變小。因此是在 k≒1 的程度，也就是說維持在ρsAs≒ρaAa 的狀態下應該是較妥當的。其公式為
Aa ρs Ta
----＝----＝---- （1）
As ρa Ts
排煙口與送風口的開口比。因內部空間的溫度依火災條件 或空間條件而有所不同，無法事先確定，但幾乎都比外氣 高，所以送風口比排煙口應可稍小。
圖 4.2-03 開口比與排煙量
2、 上、下成層化狀況下之自然排煙與送風口
上述說明為求簡單，將內部空間從上到下的溫度視為一 樣，且假設不隨排煙量變化，但實際上考慮避難或滅火時 之排煙問題時，多以圖 4.1-04 中所做的圖解般，在上部高 溫層與下部低溫層之成層化條件下來考量。
圖 4.1-04 在成層化條件的自然排煙
Q：發熱速度（kW）
Ta：周圍空氣溫度（K）
Ts：煙層溫度（K）
ρa：密度（周圍空氣）（kg/m3）
ρs：密度（煙層氣體）（kg/m3）
He：天井（atrium）高度（m）
Ac：天井天花板面積（m2）
Ad：開口部面積（下部）（m2）
Aw：開口部面積（上部）（m2) Z：煙層高度（m）
me：排煙量（kg/s）
md：從開口部的流入空氣量（kg/s）
mp：最盛期（blurm）流量（ kg/s）
P：內外壓力差（pa）
g：重力加速度（=9.8）（m/s2）
在這種情況下，來自送風口的流入空氣被捲入火羽流（fire plume）中而上昇，流入上層部，從排煙口流出，經由火災 最盛期的捲入量或來自煙層熱傳達所造成的熱損失，與煙 層的溫度有關，此溫度對於在排煙口的排煙所需之壓力差 有影響。但要取得能明確的表示出排煙口與送風口的關係 之解析是不可能的。在實務上，進行解析的電算程式，已 經開發，利用此將煙層的高度或溫度保持在避難或滅火活 動無障礙水準上，可以求出必要的排煙口或送風口的條件。
以簡易的方法，定出大約的標準，在設計上效率佳。在自 然排煙存在之安定狀態下，以簡便的關係式，可解到大致 精確的結果。
圖 4.1-05，實驗的壓力差分布，與解簡便式所得到的壓力 差分布之比較。
熱電對
展示用隔板 展示用隔板
剖面圖
平面圖 熱電對
(1) SR館平.剖面圖與測定點 (2) 實驗條件
(3) 空間內壓力分佈
門扇開口小 (SR02)
門扇開口大 (SR03)
(2)實驗條件
火源２㎡
No. 目 的 排 煙 條 件 開口．門扉條件
SR01 無 排 煙 封 閉 正門側
只開放１扇 SR02 自然排煙 ４個場所 開放
（至水平位置為止）
正門側
只開放１扇 SR03 自然排煙 ４個場所 開放
（至水平位置為止）
正門側 開放４扇 SR04 自然排煙 ２個場所 開放
（至水平位置為止）
正門側 開放４扇
圖 4.1-05 自然排煙的實驗與理論的比較
3、 挑空中庭（atrium）之煙控
歸納整理，挑空中庭空間的煙控制之重要的性能如下，
＊將煙層界限保持在滅火上無障礙之高度。
＊挑空中庭的內壁材不致加熱破損程度上保持煙層的溫 度。
＊為防止煙往居室空間侵入，維持必要的煙層高度或者是 壓力差。
挑空中庭煙控制的具體方法中，具代表性的方法有：
(1) 利用機械排煙之方法
目前案例對於挑空中庭的煙控制幾都是以自然排煙來 實行，但在國外規定，在 5~6 層以上之挑空中庭強制 要求機械排煙的例子有很多。
利用機械排煙的煙控制，要將煙層維持在較高的高 度，仍有困難。如圖 4.1-06 所示，面向居室空間之區 劃牆所圍繞之挑空中庭，使之成為負壓來進行設計 的。此方法挑空中庭底部的開口部若很大，則不容易 產生負壓效果，在避難或消防，不需要很大的出入口 之用途的挑空中庭則適合採用．
根據這樣的概念，煙控制設計概算出多少程度的排煙 量是有必要的，以定常的關係式即可容易的預測出來。
Q：發熱速度（kW）
Ta：周圍空氣溫度（K）
Ts：煙層溫度（K）
ρa：密度（周圍空氣）（kg/m3） ρs：密度（煙層氣體）（kg/m3） He：天井（atrium）高度（m）
Ac：天井天花板面積（m2） AW：四壁的間隙通氣面積（㎡）
BW：四壁的間隙長度（m）
Ad：開口部面積（m2）
Z：煙層高度（m）
me：排煙量（kg/s）
mU：從間隙的流入空氣量（kg/s）
mI：從間隙的流入空氣量（kg/s）
md：從開口部的流入空氣量(kg/s) mp：最盛期（blurm）流量（ kg/s）
△P：內外壓力差（pa）
g：重力加速度（=9.8）（m/s2） h：熱傳達率（≒0.012）（kW/m3）
完全混合之狀況 成層化之狀況
圖 4.1-06 利用機械排煙，將天井全部做成負壓的方法之模型
(2) 利用自然排煙之方法
在利用自然排煙之方法，嚴格來說無法使挑空中庭至 頂部均維持負壓狀態。依前述，壓力的中性帶相對的 形成在大的開口附近，因此若設置較送風口為大的排 煙口時，中性帶高度上升，則圍繞挑空中庭大部份居 室空間與挑空中庭間形成壓力差之關係。若挑空中庭 開口之高度更高於四周之居室空間時，其效果幾乎與 機械排煙相同。
但當挑空中庭內在室人員多而必須設置大出入口時，
上述效果不易達成。此時大的出入口（送風口）將排 煙量充份擴大之後，可使煙層溫度下降是有利的。但
必須設置防止從挑空中庭煙侵入至居室空間之遮煙區
(1) 避難的情境（scenario）
在此，針對火災室的避難，設想出以下的情境，
Z1=0.9H 等。
實際上，煙的濃度若很薄，那麼在煙之中某種程度的 避難應是有可能的。但在設計階段的檢討中，採用不 使避難者暴露在煙中為前題，將 Z2=1.6＋0.1H 即可。
如果以不發生該樓層避難時不致往樓梯流入煙來作為 基準，則以 Z2 = hD（hD：門扇高度）亦可。
表示火災的成長之 Q = Q0t2是在美國提案的。作為火 災的初期的成長模式應該是滿準確的。公式中 Q0是成 為表示火災成長速度之程度之指標，數值大則快速擴 大的火災。
(2) 避難容許時間
根據先前的假設，煙層從 Z1下降到Ｚ2為止的時間，成 為避難行動中所允許的避難容許時間。更正確的計算 務必要使用電腦程式，但利用煙層下降的單純的解析 式來進行檢討效果尚可。
火源的發熱速度以Ｑ＝Ｑ0t2的形式增加時，對於面積 Ａ，天花板高度Ｈ的空間，煙層高度成為Ｚ的時間，
以下列公式來計算：
在這裏，Ｚ0為假想點熱源距離，ρa，Ｔa 分別代表空 氣密度以及溫度，
ρs為空間的煙層的密度，Ｃp為空氣的比熱，ｇ為重力
加速度。
L
不過，避難途徑幅度對防止人群的混亂狀態上也很重
可燃物卻很少，短時間內火源可以燒盡，也不會危害到建 變化（variation）。
方 式 居 室 走 廊 附 室
列出下列２點：
(2) 加壓防煙成立之開口、排煙條件
加壓煙控制系統之必要條件是在火災室側具備排除壓 力之開口或者具備排煙裝置。否則要確保排煙室－走 廊以及走廊－火災室之間的必要壓力差是不可能的。
為了在上述開口部進行遮煙，於門扇開口等開口部的 上端，必須將排煙室側成為正壓，且確保一定的壓力 差。
此壓力差為
i）當火災室側空氣完全混合時
ΔP＝（ρo
-
ρF）gH（Pa） （１２）ii）當火災室側二層的成層條件時
ΔP＝（ρo
-
ρF）g（H－Za）（Pa） （１３）在此，ρa ,ρF：分別為排煙室側空氣，火災室側煙層 的密度（kg m3）
H：開口高度（ｍ）
Ｚa：空氣層厚度（ｍ）
ｇ：重力加速度（ｍ ｓ２）
（參照圖 4.1-07）
這未必是加壓煙控制的要件，但煙控制在避難終了之 後，對進行滅火活動的消防隊而言也是有必要的，即 使在火災之後的階段，至少希望能保持在消防隊可以 進入走廊的狀態之下。
運動設施
圖 4.1-10 遮煙條件
(3) 加壓控制系統
在加壓防煙系統之中，遮煙時要維持必要的壓力，並 且 為 防 止 過 大 壓 力 的 發 生 ， 而 有 加 壓 的 控 制 器
（monitor）控制方式。因此將加壓區域（zone）的壓 力控制的方法，記載如下。
a) 加壓風扇（fan）的回轉數控制（inverter 控制）
此方式有下列的特徵以及留意點。
• 到達目標值為止有多少的時間
（針對急遽的壓力變化約有 10∼15 秒）
• 加壓區域的密閉性佳之場合，在封閉門扇的狀態下
（風量大幅的減少），由於低回轉區域的回轉數不 正確，無法形成設定差壓（會提高）。此時，可考 慮與複數的加壓區域的同時加壓或以釋放氣流調 節器（relief damper）來併用等。
• 在各樓層，若可以探測出加壓區域與非加壓區域之 間的差壓便是理想的。將非加壓區域的壓力探測，
依建築物的高度，選定數點（在火災層自動選定最
近的 Point），其位置之選擇要檢討。
• 加壓風管（duct）的旁通氣流調節器控制（剩餘空 氣放掉氣流調節器）
• 此方式單獨使用時，於短時間內的正確的控制
（control）有困難。
• 差壓的探測之問題與 a）是共同的。
出受到過大的壓力等問題，常常會發生。完工前的性 能檢查，保証系統的安全性是必要的。
二、 避難計畫
二、 避難計畫