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在確定建築物煙控系統之排煙性能之前,應先釐清排煙設備設置之服 務任務目標。研究指出,固體火災時,1g木材在 300℃燃燒時產生的煙量 約為3.4m3;1g聚氯乙烯在 500℃燃燒時產生的煙量約為 10.4m3。假設某一 居室之面積為3m × 4m,其火載量預估為 25kg/m2,全部按木材計算,火 災時煙生成之總量可達102 萬m3。欲將如此巨量之濃煙排出室外,既無可 能,也受到排煙設備工作極限條件之限制,一般排煙口(閘門)及排煙風 機僅能在280℃條件下運作 30 分鐘,排煙防火閘門在 280℃時,將自動關 閉。而居室發生火災後,依裝修材料之燃燒特性之不同,閃燃約在3~8 分 鐘之間發生,此後居室溫度將快速上升達800℃以上,遠超出排煙設備工 作之耐火極限[46]。因此排煙煙控系統之服務任務,不是要將火災過程中 產生的煙量全部排出,而是實現下列性能目標:

(一)在一定時間內保證人員疏散之安全

因火災大量產生之濃煙會蓄積並沉降於天花板下方,煙層之高溫輻射 會灼傷人體,遮蔽疏散區域之能見度,煙氣有毒氣體使人中毒,喪失其獨 立行動之能力,進而妨礙其避難逃生之行為,導致人命傷亡之危害。因此 排煙煙控系統設置之目的,旨在減緩火災濃煙蓄積速度,增加避難逃生時 間,使人員在煙氣層界面下降到人眼平均高度之前逃離火區。

(二)延緩閃燃發生的時間

閃燃是居室由局部燃燒發展為全面燃燒之危險事件(故定義為火災危 險點),延緩閃燃發生時機,對火災控制、火災撲滅具有重要意義。而閃燃 發生要件必須累積一定熱量,及早排煙可以排出大量熱量,對延緩閃燃發 生具有實質作用。

工程上,煙控設計模式包括(1)蓄煙控制、(2)密閉防煙、(3)自然 排煙、(4)機械排煙、(5)壓出排煙、(6)加壓防煙、(7)附室加壓、(8)

梯間加壓、(9)空調與排煙併用等多種應用原理與工法,可視防護空間環 境不同以正負壓交替運用排出煙氣,但須以整棟建築為單位,分別規劃不 同風量及風壓設定,以確保排煙之順暢,並避免煙氣回流蔓延建築物其他 室內空間。至於煙層高度、煙毒濃度、空氣供應等煙控性能目標條件則可 參考NFPA 101 及相關空間環境控制標準,依場所特性另行制定。

國內「消防設置標準」對於排煙設備設置之直接規範,僅有4 條(第

間排煙、自然排煙、機械排煙等規定,並未明確規範蓄煙控制及正負壓防 排煙之設計方案,亦排除空調排煙共用之應用彈性,承認排煙設備為一獨 立運作之消防系統。就法規精神及實務運用而言,由於已涵蓋多種排煙設 備之型式,靈活多變之應用設置方案足敷因應建築物一般排煙需求,除風 量之計算係採用條列方式指定,並非經火災煙量預估計算認定外,依法設 置排煙系統之整體規劃及功能設定,大致仍可符合煙控性能設計之精神。

本案參考NFPA 130(2007 年版)第 7 章「緊急通風系統」及附錄 B

「通風」規範,檢討車站排煙通風設計之性能規定,摘要如下:

(一)緊急通風系統之風機性能:(第7 章)

1. 緊急通風系統之性能,需經火災情境分析、流體動態計算(CFD,

Computational Fluid Dynamics)模擬結果而決定。

2. 緊急通風系統應維持至少 1 小時之運轉,提供足夠之疏散時間。

3. 個別風機啟動,應在 30 秒以內;全系統完成全載運轉模式所需之 時間,應在180 秒以內。

4. 風機及風管等系統設備,應採不燃防火材質,其耐溫應在 250℃環 境溫度下,可維持運轉1 小時以上。

5. 應有中央監控站(防災中心)能控制與操作緊急通風系統之動作,

災害發生時,允許現場控制盤進行超越控制操作,關閉一般空調運 轉,實施緊急通風運轉模式。

6. 應有可靠之緊急電源供應,並應採耐火等級之低煙無毒配線。

(二)煙控環境性能驗證基準(附錄B)

1. 溫度效應:環境熱暴露溫度使人喪失行動力之時間關係如下:

80℃=3.8 分鐘 ; 75℃=4.7 分鐘 ; 70℃=6.0 分鐘;

65℃=7.7 分鐘 ; 60℃=10.1 分鐘; 55℃=13.6 分鐘;

50℃=18.8 分鐘; 45℃=26.9 分鐘; 40℃=40.2 分鐘。

2. CO 濃度:最初數秒內,最高濃度不超過2000 ppm,前 6 分鐘暴露 平均濃度小於1150 ppm,前 15 分鐘暴露平均濃度小於 450 ppm,

前30 分鐘暴露平均濃度小於 225 ppm,其後平均暴露濃度應小於 50 ppm。

3. 煙遮蔽率:在80lx 照度照明下,可辨識距離為 30m,門與牆之可 辨識距離為10m。

4. 空氣流速:封閉空間內空氣流速應在0.75m/s ~ 11.0m/s 之間。

5. 噪音等級:最初數秒內,最高不超過 115dBa,其後應小於 92dBa。

6. 熱輻射通量:最初數秒內,最高不超過6305W/m2,煙氣擴散後,

前6 分鐘平均值應小於 1576W/m2,其後平均值應小於946W/m2。 觀察NFPA之規範,除強制要求採低煙無毒之耐火配線措施外,並未限 制須用專屬之排煙系統,也可接受空調通風與排煙共用之控制模式。然而 借鏡台北捷運之實際經驗,排煙系統應採專用排煙機及風管,不與空調系 統回風口或風機共用,不但可以加強地下場站排煙之效能,也與法規精神

相符[52]。另運用防煙垂壁區隔分區排煙,此模式之確立,可以集中排煙

風機的力量對特定防煙分區進行排煙,不但增強排煙效果,也避免全區排 煙時造成排煙力道分散,容易煙霧瀰漫之狀況。[53]

臺北車站大樓各樓層排煙煙控系統之規劃,應就其大廳寬廣高挑之空 間特性,地下場站場所封閉之環境,不同樓層居室及避難樓梯所需之不同 防排煙效果,應設置獨立之防排煙系統,避免與室內空調系統共用等多項 考量因素,而採用不同配置方式[54]。簡要說明如下:

(一)G+2 層以上樓層之一般室內空間:

依據現行「各類場所消防安全設備設置標準」之規定,進行防火區劃 排煙減免、防煙區劃配置、室內排煙系統設計之檢討規劃。

(二)車站大廳挑高空間部分:

利用挑高大空間之蓄煙能力,配合自然或機械強制排煙設備,以負壓 方式導引熱煙氣加速向上方排煙口排出,以減緩煙層下降時間,其設置概 念如圖5.11所示 [55]。本設計方案須經CFD煙控軟體模擬合格,並經實際 放煙測試驗證。

(三)地下場站部份:

依不同樓層避難行動路徑需要,於G+1 穿堂層公共區設定為正壓區,

檢討設置加壓送風機,阻擋煙層流入公共區域,維持人員適當避難環境。

非公共區部分則檢討設置小防火區劃以減免排煙設備之設置。於U-2 月台 層設定為負壓區,設置專用負壓抽氣排煙系統,並檢討設置直通樓梯專用 及平面防煙區劃,以抑制煙層擴散速度,減緩煙層下降時間,增長人員避 難行動時間,其設置概念如圖 5.12所示。本設計方案須經CFD煙控軟體模 擬合格,並經實際放煙測試驗證。

本案針對上述各別空間條件,更新修正煙控排煙系統之規劃對策、執

表5.5、臺北車站煙控系統設計對策一覽表

圖5.11、臺北車站挑高空間煙控性能構想

圖5.12、臺北車站地下場站煙控性能構想