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停車塔自動滅火設備設計及滅火效能之研究

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Academic year: 2021

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停車塔自動滅火設備設計及滅火效

能之研究

內政部建築研究所委託研究報告

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停車塔自動滅火設備設計及滅火效

能之研究

受委託單位: 社團法人美國消防工程師學會台灣分會

研究主持人: 沈子勝

協同主持人: 張慧蓓

研 究 助 理 : 凃雅筑

研 究 助 理 : 游婷伊

研 究 期 程 : 中華民國

107 年 1 月 25 日至 12 月 31 日

研 究 經 費 : 新臺幣

117 萬 8,000 元

內政部建築研究所委託研究報告

中華民國 107 年 12 月

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目次

表次... III 圖次... VII 摘要... IX 第一章 緒論 ... 1 第一節 研究緣起與背景 ... 1 第二節 研究方法與流程 ... 2 第三節 進度說明 ... 3 第二章 文獻回顧 ... 5 第一節 國內機械式停車結構類型 ... 5 第二節 國內外停車塔火災案例 ... 10 第三節 國內機械式停車場滅火設備設置規定 ... 13 第四節 國外機械式停車結構防護規範 ... 15 日本 ... 15 NFPA ... 18 GB ... 19 BS ... 22 第五節 國內、外相關研究文獻 ... 24 國內研究文獻 ... 24 國外研究文獻 ... 25 第三章 停車塔現場勘查結果 ... 33 第四章 電腦模擬建置與實驗架設 ... 43 第一節 FDS 電腦模擬 ... 43 FDS 模擬情境說明 ... 43

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縮小尺度實驗 ... 46 部分全尺度實驗 ... 50 第五章 研究成果及討論 ... 54 第一節 FDS 模擬分析結果 ... 54 第二節 縮小尺度實驗分析結果 ... 60 煙層分布 ... 60 溫度分布 ... 62 第三節 滅火實驗結果分析 ... 65 滅火實驗 ... 65 撒水分布 ... 69 第六章 結論與建議 ... 72 第一節 結論 ... 72 第二節 建議 ... 73 附錄一、國內停車塔的現場實地勘查成果表(案例一) ... 76 附錄二、機械式立體停車塔消防安全暨防災措施調查表 ... 90 附錄三、評選委員發言單及廠商回應一覽表 ... 98 附錄四、第一次專家座談會議審查回覆 ... 102 附錄五、期中審查回覆 ... 108 附錄六、第二次專家座談會議審查回覆 ... 114 附錄七、期末會議審查回覆 ... 118 參考書目 ... 122

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表次

 

表 2- 1 機械式停車場之優缺點比較 ... 9  表 2- 2 停車塔火災案例 ... 13  表 2- 3 日本水霧滅火設備設置規定 ... 16  表 2- 4 日本泡沫滅火設備設置規定 ... 16  表 2- 5 日本二氧化碳滅火設備設置規定 ... 16  表 2- 6 日本乾粉滅火設備設置規定 ... 17  表 2- 7 日本惰性氣體滅火設備設置規定 ... 17  表 2- 8 日本鹵化物滅火設備設置規定 ... 17  表 2- 9 日本與國內機械式停車場法規差異 ... 18  表 2- 10 NFPA 與國內機械式停車場規範差異 ... 19  表 2- 11 GB 50084 自動撒水設備設置規定 ... 20  表 2- 12 GB 50151 泡沫滅火設備設置規定 ... 20  表 2- 13 GB 50151 的表 7.2.2 泡沫混合液供給強度 ... 20  表 2- 14 GB 50193 二氧化碳滅火設備規範整理 ... 21  表 2- 15 GB 50370 氣體滅火設備規範整理 ... 21  表 2- 16 GB 與國內機械式停車場規範差異 ... 21  表 2- 17 BS 5306-2 自動撒水設備設置規定 ... 22  表 2- 18 BS 5306-6 泡沫滅火設備設置規定 ... 22  表 2- 19 BS 5306-4 二氧化碳滅火設備規範整理 ... 23  表 2- 20 BS 與國內機械式停車場規範差異 ... 23 表 3- 1 現場勘查整理 ... 34 表 3- 2 立體停車塔面臨道路寬度分析表 ... 35

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表 3- 4 立體停車塔基地塔數分析表 ... 35 表 3- 5 立體停車塔機械型式分析表 ... 36 表 3- 6 立體停車塔建築主體高度型態分析表 ... 36 表 3- 7 立體停車塔建築主體建築面積分析表 ... 36 表 3- 8 立體停車塔建築主體主結構部份分析表 ... 36 表 3- 9 立體停車塔建築主體檢修人員活動區域分析表 ... 37 表 3- 10 立體停車塔機械電控設備位置分析表 ... 37 表 3- 11 立體停車塔機械電控避雷設備分析表 ... 37 表 3- 12 立體停車塔是否張貼「昇降設備使用許可證」分析表 ... 37 表 3- 13 立體停車塔消防機械室(設備室)位置 ... 38 表 3- 14 立體停車塔防火區隔分析表 ... 38 表 3- 15 立體停車塔有無自備緊急用電池 ... 38 表 3- 16 立體停車塔防火處理方式分析表 ... 38 表 3- 17 立體停車塔外牆建材分析表 ... 38 表 3- 18 立體停車塔自動滅火設備分析表 ... 39 表 3- 19 立體停車塔傳訊警報設備分析表 ... 39 表 3- 20 立體停車塔與建築物共用警報設備分析表 ... 40 表 3- 21 立體停車場偵測設備分析表 ... 40 表 3- 22 立體停車塔標示設備分析表 ... 40 表 3- 23 立體停車塔逃生門口分析表 ... 40 表 3- 24 立體停車塔緊急照明設備分析表 ... 40 表 3- 25 立體停車塔緊急發電機位置分析表 ... 41 表 3- 26 立體停車塔消防搶救必要設備分析表 ... 41 表 3- 27 立體停車塔消防安全設備外觀測試分析表 ... 41 表 3- 28 立體停車塔操作模式分析表 ... 41

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表 4- 2 模擬之情境 ... 46 表 4- 3 汽油與庚烷之燃燒熱及燃燒效率 ... 48 表 4- 4 燃燒率與熱釋放率之表格 ... 49

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圖次

 

圖 1- 1 研究方法與流程 ... 2  圖 1- 2 研究流程甘特圖 ... 3 圖 2- 1 垂直循環式 ... 5 圖 2- 2 電梯式 ... 6 圖 2- 3 水平循環式 ... 6 圖 2- 4 多層循環式 ... 7 圖 2- 5 升降滑動式 ... 7 圖 2- 6 平面往復式 ... 8 圖 2- 7 二段式、多段式(分段式) ... 8 圖 2- 8 小型汽車空燒之熱釋放率 ... 24 圖 2- 9 空燒小汽車實驗照片 ... 26 圖 2- 10 三輛汽車模擬在停車場的情境 ... 26 圖 2- 11 三輛汽車在停車場的試驗台上(無噴頭)實驗照片(1) ... 27 圖 2- 12 三輛汽車在停車場的試驗台上(無噴頭)實驗照片(2) ... 27 圖 2- 13 三輛汽車在停車場的試驗台上(無噴頭)實驗照片(3) ... 27 圖 2- 14 三輛汽車模擬在停車場的情境(有噴頭) ... 28 圖 2- 15 三輛汽車在停車場的試驗台上(有噴頭)實驗照片(1) ... 28 圖 2- 16 三輛汽車在停車場的試驗台上(有噴頭)實驗照片(2) ... 29 圖 2- 17 三輛汽車在停車場的試驗台上(有噴頭)實驗照片(3) ... 29 圖 2- 18 三輛汽車在停車場的試驗台上(有噴頭)實驗照片(4) ... 29 圖 2- 19 兩輛車位於框架上示意圖 ... 30 圖 2- 20 兩輛車位於框架上實驗照片(1) ... 30

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圖 2- 22 兩輛車位於框架上實驗照片(3) ... 31  圖 2- 23 兩輛車位於框架上實驗照片(4) ... 31 圖 4- 1 模擬情境之火源位置示意圖 ... 44 圖 4- 2 探測點分佈位置示意圖 ... 44 圖 4- 3 升降平台移至第 9 層 ... 45 圖 4- 4 縮小 1/15 之實驗模型 ... 47 圖 4- 5 汽油與庚烷之燃燒率圖 ... 49 圖 4- 6 縮小尺度模型熱電偶分布圖 ... 50 圖 4- 7 停車塔之停車空間照片 ... 51 圖 4- 8 實驗空間示意圖 ... 51 圖 4- 9 部分全尺度實驗俯視圖 ... 51 圖 4- 10 K80 側壁式撒水頭 ... 52 圖 4- 11 部分全尺度實驗熱電偶設置俯視圖 ... 52 圖 4- 12 部分全尺度實驗熱電偶側面圖 ... 53

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摘要

 

關鍵字:密閉式鐵皮建築、立體停車場火災、昇降機械式停車場、電腦模擬、 縮小尺度實驗、全尺度實驗 一、 研究緣起與背景 因應國內各大都會區人口與車輛數量的增加,在停車需求面上,使用機械式 立體車庫(如:停車塔)來改善停車問題為較佳選擇之一,在有限的土地面積上獲 得更高的停車密度,進而緩解停車不便的狀況。然而,國內停車塔大部分皆為密 閉式鐵皮建築,當火災發生時,大量停駐的車輛與其油箱內儲存之燃油,在燃燒 時會產生相當高的溫度及熱釋放率;也因特殊的建築結構,使延燒速度將會十分 迅速。過去幾起停車塔火災案例如89 年在臺北市的東高立體停車塔火災,經消 防單位花費4 個多鐘頭搶救始將大火熄滅,因此國內開始針對消防法規、建築法 進行修訂停車設備管理的法源。後續又發生97 年在臺北市八德路立體停車場火 災,密閉式鐵皮建築結構,加上通道與出入口有限的情況,使得消防人員的搶救 水線無法直接射進火場內,只能任由火勢嚴重悶燒,最終造成數10 部車輛燒毀 及停車塔本體燒損,後續法規面檢討出入口數量、及通風排煙要求等問題。而目 前停車塔所安裝的消防安全設備,乃依據各類場所消防安全設備設置標準第18 條針對昇降機械式停車場得選擇設置水霧、泡沫、二氧化碳、乾粉等滅火設備有 明確規範,各自動滅火設備之滅火效能有效性,實需進行研究與探討。 二、 研究方法與流程 本研究藉由國內外文獻探討與現場勘查,了解目前國內停車塔的類型,並分 析目前停車塔自動滅火設備設置種類情形。此外,本研究利用FDS 進行停車塔 之模擬,量測內部環境狀況、評估自動滅火設備控制火災之效果,並輔以縮小尺 度實驗以及局部全尺度實驗,評估停車塔火災煙流分布情況,以及自動滅火設備

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主要利用文獻回顧或現場勘查的方式,了解台灣目前的停車塔種類及配置 情形,並分析國內與國外停車塔的分類差異,以及對於消防設備設置的想 法。 2. 統整停車塔現況並進行 FDS 模擬評估 因有進行現場勘查,統整後的資訊將提供FDS 電腦模擬作為參考依據, 並評估CO2滅火設備之滅火性能。 3. 停車塔實驗規畫與架設 分別進行縮小尺度實驗以及局部全尺度實驗。在縮小尺度實驗中,依火源 位置不同,探討停車塔火災時之煙流及溫度分布情形,進而評估停車塔之 探測器之偵測火災效能。而在局部全尺度實驗中,進行撒水分布以及側壁 式撒水頭滅火測試,進而研擬停車塔之自動撒水設備之設置方案,提供現 行消防相關法規檢討修正之參考。 4. 專家座談 主要針對本研究之文獻彙整與分析、FDS 模擬與實驗設計規劃,以及執行 結果等,邀請產、官、學界人士參與專家座談會,並提出改善與建議,以 強化未來落實本研究成果之成效。 三、 重要發現 本研究透過停車塔現場實際勘查、FDS 全尺度模擬、縮小尺度實驗,以及部 分全尺度實驗等,其重要成果如下: (一)現場勘查之結果顯示,國內停車塔高度皆超過30 m,每一格停車位之空 間差異並不大,且大多數停車塔每層樓皆可停放兩輛車。在建築物四周外 牆及主結構,皆有1 小時以上之防火時效,與相鄰建築物進行區隔。而滅 火設備皆採用全區放射之CO2滅火設備,且設計方式亦遵循各類場所消 防安全設備設置標準第83 條至 95 條之規定。 (二)國內停車塔雖然皆以設置全區放射的CO2滅火設備為主,但至今仍無實

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果顯示,當停車塔發生火災時,放射CO2確實能有效滅火。 (三)依現勘結果發現,臺灣停車塔並非完全密閉,但也無法將濃煙大量排出, 在本研究由縮小尺度實驗顯示,當停車塔頂部設有通風口時,火災時之濃 煙將沉降至火源附近之高度。因此,當消防隊進行火災搶救時,可由煙層 位置確認起火處後,再進行下一步救災行動。 (四)國內外車輛火災相關研究顯示,向下式撒水設備並無法撲滅汽車火災,僅 能達到火災控制之能力。而本研究執行之部分全尺度實驗結果顯示,當車 輛火災發生時,前後擋風玻璃破裂後,本研究規劃之側壁式撒水方式,可 有效進行滅火。 (五)由縮小尺度實驗、FDS、部分全尺度實驗得知,停車塔火災時以起火車輛 正上方處之溫度最高,其次為起火處上層停車板長邊靠近牆處。因此,未 來可於停車塔採用之定溫式局限型火警探測器,其設置位置可設置於停車 板下方。若採用差動式分布型時,可設置於靠停車板長邊之牆面上,不須 依過去設置方式,每4 m 或 6 m 高度,圍繞停車塔一圈。 四、 主要建議事項 經由研究執行結果,為提升停車塔之消防安全,未來可以加強的措施如下: 建議一 有關各類場所消防安全設備設置標準條文修正建議:立即可行之建議 主辦機關:內政部消防署 協辦機關:內政部建築研究所、中華民國消防設備師全國聯合會、中華民國立體 停車場協會 目前各類場所消防安全設備設置標準第18 條並無將停車塔納入該條文之場 所中,且業界皆將停車塔視為室內停車空間或昇降機械式停車空間。故建議於第

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射進行設計,並遵循各類第83 至 95 條規定。此外,停車塔內部應增設監視鏡頭, 便於第一時間判別起火位置,以利消防隊員救災。 建議二 有關各類場所消防安全設備設置標準中,水系統滅火設備、警報設備以及排煙設 備等相關條文增修建議:中長期之建議 主管機關:內政部消防署、中華民國消防設備師全國聯合會 協辦機關:內政部建築研究所 於各類場所消防安全設備設置標準第18 條中,增訂停車塔可採用自動撒水 設備,且應採用開放式之側壁型撒水頭,並設置於停車格四角落,而撒水頭放射 壓力於1 kgf/cm2時,應於80 Lpm 以上。撒水設備之自動啟動裝置或設置手動啟 動裝置,且應能同時啟動起火層及其上層之停車格撒水頭。此外,若採用自動撒 水設備時,停車塔應設置排煙設備,此外,並允用第188 條第一項第五款之手動 與自動啟動規定,以及第188 條第一項第 7 款,排煙口面積應在防煙區劃面積 2 %以上。 火警探測器得採用差動式分佈型或定溫式局限型探測器。採用差動式分佈型 時,得沿停車板長邊牆面垂直佈管。若停車板不影響探測器安裝及火災偵測時, 得採用定溫式局限型探測器。 建議三 辦理及參加停車塔消防設備設置之相關講習活動:中長期之建議 主辦機關:內政部建築研究所、中華民國消防設備師全國聯合會 協辦機關:內政部消防署、中華民國立體停車場協會 1. 參加 108 年內政部建築研究所辦理之研究成果發表會。 2.辦理停車塔消防安全設備之相關講習活動。 3. 列為消防相關技術人員受訓教材,加以宣導研究成果。

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建議四 有關火警受信總機火警探測器認可基準相關內容修訂:長期之建議 主管機關:內政部消防署、中華民國消防設備師全國聯合會 協辦機關:內政部建築研究所 由於停車塔內停車格移動方式之設計種類繁多,因而會影響侷限型火警探測 器之安裝佈點及配線。鑑於近年智慧型監控系統及無線傳輸技術之發展,故建議 未來於火警受信總機及火警探測器認可基準中,得採用無線傳輸技術之火警探測 器,以供本研究之停車塔業者可進行無線智慧監控系統整合,未來亦可將此技術 應用於其他特殊建築物中。

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ABSTRACT

Keywords: closed metal construction, fire on parking tower, lifting mechanical parking lot, computer simulation, scale-down experiment, full-scale experiment

1. Origin and background of the research 

In response to the increase in the number of people and vehicles in major metropolitan areas in Taiwan, using mechanical three-dimensional garage (such as a parking tower) to improve parking problem seems to be one of the preferred choices in obtaining higher parking density on a limited land area which in turn relieves the condition of parking inconvenience. However, since most of the domestic parking towers are closed metal structures, when a fire occurs, a large number of parked vehicles and fuel oil stored in the fuel tank will generate a relatively high temperature and heat release rate when burned; meanwhile, due to the special building structure, the speed of the burning is also very rapid. In the past, some parking tower fires such as the Donggao parking tower fire in Taipei City in 1989 had spent the firefighters more than four hours to extinguish the fire. Since then, the country began to conduct amendments on legal sources of parking equipment management in terms of fire protection regulations and construction laws. In 2008, there was another fire in the three-dimensional parking lot on Ba De Road in Taipei City. The closed metal structure, coupled with limited access and entrance and exit, made the rescuers' waterline unable to directly enter the fire. The firefighters could only let the fire smolder severely, which eventually resulted in the burning of several 10 vehicles and the parking tower body, causing subsequent regulations to face problems in reviewing the number of entrances and exits, as well as ventilation and smoke evacuation

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of various places, and the fire-fighting equipment such as water mist, foam, carbon dioxide and dry powder are selected for the lifting mechanical parking lot. The effectiveness of fire extinguishing effectiveness of automatic fire extinguishing equipment needs to be studied and discussed.

2. Research methods and processes 

This  study  explored  the  types  of  domestic  parking  towers  by  analyzing  domestic and foreign literatures and on‐site surveys, and analyzed the current  types of automatic fire extinguishing equipment installations. In addition, this  study  used  FDS  to  simulate  the  parking  tower,  measured  the  internal  environmental conditions, evaluated the effect of automatic fire extinguishing  equipment  in  controlling  the  fire,  and  supplemented  with  the  scale‐down  experiment and local full‐scale experiment to evaluate the distribution of fire  and smoke in the parking tower as well as fire extinguishing performance of  fire extinguishing equipment. 

(1) Literature review and site survey

This study mainly used literature review or site survey to understand the types and configuration of parking towers in Taiwan, and analyzed the classification differences between domestic and foreign parking towers, as well as the idea of setting up for firefighting equipment.

(2) Consolidate the current status of the parking tower and conduct an FDS simulation assessment

Due to site surveys, the integrated information was provided to FDS computer simulation as a reference to evaluate the fire performance of CO2 fire extinguishing equipment.

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separately. In the scale-down experiment, depending on the location of the fire source, the smoke flow and temperature distribution during the fire in the parking tower were discussed, and the fire detection efficiency of the detector of the parking tower was evaluated. In the local full-scale experiment, the water distribution and the side wall sprinkler fire test were carried out, then the setting scheme of the automatic sprinkler equipment for the parking tower was developed, and the reference for the revision of the current fire related regulations was provided.

(4) Expert forums

It was mainly for the literature collection and analysis of this research, FDS simulation and experimental design planning, and implementation results. Experts of industry, officials and academics were invited to participate in such forums to propose improvements and suggestions in strengthening the effectiveness of the implementation of this research results in the future.

3. Important findings

Through the actual results of the parking tower site, FDS full-scale simulation, scale-down experiments, and some full-scale experiments, etc., the important results of this study were as follows:

(1) The results of the on-site survey showed that the height of the domestic parking towers was more than 30 m. The space difference between each parking space was not large, and most parking towers were capable to park two vehicles on each floor. The outer wall and main structure around the building were with function of more than one hour of fire rate, which was separated from adjacent buildings. The fire extinguishing equipment adopted

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Installation of Fire Safety Equipments Based on Use and Occupancy”.

(2) Although the domestic parking towers are mainly equipped with CO2 fire-fighting equipment for radiation in the whole area, there are still no actual fire-fighting cases or related research to confirm their fire-extinguishing performance. The full-scale computer simulation results of this study showed that when a fire occurred in the parking tower, the emission of CO2 could effectively extinguish the fire.

(3) According to the results of the site survey, the parking tower in Taiwan was not completely enclosed, but it was also unable to discharge a large amount of smoke. In this study, the scale reduction experiment showed that when the top of parking tower was provided with a vent, the smoke in the fire will settle to the height near the fire source. Therefore, when the fire brigade conducts a fire rescue, the fire position can be confirmed by the position of the smoke layer, and then the next disaster relief operation could then be carried out. (4) Research on vehicle fires at home and abroad showed that the downward

sprinkler system cannot extinguish a car fire, and can only achieve fire control capability. The results of some full-scale experiments performed in this study showed that when the vehicle fire occurs, the side wall type sprinkling method of this study can effectively extinguish the fire.

(5) It was known from the scale-down experiment, FDS, and partial full-scale experiments that the temperature at the top of the fire-fighting vehicle was highest at the time of the fire in the parking tower, followed by the long-side parking plate near the wall at the fire. Therefore, in the future, the fixed-temperature limited-type fire detector used in the parking tower can be set below the parking board. If the Differential distribution is used, it can be

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follow the past set up of arranging in a circle around the parking tower every 4 m or 6 m

4. The main recommendations

Through the results of the research and implementation, measures that can be strengthened and improve the fire safety of the parking tower in the future are recommended as follows:

Recommendation 1

Suggestions for amendments to the standard provisions for fire safety equipment: immediately and feasible proposal

Organizer: National Fire Agency, Ministry of the Interior

Co-organizers: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior, THE NATIONAL ASSOCIATION OF FIREPROTECTION ENGINER R.O.C., National Federation of Fire Fighting Equipment Divisions of the Republic of China, and Taiwan Parking Association At present, Article 18 of Article 18 of the “Fire Safety Equipment Setting Standards of Various Places” does not include parking towers in the premises of the article, and the industry regards parking towers as indoor or lifting mechanical parking space. Therefore, it is recommended to define the parking tower space in Article 18. The fire extinguishing equipment may adopt CO2 fire extinguishing equipment, and shall be designed with radiation from the whole area and comply with the provisions of Articles 83 to 95 of the“Fire Safety Equipment Setting Standards of Various Places”. In addition, surveillance cameras should be added inside the parking tower to facilitate the identification of the fire location at the first time in order to facilitate firefighters' disaster relief.

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Participate in relevant seminars and workshops on fire performance of fire extinguishing equipment in water systems: immediate and feasible recommendation Organizer: Fire National Fire Agency of Ministry of the Interior and THE

NATIONAL ASSOCIATION OF FIREPROTECTION ENGINER R.O.C.

Co-organizer: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior It is scheduled to participate in the presentation of the research results of the Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior in 2019.

Recommendation 3

Suggestions for adding relevant provisions for water system fire extinguishing equipment, alarm equipment and smoke exhaust equipment of the Standard for Installation of Fire Safety Equipment Based on Use and Occupancy: medium and long-term recommendations

Organizer: Fire National Fire Agency of Ministry of the Interior and THE NATIONAL ASSOCIATION OF FIREPROTECTION ENGINER R.O.C.

Co-organizer: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior Adding clauses in the “Standard for Installation of Fire Safety Equipment Based on Use and Occupancy” regarding the automatic parking tower can be equipped with automatic sprinkler equipment together with open side wall type sprinkler head to be set in the four corners of the parking space. When the radiation pressure of the sprinkler head is 1 kgf/cm2, it should be above 80 Lpm. The automatic starter of sprinkler device or the manual starter device shall be capable of simultaneously activating sprinklers on the fired floor and the parking space of the upper layer. In addition, if automatic sprinkler equipment is used, the parking tower shall be

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equipped with smoke evacuation equipment. Moreover, the manual and automatic activation regulations specified in Subparagraph 5, Paragraph 1 of Article 188 and the surface of smoke vent should be more than 2% of the area of the smoke stipulated in Subparagraph 7, Paragraph 1 of Article 188 shall be applicable.

Fire detectors may use differential distribution or fixed temperature type limited detectors. When the differential type is used, the pipes should be placed vertically along the long side wall of the parking plate. If the parking plate does not affect the detector installation and fire detection, a fixed temperature type detector could be used.

Recommendation 4

Workshop on the setting up of fire-fighting equipment for parking towers: medium- and long-term recommendations

Organizer: Fire National Fire Agency of Ministry of the Interior and THE NATIONAL ASSOCIATION OF FIREPROTECTION ENGINER R.O.C.

Co-organizer: Architecture and Building Research Institute and Taiwan Parking Association

(1) Carry out relevant workshops on fire safety equipment for parking towers. (2) List it as training materials for firefighting technicians to promote research

results.

Recommendation 5

Amendments to the relevant content of the fire detector approval benchmark of Fire Detector Central Control: Long-term recommendations

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R.O.C.

Co-organizer: Architecture and Building Research Institute and Taiwan Architecture & Building Center

Due to the wide variety of design of parking space movement in the parking tower, it will affect the installation points and wiring of the limited fire detectors. In view of the development of smart surveillance systems and wireless transmission technologies in recent years, it is recommended that in the future, the approval criteria of fire alarm receivers and fire detectors may adopt the fire detectors with the function of wireless transmission technology, so that the parking tower operators of this study can conduct a integration of wireless smart monitoring system and apply such technology to other special buildings in the future.

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第一章 緒論

 

第一節

  研究緣起與背景 

臺灣地狹人稠,隨著經濟的發展,汽、機車數量快速成長,造成都會區停車 問題嚴重,機械式停車塔具操作簡單、出入車方便,除了達到土地高度利用之目 的外,更為改善停車問題提供了較佳的解決方案。 各類場所消防安全設備設置標準第 18 條針對昇降機械式停車場得選擇設 置水霧、泡沫、二氧化碳、乾粉等滅火設備有明確規範,鑑於89 年 11 月 11 日 臺北市忠孝東路4 段 101 巷 36 號東高立體停車塔火災,經消防單位花費 4 個多 鐘頭搶救始將大火熄滅;97 年 4 月 28 日臺北市八德路立體停車場火災,數 10 部 車輛燒毀及停車塔本體燒損。為了確實瞭解這種密閉式鐵皮建築、機械式操作、 汽車火災等火災危險因子下之停車塔,故各自動滅火設備之滅火效能有效性,實 需進行研究。

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第二節 研究方法與流程

 

本研究將先蒐集國內、外相關文獻,包含停車塔種類評估以及消防安全設備 評估,接著將搜尋到的資料、數據整理並進行比對,另一部分為將搜尋到的資料 做成電腦模擬。其模擬結果一方面作為評估滅火效能,輔以實驗,最後提出國內 滅火效能測試之建議。本研究之執行流程如圖1-1 所示。 國內停車塔 分類評估 國內停車塔 消防安全設備評估 國內外停車塔 法規比對 電腦模擬 部分全尺度實驗 輔助評估 國外停車塔 分類評估 國外停車塔 消防安全設備評估 國內外停車塔 法規比對說明 國內停車塔 滅火效能測試建議 文獻收集 縮小尺度實驗評估 圖 1- 1 研究方法與流程

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第三節 進度說明

 

圖1-2 為本研究案執行甘特圖,橘色部分為預定的進度,黑色底線為完成的 進度。

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第二章 文獻回顧

 

第一節 國內機械式停車結構類型

 

機械式停車場構造可分成以下七類,其原理、特色及優缺點說明如下[1-3]。 1. 垂直循環式 垂直循環式為機械式停車裝置初期開發的代表,是將多數的停車台板 (PALLET),以垂直排列的方式循環移動,其機械原理為於塔頂跟底部安置巨大 齒輪,並以大型的循環鏈條加以連接,置車台板就可以像是摩天輪般的運作循環, 如圖2-1 所示。 圖 2- 1 垂直循環式 2. 電梯式 將停車台板分層排列,再以汽車之升降機立體方式組合,此方式是以汽車升 降機為主體,將汽車升降到欲停放的樓層,再讓車子駛入停車位停放,或是以搬 器將車子置於停車位。升降式機械停車塔最大的優點是省電、迅速、機械折損較 少,據資料瞭解,此式的升降機之升降速度可以高達200 m/min,由於運作過程

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一般由於停車形式差異,分作(1)車輛前後放置車輛為縱式,(2)車輛左右放置者 稱作橫式,(3)車輛放置於電梯升降道周圍者稱旋轉式,如圖 2-2 所示。 圖 2- 2 電梯式 3. 水平循環式 所謂水平循環式是結合往復式、水平式、循環式,亦即由多數置車台板以平 面兩列或是兩列以上,排列循環移動,其中端部機械的形式不同,又區分為:(a) 置車板的移動以圓弧狀移動者,稱之為圓形循環式;(b)以直線運動方式移動者 稱之為箱型循環式。最大的優點是可以充分利用建築物地下的空間,省去舊形停 車場原有的車道空間,可以有效利用,故常用於大樓地下停車場,如圖2-3 所示。 圖 2- 3 水平循環式

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4. 多層循環式 所謂多層循環式,就是將多數車板以兩層以上的方式排列循環的形式。在任 意兩層間的兩端作置車台版的升降移動,各層則作排列循環移動,因為各層端部 移動方式不同,又分為:(a)圓形循環式,置車台板在端部作圓弧形的移動,(b) 箱型循環式,層間端部的置車台板以垂直升降方式移動,圖2-4 所示。 圖 2- 4 多層循環式 5. 升降滑動式 升降滑動式就是除了電梯式之升降機式外,還加了往復移動的模式,所以在 垂直方向跟電梯式相似,但其停車位以重列的方式配置在汽車升降機移動路線的 兩側。而中間的升降設備還添加了滑行功能,使置車台板可以上下升降以及前後 移動,短時間內放置車子在指定的停車位,此式的停車塔多用於具廣大面積機械 停車塔,一般來說地基面積多在100 平方公尺以上,如圖 2-5 所示。 圖 2- 5 升降滑動式

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6. 平面往復式 所謂平面往復式,即置車板或是停車位,以平面方式排列且移動之停車形式, 平面往復式有分為兩種:(a)搬運式,即只有一個停車台板來作往復運動;(b)容 納式,停車台板跟停車位數量一樣, 且不需要預留車道,因此可以多出 30~50% 的停車位,故常用於道路下地下停車場,如圖2-6 所示。 圖 2- 6 平面往復式 7. 二段式、多段式(分段式) 分段式是結合往復式、升降式,將車位分為二層或是二層以上,可以有效利 用地板面積,一般分為二段式跟多段式,於結構上來分,則有升降式跟升降橫移 式兩種,此類型機械停車多利用大樓之地下室,也是屬於比較新的類型,如圖 2-7 所示。 圖 2- 7 二段式、多段式(分段式)

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將上述統整後由表2-1 顯示國內機械式停車塔之優缺點。 表 2- 1 機械式停車場之優缺點比較 種類 優點 缺點 垂直循環式 操作容易、故障率低、面 積小、入庫快速 耗電量大、噪音大 電梯式 維修保養快速、速度快、 完善利用空間、操作簡 單,由電腦控制 製造成本高、只能垂直移動,不能 水平移動 水平循環式 出入庫快速、省電、噪音 小、由電腦控制 單位成本高、停車所需時間較多(運 作時間非出入庫時間) 多層循環式 不會影響地面、造價低 廉、完善利用空間 循環鍊強度要求甚高、構造複雜 升降滑動式 彈性大、完善利用空間 人工操作實不容易定位 平面往復式 操作容易、不用車道空間 只能安裝在平面上、噪音&耗電大 二段式、多段式 (分段式) 操作簡單、造價低、完善 利用空間、可更新整體、 系統簡易、彈性高 操作錯誤會造成大損害、不適合大 規模停車場 另由表2-2 顯示國內機械式停車場之消防方面優缺點。而國內最常見為垂直 循環式、電梯式及水平循環式。 表 2- 2 機械式停車場消防方面之優缺點比較 種類 設備方面 搶救方面 垂直循環式、 電梯式 大部分以二氧化碳為主 停車塔高度比一般建築物高很多, 使救災人員救災困難度提升 水平循環式 大部分以泡沫為主 會與一般停車空間相同,搶救較停 車塔容易

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第二節

  國內外停車塔火災案例 

國內案例

1. 2000 年 11 月 11 日位於忠孝東路四段 101 巷 36 號的東高立體停車塔發生 火災,消防局於13 時 03 分接獲民眾火災報案電話,即派遣水箱車 10 輛、 雲梯車 4 輛、救助車 1 輛、化學車 5 輛、水庫車 2 輛、照明車 1 輛、吉 泵車2 輛、空壓車 1 輛、指揮車 5 輛及救護車 3 輛計 34 輛、人員 93 名趕 往現場,並由消防局長張博卿親自到場指揮搶救。於火勢完全撲滅後,隨即 派員至現場進行調查與鑑定火災發生原因,惟因內部結構已大致燒損且轉盤 墜落造成擠壓變形,必須採邊拆邊調查方式,遂於89 年 11 月 13 日聯繫負 責人及承裝商安磊科技公司至現場查勘,日本技師提出未實施結構安全評估 前,貿然進入拆裝恐工作人員生命發生危險,故基於安全考量,俟日本技師 重新作成評估報告後再協議解決方法。目前本府消防局已調派調查、鑑識人 員完成關係人及相關受害人談話筆錄,並針對外觀燒損部分,予以拍照存證, 至實際起火原因仍待進一步深入調查確認[4]。 2. 2008 年 4 月 28 日於台北市八德路一棟立體停車場,晚上突然傳出巨大的爆 炸聲響,接著起火燃燒,車塔裡當時停放數十輛汽車,消防人員立刻前往搶 救,業者表示,起火點疑似是9 樓一部轎車,而且火勢迅速蔓延到左右兩邊 的轎車,加上油箱爆炸才會冒出大量濃煙。大量濃煙不斷從立體停車塔竄出, 消防隊出動雲梯車趕緊撒水降溫,因停車塔起火斷電沒有通道可以上樓,消 防隊員一度只能待在一樓先拉水線搶救。這棟位在八德路四段的立體停車塔, 一共有 78 個車位,分為前棟和後棟,業者表示,28 日深夜 10 點半,一輛 黑色百萬名車停進9 樓,1 個小時後,突然傳出巨大的爆炸聲響,接著起火 燃燒[5]。

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3.

2018 年 7 月 3 日於台北市中山區林森北路 125 號的嘟嘟房停車塔,晚上 7 時許發生火警意外,警消獲報立即派遣 21 輛消防車、5 輛救護車趕往,警 消趕抵後,發現嘟嘟房停車塔15 樓不斷竄出黑煙,立即佈水線射水灌救, 火勢在晚間10 時許受到控制,所幸並沒有造成人員傷亡。北市消防局第三 大隊副大隊長曾東和表示,該處停車塔是地下2 層、地上 15 層的建築,消 防隊員到場灌救時發現該建築沒有救災通道,僅有供檢修用的貓道,消防隊 員著裝後無法進入,由於建築物內的二氧化碳滅火設備有啟動,警消研判密 閉環境中,火勢不致擴大,仍在現場升起雲梯車灑水降溫,並啟用熱顯像儀 監測建築物內溫度,發現室內顯示為40-50 度的橘燈,沒有明顯火煙,後警 消將停車塔外牆打破,打入泡沫將火勢撲滅。 警消事後發現該停車塔的上 方升降梯馬達遭燒毀,確切起火點及原因還需進一步鑑識,停車塔內有多少 車輛遭波及,也需業者進一步清查[6]。

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國外案例

1. 1995 年 6 月 14 日上午 10 時左右,位於日本高松的兵庫町停車塔,消防隊 因「兵庫町大樓町停車塔冒出黑煙」之要求出動,到達火場後無法確認起火 點(因塔內濃煙密布無法進入狀態下,無法打開門戶桿,導致手動運種裝置 無法啟動),服務中心人員誤以為二號機起火,於是啟動二號機之海龍消防 系統,消防隊對二號機使用化學泡沫藥劑灌救,並將一號機與二號機之隔間 拆除而順利滅火,警消於隔日 6 月 15 日進行調查,將二號機塔內車輛(17 輛)全部出庫,為了消防檢證,準備啟動一號機,卻無法正常運轉並開始調 查故障原因,原因查明為控制線與推進器區動線燒毀,發現肇事車輛於一號 機14 號車[7]。 2. 1996 年 4 月 7 日 18 時 18 分左右位於日本仙台停車塔,18 時 20 分左右服務 公司接獲一號機發生火災之消息並請求消防隊出動,到達現場後,發現一號 機出入口有煙冒出,以手動開啟海龍消防設備,一次滅火後由上步入孔蓋撒 水,應消防隊請求,服務中心將出入口鐵捲門開啟,內部滅火行動開始,調 查後第3 號車台上之車輛起火(全車燒毀,原因不明),周圍車輛因火災熱度 有所損傷,損失狀況為上部車箱架引導輪燒毀12 個、下部車箱引導輪燒毀 4 個、吊架、吊軸、車台板、門戶桿燒毀各兩個[7]。 3. 1996 年 8 月 18 日 15 時 20 分左右位於日本大阪的停車塔發生火災,約 16 時左右鐵捲門開啟後,因仍殘留火苗,消防隊進行撒水灌救。事後調查原因 結果為第22 號車輛引擎著火,並準備啟動機械裝置讓發生事故之車台板降 下時,因撒水原因導致漏電,使機械半途無法動作,於是向服務中心聯絡, 因照明迴路保險絲熔斷,於是利用緊急運轉方式,使發生事故之車台板降至 地面上,然後滅火,並確認其他車台板及塔內是否殘留有其他火苗[7]。 本研究將上述火災案例,依年份、停車塔機種、起火原因、損失狀況並製成 整表,如表2-3。

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表 2- 3 停車塔火災案例 年份 國內案例 停車塔機種 起火原因 損失狀況 1995 年 日本高松兵庫町 停車塔 垂直循環方式 (32 台收容) * 2 塔 車輛失火 1. 多部車輛燒毀 2. 停車塔主體、控制 線、推動器驅動線燒毀 1996 年 日本仙台停車塔 垂直循環方式 (32 台收容) 車輛失火 1. 上部車箱架引導輪燒 毀12 個 2. 下部車箱引導輪燒毀 4 個 3. 吊架、吊軸、車台板、 門戶桿燒毀各2 個 1996 年 日本大阪停車塔 垂直循環方式 (30 台收容) 車輛失火 (引擎起 火) 1. 肇事車燒毀 2. 多部車輛因撒水導致 污損 3. 停車塔主體主鍊條、 車廂架吊架及車台板燒 毀 2000 年 東高立體停車塔 電梯式 (38 台收容) * 2 塔 車輛失火 無人傷亡,多部車輛燒 毀 2008 年 台北市八德路立 體停車場 車輛失火 無人傷亡,數十部車輛 燒毀 2018 年 台北市中山區林 森北路嘟嘟房停 車塔 電梯式*2 塔 待調查 待調查

第三節

  國內機械式停車場滅火設備設置規定 

因國內目前並無立體停車塔相關滅火設備之規範,而由各類場所消防安全設 備設置標準第18 條提到昇降機械式停車場可容納十輛以上者,應設置水霧、泡 沫、乾粉、二氧化碳設備等選擇設置。 且依據各類場所消防安全設備設置標準第四、五、六、七節之規定,水霧滅 火滅火設備噴頭配置之水平距離不大於2.1 m,而噴頭配置數量依其裝設之放水

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角度、放水量及防護區域面積核算,放射區域每50 m2一區為原則,放射量不小 於20 Lpm/m2,放射壓力不小於2.7 kgf/cm2。 泡沫滅火設備國內將此噴頭以樓地板面積每 9 m2設置一個而水平距離不大 於2.1 m,每一放射區域應在樓地板面積 50 m2以上至100 m2以下,並依照不同 的泡沫液有不同之放射量,連續放射時間為20 分鐘,規範內有提到室內停車空 間有複層式停車設施者,其最上層上方之裝置面應設泡沫噴頭,並應延伸配管至 車輛間以及礙於構造無法在最上層以外之停車平台配置時,則在其四周設置泡沫 噴頭。 二氧化碳滅火設備以全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴 散至整個防護區域,放射壓力分成高壓型及低壓型,滅火藥劑量依照保護區域之 體積大小而有所不同,而放射時間皆為1 分鐘內將全部的量發射完畢。 乾粉滅火設備供室內停車空間使用之滅火藥劑,以第三種乾粉為限,滅火藥 劑量也依照全區放射以及局部放射而配置,放射壓力不小於0.1 Mpa,放射時間 於30 秒內全部放射完畢[8]。

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第四節

  國外機械式停車結構防護規範 

日本 依據日本消防法施行規則之規定,機械式停車場規範說明與國內相比,兩者 皆無撒水滅火設備,日本多了惰性氣體滅火設備以及鹵化物滅火設備。 水霧滅火設備之噴頭配置,其配置數量,依裝設之放水角度、放水量及防護 區域面積核算,噴頭放射區域每50 m2一區為原則,噴頭放射量不小於20 Lpm/m2, 而放射壓力並未提及。 泡沫滅火設備之噴頭設置為樓地板面積每 9 m2設置一個,每一放射區域應 在樓地板面積50 m2以上至100 m2以下,並依照不同的泡沫液有不同之放射量, 連續放射時間為10 分鐘。 二氧化碳滅火設備以全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴 散至整個防護區域,滅火藥劑量依照保護區域之體積大小而有所不同,而放射時 間皆為1 分鐘內將全部的量發射完畢。 乾粉滅火設備供室內停車空間使用之滅火藥劑,以第三種乾粉為限,滅火藥 劑量也依照全區放射以及局部放射而配置,放射時間於30 秒內全部放射完畢。 惰性氣體滅火設備全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴散 至整個防護區域,而1 分鐘內需放射 90%的藥劑量。 鹵化物氣體滅火設備全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴 散至整個防護區域,海龍放射時間於30 秒內放射全部量,HFC-23、HFC-227ea 在10 秒內放射全部量[9]。 有關於日本機械式停車場消防法規詳細內容如表2-3~ 2-8 所示。

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表 2- 4 日本水霧滅火設備設置規定 設置參數 說明 噴頭配置 噴頭配置數量,依其裝設之放水角度、放水量及防護區域面積 核算 放射區域 每50 m2一區為原則 放射量 ≧ 20 Lpm/m2 放射壓力 — —:無相關規定 表 2- 5 日本泡沫滅火設備設置規定 設置參數 說明 噴頭配置 樓地板面積每9 m2設置一個 放射區域 每一放射區域應在樓地板面積50 m2以上,100 m2以下 放射量 水成膜泡沫液 ≧ 3.7 Lpm/m2 蛋白質泡沫液 ≧ 6.5 Lpm/m2 合成介面活性泡沫液 ≧ 8.0 Lpm/m2 放射時間 10 分鐘 表 2- 6 日本二氧化碳滅火設備設置規定 設置參數 說明 噴頭配置 全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴散至整個防 護區域 放射壓力 高壓型:≧ 1.4 Mpa 低壓型:≧ 0.9 Mpa 全區放射 滅火藥劑 量 保護區域的體積為50 m3 以下 → 1.00 kg/m3 保護區域的體積為 50 ~ 150 m3 → 0.90 kg/m3 (總量≧50 kg) 保護區域的體積為 150 ~ 1,500 m3 → 0.80 kg/m3 (總量≧135 kg) 保護區域的體積為 1,500 m3以上 → 0.75 kg/m3 (總量≧1,200 kg) 放射時間 1 分鐘內全部的量發射完畢

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表 2- 7 日本乾粉滅火設備設置規定 設置參數 說明 全區放射方式 所需滅火藥劑量 第三種乾粉:磷酸二氫銨 防護區域:0.36 kg/m3 有開口部分所需追加:2.7 kg/m2 放射壓力 ≧0.1 Mpa 放射時間 30 秒內全部的量發射完畢 表 2- 8 日本惰性氣體滅火設備設置規定 設置參數 說明 噴頭配置 全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴散 至整個防護區域 放射壓力 1.9 Mpa 以上 滅火藥劑量 氮氣 - 防護區域每 1 m3內 0.516 m3以上,0.740 m3以下 IG-55 - 防護區域每 1 m3內 0.477 m3以上,0.5 m3以下 IG-541- 防護區域每 1 m3內 0.472 m3以上,0.562 m3以下 放射時間 1 分鐘內需放射 90 %的藥劑量 表 2- 9 日本鹵化物滅火設備設置規定 設置參數 說明 噴頭配置 全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴散至整個 防護區域 放射壓力 海龍 1301 - 0.9 MPa 以上 HFC-23 - 0.9 MPa 以上 HFC-227ea - 0.3 MPa 以上 滅火 藥劑量 海龍1301:防護區域每 1 m3所需要劑量0.32 kg 以上 (如果防護區域的開口未設置自動關閉裝置,則每 1 m2的開口 區域增加2.4 kg) HFC-23:防護區域每 1 m3所需要劑量0.52 kg ~ 0.80 kg 以下 HFC-227ea:防護區域每 1 m3所需要劑量0.55 kg ~ 0.72 kg 以下 海龍1301 需在 30 秒內放射全部量

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表 2- 10 日本與國內機械式停車場法規差異 場所 昇降機械式停車場可容納10 輛以上者 消防設備 撒水 水霧 泡沫 二氧化碳 乾粉 惰性氣體 鹵化物 國內 —  O O O O — — 日本 —  O O O O O O —:不適用、O:可適用 國內法規較接近於日本法規,皆有水霧、泡沫、二氧化碳、乾粉,但日本又 多了惰性氣體及鹵化物之滅火設備,基本上規範都無太大差異。

NFPA

依據NFPA 88A 之規定,昇降機械式停車場可容納 10 輛以上者應設置撒水 火設備,其餘滅火設備皆不考慮。而NFPA 88A 內提到停車構造類型分成五類: 1. 機械輔助式(Assisted Mechanical Type):藉由人或機械裝置將車輛運送到停

車結構面,然後由人員將車輛給停放。 2. 自動化式(Automated Type):在多層架上藉由電腦控制的機械在沒有駕駛的 情況下,進行車輛的儲存和檢索。 3. 封閉式(Enclosed):非開放的停車結構。 4. 開放式(Open):開放的停車結構。 5. 斜坡式(Ramp Type):利用傾斜的地板進行垂直車輛循環。 其中一個較與機械式停車空間結構相近-自動化式停車場,說明自動化停車 場應依據NFPA 13 安裝自動撒水滅火系統,但目前 NFPA 13 並未規範自動化停 車場之安裝條件[10]。NFPA 將自動化式停車場視為貨架型式(Group A plastics)。 NFPA 13 規範防護多排貨架之最大貨品尺寸僅探討 1.22 m x 1.52 m,對於車輛 (2.13 mx 5.79 m x1.83 m)仍未探討 。因此,對於停車塔自動滅火設備之設置規定, 目前由Technical Committee on Garages and Parking Structures 確認自動撒水系統

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中的最低設計條件。而NFPA 已提出相關研究課題,進行自動化式停車場之自動 撒水系統相關研究。 表 2- 11 NFPA 與國內機械式停車場規範差異 場所 昇降機械式停車場可容納10 輛以上者 消防設備 撒水 水霧 泡沫 二氧化碳 乾粉 惰性氣體 鹵化物 國內 —  O O O O — — NFPA 88A O —  —  —  —  —  —  —:不適用、O:可適用 NFPA 僅採用自動撒水設備,而其他滅火設備皆無訂定規範,也藉由此研究 來測試撒水設備能否達到滅火效果。

GB

依據 GB50067 規範說明,在機械式汽車庫設置消防火設備為撒水、泡沫、 二氧化碳、惰性氣體以及鹵化物滅火設備,規範內提到除敞開式汽車庫、屋面停 車場外,機械式汽車庫或採用汽車專用升降機作汽車疏散出口的汽車庫、修車庫 應設置自動撒水滅火系統,噴頭位置應設置在汽車庫停車位的上方或側上方,對 於機械式汽車庫,尚應按停車的載車板分層佈置,且應在噴頭的上方設置集熱板 或設置於錯層式、斜樓板式汽車庫的車道、坡道上方[11]。 而停車數大於 100 輛的室內無車道且無人員停留的機械式汽車庫應設置泡 沫滅火設備。在GB 50151 泡沫滅火系統設計規範分成兩部分:泡沫-水雨淋系統 以及閉式泡沫-水噴淋系統,撒水頭設置保護面積皆為不大於 12 m2,噴頭間距不 小於3.6 m[12]。 在GB 50193 二氧化碳滅火設備設計規範內,全區放射及局部放射之放射壓 力分成高壓及低壓,而放射時間分別為全區放射時間不小於 1 分鐘、局部放射 時間不小於30 秒,而延遲時間應有 30 秒[13]。

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在GB 50370 其他氣體滅火設備設計規範分成七氟丙烷、IG541 混合氣體、 熱氣溶膠預製滅火系統,依照不同藥劑而有不同放射壓力、放射時間[14]。 有關於GB 機械式汽車庫規範詳細內容如表 2-11~ 2-15 所示。 表 2- 12 GB 50084 自動撒水設備設置規定 設置參數 說明 噴頭配置 水平間距不小於2 m 且不大於 3 m 設置在汽車庫停車位的上方或側上方,對於機械式汽車庫,尚 應按停車的載車板分層佈置,且應在噴頭的上方設置集熱板。 錯層式、斜樓板式汽車庫的車道、坡道上方均應設置噴頭。 放射壓力 放水型撒水頭 K = 200 ~ 360,P = 0.1 ~ 0.5 Mpa 表 2- 13 GB 50151 泡沫滅火設備設置規定 設置參數 說明 系統類別 泡沫-水雨淋系統 閉式泡沫- 噴淋系統 噴頭配置 ≦ 3.7 m ≦ 3.6 m 放射區域 ≦ 12.1 m2 ≦ 12 m2 放射量 氟蛋白泡沫液和吸氣式泡沫噴頭≧ 8.0 Lpm/m2 水成膜泡沫液和開式噴頭≧ 6.5 Lpm/m2 對 GB 50151 表 7.2.2 ≧ 6.5Lpm/m2 表 2- 14 GB 50151 的表 7.2.2 泡沫混合液供給強度 泡沫液種類 噴頭設置高度(m) 泡沫混合液供給強度 [L/(min.m2)] 蛋白、氟蛋白 ≦ 10 8 >10 10 水成膜、成膜氟蛋白 ≦ 10 6.5 >10 8

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表 2- 15 GB 50193 二氧化碳滅火設備規範整理 設置參數 說明 放射方式 全區放射 放射壓力 高壓系統壓力≧ 1.4 MPa 低壓系統壓力≧ 1.0 Mpa 放射時間 時間≦ 1 分鐘; 撲救固體深層火災時,噴放時間≦7 分鐘,並應在前 2 分鐘內 使二氧化碳的濃度達到30% 延遲時間 根據人員疏散要求,宜延遲啟動,延遲時間應有30 秒。 表 2- 16 GB 50370 氣體滅火設備規範整理 設置參數 說明 系統類別 七氟丙烷 IG541 混合氣體 熱氣溶膠預 製滅火系統 放射壓力 增壓儲存容器等級: 一級 ≥ 0.6 MPa 二級 ≥ 0.7 MPa 三級 ≥ 0.8 MPa 一級充壓(15MPa),Pc ≥ 2.0 MPa 二級充壓(20MPa),Pc ≥ 2.1 MPa — 放射時間 ≦ 10 s 噴放至設計用量的 95 %時,噴 放時間 48 -60s 之間 ≦ 120 s —:無相關規定 表 2- 17 GB 與國內機械式停車場規範差異 場所 昇降機械式停車場可容納10 輛以上者 消防設備 撒水 水霧 泡沫 二氧化碳 乾粉 惰性氣體 鹵化物 國內 —  O O O O — —

GB O —  O  O  —  O  O  —:不適用、O:可適用

GB 也有自動撒水系統,同時也多了惰性氣體與鹵化物滅火設備;而在泡沫 的部分,設置噴頭間距或保護面積皆比國內規範的還大;二氧化碳放射壓力、延

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BS

在英國規範BS 5306 規範說明,在停車場滅火設備採用自動撒水系統、泡沫 滅火系統以及二氧化碳滅火系統。 BS5306-2 自動撒水系統噴頭之配置除了水平距離應不大於 2 m 或噴頭配置 數量,依其裝設之放水角度、放水量及防護區域面積核算,噴頭放射區域每9 m2 一區為原則,放射量分為低流量及高流量,放射壓力也可分為低壓及高壓[15]。 BS5306-6 泡沫滅火設備規範,樓地板面積每 9 m2設置一個噴頭,依可燃固 體火災或易燃液體火災而有不同放射時間[16]。 BS5306-4 二氧化碳滅火設備規範,全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑 迅速均勻地擴散至整個防護區域,滅火藥劑量依照保護區域之體積大小而有不同 配置,表面火災之放射時間需 1 分鐘內放射完畢[17]。 有關於BS 機械式汽車庫規範詳細內容如表 2-17 ~ 2-19 所示。 表 2- 18 BS 5306-2 自動撒水設備設置規定 設置參數 說明 噴頭配置 水平距離應 ≦ 2 m 依其裝設之放水角度、放水量及防護區域面積核算。 放射區域 每9 m2一區為原則 放射量 低流量:≧ 1,100 Lpm/m 2 高流量:≧ 1,350 Lpm/m2 放射壓力 低流量:≧ 1.7 kgf/cm 2 高流量:≧ 1.4 kgf/cm2 表 2- 19 BS 5306-6 泡沫滅火設備設置規定 設置參數 說明 噴頭配置 樓地板面積每9 m2設置一個 放射區域 — 放射量 — 連續放射時間 可燃固體火災:25 分鐘 易燃液體火災:15 分鐘 —:無相關規定

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表 2- 20 BS 5306-4 二氧化碳滅火設備規範整理 設置參數 說明 噴頭配置 全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴散至整個防 護區域 放射壓力 — 全區放射 滅火藥劑量 保護區域的體積: ≦ 4 m3 → 1.15kg/m3 > 4 m3,≦ 14 m3 → 1.07 kg/m3 > 14 m3,≦ 45 m3 → 1.01 kg/m3 > 45 m3,≦ 126 m3 → 0.90 kg/m3 > 126 m3,≦ 1,400 m3 → 0.80 kg/m3 > 1,400 m3 → 0.74 kg/m3 放射時間 表面火災:1 分鐘內完成 深層火災:≧ 7 分鐘完成 —:無相關規定 表 2- 21 BS 與國內機械式停車場規範差異 場所 昇降機械式停車場可容納10 輛以上者 消防設備 撒水 水霧 泡沫 二氧化碳 乾粉 惰性氣體 鹵化物 國內 —  O O O O — — BS O —  O  O  —  —  —  —:不適用、O:可適用 BS 僅採用撒水、泡沫及二氧化碳,規範也與國內大同小異,唯一不一樣的 就是採用自動撒水系統。

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第五節

  國內、外相關研究文獻 

國內研究文獻

國內內政部建築研究所,為探討以室內停車空間常見之機械式停車格做為模 擬對象,於防火實驗中心建置實驗環境,並在此實驗中心進行車輛空燒與滅火實 驗,藉此探討停車空間火災危害與防護,以及細水霧設備應用於室內停車空間火 災防護的可行性。實驗採用具有頂蓋且四周無牆面拘束之框架用以模擬機械式停 車格,分別採用泡沫噴頭與泡沫噴頭相同配置位置之細水霧噴頭進行滅火研究。 而從何明錦等人之全尺寸汽車燃燒行為實驗得知,若從車室內起火,初始車 窗未破情形下,由熱釋放率曲線觀察,整個燃燒歷程約可分為4 個階段,火焰則 由車室往前、後廂蔓延,並擴大至全車燃燒;一般小型汽車空燒時,其燃燒熱釋 放率最大值可達5 MW,總發熱量為 3,250 MJ,如圖 2-8 所示;汽車車室若是被 汽油引燃,前擋風玻璃約1 分半鐘將會被火燒破,火焰成長相當迅速猛烈。所以 對汽車火災的訊號偵測,一定要能即時發現,才可即時有效壓制或滅火;汽車燃 燒時周遭溫度可高達400 ℃,鄰車間距若不足或無適當阻隔,很容易引起車輛 延燒。 圖 2- 8 小型汽車空燒之熱釋放率

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以泡沫進行滅火測試,其實驗使用泡沫噴頭配合水成膜泡沫液(DARCON SUPER KF 3 %),並使用四顆噴頭,間距 2 m,高度 1.7 m,垂直向下噴射。雖 然泡沫滅火設備於前車窗破裂前即啟動,但於其噴頭配置條件下,泡沫並無法進 入車室內滅火,因此僅能作為控制火勢之用。 以細水霧進行滅火測試,實驗使用細水霧滅火設備,噴頭設置數量及設置位 置與泡沫滅火實驗相同。其測試結果由於強力的細水霧噴射會造成氣場擾動,新 鮮空氣將更容易進入燃燒的車室內,因此細水霧噴頭於此種配置下會增加車內燃 燒,但由於細水霧的降溫與稀釋作用,其危害度仍較空燒狀況下來得低。細水霧 應用在滅火上是必須考慮空間密閉程度與細水霧噴撒密度[18]。

國外研究文獻

英國BRE 停車場火災研究[19]總計進行 11 次火災測試,共燒了 16 輛汽車。 本研究探討其中四個與本計畫相關之實驗,分別為空燒小轎車、三輛汽車停在停 車場的試驗台上(無撒水滅火)、三輛汽車停在停車場的試驗台上(有撒水滅火)、 兩輛車位於框架上之實驗。 空燒小轎車實驗條件火源位於副駕駛座之嬰兒座椅,而所有車窗為關閉狀態, 其實驗結果火勢蔓延,也有明顯觸及到汽車的天花板,但 30 分鐘後自動熄滅, 因現代小型汽車的密封性非常好,以至於在車內發生的火災可能會因空氣不足而 自動熄滅,如圖2-9 所示。

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圖 2- 9 空燒小汽車實驗照片

三輛汽車停在停車場的試驗台上(無撒水滅火)在模擬三輛轎車在停車場的 情境,如圖2-10 所示。其結果為點火後,Car 1 在 4.5 分鐘後至 9 分鐘熱釋放 率約為6 MW,隨後 Car 2 全面被引燃。當熱釋放率達到 11 MW,天花板下方 溫度可達到1,000 ℃,而火羽流(fire plume)的溫度點燃了 Car 3,如圖 2-11 ~ 2-13 所示。

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圖 2- 11 三輛汽車在停車場的試驗台上(無噴頭)實驗照片(1)

圖 2- 12 三輛汽車在停車場的試驗台上(無噴頭)實驗照片(2)

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三輛汽車停在停車場的試驗台之撒水滅火測試,其撒水頭根據 BS EN 12845:2004 相關規定進行設置,每一撒水頭之防護面積為 12 m2 而撒水密度不 小於5 mm/min,實驗設置如圖 2-14 所示。其結果顯示實驗過程期間熱釋放率峰 值曾達到約 7 MW。而第一個撒水頭在 4 分鐘後啟動,最後五個撒水頭全部作 動,火勢並無延燒到 Car 2 或 Car 3。在實驗進行 1 小時後關閉撒水頭,Car 1 車 廂內的火並未全部撲滅,但火勢有持續減少,如圖2-15 ~ 2-18 所示。

圖 2- 14 三輛汽車模擬在停車場的情境(有噴頭)

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圖 2- 16 三輛汽車在停車場的試驗台上(有噴頭)實驗照片(2)

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兩輛車位於框架上,實驗條件為模擬私人停車場,為了減少停車空間,兩輛 車以堆疊方式停放,如圖 2-19 所示。上方車窗全部關閉,下方車僅打開駕駛座 窗戶,其餘窗戶皆關閉,而火源處為下方車駕駛座。其結果顯示點火後,火勢迅 速增長,迅速到達上方車的底部,而火焰進入上方車點燃輪胎。最後,火勢蔓延 到上方車廂,如圖2-20 ~ 2-23 所示。 圖 2- 19 兩輛車位於框架上示意圖 圖 2- 20 兩輛車位於框架上實驗照片(1)

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圖 2- 21 兩輛車位於框架上實驗照片(2)

圖 2- 22 兩輛車位於框架上實驗照片(3)

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第三章 停車塔現場勘查結果

 

本次研究案之現場勘查注重於了解目前國內停車塔的類型,以及目前業界立 體停車塔的自動滅火設備設置情形,並整理資料以供設定 FDS 模擬之參數。現 場勘查後的資料統整於表3-1,詳細內容及現場照片請參閱附錄一。 立體停車塔為目前改善停車問題較佳的解決方案,隨著經濟的發展,都市土 地資源有限,也造成都會區停車問題嚴重,而立體機械式停車塔操作簡單,出入 車方便,但因為自動化立體停車塔為密閉式鐵皮建築,若發生火災易產生煙囪效 應,熱釋放率及熱成長率會相當高且快速,而立體停車塔內並不會有人員在裡面, 所以仰賴自動滅火設備系統進行第一時間的控制,以等待消防人員搶救。 而目前現場勘查的情形,業界這幾家廠商之自動滅火設備皆為二氧化碳,且 都是符合法規(如:二氧化碳濃度、延遲時間),雖然合於法規但發生真正的火災 時能否發揮功效?台灣曾經發生過停車塔火災,但因人員疏失未立即開啟正確的 二氧化碳滅火設備而導致火勢無法控制,若今天人員無疏失,二氧化碳滅火設備 是否也能有效滅火,而在本次計畫將進行研究及探討。

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表 3- 1 現場勘查整理 地區 台北 台南 高雄 名稱 凱達大飯店 花園大酒店 市民酒店 郭綜合醫院 坐月子中心博愛蕙馨 坐月子中心育緯 股份有限公司 合溫馨企業 停車塔型式 電梯式(獨立) 電梯式(獨立) 電梯式(內藏) 電梯式(獨立) 電梯式(內藏) 電梯式(獨立) 電梯式(獨立) 尺寸 長 13.88 公尺 13.45 公尺 7.8 公尺 7.16 公尺 7.02 公尺 7.45 公尺 7.6 公尺 寬 6.885 公尺 7.6 公尺 7 公尺 6.14 公尺 6.34 公尺 6.8 公尺 6.9 公尺 高 50.9 公尺 54.8 公尺 37.2 公尺 36 公尺 50 公尺 44.5 公尺 36 公尺 總容量車數 504 輛/6 座複塔 108 輛/1 座複塔 34 輛/1 座單塔 108 輛/3 座單塔 52 輛/1 座單塔 46 輛/1 座單塔 38 輛/1 座單塔 警報系統 差動式分布型空氣管式(雙迴路) 探測器(雙迴路)定溫式線型 差動式分布型空氣管式(雙迴路) 滅火設備 二氧化碳滅火設備 CO2 延遲時間 20 秒 25 秒 30 秒 30 秒 30 秒 30 秒 30 秒 外牆結構 1 小時防火時效 主體結構 鋼構+防火披覆 鋼瓶室位置 地下2 樓 地下1 樓 地下2 樓 停車塔旁 2 樓房間 地下1 樓 後方小隔間 停車塔 選擇閥 有 無 有 無 CO2排放孔 底部樓層 通風孔 無 1 樓 1 個 頂樓1 個 頂樓2 個

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內政部消防署在本次研究中,以調查表協助統計停車塔之相關資料而調查 結果顯示,目前國內最多家停車塔為臺北市,數量約有66 家;第二高為新北市, 數量約為 15 家。過去內政部建研所文獻[7]現勘紀錄以臺北市為主,而本次研 究以全國為主。而過去之調查停車塔結果與本研究相比,發現當時停車塔已是 以電梯式為主流,使用偵測設備最多類型為溫度偵測感知器,自動滅火設備也 以二氧化碳為主。調查表詳細內容及現場照片請參閱附錄二。而本研究之調查 統計結果,如表3-2~3-26 所示。 表 3- 2 立體停車塔面臨道路寬度分析表 調查內容 數量(間) 百分比 未滿4 m 11 9.9 % 4 m 以上,未滿 6 m 19 17.1 % 6 m 以上 77 69.3 % 表 3- 3 立體停車塔設置型式分析表 調查內容 數量(間) 百分比 獨立型 50 45 % 其他建築物共用(外部) 24 21.6 % 其他建築物共用  (內藏/有結構共體) 34 30.6 % 其他建築物共用  (內藏/無結構共體) 2 1.8 % 表 3- 4 立體停車塔基地塔數分析表 調查內容 數量(間) 百分比 單塔 80 72 %

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表 3- 5 立體停車塔機械型式分析表 調查內容 數量(間) 百分比 垂直循環式 13 11.7 % 電梯式 89 80.2 % 其他 7 6.3 % 表 3- 6 立體停車塔建築主體高度型態分析表 調查內容 數量(間) 百分比 純地上型 70 63 % 地上地下型 36 32.4 % 純地下型 1 0.9 % 表 3- 7 立體停車塔建築主體建築面積分析表 調查內容 數量(間) 百分比 未滿500 m2 70 63 % 500 m2以上 未滿1000 m2 15 13.5 % 1000 m2以上 未滿1500 m2 9 8.1 % 1500 m2以上 13 11.7 % 表 3- 8 立體停車塔建築主體主結構部份分析表 調查內容 數量(間) 百分比 RC 41 36.9 % SRC 22 19.8 % SS 50 45 % 其他(加強磚造) 1 0.9 %

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表 3- 9 立體停車塔建築主體檢修人員活動區域分析表 調查內容 數量(間) 百分比 塔內頂端 39 35 % 塔內地面層 87 78.4 % 塔內地下室 16 14.4 % *部分立體停車塔之檢修人員活動區域有多個進入區域 表 3- 10 立體停車塔機械電控設備位置分析表 調查內容 數量(間) 百分比 塔內頂端 39 35 % 塔內地面層 87 78.4 % 塔內地下室 16 14.4 % 其他 5 4.5 % 表 3- 11 立體停車塔機械電控避雷設備分析表 調查內容 數量(間) 百分比 與大樓建築物兼用 49 44.1 % 獨自 50 45 % 無 6 5.4 % 表 3- 12 立體停車塔是否張貼「昇降設備使用許可證」分析表 調查內容 數量(間) 百分比 有 106 95.5 % 無 4 3.6 %

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表 3- 13 立體停車塔消防機械室(設備室)位置 調查內容 數量(間) 百分比 停車塔內 25 22.5 % 停車塔外 85 76.6 % 表 3- 14 立體停車塔防火區隔分析表 調查內容 數量(間) 百分比 無 (停車塔獨立一大區域) 85 76.6 % 有防火區隔(水平) 6 5.4 % 有防火區隔(垂直) 10 9 % 防火捲門 4 3.6 % 表 3- 15 立體停車塔有無自備緊急用電池 調查內容 數量(間) 百分比 有 22 19.8 % 無 1 0.9 % *88 處未註記有無自備緊急用電池 表 3- 16 立體停車塔防火處理方式分析表 調查內容 數量(間) 百分比 防火披覆(2 小時以內) 34 30.6 % 防火披覆(2 小時以上) 8 7.2 % 防火塗料(2 小時以內) 12 10.8 % 防火塗料(2 小時以上) 2 1.8 % 無(主結構與大樓共構) 45 40.5 %

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調查內容 數量(間) 百分比 混凝土 45 40.5 % 金屬板 64 57.7 % 石材 1 0.9 % PC 板 1 0.9 % 其他 0 0 % 表 3- 18 立體停車塔自動滅火設備分析表 調查內容 數量(間) 百分比 水霧 0 0 % 撒水系統 2 1.8 % 泡沫 1 0.9 % 乾粉 0 0 % 二氧化碳 107 96.4 % 惰性氣體(鹵化烷) 0 0 % 無 0 0 % 表 3- 19 立體停車塔傳訊警報設備分析表 調查內容 數量(間) 百分比 訊號連動管理員室之 火警自動警報設備 78 70.3 % 訊號連棟消防單位 0 0 %

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表 3- 20 立體停車塔與建築物共用警報設備分析表 調查內容 數量(間) 百分比 與大樓建築物共用 手動警報設備 32 28.8 % 與大樓建築物共用 緊急廣播設備 50 45 % 表 3- 21 立體停車場偵測設備分析表 調查內容 數量(間) 百分比 探測感知器(煙霧) 15 13.5 % 探測感知器(溫度) 72 64.9 % 探測感知器(其他) 3 2.7 % 表 3- 22 立體停車塔標示設備分析表 調查內容 數量(間) 百分比 出口標示燈 81 73 % 避難方向指示 20 18 % 嚴禁煙火 12 10.8 % 表 3- 23 立體停車塔逃生門口分析表 調查內容 數量(間) 百分比 逃生門口 68 61.3 % 表 3- 24 立體停車塔緊急照明設備分析表 調查內容 數量(間) 百分比 緊急照明設備 72 64.9 %

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表 3- 25 立體停車塔緊急發電機位置分析表 調查內容 數量(間) 百分比 緊急發電機(停車塔內) 9 8.1 % 緊急發電機(停車塔外) 75 67.6 % 表 3- 26 立體停車塔消防搶救必要設備分析表 調查內容 數量(間) 百分比 緊急電源插座 13 11.7 % 排煙設備 34 30.6 % 送出水口 11 9.9 % 消防專用蓄水池 (與大樓建築物兼用) 3 2.7 % 無線電通訊輔助設備 1 0.9 % 表 3- 27 立體停車塔消防安全設備外觀測試分析表 調查內容 數量(間) 百分比 正常 105 94.6 % 異常 0 0 % 表 3- 28 立體停車塔操作模式分析表 調查內容 數量(間) 百分比 管理員制(個人) 21 18.9 % 管理員制(保全警衛) 9 8.1 % 管理員制 (經營管理委託公司) 26 23.4 % 駕駛人制 22 19.8 %

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數據

圖 1-2 為本研究案執行甘特圖,橘色部分為預定的進度,黑色底線為完成的 進度。
表 2- 3 停車塔火災案例  年份  國內案例  停車塔機種  起火原因 損失狀況  1995 年  日本高松兵庫町停車塔  垂直循環方式  (32 台收容) * 2  塔  車輛失火 1
表 2- 4 日本水霧滅火設備設置規定  設置參數  說明  噴頭配置  噴頭配置數量,依其裝設之放水角度、放水量及防護區域面積 核算  放射區域  每 50 m 2 一區為原則  放射量  ≧  20 Lpm/m 2 放射壓力  —  —:無相關規定  表 2- 5 日本泡沫滅火設備設置規定  設置參數  說明  噴頭配置  樓地板面積每 9 m 2 設置一個  放射區域  每一放射區域應在樓地板面積 50 m 2 以上,100 m 2 以下  放射量  水成膜泡沫液    ≧ 3.7 Lpm/m 2蛋白
表 2- 7 日本乾粉滅火設備設置規定  設置參數  說明  全區放射方式  所需滅火藥劑量 第三種乾粉:磷酸二氫銨 防護區域:0.36 kg/m3 有開口部分所需追加:2.7 kg/m 2 放射壓力  ≧0.1 Mpa  放射時間 30 秒內全部的量發射完畢  表 2- 8 日本惰性氣體滅火設備設置規定  設置參數  說明  噴頭配置  全區放射方式所設之噴頭能使放射藥劑迅速均勻地擴散 至整個防護區域  放射壓力 1.9  Mpa 以上  滅火藥劑量  氮氣 - 防護區域每 1 m 3 內
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參考文獻

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