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建築物防火安全設計替代方法研究(一)室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究

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Academic year: 2021

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(1)內政部建築研究所. 研究計畫成果報告. 建築物防火安全設計替代方法研究(一) 室 內 裝 修 與 自 動 撒 水 設 備 防. 火. 功. 能. 替. 代. 之. 計畫主持人:何主任秘書明錦 協同主持人:熊副教授光華. 研究單位:內政部建築研究所 中央警察大學消防科學研究所 委託單位:內政部建築研究所 計畫編號:MOIS 892017 執行期程:八十八年十月至八十九年九月 中華民國八十九年十月. 研. 究.

(2) 內政部建築研究所研究計畫成果報告. 建築物防火安全設計替代方法研究(一) 室 內 裝 修 與 自 動 撒 水 設 備 防. 火. 功. 能. 替. 代. 之. 計畫主持人:何主任秘書明錦 協同主持人:熊副教授光華 研 究 人員:黃副教授伯全 陳建忠博士 雷明遠博士 研 究 助理:吳怡霏 江好爵 薛裕霖 陳建志 研究單位:內政部建築研究所 中央警察大學消防科學研究所 委託單位:內政部建築研究所 計畫編號:MOIS 892017 執行期程:八十八年十月至八十九年九月. 研. 究.

(3) 建築物防火安全設計替代方法研究︵一︶ 室內裝修與自動撒水設備防火能替代之研究. 內政部建築研究所. ︵八十九︶.

(4) 建築物防火安全設計替代方法研究(一)室內裝修與自動撒 水設備防火能替代之研究 出版機關:內政部建築研究所 電話:(02)27362389 地址:台北市敦化南路二段 333 號 13 樓 網址:http://www.abri.gov.tw 出版年月:89 年 10 月 版(刷)次: 工本費: GPN:002244891068 ISBN:.

(5) 統 一 編 號 002244891068.

(6) 目 次 第一章. 緒論 ............................................................................................ 1. 第一節. 計畫背景、目的與重要性.......................................................... 1. 第二節. 研究方法、步驟與流程 ............................................................. 6. 第三節. 預期完成之工作項目及具體成果 ............................................... 9. 第二章. 文獻探討 ................................................................................... 11. 第一節. 室內燃燒之特性 ...................................................................... 11. 第二節. 室內裝修材料與火災成長之相關性 ......................................... 14. 第三節. 室內裝修與自動撒水設備之關係 ............................................. 23. 第四節. 等價概念與應用 ...................................................................... 31. 第三章. 實驗簡介、實驗設計與程序、儀器設備校正 .............................. 39. 第一節. 實驗簡介 ................................................................................. 39. 第二節. 實驗設計與程序 ...................................................................... 48. 第三節. 儀器設備校正.......................................................................... 56. 第四章. 實驗結果與討論 ........................................................................ 59. 第一節. 實驗材料的基本資料 ............................................................... 59. 第二節. 實驗結果與討論 ...................................................................... 63. 第五章. CFAST 的模擬驗證 ................................................................... 91. 第一節. CFAST 簡介與限制................................................................. 91. 第二節. CFAST 的輸入參數................................................................. 95. 第三節. CFAST 的模擬驗證................................................................. 97. 第六章. 結論 .......................................................................................... 99 -i-.

(7) 表 次 表 2-2-1. CNS65 32 表面試驗中耐燃性級別所判定的基準 ....................... 17. 表 2-2-2. 本研究所使用的室內裝修材料試體組合表.................................. 19. 表 2-2-3. 本研究所使用的室內裝修材料實驗數據 ..................................... 20. 表 2-2-4. 內裝修材料對應於火災現象的防火對策 ..................................... 21. 表 2-3-1. 未設撒水設備時燃燒屋內部氣體及溫度的影響........................... 28. 表 2-3-2. 裝設撒水設備後燃燒屋內部氣體及溫度的影響........................... 29. 表 2-4-1. 火災狀況與主動系統、被動系統間之關係表 .............................. 37. 表 3-2-1. 實驗設計配組表 ......................................................................... 49. 表 4-1-1. 焚燒實驗室內裝修材料之基本資料表 ......................................... 59. 表 4-1-2. 焚燒實驗室內裝修材料之基本熱性質表 ..................................... 60. 表 4-1-3. 圓錐量熱儀試驗結果(ISO 5660)............................................ 60. 表 4-1-4. 台北市地區觀光旅館客房火載量調查結果摘要表 ....................... 61. 表 4-1-5. 焚燒實驗火源之基本熱性質表.................................................... 62. 表 4-2-1. 人在高溫下的忍耐時間 .............................................................. 77. - ii -.

(8) 圖 次 圖 1-2-1. 研究流程圖 .................................................................................. 8. 圖 2-2-1. 可燃性室內裝修材料與耐燃性室內裝修材料燃燒生成氣體的變 化過程........................................................................................ 15. 圖 2-2-2. 易燃材料燃燒後產生危害的示意圖............................................. 16. 圖 2-2-3. CNS6532 表面試驗之曲線結果.................................................. 18. 圖 2-2-4. 火災成長階段所對應的防火設計措施圖 ..................................... 22. 圖 2-3-1. 火災成長與各階段防災設施對應措施之關係圖........................... 24. 圖 2-3-2. 有/無自動撒水設備在焚燒實驗中時間-溫度變化情形與標準時間 -溫度曲線的比較圖..................................................................... 27. 圖 3-1-1. 實驗場地 .................................................................................... 39. 圖 3-1-2. 實驗場地的儀器觀測室 .............................................................. 39. 圖 3-1-3. 放木疊架的鐵架及點火用的方形鐵盤 ......................................... 41. 圖 3-1-4. 焚燒室熱電偶的平面配置編號圖 ................................................ 41. 圖 3-1-5. 焚燒室熱電偶的側面配置編號圖 ................................................ 42. 圖 3-1-6. 集煙箱之採集口 ......................................................................... 43. 圖 3-1-7. 集煙箱及熱電偶位置圖 .............................................................. 43. 圖 3-1-8. 焚燒室集煙箱之採集口的平面配置圖 ......................................... 43. 圖 3-1-9. 焚燒室集煙箱之採集口的側面配置圖 ......................................... 44. 圖 3-1-10. 採集管位置 .............................................................................. 45. 圖 3-1-11. 焚燒室氣體分析用採集管的平面配置圖 ................................... 45. 圖 3-1-12. 焚燒室氣體分析用採集管的側面配置圖 ................................... 46 - iii -.

(9) 圖 4-2-1. 第一次焚燒溫度變化情形........................................................... 63. 圖 4-2-2. 第二次焚燒溫度變化情形........................................................... 65. 圖 4-2-3. 第三次焚燒溫度變化情形........................................................... 66. 圖 4-2-4. 第四次焚燒溫度變化情形........................................................... 67. 圖 4-2-5. 第五次焚燒溫度變化情形........................................................... 68. 圖 4-2-6. 第六次焚燒溫度變化情形........................................................... 69. 圖 4-2-7. 第一∼三次實驗 5#、6#溫度變化情形 .................................... 71. 圖 4-2-8. 第一~三次實驗 4#、10#溫度變化情形....................................... 72. 圖 4-2-9. 第一次實驗 1#∼4#溫度變化情形 .............................................. 73. 圖 4-2-10. 第一次實驗 7#∼10#溫度變化情形 .......................................... 73. 圖 4-2-11. 第二次實驗 1#∼4#溫度變化情形 ............................................ 75. 圖 4-2-12. 第二次實驗 7#∼10#溫度變化情形 .......................................... 75. 圖 4-2-13. 第三次實驗 1#∼4#溫度變化情形 ............................................ 76. 圖 4-2-14. 第三次實驗 7#∼10#溫度變化情形 .......................................... 76. 圖 4-2-15. 第一∼三次實驗的氧氣濃度值.................................................. 78. 圖 4-2-16. 第一∼六次實驗的氧氣濃度值.................................................. 79. 圖 4-2-17. 第一∼三次實驗的 CO 濃度值.................................................. 81. 圖 4-2-18. 第一∼六次實驗的 CO 濃度值.................................................. 82. 圖 4-2-19. 第一∼三次實驗的 co2 濃度值 .................................................. 84. 圖 4-2- 20 第一∼六次實驗的 CO2 濃度值 .................................................. 85 圖 4-2-21. 第一次實驗探測器動作時間 ..................................................... 87. 圖 4-2-22. 第二次實驗探測器動作時間 ..................................................... 88 - ii -.

(10) 圖 4-2-23. 第四次實驗的煙層高度/時間圖................................................. 89. 圖 4-2-24. 第五次實驗的煙層高度/時間圖................................................. 89. 圖 5-3-1. 第一次實驗室內溫度模擬........................................................... 97. 圖 5-3-2. 第二、三次實驗室內溫度模擬.................................................... 98. - iii -.

(11) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 第一章 緒論 第一節. 計畫背景、目的與重要性. 一、 計畫背景 從國外諸多文獻中均已證實無論建築法規或是消防安全法 規之發展過程中,社會、民眾、乃至於國家整體均付出相當慘 痛之人命傷亡與財物損失之代價;換言之,建築法規或是消防 安全法規中內容的更新、新工法與新技術及新材料之引進均是 源自於某種「亡羊補牢」心理,所做事後的補救措施,基本上 希望藉著法規內容的更新、修正來遏止類似災害的發生。但是 很 不 幸 地 是,世 上 主 要 的 建 築 法 規 在「 火 災 防 護 (fire protection)」 上 為 了 追 求 一 些 所 謂 「 未 知 的 價 值 (unknown value)」 (意 即 吾 人 常 掛 在 嘴 上 所 謂 「 消 防 安 全 」 一 詞 )而 制 定 一 系 列 之 規 範 , 但 是 結果卻無法真正落實「火災防護」工作到使用人、建築物內各 項 活 動 、 建 築 物 本 身 價 值 、 以 及 建 築 物 內 部 之 各 項 物 品 上 1。 美 國 學 者 Roux 和 Berlin 更 露 骨 地 指 出:從 歷 史 上 的 各 種 建 築 法 規 和法令中可以找到一個共通的發現就是:絕大部份的內容均是 只容許用唯一的一種方法來回答一個特定的問題。最後的結果 是產生一部既冗長又累贅的書-就是所謂的「現代建築規範 (modern building code)」, 它 一 方 面 既 顯 得 粗 糙 , 另 一 方 面 更 無 法滿足當前建築物構築上的真正需求,以及在合理成本下達到 所 謂 「 安 全 」 的 建 築 物 之 任 務 2。 對 法 規 撰 寫 者 (制 定 者 )以 及 消 防 工 程 師 而 言 , 他 們 所 面 臨 的. 1. H. J. Roux and G. N. Berlin,. “Toward a Knowledge – Based fire Safety System,” Design of Buildings for Fire. Safaty, ASTM STP 685, E. E. Smith and T. Z. Harmathy, Eds., Philadelphia: American Society for Testing and Materials, PP.3-13. 2. 同註 1。 -1-.

(12) 第一章 緒論. 一項重要議題是一旦當法規已經訂定或是消防安全設計已經完 成 之 時 , 如 何 來 決 定 建 築 物 居 民 的 人 命 危 險 (fire risk to life)程 度。以往,吾人之思維邏輯均藉著逐漸片面增加的方法 (incremental approach) 來 解 決 此 一 議 題 — 意 即 如 果 我 們 在 法 規 上增加一些要求,或是在設計上增加些消防安全設施等,只要 所增加的部份超越以往法規或是以往設計的話,就會比較安 全。換言之,這些措施採行結果可以減少居民的危險。唯當人 命之價值及財物價值日益受到重視、人類對火災本質日益瞭 解、以及各國在災害防救資源有限而力求經濟有效之訴求中, 世上各國莫不積極致力於具有成本效益觀念之人命安全和功能 性 規 範 (performance-based code)之 際,前 述 之「 逐 漸 增 加 的 方 法 」 已無法達到建構一個兼具整合性及合理性的建築物消防安全體 系 之 目 的 3。 因 此 , 為 建 構 一 個 整 合 性 且 具 合 理 性 的 建 築 物 消 防 安 全 體 系 , 我 們 必 須 尋 求 一 些 工 具 來 計 算 火 災 危 險 (fire risk), 俾能決定建築物本身或消防安全設計是否符合安全的水準 (safety level)。 同 時 , 從 建 築 物 個 體 之 需 求 上 找 出 各 種「 防 護 手 段 」 (protection measures)之 間 最 佳 之 組 合 , 既 可 符 合 安 全 需 求 事實的現況,亦能兼顧成本經濟之各種設計上之考量。 容 許「 代 替 性 之 設 計 」(alternative design)之 需 求 既 存 在 於 現 行「 規 格 性 規 範 」(specification code or prescriptive code)之 體 系 中 , 相 信 未 來 發 展 到 「 功 能 性 規 範 」 (performance – based code) 之體系時,均有其存在之事實與必要性。例如現行法規之條文 中 常 列 有 多 種 設 備 系 統 從 中 選 一 (例 如 建 築 技 術 規 則 設 計 施 工 篇 第 71 條 第 一 項 第 一 款 中 對 具 有 三 小 時 以 上 防 火 時 效 之 樑 構 造 體,列有四種設計之方式可從中選一,而均能具有三小時以上 之 防 火 時 效 ); 或 是 當 某 種 設 備 系 統 存 在 時 , 另 項 設 備 系 統 可 以 放 寬 標 準 或 予 以 免 設 (例 如 : [1]築 技 術 規 則 設 計 施 工 篇 第 79 條. 3. J. K. Richardson, D. Yung & G. V. Hadjisophocleous, “Calculating the Risk to Life to Occupants During A Fire,” Guest Lecture preseutation to faculty & staff on the Central Police University, Taoyuan, Taiwan, May 1996. -2-.

(13) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 有關防區劃圍面積之規定中,於該條文第二項列出如備有效自 動 滅 火 設 備 者 得 免 計 算 其 有 效 範 圍 樓 地 板 面 積 1/2;換 言 之,在 設有有效自動滅火設備之場所其防火區劃範圍面積可以放寬加 倍 計 算。[2]建 築 技 術 規 則 設 計 施 工 篇 88 條 有 關 內 部 裝 修 材 料 限 制 之 規 定 中,於 第 一 項 第 五 款 內 容 對 11 層 以 上 部 份 建 築 物 及 地 下 建 築 物,如 裝 設 自 動 撒 水 設 備 者,其 區 劃 面 積 得 加 倍 計 算 之 ; 換 言 之 , 如 前 述 [1]項 之 相 同 概 念 , 認 定 在 有 效 自 動 滅 火 設 備 ─ ─自動撒水設備之防護下,可達有效控制火勢延燒之效果,同 時 亦 可 接 受 在 較 大 區 劃 面 積 中 可 以 有 較 大 的 火 載 量 (fire load)等 ) 之規定,均足以說明在現行法規體系下,已容許某種程度「代 替性設計」之功能存在,以期能符合經濟、彈性、及有效的三 大 特 性。唯 對 各 種 設 備 系 統 之 間 可 代 替 程 度 (或 是 關 係 )或 是「 等 價 性 」(equivalency)如 何,則 仍 是 模 糊 而 不 清。反 觀 美 國 國 家 防 火 協 會 (National Fire Protection Association)所 出 版 NFPA101「 人 命 安 全 規 範 」(Life safety Code)中 有 關 室 內 裝 修 材 料 之 限 制 規 定 中對依法裝設合格自動撒水設備場所其室內裝修材料之火焰延 燒係數容許等級,僅容許「降一級」的放寬作法,與我國是不 管對象建築物內原有材料等級如何,一律加倍放寬之規定並不 相同。 因 此 , 從 上 述 的 文 獻 探 討 與 分 析 , 可 以 瞭 解「 等 價 觀 念 」或 由 該 觀 念 所 衍 生 出 之 「 代 替 性 設 計 」 (alternative design)是 未 來 我 國 推 動 性 「 功 能 性 規 範 」 (performance – based code)的 重 要 工 具與技術。同時,更待吾人進一步探討此一議題之相關規範及 技術。 在 一 項 符 合 經 濟 效 益 提 昇 消 防 安 全 的 努 力 中,許 多 世 上 先 進 國的法規援用了「等價選擇」的規範內容。此一規定容許採用 代替性安全設計之先決條件為如果設計者所設計之系統其安全 水準相等於原先法規所規定的安全水準。此一規定的內容留給 地 方 主 管 官 署 一 個 棘 手 的 困 難 是 如 何 決 定 特 質 (構 造 )的 對 等 性,其結果造成了各地政府在決定何者可以取捨,以及何者所 -3-.

(14) 第一章 緒論. 構成之合適的替代性設計可提供符合法規要求的安全水準等工 作 上 缺 乏 一 致 性 。 因 此 , 有 關 各 項 建 築 物 內 消 防 安 全 設 備 (施 ) 系統之間的代替研究變成極為重要,如何釐清不同火災防護手 段在「火災控制」之工作上是否扮演相同功能頗值吾作進一步 科學化的研究。 我 國 內 政 部 建 築 研 究 所 自 多 年 前 即 積 極 著 手 於「 建 築 物 防 火 安 全 研 究 之 中 程 計 畫 」,並 分 階 段 分 年 度 辦 理「 建 築 物 防 火 工 程 技 術 開 發 與 應 用 」 五 年 計 畫 , 第 二 個 五 年 計 畫 中 (87 年 7 月 至 92 年 6 月 )更 將「 性 能 防 火 法 規 」與「 防 火 設 計 準 則 及 評 估 方 法 」 二主題列為五大計劃內容中之二個重要研究方向與目標。多年 來 更 在 加 拿 大 國 家 研 院 (NRC)及 國 內 中 央 警 大 學 之 協 助 下,對 發 展 我 國「 建 築 物 火 災 危 險 度 及 成 本 評 估 」系 統 之 先 期 研 究 工 作 , 對如何建置一套可供執法人員、設計人員及業主使用之「建築 物火災危險度評估系統」有深入且詳實之探討,且有初步的研 究 成 果 4, 5。 而 本「 建 築 物 消 防 安 全 設 計 方 法 代 替 性 研 究 」之 系 列 研 究 的 提 出,則 正 可 使 得 我 國 未 來 要 推 動「 功 能 性 法 規 」(performance – based code)計 畫 更 趨 完 整 而 周 延 , 除 如 前 述 對 建 構 「 建 築 物 消 防安全評估系統」之研究有所助益外,更能輔以「代替性計」 (alternative design)或 是「 等 價 性 」(equivalency)之 相 關 研 究,可 進一步為我國建構一套可兼顧整合性、合理性、有效性、及經 濟性之建築物消防安全系統之法規及工程設計方法。. 4. 熊光華&David Yung,「國內高層建築物火災危險與消防安全成本評估電腦化應用之研究」,內政部建築 研究所 86 年委託專題研究成果報告書,台北市:內政部建築研究所,87 年 6 月。. 5. 熊光華&David Yung,「建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究」,內政部建築研究所 87 年委託專題研究成果報告書,台北市:內政部建築研究所,88 年 6 月。 -4-.

(15) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 二、 研究內容與目的 1. 探 討 屬 於 主 動 式 火 災 防 護 手 段 之 自 動 撒 水 系 統 及 屬 於 被 動 式火災防護手段之耐燃室內裝修兩者彼此間之替代關係。 2. 利 用 全 尺 寸 燃 燒 屋 之 實 驗 , 量 測 火 災 成 長 有 關 參 數 (例 如 氧 濃 度 、 CO/CO 2 濃 度 、 溫 度 、 熱 量 )進 行 比 較 分 析 , 藉 以 瞭 解 上述兩種火災控制手法之功能。 3. 利 用 「 兩 區 域 火 災 成 長 模 式 」 之 電 腦 軟 體 CFAST 進 行 室 內 火災成長延燒模擬,比對全尺寸燃燒屋實驗結果。 4. 評 估 自 動 撒 水 系 統 與 耐 燃 室 內 裝 修 之「 替 代 性 」或「 等 價 性 」 之定性與定量之關係。. 三、 重要性 1. 提 供 營 建 署 修 訂 相 關 法 規 之 依 據 。 2. 本 研 究 成 果 可 配 合 內 政 部 建 築 研 究 所 未 來 推 動「 建 築 物 防 火 安 全 技 術 開 發 及 應 用 研 究 (五 年 )計 畫 」 中 「 防 火 設 計 準 則 與 評 估 方 法 」及「 性 能 防 火 法 規 」等 二 大 主 題 之 推 動 , 發 揮 整 合性效果。 3. 本 研 究 之 研 究 成 果 可 配 合 內 政 部 建 築 研 究 所 過 去 多 年 所 進 行「 建 築 物 火 災 危 險 度 及 成 本 評 估 研 究 」成 果 ,對 未 來 我 國 推 行 建 築 消 防 安 全 相 關 「 功 能 性 法 規 」 (Performance-based Code)及 「 功 能 性 設 計 」 (Performance Design)之 工 作 中 , 提 供嘗試性之研究基礎,作為推廣使用之參考。. -5-.

(16) 第一章 緒論. 第二節. 研究方法、步驟與流程. 一、 研究方法 1. 文 獻 探 探 討 法 蒐 集 國 內 外 消 防 安 全 工 程 (fire safety engineering)領 域 中 及相關建築與消防法規中涉及針對不同性質火災防護手段彼 此之間之「可代替性」及「等價性」之文獻、研究報告、技 術 報 告。進 行 分 析 研 究,以 建 立 本 研 究 之 架 構 及 進 行 之 方 法 , 並確立實驗過程擬蒐集之各項參數與數據。 2. 實 驗 研 究 法 本 研 究 擬 進 行 全 尺 寸 燃 燒 屋 (full scale fire test)之 實 驗 研 究 方 法,以 期 對 二 種 不 同 性 質 之 火 災 防 護 手 段 (自 動 撒 水 設 備 及 室 內 裝 修 材 料 限 制 )之 消 防 安 全 設 計 彼 此 之 間 的 「 可 替 代 性 」 及 「 等 價 性 」 進 行 研 究 。 本 研 究 擬 採 用 2×2×2 變 異 分 析 (ANOVA)之 實 驗 設 計 方 式 , 對 燃 燒 屋 在 不 同 防 護 條 件 下 一 旦 起火後,各項火災成長參數進行量測、紀錄、並進行各項統 計分析。 3. 電 腦 模 擬 比 對 分 析 將 本 研 究 之 相 關 實 驗 環 境 條 件 及 實 驗 控 制 參 數 輸 入「 兩 區 域 火 災 成 長 電 腦 程 式 」 - CFAST 之 中 進 電 腦 模 擬 計 算 , 將 計 算結果與實驗結果進行比對分析。. -6-.

(17) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 二、 研究步驟 1. 蒐 集 文 獻 2. 擬 研 究 大 綱 及 架 構 3. 確 定 火 災 成 長 參 數 4. 確 定 二 種 不 同 性 質 火 災 防 護 手 段 5. 進 行 實 驗 設 計 、 室 內 裝 修 、 撒 水 設 備 裝 配 、 及 量 測 儀 器 裝 備 6. 進 行 實 驗 、 蒐 集 各 項 實 驗 數 據 7. 進 行 實 驗 數 據 分 析 8. 進 行 CFAST 電 腦 軟 體 之 模 擬 9. 撰 寫 初 步 研 究 成 果 報 告 10. 提 出 研 究 成 果. -7-.

(18) 第一章 緒論. 三、 研究流程圖 蒐集文獻. 確定研究主題 及大綱. 選取適當火災 成長參數. O2 濃度 CO 濃度 CO2 濃度 溫度 濃煙煙層下降. 進行實驗設計、室內裝 修、自動撒水設備、及量 測儀器之準備 期中簡報. 室內裝修材料之有 無及等級對各項參 數之影響 二種不同火災防護手 段對火災控制之效果 (依時間變化). 撒水設備之有無及撒 水頭動作前後對各項 參數之影響 對人命安全之衝擊 對建築物構造體之衝擊. 進行二種火災防護手 段之「可代替性」及「等 價性」之評估. 撰寫初步研究成果 期末簡報 提出研究成果. 圖 1-2-1. 研究流程圖 資料來源:本研究整理。. -8-.

(19) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 第三節. 預期完成之工作項目及具體成果. 1. 比較耐燃室內裝修的燃燒實驗屋中,有設置撒水設備與無設置撒水設 備,燃燒實驗屋(4m×4.5m×2.5m)內溫度的變化情形以及可能對人命 安全之危害情形。 2. 比較比較耐燃室內裝修的燃燒實驗屋中,有設置撒水設備與無設置撒 水設備,燃燒實驗屋(4m×4.5m×2.5m)內氧氣、一氧化碳、二氧化碳 的變化情形以及對可能人命安全之危害情形。 3. 研 究 成 果 併 入 本 所 建 築 技 術 規 則 第 三 章 規 定 修 正 計 畫 。 4. 為 建 築 研 究 所 發 展 性 能 防 火 工 程 及 評 估 準 則 相 關 研 究 工 作 參 考資料。 5. 為 我 國 未 來 建 構 一 套 可 兼 顧 整 合 性 、 合 理 性 、 有 效 性 、 及 經 濟性之功能性建築物消防(防火)安全法規與工程設計法工 作做奠基工作。. -9-.

(20)

(21) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 第二章 文獻探討 近年來台灣經濟快速成長,人民的生活水平也大幅的提升, 加上都市人口的急遽膨脹,都市建築或公共娛樂場所有朝向大 型化、高層化及複雜化的趨勢,且內部的裝修材質也越來越複 雜,所以當一有火災的發生時,這些場合就存在著大量人命傷 亡的危機,因此室內裝修材料採用不燃化的安全設計行為,對 於在初期火災中爭取人員的避難時間,就顯得相當的重要。故 本研究的目的則期望透過所蒐集的文獻資料中,針對室內裝修 材料的耐燃性部分,利用現有的相關性研究或測試的結果加以 整理,並摘錄出易燃裝修材料與耐燃裝修材料兩者之間防焰性 能的差異,能明顯的支持室內裝修材料若經過防火的設計或具 有防火性能,在火災成長的初期可以達到抑制火勢蔓延及延遲 閃燃現象之功效。. 第一節. 室內燃燒之特性. 室 內 火 災 是 一 種 受 限 於 空 間 內 的 燃 燒,是 建 築 物 火 災 的 重 要 形式。一般而言,除了住宅、商店、廠房、倉庫等建築物外, 汽車和火車的車廂、工廠的實驗室等都是典型的室內火災對 象,因而室內火災具有廣泛的研究對象。根據統計,發生室內 火 災 的 原 因 很 多 , 當 前 有 以 下 幾 點 :( 1)用 火 不 慎( 2)電 器 設 備 失 火 ( 3) 吸 煙 ( 4) 可 燃 物 的 自 燃 6。 為 了 對 於 室 內 火 災 有 基 本的了解,這裡首先說明一下室內火災的燃燒過程:. 一、 火災的發生 火 災 發 生 時 建 築 物 的 原 始 材 料 開 始 燃 燒,形 成 火 災 的 火 源. 6. 范維澄/主編,王清安、張人杰、霍然/編著,「火災科學導論」,大陸:湖北科學技術出版社,1991。 - 11 -.

(22) 第二章 文獻探討. 一方面是來自失去控制的火源,另一方面是由於各種可燃物 被加熱至超過其臨界溫度而自燃,不論是哪一種情況,要在 事前預測它們都是十分困難的,因為火災的發生形式與地點 是複雜且多變的。. 二、 初起火源的擴大 此 時 火 災 進 入 第 二 階 段,這 時 的 情 況 是 最 初 火 源 形 成 的 函 數。假使最初的火源一下子就點燃了室內的可燃物(出現火 苗) ,則 所 需 的 氧 量 就 變 的 很 大,因 此 在 一 個 封 閉 型 的 大 房 間 中,可燃物的數量將是此房間體積的函數。假如火災出現的 空間,氧氣濃度低於正常燃燒的臨界值,則處於汽化階段的 熱反作用將不再繼續,故火災會因燃燒的不完全而自然的中 止或降低發展速度。. 三、 火勢的延燒 所 謂 火 勢 的 延 燒 是 指 最 初 被 引 著 的 物 體 也 開 始 燃 燒,按 照 著火房間內各可燃物所處的位置即相互間的距離,又可以將 火勢的延燒進一步的細分成近距離延燒與較遠距離延燒兩種 狀況: ( 1) 近 距 離 的 延 燒:一 般 而 言,由 最 初 火 源 出 現 那 一 瞬 間 起 , 就存在著向其他相鄰可燃物延燒的可能。因為就其他可 燃物而言最初火源則扮演著一種能源的角色,此能源通 過對流與輻射的作用向附近其他可燃物傳導高熱,最後 點燃這些可燃物。 ( 2) 遠 距 離 延 燒 : 當 房 間 內 的 其 他 可 燃 成 分 不 在 火 源 附 近 , 火災不能形成連續的延燒,但是當可燃物暴露於火源的 傳熱範圍和氧氣狀況允許時,火勢仍然會延燒至其他的 可燃物上去。. 四、 閃燃現象的產生: - 12 -.

(23) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 此 階 段 著 火 已 經 轉 移 到 總 體 燃 燒 狀 態。此 時 此 刻 起,火 是 會表現出下列災害性的特徵: ( 1) 在 高 溫 熱 流 的 作 用 下 , 房 間 內 的 可 燃 物 均 遭 受 到 一 種 嚴 重 的 熱 損 害 , 其 受 熱 能 量 約 為 12~20W/cm 2 。 ( 2) 在 此 房 間 開 口 流 出 的 高 溫 熱 氣 流 已 威 脅 到 人 的 生 命 與 財 產安全。 ( 3) 此 時 滅 火 要 比 前 一 階 段 難 的 多 , 且 非 求 助 於 其 他 重 要 滅 火方法不可。 此階段的燃燒是一種暫時的現象,當火處於下一階 段 之 火 勢 充 分 發 展 階 段【 全 盛 期( Fully Develop Stage)】 時,燃 燒 就 不 再 是 由 現 存 的 可 燃 物 控 制,而 是 由 火 災 空 間中的空氣流量所控制。. 五、 火勢的充分發展階段【全盛期(Fully Develop Stage)】 此 時 火 災 幾 乎 進 入 一 個 較 穩 定 的 階 段,在 此 期 間,總 體 的 燃燒速度是相對不變的。著火房間的所有內表面均暴露於高 溫熱流中,此熱流將導致建築物結構及構件的毀壞。其毀壞 度是火災的熱流、熱物理性能及暴露時間等因素的函數,而 此階段燃燒所產生的火災熱流及其持續時間,決定了火災的 嚴重程度。. 六、 可燃物耗盡,火勢降低【衰退期(Decay Stage)】 當 可 燃 物 在 熱 作 用 下 所 揮 發 的 熱 氣 體 流 量 開 始 減 少 時( 可 燃材料耗盡) ,則 著 火 空 間 中 的 熱 強 度 開 始 降 低。此 時 汽 化 溫 度降低的速度取決於可燃物的最初質量和它們的幾何形狀以 及開口的尺寸和牆板的性能。 總 之,在 一 個 房 間 導 致 火 勢 蔓 延 的 主 要 參 數 是:氧 氣 的 供 給 量 、 熱 學 參 數 、 可 燃 物 的 分 佈 及 特 性 7。. 7. 李引擎、熊洪、李淑惠、王維中編著,「建築安全防火設計手冊」,河南科學技術出版社,1998 年 8 月。 - 13 -.

(24) 第二章 文獻探討. 第二節 室內裝修材料與火災成長之相關性 在 室 內 火 災 的 歷 程 中,依 溫 度 與 火 災 規 模 可 分 為 上 述 所 提 之 六 個 階 段 :( 1) 火 災 的 發 生 ( 2) 初 起 火 源 的 擴 大 ( 3) 火 勢 的 延 燒 ( 4) 閃 燃 現 象 的 產 生 ( 5) 火 勢 的 充 分 發 展 階 段 【 全 盛 期 ( Fully Develop Stage)】 ( 6)可 燃 物 耗 盡,火 勢 降 低【 衰 退 期( Decay Stage)】 8. 。若室內裝修材料是易燃材質,對於火場而言會形成強勢的火載. 量,將 藉 由 輻 射、對 流、傳 導 等 熱 傳 方 式 使 整 個 火 場 的 溫 度 上 升 , 加速了燃燒的速度同時也增加了火災的猛烈度。藉由以上的描述 可 知 , 室 內 裝 修 材 料 的 引 燃 性 、 火 焰 延 燒 ( 表 面 燃 燒 性 )、 與 熱 釋 放 率( 發 熱 量 )可 以 說 是 火 災 歷 程 中,非 常 重 要 的 三 個 參 考 因 子 , 若能瞭解這些裝修材料在火災中產生的特性,對於研究火災發展 的情形、預測火災的成長與閃燃的發生,是相當具有幫助的。. 一、 室內裝修材料對火災現象的影響 當 室 內 火 災 發 生 閃 燃 後,熱 釋 放 速 度 會 很 快 增 大 到 相 當 大 的 值 , 室 內 往 往 可 出 現 1000℃ 以 上 的 高 溫 , 這 種 狀 況 將 一 直 持續到可燃揮發成份的產生速率降低為止。實際上許多火災 的燃燒程度都會發展至閃燃的猛烈程度,由於熱應力的作用 會破壞建築物的整體結構,所以為了使建築物的結構不受毀 壞,採用耐燃的室內裝修材料或使用耐火性良好的建築材料 就顯現出相當的重要。目前,在建築裝修中使用的大部分裝 修材料都是對火十分敏感的普通材料,而絕大數建築火災都 是由室內裝修材料失火開始進而擴大蔓延的。因此,室內裝 修材料的耐燃性已成為火災是否會造成嚴重的人命傷亡與財 物 損 失 的 關 鍵 之 一。由 下 圖 9可 看 出 可 燃 性 室 內 裝 修 材 料 與 耐 燃性室內裝修材料兩種情況下燃燒生成氣體的變化過程。. 8. 同註 7。. 9. 同註 7。 - 14 -.

(25) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 圖 2-2-1. 可燃性室內裝修材料與耐燃性室內裝修材料燃燒生成氣 體的變化過程. 資 料 來 源 : 李 引 擎 、 熊 洪 、 李 淑 惠 、 王 維 中 編 著 ,「 建 築 安 全 防 火 設 計 手 冊 」, 河 南 科 學 技 術 出 版 社 , 1998 年 8 月 。. 經 由 許 多 的 實 驗 證 明,可 燃 性 的 建 築 裝 修 材 料 在 較 低 的 輻 射作用下就會燃燒,而耐燃性的裝修材料要在較高的輻射熱 量下才會燃燒,此外,可燃性材料一旦受高溫即容易釋放大 量的濃煙和有毒氣體,造成人員的傷亡。室內裝修材料若是 易燃性對火災現象的影響有下列幾點主要的特點: ( 1) 材 料 表 面 會 使 通 過 的 火 勢 進 一 步 的 延 燒 。 ( 2) 影 響 火 災 起 火 至 閃 燃 發 生 的 燃 燒 速 度 , 同 時 也 縮 短 了 發生閃燃的時間。 ( 3) 產 生 濃 煙 及 有 毒 氣 體 , 造 成 人 員 的 傷 亡 。 ( 4) 增 大 了 火 載 量 , 助 長 了 火 災 猛 烈 度 。. - 15 -.

(26) 第二章 文獻探討. ( 圖 2-2-2) 繪 出 了 易 燃 材 料 燃 燒 後 產 生 危 害 的 示 意 圖 10 產生高溫 火. 火焰擴大. 財物損 失. 腐蝕氣體 材料 燃燒. 氣 有毒氣體. 氧氣不足. 火災 原因 煙. 人員傷 亡. 濃煙燻黑. 煙霧瀰漫. 圖 2-2-2. 易燃材料燃燒後產生危害的示意圖. 資 料 來 源 : 李 引 擎 、 熊 洪 、 李 淑 惠 、 王 維 中 編 著 ,「 建 築 安 全 防 火 設 計 手 冊 」, 河 南 科 學 技 術 出 版 社 , 1998 年 8 月 。. 鑑 於 室 內 裝 修 材 料 是 十 分 重 要 的 火 災 引 發 體,為 了 避 免 室 內 空 間 火 勢 的 迅 速 發 展,所 以 必 須 考 慮 裝 修 材 料 的 防 火 性 能。. 二、 室內裝修材料之基本防火性能 在 火 場 發 生 閃 燃 時,人 員 在 室 內 已 難 存 活,因 此,在 建 築 物的防火設計上,使閃燃時間延遲 1 秒鐘以上的措施也可謂 是重要的,而在這個短暫的避難時間內,往往是決定生死存 亡的重要時刻,而室內裝修材料防火的主要目的,在防止小 火源的發生與避免擴大延燒的同時,也具備了延長閃燃發生 的時間甚至防止閃燃的發生,這對火場中人員的避難與安全 10. 同註 7。 - 16 -.

(27) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 的 程 度 有 極 正 面 的 幫 助。而 在 CNS6532 表 面 試 驗 的 結 果,乃 是用來探討內裝材料表面受到類似平常火災狀況之加熱所表 現 的 著 火 性、燃 燒 性 及 發 煙 性。故 CNS6532 表 面 試 驗 可 以 清 楚的明白室內裝修材料的組合是否具有法規的耐火程度,而 CNS6532 表 面 試 驗 中 耐 燃 性 級 別 所 判 定 的 基 準 如 下 表 :. 表 2-2-1. CNS65 32 表 面 試 驗 中 耐 燃 性 級 別 所 判 定 的 基 準. 耐燃級別. 耐燃 1 級. 耐燃 2 級. 耐燃 3 級. 加熱時間. 10 分鐘. 10 分鐘. 6 分鐘. 試驗開始後 3 未超過參考溫度曲 分鐘內未超過 同左. 排氣溫度曲線(tc) 線(tc 無). 參考溫度曲線. 判 (tc>180 秒) 定 θ. 溫度時間面積(td ). 0. 100 以下. 350 以下. 30 以下. 60 以下. 120 以下. 項 發煙量(CA) 目 餘焰(tl). 加熱結束後無 30 秒以上的餘焰(tl<30 秒) 貫穿至試體背面之裂隙寬度未超過板厚的. 龜裂(Ck) 1/10 以上 資 料 來 源 : 陳 逸 聰 ,「 視 聽 歌 唱 娛 樂 場 所 KTV 室 內 裝 修 材 料 防 火 性 能 之 研 究 」, 中 原 大 學 室 內 設 計 學 系 碩 士 論 文 , 民 國 86 年 7 月 , 頁 65。. - 17 -.

(28) 第二章 文獻探討. 圖 2-2-3. CNS6532 表 面 試 驗 之 曲 線 結 果. 資 料 來 源 : 陳 逸 聰 ,「 視 聽 歌 唱 娛 樂 場 所 KTV 室 內 裝 修 材 料 防 火 性 能 之 研 究 」, 中 原 大 學 室 內 設 計 學 系 碩 士 論 文 , 民 國 86 年 7 月 , 頁 63。. 判 定 基 準 11 1. 試 體 排 氣 溫 度 曲 線 超 過 標 準 溫 度 曲 線 (標 準 板 排 氣 溫 度 曲 線 加 50℃ 所 得 曲 線 )之 最 初 時 間 (tc);用 來 表 示 著 火 性 (ignitability)。 試 材 tc 愈 小 , 愈 易 著 火 。 2. 溫 度 時 間 面 積 ( td. θ. ) ,即試體排氣溫度曲線超過標準溫度. 曲 線 所 圍 成 部 分 之 面 積 (單 位 ℃.min);用 來 表 示 發 熱 性 (heat release); td 愈 大 , 發 熱 量 愈 大 。. 11. 陳逸聰,「視聽歌唱娛樂場所 KTV 室內裝修材料防火性能之研究」,中原大學室內設計學系碩士論文, 頁 64。 - 18 -.

(29) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 3. 發 煙 係 數 (CA), 即 發 煙 量 曲 線 所 出 現 之 最 大 測 值 ;用 來 表 示 發 煙 性 (smoke generation)。 CA 愈 大 , 發 煙 量 愈 大 。 4. 背 面 溫 度,即 背 面 溫 度 曲 線 所 出 現 之 最 大 測 值;用 來 表 示 傳 熱性。溫度愈高,表示透過板厚之熱量愈大。 5. 餘 焰 時 間, 主 副 熱 源 終 止 起, 試 體 表 面 火 焰 持 續 的 時 間 長 ; 用 來 表 示 自 熄 性 (self- extinguish ability)。 6. 龜 裂;有 無 顯 著 貫 穿 板 全 厚 之 裂 隙。若 有,測 其 背 面 裂 隙 寬。 以上除背面溫度之外,其餘性質均是判定建材耐燃性等 級之評估項目,各等級之合格基準。 本研究的室內裝修材料試體有以下兩種組合: 表 2-2-2. 本研究所使用的室內裝修材料試體組合表. 項次 裝修材料種類 1. 耐燃裝修材料. 2. 易燃裝修材料. 室內裝修材料 (牆面)矽酸鈣板 (天花板)矽酸鈣板 (牆面)普通合板 (天花板)普通合板. 壁紙種類 + 防焰壁紙(215g/m2) + 一般壁紙(250 g/m2) 資料來源:本研究整理。. 又 依 據 中 原 大 學 室 內 設 計 學 系 研 究 生 陳 逸 聰 , 於 民 國 85 年所發表的碩論中,整理出室內常用的裝修材料,作為耐燃 材 料 表 面 試 驗 法 ( CNS6532-A1331) 之 依 據 , 進 而 測 試 其 耐 燃性能,試驗的過程中有測試此次研究案所選用之兩種組合 的 室 內 裝 修 材 料,而 且 經 過 CNS6532 表 面 試 驗 所 得 到 的 結 果 是判定:耐燃裝修(防焰壁紙+矽酸鈣板)這一組材料符合 耐燃 3 級的防火程度;易燃裝修(普通壁紙+普通合板)這 一組材料未達耐燃 3 級的防火程度。其針對此兩組的實驗數 據 如 下 12: 12. 陳逸聰,「視聽歌唱娛樂場所 KTV 室內裝修材料防火性能之研究」,中原大學室內設計學系碩士論文, - 19 -.

(30) 第二章 文獻探討. 表 2-2-3 試體材料+裝 飾面. 加熱 時間 (min). 防焰壁紙+ 矽酸鈣板 普通壁紙+ 普通合板. 本研究所使用的室內裝修材料實驗數據 Tc:排氣 溫度超過 標準曲線 時間(sec). θ. td :溫度 時間面積 o. C min. CA:發 煙係數. CNS6532. tl:餘焰 時間. Ck:龜裂. (sec). 表面試驗 判定耐燃 等級. 10. 〉10min. 0. 71. 0. 無. 3級. 6. 96.6sec. 388min. 87.3. 36.6sec. 貫穿. 未達 3 級. 資 料 來 源 : 陳 逸 聰 ,「 視 聽 歌 唱 娛 樂 場 所 KTV 室 內 裝 修 材 料 防 火 性 能 之 研 究 」, 中 原 大 學 室 內 設 計 學 系 碩 士 論 文 , 民 國 86 年 7 月 , 頁 70。. 同時陳氏也可歸納出以下幾點重點: ( 1) 基 材 底 板 之 耐 燃 防 火 性 能 越 佳 , 其 材 料 綜 合 耐 燃 性 亦 越佳。 ( 2) 表 面 飾 面 貼 材 的 耐 燃 性 能 越 佳 , 對 初 期 的 微 火 源 有 防 止擴大延燒的作用。 ( 3) 基 材 底 板 的 耐 燃 程 度 重 要 性 大 於 表 面 飾 面 貼 材 的 耐 燃 性。 ( 4) 經 過 防 焰 處 理 的 飾 面 材 在 火 災 初 期 , 對 抑 制 火 焰 延 燒 有大的功效,但在發煙性則不盡理想。 ( 5) 易 燃 材 料 合 板 的 裝 修 , 將 使 火 焰 擴 大 繼 續 , 產 生 大 量 的熱和煙,並會提前閃燃,造成重大傷害。 所以在火災機率高且有大量人群存在的公眾使用場所, 其天花板的基底板材應使用耐燃 1 級的矽酸鈣板或石膏板, 而搭配的表面裝飾貼材,也應以防焰處理為主(如防焰壁 紙 ),雖 然 其 發 煙 量 較 多,但 對 抑 制 火 焰 擴 大 有 絕 對 的 幫 助 。. 民國 86 年 7 月,頁 70。 - 20 -.

(31) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 三、 以室內裝修材料作為建築物防火對策 建 築 物 防 火 安 全 設 計 上 的 最 終 目 標 不 外 乎 :( 1) 防 止 起 火 及 火 勢 擴 大,減 少 財 物 損 失( 2)保 證 安 全 疏 散,確 保 生 命 安 全 ( 3) 防 護 建 築 物 不 致 因 火 災 造 成 損 壞 與 波 及 鄰 房 ( 4) 提供消防搶救人員於執行救災時之必要設施。 為達以上的目標,建築物防火的設計可從建築結構、防火 性能、防火區劃、內部裝修的耐燃性、防阻火災設備、及避難 對策等方面著手。而在內部裝修上,係要求防止建築物內地 毯、窗簾、沙發、家具等物品著火,如加上牆壁、天花板等使 用不燃材料,則火勢之引燃體將受到抑制,縱 橫雙向之延燒即 可受到遏阻,火勢就能被侷限於一處而不致延燒擴大。 下 表 整 理 出 室 內 裝 修 材 料 對 應 於 火 災 現 象 的 防 火 對 策 : 13 表 2-2-4. 內裝修材料對應於火災現象的防火對策. 火災現象 防火對策 整體狀況 熱 煙 對熱 對煙 ↑ 燃燒 發煙 降低起火 降低起火 出火 ↓ 著火 發煙量增加 防焰處理 防焰處理 ↑ 著火 發煙量增大 內部裝修不燃化 降低發煙速度 成長 ↓ F.O 發煙量急增 延緩 F.O 的發生 延緩 F.O 的發生 向上擴 利用建築或消防手 向上流動蔓延 耐火設計防止著火 大延燒 段防止流動蔓延 ↑ 擴大延燒 煙上昇向空中 延燒 防止延燒 ↓ 蔓延 大火 建築物群之不燃化 資 料 來 源 : 陳 火 炎 、 簡 賢 文 、 丁 育 群 ,「 建 築 技 術 規 則 性 能 防 火 法 規 轉 換 之 研 究 」, 內 政 部 建 築 研 究 所 , 民 國 87 年 6 月 , 頁 10。. 13. 陳火炎、簡賢文、丁育群,「建築技術規則性能防火法規轉換之研究」,內政部建築研究所,民國 87 年 6 月,頁 10。 - 21 -.

(32) 第二章 文獻探討. 由上表可看出室內裝修材料的防火性能對於抑制初期火災 的發展有很大的功效,並 且可以延遲閃燃的發生,但 是當火勢 發展至向上延燒時,就失去其阻火的作用。同 時也就室內裝修 材 料 的 防 火 性 能( 不 燃 性 )歸 類 出 其 在 火 災 成 長 階 段 所 對 應 的 防 火 設 計 措 施 如 下 圖 : 14 內部裝修不 燃化. 起火. 內部裝修不 燃化. 閃燃. 內部裝修不 燃化. 水平方向之擴大. 上方之擴大. 全面燃 燒. 滅火. 圖 2-2-4. 火災成長階段所對應的防火設計措施圖. 資 料 來 源 : 簡 賢 文 ,「 建 築 物 火 災 安 全 計 畫 之 研 究 」, 警 專 學 報 , 第 一 卷 第 六 期 , 台 北 : 台 灣 警 察 專 科 學 校 , 1993 年 6 月 , 頁 5。. 由上圖中可看出: ( 1) 在 起 火 後,如 內 部 裝 修 材 料 具 不 燃 性,可 以 阻 止 閃 燃 現 象 的發生。 ( 2) 在 起 火 後 閃 燃 發 生,如 內 部 採 用 耐 燃 性 裝 修 材 料 可 以 阻 止 火勢之水平方向延燒擴大。 ( 3) 在 起 火 後 閃 燃 發 生 並 向 水 平 方 向 擴 大 延 燒,如 內 部 採 用 不 燃化裝修材料可以阻止火勢向垂直方向擴大延燒。. 14. 簡賢文,「建築物火災安全計畫之研究」,警專學報,第一卷第六期,台北:台灣警察專科學校,1993 年 6 月,頁 5。 - 22 -.

(33) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 第三節 室內裝修與自動撒水設備之關係 一、 自動撒水設備與室內裝修之相關法規 長 久 以 來 國 內 業 者 及 建 築、消 防 設 計 人 員 視 自 動 撒 水 系 統 之設置為一沈苛之成本付出,這當中除了營建成本的增加以 外,對 工 程 進 度 與 室 內 裝 修 之 配 合 與 美 觀 上 的 考 量 都 有 或 多 或 少 的 影 響 , 民 間 業 者 總 有 這 麼 一 層 疑 慮 :「 自 動 撒 水 設 備 真 的 有用嗎?」事實上依相關之研究及統計資料可做一說明: ( 1) NFPA 的 統 計 , 在 裝 有 正 常 功 能 正 常 的 自 動 撒 水 設 備 在 發 生 火 災 中 除 了 爆 炸、閃 燃 及 救 災 行 動 之 死 傷 外,不 曾 有 過 兩 人 以 上 死 亡 的 案 例,且 裝 有 自 動 撒 水 設 備 能 將 發 生 火 災 所 造 成 的 財 物 損 失 降 為 未 裝 自 動 撒 水 設 備 的 1/2 ∼ 2/3。 15 ( 2) 根 據 G. Ramachandran 區 劃 空 間 內 火 災 時 , 設 有 自 動 撒 水 設 備 發 生 閃 燃 的 機 率 為 未 設 自 動 撒 水 設 備 時 的 1/3, 其燒損的面積亦理所當然比未設自動撒水設備時來的 少 。 16 但 是 這 些 優 點 因 為 太 過 空 泛,業 者 感 受 不 到,除 非 牽 涉 到 保 險 費 率,否 則 業 者 所 在 意 的 是 除 了 法 令 上 要 求 的 項 目 外,主 動增設自動撒水設備能有何減免措施? 在 現 行 的 建 築 技 術 規 則 及 NFPA101 都 有 相 關 之 規 定 如 下 ( 1) 設 計 施 工 篇 第 88 條 室 內 裝 修 規 定 , 凡 設 有 自 動 撒 水 設 備 及 排 煙 設 備 者 其 室 內 裝 修 得 不 受 限 制,若 為 十 一 層 以 上之樓層及地下建築物設有自動撒水設備時其防火區 劃面積得加倍。. 15. Milosh T.Puchorsky, P.E., Automatic Sprinkler Systems Handbook, National Fire Protection Association, 1996, p7.. 16. G. Ramachandran/原著,林元祥節譯,「以機率為基礎的建築消防設計(第一部份)」,新知譯粹,第 13 卷第 4 期,中央警察大學印行,民國 86 年 10 月,頁 1~11。 - 23 -.

(34) 第二章 文獻探討. ( 2) 第 79 條 規 定 設 有 自 動 撒 水 設 備 時 其 防 火 區 劃 得 由 原 1500 平 方 公 尺 放 寬 為 3000 平 方 公 尺 ( 原 2250 平 方 公 尺 )。 ( 3) NFPA101 對 於 居 室 通 往 出 入 口 走 廊 之 室 內 裝 修 , 與 走 廊長度的限制,在設有自動撒水設備時有放寬之規定, 且設有自動撒水設備時其二出入口之最大重複步行距 離 亦 可 放 寬 17。 但 是 自 動 撒 水 設 備 與 上 述 的「 防 火 區 劃 」、「 室 內 裝 修 」之 「 等 價 替 代 」便 是 牽 涉 到 目 前「 功 能 性 法 規 」所 探 討 的 問 題 。. 二、 自動撒水設備與室內裝修對火災成長的影響 由圖示可依下列二方面說明:. 圖 2-3-1. 火災成長與各階段防災設施對應措施之關係圖. 資 料 來 源 : 簡 賢 文 ,「 建 築 物 火 災 安 全 計 畫 之 研 究 」, 警 專 學 報 , 第 一 卷 第 六 期 , 台 北 : 台 灣 警 察 專 科 學 校 , 1993 年 6 月 , 頁 5。. 17. Life Safety Code, NFPA101, 1994. - 24 -.

(35) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 火 災 成 長 與 各 階 段 防 災 設 施 對 應 措 施 之 關 係 18: (1)撒 水 設 備 之 功 能 起火後如設有撒水設備可發揮阻止閃燃發生的作用而 滅火。 若發生閃燃可撒水設備可發揮阻止水平方向的延燒擴 大。 起火後發生閃燃並向水平方向延燒擴大,若設有撒水 設備可發揮阻止垂直方向的延燒擴大。 起火後發生閃燃而向水平及垂直方向延燒擴大時,若 設有撒水設備可發揮阻止向鄰近空間全面擴大的的延 燒。 (2)內 部 裝 修 的 功 能 起火後如內部裝修採不燃材料,可阻止閃燃的發生。 起火後如閃燃發生,內部裝修採不燃材料可阻止水平 方向的延燒擴大。 起火後發生閃燃並向水平方向延燒擴大,若內部裝修 採不燃材料阻止垂直方向的延燒擴大。. 三、 影響室內燃燒閃燃的因素19 影 響 室 內 燃 燒 到 閃 燃 發 生 時 間 ( F.O.T) 的 長 短 , 有 很 多 因 素,其 中 室 內 裝 修 內 部 裝 潢 材 料 的 特 性,佔 很 大 的 因 素,茲 就下列幾點說明: (1) 裝 潢 材 料 的 位 置 : 閃 燃 發 生 時 間 的 長 短 , 係 由 室 內 空 間 容 積 與 可 燃 性 混 和 氣 蓄 積 速 度 之 比,以 及 燃 燒 所 生 之 熱 積 蓄 速度而定。其中同種類等面積之裝潢材料中,影響最大之. 18. 簡賢文,「建築物火災安全計畫之研究」,警專學報,第一卷第六期,台北:台灣警察專科學校,1993 年 6 月,頁 5。. 19. 熊光華,「建築物火載量與建築物防火安全設計之研究」,中央警官學校警政研究所碩士論文,民國七 十三年。 - 25 -.

(36) 第二章 文獻探討. 部位為天花板面,若天花板為易燃裝修時,火焰沿天花板 向 外 延 燒 其 熱 輻 射 對 地 板 面 其 他 未 燃 的 可 燃 物 預 熱,更 縮 短 F.O.T。 其 次 為 牆 面 , 影 響 最 小 者 為 地 板 。 故 建 築 技 術 規 則 設 計 施 工 篇 第 88 條 室 內 裝 修 在 樓 地 板 面 起 高 度 1.2 公 尺以下得不受限制規定。 (2) 裝 潢 材 料 的 燃 燒 性 : 依 日 本 學 者 齊 藤 文 春 之 實 驗 , 可 燃 材 料 之 普 通 合 板 大 約 在 六 分 鐘 後 即 發 生 激 烈 之 閃 燃,耐 燃 材 料 之 合 板 大 約 較 普 通 合 板 晚 一 至 二 分 鐘,但 不 燃 材 料 之 石 膏 板 其 F.O.T 更 遲 溫 度 亦 較 低 。 (3) 裝 潢 材 料 的 熱 傳 導 率 : 熱 傳 導 率 低 的 材 料 保 溫 性 佳 , 熱 擴 散 慢 , 縮 短 F.O.T 亦 使 溫 度 顯 著 提 高 , 鋼 筋 混 凝 土 壁 不 裝 修溫度上昇較緩慢,閃燃之狀況較不明顯。 (4) 裝 潢 材 料 的 厚 度 : 材 料 厚 度 太 薄 者 因 熱 容 量 小 一 旦 受 熱 頓 時 形 成 雙 面 加 熱 , F.O.T 便 大 為 縮 短 。 影響室內燃燒時的溫度及閃燃之發生與否,通常區劃空間 內 閃 燃 發 生 時 有 幾 點 特 徵 1. 天 花 板 溫 度 約 達 到 攝 氏 600 度 (Hägglund etal, 1974) , 2. 地 板 熱 通 量 約 20Kw/m 2 (Waterman, 1972),3.氧 濃 度 在 10﹪ 以 下。故 欲 增 長 危 險 情 境 發 生 的 時 間 , 最有效的方式為降低室內溫度,改變室內溫度最簡單的方式無 非是從內裝不燃化或設置撒水設備來著手。. - 26 -.

(37) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 四、 撒水設備對室內燃燒溫度的影響 如 圖 示 20. 圖 2-3-2. 有 /無 自 動 撒 水 設 備 在 焚 燒 實 驗 中 時 間 -溫 度 變 化 情 形 與 標 準 時 間 -溫 度 曲 線 的 比 較 圖. 資 料 來 源 : 熊 光 華 ,「 建 築 物 火 載 量 與 建 築 物 防 火 安 全 設 計 之 研 究 」, 中 央 警 官 學 校 警 政 研 究 所 碩 士 論 文 , 民 國 73 年 。. 如圖示,設有自動撒水設備縱使不一定能一舉滅火,但卻 能將室內火場溫度控制在一定溫度以下,或延長閃燃發生的時 間。圖中未設自動撒水設備的曲線,在不到五分鐘時溫度即達 到 600 度 以 上 , 而 設 有 自 動 撒 水 設 備 的 曲 線 則 延 至 十 幾 分 鐘 以 後 。 雖 然 仍 達 到 600 度 以 上 之 高 溫 , 但 至 少 能 加 長 危 險 情 境 發 生前的逃生時間。. 20. 熊光華,「建築物火載量與建築物防火安全設計之研究」,中央警官學校警政研究所碩士論文,民國七 十三年。 - 27 -.

(38) 第二章 文獻探討. 五、 撒水設備對燃燒室內部氣體及溫度的影響21 (1) 未 裝 撒 水 設 備 時 表 2-3-1. 未設撒水設備時燃燒屋內部氣體及溫度的影響. Data summary of standard quick-response sprinkler performance in hotel-occupancy type test fires. (Source: Cote, 1983, P.100) Test Number. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Room of Origin. 1. 2. 3. 5. 1. 4. 3. 5. 2. 1. 3. Arson Smoldering Waste Arson Arson Maid’s Waste Maid’s Smoldering Arson. Arson Fire. Description Fire. on Bed. basket Fire. Fire. Cart. basket. Cart. 85°/75. 84°/78. 86°/77 87°/78 86°/80 86°/77 86°/80 87°/80. %. %. Bed. Fire. (no sprinklers). 86°/77. 86°/77. 86°/76. %. %. %. 36. 12,018. Temp (°) /%RH %. %. %. %. %. %. Maximum Levels Before Sprinkler Activation CO(ppm)-5 ft. level. 56. 160b. 160. 61. 194. 761. 176. N/Dd. 19. CO(ppm)-3 ft. level. 12. Not used. 202. N/Dd. 157. 402. 113. N/Dd. N/Dd. 1. 285. 19. --. 31. 57. 137. --. 67. 57. 6,454. HCN(ppm). 0.8. 1.1. 1.3. N/Df. N/Df. N/Df. 0.2. 0.1. N/Df. 0.5. 49. HCI(ppm). N/Df. 19. 108. N/Df. 32. 75. 65. 11. N/Df. N/Df. 115. Smoke(% trans). 16%. 18%. 35% 100% 26%. 2%. 51%. 33%. 64%. 92%. 1%. Temp(℉)- head. 136°. 114°. 167°. 147℃. 105°. 139°. 131°. 137℃. 88°. 90°e. 1,623°. Temp(℉)-5 ft. level. 138°. 109°. 160°. 115°. 130°. 99°. 123°. 93°. 89°. 157°. 816°. Temp(℉)- ceiling. 246°. 106°. 193°. --. 119°. 179°. 139°. 122°. 91°. 141°. 1,073°. --. --. --. --. 131°. 107°. 108°. --. --. 165°. --. 0:39. --. 6:05. 0:15. 0:06. 2:10. 14:38. 1:55. --. 1:09. --. Malfunc.. 10,023. CO(ppm)-5 ft. corridor. Temp(℉)- pipe Sprinkler activation. 資 料 來 源 : John L. Bryan, “Automatic Sprinkler and Standpipe Systems”, National Fire Protection Association, 1997, pp252-253.. 21. John L. Bryan, Automatic Sprinkler And Standpipe Systems National Fire Protection Association, 1997, pp.252-253. - 28 -.

(39) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. (2) 裝 設 撒 水 設 備 後 表 2-3-2. 裝設撒水設備後燃燒屋內部氣體及溫度的影響 Maximum Levels After Sprinkler Activation. CO (ppm)-5 ft. level. 432. --. 276. 116. 778. 3,503. 646. 2,646. --. 199. --. CO (ppm)-3 ft. level. 197. --. 407. 45. 683. 6,196. 584. 2,179. --. Malfunc.. --. CO (ppm)-5 ft. corridor. 172. --. 18. --. 100. 77. 179. --. --. 70. --. HCN (ppm). 0.3. --. 0.3. N/Df. N/Df. 0.8. 1.6. 1.1. --. 0.2. --. HCI (ppm). N/Df. --. 22. N/Df. 22. 188. N/Df. 167. --. N/Df. --. Smoke (% trans). 2%. --. 1%. 63%. 19%. 1%. 0%. 1%. --. 16%. --. Temp (℉) head. 111°. --. 94°. 101. 101°. 116°. 170°a. 99°. --. 93°a. --. Temp (℉) - 5 ft. level. 166°a. --. 161°a. 112°. 120°. 98°. 130°a. 106°a. --. 158°a. --. Temp (℉) - ceiling. 298°. --. 121°. --. 119°. 146. 189°a. 166°a. --. 85°. --. --. --. --. --. 133°a. 94°. 127°a. --. --. 91°. --. Temp (℉) - pipe. a. Temperature increase for 10 to 20 sec after sprinkler activation, then marked reduction in temperature.. b. Malfunction of instrument at 77:00 into test.. c. First head to activate.. d. N/D = none detected.. e. Low temperature, possibly due to thermocouple malfunction.. f. Below minimum detection limits: HCN-0.1 ppm, HCI-5.0 ppm.. 資 料 來 源 : John L. Bryan, “Automatic Sprinkler And Standpipe Systems”, National Fire Protection Association, 1997, pp252-253.. 六、 撒水設備對室內環境條件的影響22 依 日 本 做 過 的 全 尺 寸 房 間 ( 3.8m×3.6m×2.4m) 焚 燒 試 驗 , 該項實驗設計為其內部堆置木疊架、以庚烷為點火源引燃,研 究結果顯示隨著撒水頭的動作對室內的煙層及氣體濃度,有顯 著的影響如下: ( 1) 撒 水 頭 動 作 後 燃 料 消 耗 率 迅 速 下 降 煙 與 熱 亦 下 降 。 ( 2) 有 些 實 驗 在 撒 水 頭 動 作 後,原 本 達 穩 態 的 煙 層,被 放 水 所激起的氣流擾動,而使煙迅速充滿整個房間。. 22. Aj Sekizawa, Akio Takemoto, Daisuke Kozeki, Eiji Yanai, Keiko Suzuki, Experimental Study On Fire Hazard of Residential Fire Before and After Sprinkler Activation , Fire Research Fire Defense Agency , 3-14-1, Nakahara Mitaka. - 29 -.

(40) 第二章 文獻探討. ( 3) 許 多 實 驗 中 CO 的 濃 度 , 在 撒 水 頭 動 作 後 明 顯 增 加 。 其實驗結果將室內溫度依三階段表示: 第一階段為點火到疊架引燃的時間,其影響因素與房間濕度與 木材乾濕程度有關。 第二階段為疊架引燃到撒水頭動作的時間,其影響因素與房間 通 風 及 撒 水 頭 RTI 有 關 。 第三階段為撒水頭動作到撲滅(控制)火勢的時間,其影響因 素與撒水. - 30 -.

(41) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 第四節 等價概念與應用 一、 等價概念23、24 建 築 物 防 火 安 全 的 最 終 目 標 有 四 :( 一 ) 防 止 起 火 及 火 勢 擴 大 , 減 少 財 物 損 失 。 (二 )保 證 建 築 物 內 人 員 安 全 疏 散 , 確 保 生 命 安 全。(三 )防 護 建 築 物 不 致 因 火 災 造 成 損 壞 與 波 及 鄰 房。(四 ) 提供消防搶救人員於執行救災時之必要安全設施。為達以上所 述 防 火 安 全 的 目 標 , 建 築 物 的 設 計 即 由 被 動 系 統 (Passive)消 防 安 全 設 施 (如 : 防 火 區 劃 設 計 、 耐 燃 材 料 )與 主 動 系 統 (Active)消 防 安 全 設 施 (如 : 自 動 撒 水 設 備 )來 防 護 。 對於建築物應設多少的消防安全設施,法規上先將建築物 等級分類或依其危險性,而要求所需之安全設施,但分類上亦 僅限於概括性。以往建築物之防火安全措施,均根據建築或消 防相關法規和規範進行設計施工,由於國內之建築與消防法規 體 系 為 傳 統 之 「 規 格 性 規 範 (Prescriptive Codes)」, 因 此 從 事 建 築 防 火 設 計 之 人 員,甚 少 能 針 對 所 設 計 之 對 象 物,因 時、因 地 、 因用途、因潛在危險度之不同而為適當的防火安全規劃;如採 取新穎材料、設備及特殊工法技術或增設更佳之設備,也因無 法適用建築消防法規內容,而產生許多問題,造成阻礙進步或 浪費投資成本之現象,實不合理。雖然要達到某一目的,需組 合各種防火措施後才能奏效,但組合方法並不是只有一種,即 如果加強了某項措施,另一項措施則可以置於次要地位。也就 是說當其他功能或構思不十分完善時,即可重視別的措施,這 樣 就 自 然 形 成 了 措 施 之 間 的 變 換 關 係。而 等 價 概 念 (Equivalency Concept)如 能 成 功 運 用 , 設 計 人 員 可 以 自 由 選 擇 為 達 到 建 築 防. 23. 熊光華,「美國『人命安全法規』與『建築消防安全』相關規範之比較與分析」,警專學報,第二卷第 三期,民國八十六年,頁 223。. 24. 陳裕仁,「消防安全設備功能替代之研究-以自動撒水設備為例」,桃園:中央警察大學消防科學研究 所碩士論文,民國八十七年六月,頁 5∼11。 - 31 -.

(42) 第二章 文獻探討. 火安全的目的而採取可行的防火安全措施組合,達到最佳化設 計。 等價概念為國外正在努力發展的一項符合經濟效益而又能 提升消防安全的觀念,其容許採用替代性安全設計之先決條 件,為設計者所提出的安全水準必須相等於或更優於原先法規 所 規 定 的 安 全 水 準 ;此 一 規 定 不 僅 達 到 法 規 上 所 謂 的「 最 起 碼 的 安全防護」 ,且 能 視 各 場 所 特 性 真 正 落 實 必 要 的 安 全。消 防 安 全 設備中的自動撒水設備在消防安全體系之定位及功能上,佔有 很重要的角色,它能侷限火勢、延緩火勢擴大,甚至滅火的功 能。對空間區劃、內部裝修、閃燃發生及人命逃生等等,具有 一定的影響力。因此,在基本的安全水平下,藉由主動式消防 設 備 (以 自 動 撒 水 設 備 為 對 象 ), 建 築 物 的 設 計 是 可 以 做 些 改 變 的。 為 達 到 整 體「 火 災 防 護 的 目 的 」 ,建 築 物 防 火 區 劃 的 結 構 防 護、逃生通道設施等如稱是「被動式」設計,則自動撒水滅火 設 備 可 以 說 是「 主 動 式 」的 手 段。所 謂「 主 動 式 」和「 被 動 式 」 的設備是相輔相成的多重防護手段,俾能在火災發生、延燒與 擴 大 的 每 一 個 階 段 內 , 分 別 展 現 其 「 火 災 預 防 」、「 火 災 撲 救 」 與「避難逃生」的功能。其彼此之間非但息息相關,更可做成 各種不同的替代手段,且能維持最後相同的預期「火災防護安 全 水 準 」 (the safety level of fire protection)。 等價的概念也並非全然的捨棄原防護設備不用而只能採用 另一完全不同的設備,如前所述因主動式設備與被動式設備彼 此 間 具 有 相 輔 相 成 的 功 用,因 此 方 可 採 用 部 分 的 替 代 (trade off) 組合成更佳的防護。當然,考慮使用者需求或場所之特性,以 一種防護設施去完全取代另一種防護設施亦是實務上常遏見的 設計。就以澳洲等價觀念之採用方法簡咯描述如下: 對於超高層建築物,如果只靠好的結構和空間區劃組合並 不能完全提供建築物足夠的消防安全標準,也不能除去大火發 生的可能性 ,因為建築物內涵物不僅僅提供為數相當多的燃 - 32 -.

(43) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 料,也會產生濃煙和有毒氣體。 在 1968 年 第 二 次 的 澳 洲 國 際 消 防 會 議 (the Second Australian National Conference on Fire)中,Horatio Bond 做 了 以 下 結 論 25:「 為 了 保 護 辦 公 大 棲 和 其 他 高 層 建 築 物 的 消 防 安 全 , 要求貫徹裝設自動撒水設備的確是有效和經濟的方法..., 雖然許多的設計者相信鋼筋或鋼筋水泥構造和適當區劃的防火 樓板和防火牆是可以提供足夠的防護,但從火災記錄顯示那並 不完全正確。因為有兩個主要的問題,第一,即建築物必須要 求合理的滅火動作,其次,煙和熱不可能不侵襲影響居民。而 以上兩個問題可以藉由自動撒水設備予以解決。」 1. 等 價 概 念 的 應 用 26 建 築 物 防 火 安 全 設 計 的 手 段 通 常 包 括 (1)積 極 的 主 動 系 統 (Active System)手 段 (例 如 設 置 自 動 火 警 警 報 系 統 、 消 防 栓 、 自 動 撒 水 滅 火 系 統 、 濃 煙 控 制 與 排 除 系 統 等 , (2)消 極 的 被 動 系 統 (Passive System)手 段 (提 供 防 火 區 劃 的 結 構 防 護 、 逃 生 通 道 設 施 等 )。 為 達 到 整 體 「 建 築 火 災 防 護 」 的 目 的 , 這 些 所 謂 的「 積 極 性 」與「 消 極 性 」的 設 備 (施 )是 相 輔 相 成 的 多 重 防 護 手段,俾能在火災發生、延燒與擴大的每一個階段內,分別 展 現 其 「 火 災 預 防 」、「 火 災 撲 救 」 與 「 逃 生 避 難 」 的 功 能 。 其彼此之間非但息息相關,更可做成各種不同的替代手段, 而 能 維 持 最 後 相 同 的 預 期「 火 災 防 護 安 全 水 準 」 。其 系 統 內 容 和功用分述如下: (1) 主 動 系 統 (Active Systems): A. 火 警 自 動 警 報 設 備 : 乃 於 火 警 初 發 階 段 , 可 以 迅 速 傳 達 火 警 發 生 的 訊 息,但 功 用 上 僅 是 在 喚 醒 居 民 知 悉 火 災即將形成,促使逃生避難或執行搶救。 B. 滅 火 設 備 :分 為 手 動 滅 火 系 統 (如 滅 火 器、室 內 消 防 栓 ) 25. Harry W. Marryatt, “Sprinkler Trade-Offs and Australasian Experience”, Fire Journal-January, 1981, pp59-62.. 26. 同註 24。 - 33 -.

(44) 第二章 文獻探討. 及 自 動 滅 火 系 統 (如 自 動 撒 水 設 備 )。 滅 火 設 備 設 於 建 築 物 內,係 提 供 火 災 發 生 後 之 初 期 滅 火,手 動 滅 火 系 統需靠人員之操作,搶救上可能有接近火源之危險; 而 自 劫 滅 火 系 統 不 需 靠 人 員 操 作,在 達 到 設 定 感 知 後 即自動撒水滅火。 C. 煙 控 制 設 備 : 乃 將 火 警 發 生 後 所 產 生 的 濃 煙 , 利 用 自 然 力 (自 然 排 煙 )或 機 械 力 (機 械 排 煙 )把 煙 霧 排 出 至 起 火 建 築 物 外;或 是 利 用 加 壓 方 式 把 煙 霧 控 制 侷 限 在 某 居室房間內。 (2) 被 動 系 統 (Passive Systems) 27 被動系統係指不與火的狀況直接發生作用,但對火、 煙 的 擴 展 具 有 阻 礙 (Barrier)效 果 , 而 可 限 制 火 的 擴 展 以 提 供 居 民 逃 生 與 消 防 救 災 助 益 的 相 關 設 備。其 在 建 築 防 火 安 全 上 所 扮 演 的 角 色 包 括 (I) 因 燃 料 與 通 風 關 係 而 直 接 影 響 火 的 擴 展 (2)限 制 火 煙 生 成 物 的 成 長 與 擴 展;(3)協 助 受 火 或 可能受火所困的居民順利逃離危險現場或提供消防救災 的通路。被動系統種類及配置考慮因素如下: A. 垂 直 阻 隔 結 構 : 包 括 內 牆 及 外 牆 。 B. 水 平 阻 隔 結 構 : 包 括 樓 地 板 、 天 花 板 及 屋 頂 。 (上 述 兩 項 阻 隔 結 構 應 考 慮 到 使 用 不 燃 性 材 料、結 構 應 呈 整 體、絕緣及 不透明性,具有延續使用功能且便於安 裝與維修。) C. 建 築 結 構 上 的 開 口:包 括 門、窗 與 管 路、電 纜 線 及 風 管 貫 穿 處 與 建 築 、 結 構 問 的 裂 縫 或 間 隙 。 (上 述 開 口 應 加 以 處 理 或 設 有 關 閉 器,在 處 理 時 亦 應 考 慮 到 使 用 不 燃 性 材 料、與 結 構 應 呈 整 體、紀 緣 及 不 透 明 性,具 有延續使用功能且便於裝置與維修。). 27. Almand, K. Etal., “Passive System and Building Fire Safety Design”, Fire Safety and Engineering Technical Papers-Book 2, Warren Centre, University of Sydney, DEC., 1989, pp6~7. - 34 -.

(45) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. D. 結 構 荷 重 能 力:包 括 居 室 的 水 平 與 垂 直 結 構 及 其 他 有 關 結 構 的 荷 重 能 力,在 設 計 時 應 考 慮 原 有 荷 重 的 餘 裕 值、避 免 處 於 臨 界 荷 重、並 應 顧 及 火 災 發 生 時 的 荷 重 能力,此外所使用的材質均應為不可燃材料。 E. 建 築 結 構 形 狀:包 括 樓 地 板 面 積、建 築 配 置、樓 層 高 度及中庭與豎坑的內部連絡空間。 被動系統配置的考量因素對火災各階段所具有的影 響性包括: a. 結 構 形 狀:對 於 穩 定 成 長 燃 燒 (Established Burning) 與閃燃具有影響性。 b. 材 料 使 用 考 量:對 於 起 燃 能 力、悶 燒、確 認 燃 燒 與 閃燃具有影響性。 c. 整 體 性 /連 續 使 用 性 : 對 於 起 燃 能 力 、 悶 燒 、 確 認 燃燒與閃燃具有影響性。 d. 維 修 /持 久 能 力 (Durability):對 於 起 燃 能 力、悶 燒 、 確認燃澆與閃燃具有影響性。 e. 絕 緣 / 不 透 光 性 (Opaqueness) : 對 於 閃 燃 具 有 影 響 性。 f. 抗 倒 塌 能 力 (Resistance to Collapse):對 於 閃 燃 延 燒 具有影響性。 (3) 火 災 狀 況 與 主 動 系 統 、 被 動 系 統 間 之 關 係 一般而言,火災發展的過程,除了上述所談到的分為 六個階段外,而有些學者也將之分為四個階段。第一階段 是火災初起階段,第二階段是火災成長階段,第三階段是 火災發展到猛烈燃燒的階段,第四階段為衰減熄滅階段。 因為火災發展過程與建築防火有著密切關係,因此設計時 即需針對火災發展階段的特點,採取限制火勢發展,或抵 制火直接威脅的保護措施。 火災發展的前兩個階段,發生的時間不一定,曾有論. - 35 -.

(46) 第二章 文獻探討. 述 估 計 其 發 生 在 5∼ 30 分 鐘 不 等 28, 且 此 時 的 燃 燒 是 局 部 的,火勢發展不穩定,有中斷的可能。根據這一特點,應 該設置及早發現或將火及時控制並消滅在起火點處之措 施。為限制火勢發展,應考慮在可能起火的部位盡量少用 或 不 用 可 燃 材 科,或 在 易 於 起 火 ;並 有 大 量 易 燃 物 品 部 位 的 上空設置排煙窗,這樣起火後,熾熱的火焰或煙氣,則可 由上部排除,或裝設自動撒水設備,燃燒面積就不致擴 大,火災蔓延的危險性也就降低了。 火災發展的第三階段,室內的物體都在猛烈燃燒。這 階段的延續時間,主要決定於燃燒物質的數量與通風條 件。為減少火災的損失,針對該階段溫度高、時間長的特 點,建 築 設 計 的 任 務,就 是 要 設 置 防 火 分 隔 物 (防 火 牆、防 火 門、防 火 樓 板 等 ),將 火 限 制 在 起 火 部 位,使 它 不 致 於 很 快向外蔓延,並適當的選用耐火時間較長的建築結構,使 它在猛烈的火焰作用下,保持應有強度的穩定,直到消防 人 員 到 達 將 火 撲 滅。並 且 要 求 建 築 物 的 主 要 承 重 構 件 不 會 遭 到 致 命 的 損 害 , 以 便 修 復 繼 續 使 用 29。 火災發展的最後階段,火勢趨向熄滅,防火對該階段 已無意義。從火災發生後,隨著火勢的成長擴展至居民的 逃生避難、臨界狀況的產生及財物的保護,主動系統和被 動 系 統 乃 發 揮 其 各 階 段 之 不 同 作 用 , 其 關 係 如 下 表 30。. 28. 陳弘毅,「火災學」,台北鼎茂圖書出版,民八十五年,頁 141。. 29. 吳建勛、賀占奎,「建築防火設計」,台北科技圖書出版,民七十九年,頁 7∼8。. 30. 蕭煥章,「建築物設置消防設備成本效益之研究」,中央警官學校警政研究所碩士論文,民八十年六月, 頁 101。 - 36 -.

(47) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 表 2-4-1. 火災狀況與主動系統、被動系統間之關係表. 火災狀況 主 火警自動警報設備 動 滅火 滅火器、消防栓 系 系統 自動撒水設備 統 煙控制排除系統 防火區劃 被 動 內部裝修 系 避難逃生設施(樓梯、 統 安全門出口). 火勢 火勢 臨界狀況 居民的逃 成長 擴展 的產生 生避難 V. 財物損 失防護 V. V. V. V. V. V. V. V. V. V V. V V V V. V V V V. V V V V. V. V. 資 料 來 源:陳 裕 仁, 「 消 防 安 全 設 備 功 能 替 代 之 研 究 - 以 自 動 撒 水 設 備 為 例 」, 桃 園:中 央 警 察 大 學 消 防 科 學 研 究 所 碩 士 論 文,民 國 八 十 七 年 六 月,頁 5~11。. 另一方面,如前所述,建築與消防等相關法規所列的各種防護 手 段 設 計 基 準 是 一 種 所 謂 「 最 低 限 度 要 求 」。 意 即 就 該 類 建 築 用 途 可能具有的「預估火災危險」最典型的情況做為建築設計的考量, 如 因 業 主 或 建 築 使 用 人 對 這「 可 接 受 的 安 全 」認 為 不 滿 意 , 例 如 建 築 物 未 來 使 用 人 員 的 高 生 命 價 值、昂 貴 的 財 物 或 精 密 儀 器 設 備、高 公 眾 進 出 使 用 頻 率 、 或 有 顯 著 逃 生 困 難 的 場 所 (如 醫 院 、 養 老 院 等 ) 可 以 用 超 過 法 規 基 本 要 求 的 基 準 做 為 建 築 設 備 (施 )設 計 之 依 據 , 雖 然 其 所 付 出 之 成 本 相 對 的 提 高,但 是 它 可 以 提 供 更 高 的 人 命 與 財 物 上的安全。因此,僅依據建築規範所設定的各種火災防護手段,僅 能 提 供「 最 起 碼 的 安 全 防 護 」這 是 從 事 建 築 設 計 與 建 築 使 用 及 管 理 人員所不可不察。. - 37 -.

(48)

(49) 室內裝修與自動撒水設備防火功能替代之研究. 第三章 實驗簡介、實驗設計與程序、儀器 設備校正 第一節 實驗簡介 一、 實驗場地 以內政部建築研究所設於中央警察大學第五停車場之戶外三 間 同 尺 寸 (4m×4.5m×2.5m)鋼 筋 混 凝 土 造 (RC)室 外 全 尺 寸 燃 燒 屋 作 為實驗場所,每個實驗燃燒屋分別依不同之室內裝修限制及不同 撒水設備配置予以裝置及裝修後,施以一定之起火火源後,利用 各 種 不 同 量 測 儀 器 量 取 數 據 , 直 到 「 閃 燃 」 31 發 生 為 止 , 即 停 止 實驗。 圖 3-1-1 為 實 驗 場 地 , 中 間 位 置 為 儀 器 觀 測 室 「 圖 3-1-2 為 實 驗 場 地 的 儀 器 觀 測 室 」, 內 部 架 設 有 多 功 能 分 析 儀 、 實 驗 燃 燒 屋 X、 Y 軸 的 錄 影 顯 示 器 及 錄 影 機 、 資 料 收 集 用 電 腦 設 備 、 煙 層 下 降偵測用火警受信總機等。. 圖 3-1-1. 31. 實驗場地. 圖 3-1-2. 實驗場地的儀器觀測室. 本研究所界定之定義為:「接近天花附近,各量測點所測得之平均溫度達 600℃時」稱之。 - 39 -.

數據

圖 2-2-1  可 燃 性 室 內 裝 修 材 料 與 耐 燃 性 室 內 裝 修 材 料 燃 燒 生 成 氣 體 的 變 化 過 程   資 料 來 源 : 李 引 擎 、 熊 洪 、 李 淑 惠 、 王 維 中 編 著 ,「 建 築 安 全 防 火 設 計 手 冊 」, 河 南 科 學 技 術 出 版 社 , 1998 年 8 月 。   經 由 許 多 的 實 驗 證 明,可 燃 性 的 建 築 裝 修 材 料 在 較 低 的 輻 射 作 用 下 就 會 燃 燒 , 而 耐 燃 性 的 裝 修 材
圖 2-2-3  CNS6532 表 面 試 驗 之 曲 線 結 果   資 料 來 源 : 陳 逸 聰 ,「 視 聽 歌 唱 娛 樂 場 所 KTV 室 內 裝 修 材 料 防 火 性 能 之 研 究 」, 中 原 大 學 室 內 設 計 學 系 碩 士 論 文 , 民 國 86 年 7 月 , 頁 63。   判 定 基 準 11 1
表 2-2-3  本 研 究 所 使 用 的 室 內 裝 修 材 料 實 驗 數 據   試體材料+裝 飾面  加熱時間 (min) Tc:排氣溫度超過標準曲線 時間(sec)  td θ :溫度時間面積oC min  CA:發煙係數 tl:餘焰時間(sec)  Ck:龜裂  CNS6532 表面試驗判定耐燃等級  防焰壁紙+ 矽酸鈣板  10  〉10min 0  71  0  無  3 級  普通壁紙+
表 2-3-1  未 設 撒 水 設 備 時 燃 燒 屋 內 部 氣 體 及 溫 度 的 影 響
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參考文獻

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