第一節
第一節 第一節 FDS 電腦 電腦 電腦 電腦模擬 模擬 模擬 模擬建置 建置 建置 建置
模擬軟體介紹：
本研究亦利用美國 NIST(National Institute of Standards and Technology)之防火實 驗室(BFRL)所發展之 FDS
(Fire Dynamics Simulator)
火災模擬軟體，用來模擬不同 情境之火場以及氣流動態等情況，其原理是將建築物空間劃分為若干個細小格點，藉 由大自然間之質量守恆(conservation of mass)、物種守恆(conservation of species)、動量 守恆(conservation of momentum)以及能量守恆(conservation of energy)之方程式，將火 災現場中每一格點之溫度、壓力及濃度值等呈現正確之描述。本研究利用空間內不同 裝潢材質、消防滅火系統等相關參數進行模擬，觀察當火災發生時，其煙流流動之分 佈狀況，以及消防滅火系統是否能有效抑制火勢，亦可利用模擬之結果探討。模擬方法步驟流程：
(一)本研究以南部某安養機構，利用 FDS 模擬以實際老人養護機構之環境，模 擬各種情境。
(二)設立量測點－熱電偶(thermocouple)可量測其空間中之能見度、溫度、氧氣 濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度。本研究於各居室、走廊及樓梯裝設熱電偶，
以測量以上所需數據，以探討不同位置所產生之情境。
(三)自動撒水系統之設置－於每間房間內及走廊加裝簡易式自動撒水系統進行 模擬，藉此評估此簡易式自動撒水系統於火災發生初期是否能夠抑制火勢，及降低 熱釋放率。
(四)排煙系統之設置－設置簡易式排煙對於排煙口位置、火勢及風量大小來求 得最佳性能化，並於每間房間內及走廊加裝簡易式排煙系統進行模擬，藉此評估此 簡易式排煙系統之有效性。
(五)人員避難－藉由模擬找出簡易式自動撒水系統與排煙系統之最佳化情境 後，則對於人員避難逃生之路徑做不同情境之模擬。
模擬空間建置：
模擬空間配置將按照空間之 Layout 圖進行繪製。為確保圖面與實際情形相符，
本研究實地勘查，核對是否與圖面相符。建築物尺寸之長、寬、高分別為 65m、
46m、2.75m。如圖 4-1 所示。
圖 圖 圖
圖 4-1 老人機構模擬建置圖 老人機構模擬建置圖 老人機構模擬建置圖 老人機構模擬建置圖 (資料來源 資料來源 資料來源 資料來源:本研究自行整理 本研究自行整理 本研究自行整理 本研究自行整理)
模擬切割格數與尺寸：
NIST 所出版之 Fire Dynamics Simulator(Version5)User’s Guide 中對於格數總數之建 議。若格數總數 N 可分解成 2n×3n×5n之方式表示為最佳格數設置。而根據陳泓翔【34】
提出使用 FDS 電腦模擬火災情境時，建議以 10 公分正方體為一格之切割數較佳。本研究 之老人機構故採用 10 公分為一格之切割格數，使其模擬結果較精確。
65m 46m
9.8m 4.8m
2.75m
模擬安全界定基準：
避難設計之最重要目標是確保避難人員之安全，設計人員必須確認避難人員在不受 火、煙等危險狀態侵襲下，需有足夠逃生時間可以疏散至安全處所。有關影響人命安全 的性能要件包括煙層遮光強度、熱氣層高度、空氣溫度、熱流動、氧氣、二氧化碳、一 氧化碳氣體濃度等因素。以下是本研究所參考之危害指標之界定：
火災之主要危害狀況影響因素在防火安全工程的 SFPE Handbook 中有詳細的規定，
BOCA【9】中亦有煙層高度之規定，其規定如表 4-2 所列：
表 表
表 表 4-2 人體承受危害程度指標值分析表 人體承受危害程度指標值分析表 人體承受危害程度指標值分析表 人體承受危害程度指標值分析表(SFPE 及 及 及 及 BOCA)
危害類型 承受極限
熱對流 氣流層溫度≦65℃（不能超過 30min 以上的暴露時間）
煙吸光率 在煙層下能見度不能低於 10m
氧氣
CO≦1400ppm CO2≦5%
HCN≦80ppm O2≧12%
（以上氣體濃度範圍一般僅能承受 30min 以下）
輻射熱 上層的輻射流≦2.5kW/m2（承受時間 20 秒以下）
煙層高度 不可低於 6ft(1.8m)(BOCA)
(資料來源 資料來源 資料來源 資料來源:George V Hadjisophocleous,Noureddine Benichou,1999、 、 、 、
Building official code administrators international,1999,P.117)
避難逃生時間模擬：
本避難逃生模擬研究所使用的 CFD-MODEL 電腦模擬軟體是 Fire Dynameics
Simulator(簡稱 FDS)5.5.3 版、EVAC2.2.1 版。利用此版模擬軟體針對老人福利機構進行逃 生避難模擬，其模擬時間可與內政部建築研究所公佈之「建築物防火避難安全性能驗證技 術手冊」的計算方法【35】及醫療院所實場演練之時間進行比較，並且改變逃生路徑及逃 生出口數，探討三種避難時間之影響，三種老人逃生速度如表 4-3 所列。
表 表 表
表 4-3 三種老人逃生速度表 三種老人逃生速度表 三種老人逃生速度表 三種老人逃生速度表
FDS+EVAC 老人逃生設定速度(m/s) 0.8±0.3 建築物防火避難安全
性能驗證技術手冊
避難完成時間(s)
醫療院所實場演練 水平逃生速度(m/s) 0.43
(資料來源 資料來源 資料來源 資料來源:本研究自行整理 本研究自行整理 本研究自行整理 本研究自行整理)
老人福利機構避難逃生模擬設置：
老人福利機構中，其長寬尺寸為 65m×46m，面積約為 2990 平方公尺，依用途宿舍安 養容留人數依據內政部建築研究所公佈之「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」的計 算方法【30】，故容留人數為 199 人。依改變人員之方向性、是否熟知逃生門位置與逃生 出口數等參數，其模擬結果可與內政部建築研究所公佈之「建築物防火避難安全性能驗證 技術手冊」和醫療院所實場演練老人逃生速度進行比較，探討其三者之使用時機與使用建 議。