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國內外建築火災煙控相關法規

第二章 文獻回顧

第四節 國內外建築火災煙控相關法規

因設置在防煙壁之下垂高度以外,導致將濃煙往下吸附,致使濃煙四處擴散。

(三) 排煙方式:排煙口之開口面積在防煙區劃面積之百分之二以上,且以自然方 式直接排至戶外。排煙口無法以自然方式直接排至戶外時,應設排煙機。

(四) 機械式排煙系統風量:排煙機之排煙量在每分鐘一百二十立方公尺以上;且 在一防煙區劃時,在該防煙區劃面積每平方公尺每分鐘一立方公尺以上;在 二區以上之防煙區劃時,在最大防煙區劃面積每平方公尺每分鐘二立方公尺 以上。但地下建築物之地下通道,其總排煙量應在每分鐘六百立方公尺以上。

以下為第189條相關設置規定:

(一) 高度位置:排煙口設置的位置需位於天花板高度二分之一以上之範圍內,與 直接連通戶外之排煙風管連接。進風口位於天花板高度二分之一以下之範圍 內。

(二) 面積大小:進風口直接面向戶外,或與直接連通戶外之進風風管連接,該風 管並連接進風機。開口的面積要求須大於一平方公尺以上,如採用兼用時,

面積須擴大為一點五平方公尺以上。

(三) 風量:排煙機、進風機之排煙量、進風量在每秒四立方公尺(兼用時,每秒 六立方公尺)以上,且可隨排煙口、進風口開啟而自動啟動。

經由上述分析,可以明顯發現排煙系統對於有起火可能區域(具有可燃物質的 一般居室)的規定,與無起火、但避免濃煙流入之區域(特別安全梯或緊急昇降機 間排煙室),有極大明顯不同之差異。

對照第 188 條之規定,可發現為典型之「浮力或體積系統」方式之排煙概念。

主要規定之項目係為在火場發生火災之居室內,此時該區域內有明顯的火、煙與 熱的產生。觀察第 188 條之規定內容,主要為限制起火區域之濃煙、不得流竄而 出,因此該區域之排煙系統作法,除以抽取額定之排煙量,避免濃煙擴散、四處 漫延外,如何在起火位置的防煙區劃產生足夠的負壓,進而達到原設計的目的。

「浮力或體積系統」方式的排煙系統,可能面臨的問題有二,一為排煙孔柱效應 (Pulgholing)現象的產生,一為煙層擾流動消層效應(Destratification)。說明 如下:

(一) 孔柱效應(Pulgholing)現象:即為影響排煙系統性能之狀況。由圖2-14顯示,

排煙風口的排煙情形,所抽取之氣流並非完全都是濃煙,而有部分空氣夾雜 在 內 。 通 常 在 商 場 或 中 庭 設 計 的 排 煙 量 多寡 測 試 可 依 照 國 際 建 築 規 範 (International Building Code)第909.9章節,以5.0MW的火載量產生的濃煙 進行浮力型煙霧控制系統的設計規劃,進而評估是否有Plugholing現象。

(二)

圖 2-14 孔柱效應(Pulgholing)現象

(資料來源:參考書目【73】)

(三) 煙層擾流動消層效應(Destratification):當外界空氣以高速補氣方式自煙 層下方進入煙層,將會把濃煙導入下方的無煙區域(clear air zone)。且由 於高速氣流以自由噴射對流方式(free jet)進入後,一旦速度降低,將會有 膨脹的現象產生。進入的氣流速度越快,深入煙層的時間與距離將越長,擾 動情況將更為明顯。

相對地,於特別安全梯或緊急昇降機間排煙室之排煙設備,其主要功能係為「原 本未遭受火害」之場所,在人員進行避難時,不可遭受濃煙之侵襲。根據以上敘 述,可以發現設置標準第 188、189 條,雖然提及的內容均為與排煙系統有關,然 可見的是,此兩套排煙系統之功能完全不同。因此,對於特別安全梯或緊急昇降 機間排煙室之排煙設備,其功能驗證部份,亦須與 188 條有所區隔,不能相提並 論。

二、國外建築火災煙控相關法規

關於建築物防煙系統有關之設計規範,在國外以NFPA 92A為重要參考文件,

在2003以前之版本,其名稱為NFPA 92A, Recommended Practice for Smoke-Control Systems (煙控系統設計建議),為一設計指南(guidance),以壓差方式達到(1)

防止煙進入梯間、提供人員疏散、避難緩衝區域、昇降機管道及類似區域之避難 途程。(2)維持可允許逃生環境,供人員疏散、避難所需時間(3)防止熱煙在防 煙區擴散(4)提供火災區外人員可存活環境,以增加搜救機會及定位、控制火場(5) 保護生命及降低財產損失·其位階基本上為以實務上之設計規範建議。於2006年版 後改稱為NFPA 92A,Standard for Smoke-Control Systems Utilizing Barriers and Pressure Differences名稱略作調整,為「使用防煙壁及壓差之煙控系統標準」,

而其位階則由設計指南(Guidance)提升至標準 (Standard)之地位,足見壓差煙 控系統之重要性及必須性。

2009年版NFPA 92A透過(1)梯間加壓,(2)正負壓區劃防煙,(3)昇降機煙控,(4)

前室,(5)熱煙避難緩衝區域等設計手法,達成建築物防煙之目標。

圖 2-15 煙控系統相對安全區劃觀念圖 (資料來源:本研究整理)

NFPA 92A為壓差系統的基本設計準則,適用在特別安全梯或緊急昇降機間排 煙室之排煙系統,主要設計理念為一般樓梯加壓系統和安全梯排煙室的通風系統。

樓梯間加壓的方法,主要運轉策略為利用排煙區劃之間的壓差進行濃煙擴散的控 制。並不考量需維持起火處的防煙區劃是否達到安全環境。因此特別安全梯或緊 急昇降機間排煙室之相關排煙系統,目標為建立與維持某特定壓差,進而阻止煙 從起火區流入。

換言之,設置標準第188條之功能驗證主要對象為排煙設施,包含排煙風機、

排煙風管與排煙閘門等設備的動作有效性。設置標準第189條之功能驗證,則在於 排風系統是否能產生加壓現象,及排煙系統是否能有效將進入排煙室之濃煙予以 排除。

參考NFPA 92A第8章8.4節,內有提供差壓式煙控系統的功能驗證測試建議程 序。綜合彙整資料如下:

三、室內壓力量測

(一) 壓差設計值為此類煙控系統的主要性能指標,因此如進行功能驗證時,應包 括測量壓差值。測量方式為利用壓力計進行起火區域和樓梯間的壓力差測 量。

(二) 安全門開啟前後的壓力值將影響到人員開啟安全門的難易度。對樓梯排煙室 加壓排風系統而言,設計標準應說明火災發生時預計開啟的門數。當開啟比 原本設計更多的門,由於開門後排煙室將產生巨大的洩漏現象,樓梯增壓系 統則將無法達到預計的設計壓力差,因此僅考量第一扇門開啟的動作難易 度。

(三) 如果安全梯排煙室的通風系統無法達到原設計的加壓理念,首要步驟為檢驗 風機的性能。如風機經檢查後無問題,功能驗證過程應直接找出其他未預料 到的空氣洩漏和密封處。

(四) 彈簧型的尺規可用來測量樓梯間的安全門開啟力量。建築法規通常規定最大 允許的開門力。例如,2009年的國際建築法規(IBC, INTERNATIONAL BUILDING CODE) 1008.1.3 允許最多15磅(66.5 N)開啟防火門,另15磅(66.5 N)則 作為移動安全門,總計30磅(133 N)力量完成安全門開啟的動作。

下表為國外現行安全梯間加壓防煙規範之簡要說明,為內政部建築研究所在相關

研究中,收集與分析各國梯間加壓防煙之法規及規範,與我國目前之相關法規作 2500cfm (4250cmh) 前室氣壓

133N之開門力量 133N之開門力量及低於87Pa

壓差 ─

逃生模式 V=217.2[h(Tf-T0)/(Tf+460]1/2 V=217.2[h(Tf-T0)/(Tf+460]1/2 20 層 以 內 開 2 扇

開門之最 低平均風 速

V為風速(fpm),

h為樓層高度(ft),

Tf及T0為火場內外溫度(℉)

V為風速(fpm),

h為樓層高度(ft),

Tf及T0為火場內外溫度(℉)

門,20層(含)以 上開3扇門,逃生 門開啟,開門風 速為0.7m/s以上 加壓方式

─ ─ 多點送風,每2-3

層設一送風口

風管構造 ─ ─ ─

啟動 ─ ─ ─

氣壓控制 梯間上方有洩氣風門,風量可

達2500cfm (4250cmh) ─ ─ 前室氣壓 高於前室12.5Pa壓差 如安全梯間維持37Pa以上設

前室

低於安全梯間

(資料來源:參考書目【37】)

第 一 節 避 難 緩 衝 區 設 置 3.1.1 避難緩衝區功用

本研究之避難緩衝區係指具有防火區劃保護且緊鄰避難路徑,提供避難者暫時停留 或等待救援之空間。相關類似之名詞如下:

1. NFPA-101、BS-9999 的「避難區(Refuge)」:具有防火區劃保護且有避難路徑的 暫時安全區域。 營字第 1010810949 號修法理由提及,為強化老人及身心障礙社會福利機構及其他 行動能力較差人員聚集場所之防火避難安全,顧及收容多數行動不便人員之場所 於同樓層內提供「暫時避難據點」。

本研究之避難緩衝區之類似名詞,有避難緩衝區、緩衝區、等待救援空間、暫時避 難據點等,其目標包含限制火災範圍、提高存活率,主要功能包含(1)提供避難弱者暫 時停留。(2)提供避難弱者等待救援與消防救援的會面點。(3)提供避難者與管理中心 雙向溝通與避難引導之據點。(4)提升避難動線上避難人流之順暢性。在 NFPA-101、

BS-9999、地下建築物緩衝區、等待救援空間、暫時避難據點等規定,就是否應通達安全

場情境情報,管理中心可藉由該設備引導避難者避難。未來智慧避難引導科技 更成熟時,可結合應用。

至於是否應有戶外窗提供消防救援,依照避難緩衝區之型式及位置,有對外窗戶自然 為佳,如無法設置對外開窗,尚有安全梯可以通達,故未建議強制規定。

是否連接避難昇降機,國外 NFPA-101 及 BS-9999,均允許連接昇降機,提供行動不 便者避難,倘若火煙尚未侵害一般昇降機前,亦有條件允許使用一般昇降機避難,惟國 NFPA-101 BS-9999

通達安全梯 需要 需要 需要 未要求 需要 需要

76*122cm 輪 椅空間

90*140cm 輪椅 空間以上,高

所有人員同時避難造成避難通道擁塞回堵,因此各類場所消防安全設備設置標準第 112 為 76cm*122cm(30in*48in),英國 BS-9999 規定之矩形空間尺寸為 90cm*140cm。至於我 國建築物無障礙設施設計規範 404.1 節,針對昇降機出入口規定應留設不得小於直徑 1.5

圖 3-1 避難緩衝區-樓梯間內擴大的區域

(資料來源:參考書目【70】,經本研究整理)

二、 排煙室內擴大的區域

圖 3-2,當安全梯前方有排煙室時,排煙室之區劃牆壁已經依照建築技術規則第 97 條關於特別安全梯排煙室規定,或 107 條緊急昇降機機間排煙室規定,設置一小時以上 之防火區劃牆壁時,避難緩衝區受防護之等級相當於排煙室之防護等級,避難緩衝區可 以規劃在排煙室內擴大的區域。避難緩衝區的設置,不應阻礙既有的避難路徑。

圖 3-2,當安全梯前方有排煙室時,排煙室之區劃牆壁已經依照建築技術規則第 97 條關於特別安全梯排煙室規定,或 107 條緊急昇降機機間排煙室規定,設置一小時以上 之防火區劃牆壁時,避難緩衝區受防護之等級相當於排煙室之防護等級,避難緩衝區可 以規劃在排煙室內擴大的區域。避難緩衝區的設置,不應阻礙既有的避難路徑。