運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究

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(1)運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 內政部建築研究所研究報告中華民國九十四年十二月.

(2) (國科會 GRB 編號) (內政部研考資訊系統計畫編號) 094301070000G3039. 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 計畫主持人: 陳建忠協同主持人: 邱文豐研究顧問 : 江崇誠研究員 : 王鵬智研究助理 : 姚怡然. 內政部建築研究所研究報告中華民國九十四年十二月.

(3) 目次. 目. 次. 表次……………………………………………………………….Ⅲ 圖次……………………………………………………………….Ⅳ 摘要 ………………………………………………………………Ⅴ 第一章. 緒論 ……………………………………………………1 第一節. 研究動機與目的. ....................1. 第二節. 研究方法及步驟 ……………… .…………4. 第三節研究範圍與限制 …………………………..7 第二章. 升降設備避難問題與對策.......................9 第一節. 使用升降設備避難存在之問題……………9. 第二節. 運用升降機避難疏散之關鍵技術………...19. 第三節升降設備避難用相關法規分析…………….53 第三章升降設備避難疏散時間案例模擬…………………… 73 第一節電梯避難疏散模擬基本理論…………..…73 第二節案例模擬…………………………..……….85 第四章. 升降設備避難安全管理……………………………...99 第一節電梯避難安全管理…………………….……99. I.

(4) 目次. 第二節電梯避難管理對策………………………..104 第三節緊急避難計畫……………….………….…113 第五章. 結論與建議…………………………….………….. 127 第一節結論……………………………………..…127 第二節建議……………………………………..…130. 附錄一 : 電梯避難軟體計算表………………………………...131 附錄二 : 美國 NFPA 101 摘譯…………………………………167 附錄三 : 本計畫歷次重要會議紀錄及回應情形…………….179 參考書目…………………………………………………………186. II.

(5) 表次. 表. 次. 表 2-1 GSA 四棟建築物電梯避難與樓梯避難時間比較研究……………17 表 2-2 辦公大樓全棟樓梯避難所需最低時間………………………….20 表 3-1 電梯門開啟時間及轉換效率…………………………………….78 表 3-2 電梯車箱尺寸與負載量………………………………………….79 表 3-3 電梯操作性能參數一覽表……………………………………….84 表3-4 國貿大樓各樓層與樓地板面積用途統計表………………………86 表3-5 低層五台電梯模擬結果(1364人)…………………………………90 表3-6 中層五台電梯模擬結果(848人)………………………………….91 表3-7 高層五台電梯模擬結果(2501人)…………………………………91 表3-8 使用緊急升降機二台進行避難時間(4713人)……………………92 表3-9 富邦大樓各層使用情形與收容人數………………………………93 表3-10 富邦大樓各層使用情形與收容人數………………………………94 表3-11 四台一般電梯模擬避難結果(518人)…………………………….97 表3-12 緊急用升降機模擬避難結果(518人)…………………………….98 表4-1 電梯避難管理對策……………………………………………….108 表4-2 電梯避難管理對策替代方案一………………………………….109 表4-3 電梯避難管理對策替代方案二………………………………….110 表4-4 電梯避難管理對策替代方案三………………………………….111 表4-5 電梯避難管理對策替代方案四………………………………….112 表4-6 監視者與居民決定所需………………………………………….123. III.

(6) 圖次. 圖. 次. 圖 1-1 研究流程圖………………………………………………………… 4 圖 2-1,電梯意外事故 FTA 安全分析………………………………………12 圖 2-2,增壓防煙電梯間暫時避難所(據點)例…………………………… 15 圖 2-3 電梯避難與樓梯避難比較………………………………………… 18 圖 2-4 高層建築物樓梯與電梯組合進行避難時間……………………… 19 圖 2-5 各組電梯服務區組之電梯避難時間與全棟樓梯避難時間結果… 21 圖 2-6 緊急電梯與樓梯避難所需時間比較……………………………… 22 圖 2-7 電梯設備系統構成………………………………………………… 26 圖 2-8 電梯機道與電梯間增壓防煙設計例……………………………… 37 圖 2-9 電梯機道排煙及與居室排煙結合設計例………………………… 38 圖 2-10 電梯間坡度設計以利防水與排水……………………………… 47 圖 2-11 電梯門口排水設計………………………………………………… 47 圖 2-12 電梯間位置設計例(a)外牆延伸獨立電梯間(b)臨外牆外電梯設計 48 圖 2-13 緊急升降機與排煙室併設例……………………………………… 56 圖 2-14 避難概念圖………………………………………………………… 67 圖 2-15 樓梯廳或電梯間作為避難所……………………………………… 68 圖 2-16 樓層區分二避難所與避難電梯例…………………………………69 圖 3-1 電梯配置型式………………………………………………………76 圖 3-2 電梯門開啟方式……………………………………………………77 圖 3-3 電梯操作速度時間曲線…………………………………………… 81 圖 3-4 電梯加減速未達正常速度曲線…………………………………… 82 圖 3-５國貿大樓九層配置示意圖…………………………………………87 圖 3-6 國貿大樓 34 層配置平面圖…………………………………………88 圖 3-7 富邦大樓九樓平面配置示意圖…………………………………… 95 圖 4-1 高層建築物全棟避難時間比較……………………………………101. IV.

(7) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：高層建築避難、（緊急）升降設備、電梯避難管理台灣近年來建築技術的提升及都市人口大量集中，導致都市土地在使用上呈現密集化且高度化的現象，建築物漸朝向高層化的形式發展，且規模有愈來愈龐大的趨勢。高層建築物其內部收容人員眾多且複雜，其中有收容高齡與身體機能殘障的人員等，當火災時這些人員皆為災害避難弱者，因此運用升降設備作為災害弱者之避難設備勢有其必要性。我國目前相關法規僅規範升降設備作為緊急用消防搶救設備之周邊相關設備的規定。但若需將升降設備作為避難使用時，目前相關規定是否足夠，是本研究探討目的。本研究計畫為「運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性研究」，期藉由蒐集國外升降設備運用於避難使用之相關文獻、案例及升降設備計算承載量之相關理論或軟體 ELVAC 應用，對於升降設備作為避難使用之可行性作初步檢討。並探討若運用升降梯作為避難使用時之使用對象及相關限制條件。運用過去研究成果，如以避難安全評估模式進行之整棟建築物避難安全分析結果，探討以升降設備作為輔助避難使用時所需疏散時間等避難效益分析。最後參酌國外法規，進而提出升降設備運用於避難使用時在技術、法規及管理層面上相關規範及性能項目之具體建議或管理策略。期作為日後建立升降設備避難使用性能基準擬訂之參考依據。. V.

(8) 英文摘要. ABSTRACT Keywords:. High-rise building evacuation, Elevators , Elevators evacuation management. In recent years, the rapid growth of urban population and the structure technical development of metropolitan areas have caused the buildings to become more clustered, more packed. High-rise building accommodates a lot of occupancies, including the person which is physical disabilities and advanced age. Some people cannot use stairwells because of physical disabilities, and for these people fire evacuation is a serious problem. A potential solution to this problem is the use of elevators for fire evacuation. This research plan is "the study on feasibility of using common elevator and the fire elevator for building evacuation management”. It is therefore essential to identify the needs of disabled people and to make proper arrangements for their assistance in the event of an emergency evacuation. It will determine if elevators that are intended to be used for the evacuation of persons with disabilities. With the advancement of computational capacity and software technology, evacuation simulation that can handle the individual’s human behavior for massive number of occupants becomes feasible. One of the evacuation simulation program ELVAC has been used in this paper of quantify the increase in efficiency of high-rise building elevator evacuation. This report also covers a study of human factors considerations related to the possible use of elevators for evacuations in fire emergencies. It includes the selection of fundamental approach to organizing elevator evacuations for buildings; the decision-making, and specific evacuation management procedures etc..There are being discussed to improve both the safety and efficiency of firefighting operations. The desire for increased egress capacity of tall buildings to facilitate simultaneous evacuation has rekindled interest in elevators as a secondary means of egress for all occupants. This paper is the final report of that project, and it addresses the elevator used for evacuation which fundamental system considerations, engineering design considerations, design analysis, and human behavior. Hopefully, it will establish the elevator operational performance datum to draft the standard or the related code in the future.. VI.

(9) 第一章緒論. 第一章緒論第一節研究動機與目的一、研究動機台灣近年來由於經濟蓬勃發展，且建築技術的提升及都市人口大量集中，導致都市土地在使用上呈現密集化且高度利用化的現象，建築物漸漸朝向高層化的形式發展，且規模有愈來愈龐大的趨勢。尤其在 2004 年台北國際金融中心（台北 101）興建完成後，台灣已正式走入都市高空化的時代。在高層建築物中升降設備能快速且有效的運送人員或貨物至欲到達之樓層，因此在高層建築物中升降設備扮演了極為重要的角色。然而當火災發生時，升降設備可能會因突然的斷電或在起火樓層停止、煙囪效應…等而釀成更大的危險，因此一般升降設備及緊急升降設備是禁止作為避難逃生使用，僅能作為消防搶救使用。但高層建築物高度往往動輒五十公尺以上甚至達到百米之高度，在進行垂直避難上須耗費較長之時間，相對提高避難危險性，且其內部收容人員眾多且複雜，其中亦可能容留著老弱婦孺或身體機能殘障等避難弱者，因此為能讓位於高樓層之避難者及避難弱者快速到達避難層，提高避難的安全性，運用升降設備作為避難疏散用，有其必要性。 2001 年 9 月 11 日美國超高層建築物雙子星大樓（世界貿易中心）遭受攻擊而產生大火，導致無數人命傷亡及財產的損失。有此可知，當高層建築在發生火災時，其實是很難由外界搶救的，僅能靠建築物內部的避難設施及消防設備自救，因此國際間學術界正著手研擬採用升降設備作為避難疏散之可行性對策。而我國目前相關法規僅針對升. 1.

(10) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 降設備作為緊急消防搶救設備加以規範，但若需將升降設備作為避難使用時，目前相關規範是否足夠，有其探討之必要性。有鑑於國內高層建築物有逐年增加之趨勢，且目前國內消防搶救設備不足及避難弱者之需求，因此本研究期藉由蒐集國外升降設備運用於避難使用之相關文獻、案例及升降設備計算承載量之相關理論或軟體，對於升降設備（含緊急）作為避難使用之可行性作初步檢討。接著針對文獻與案例，如英國避難安全評估模式進行整棟避難量化結果，以及 ELVAC 電梯運輸軟體分析比較，探討高層建築物運用升降設備作為避難使用時，在升降設備承載能力、疏散時間…等避難效益分析及使用樓層上之相關管制。並參考目前相關法規，進而提出（緊急）升降設備運用於避難使用時在技術、法規及管理層面上相關規範及性能項目之具體建議。期作為日後建立（緊急）升降設備避難使用性能基準之參考依據。二、研究目的本研究計畫為「運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性研究」，目的如以下四點: (一)、藉由國外升降設備運用於避難使用之相關文獻、案例及升降設備計算承載量之相關理論或軟體的蒐集，對於升降設備（含緊急）作為避難使用之可行性作初步檢討。 (二)、進行高層建築物之電梯配置及各層收容人數調查，依據調查及訪談結果探討若運用升降梯作為避難使用時之使用對象及條件限制。 (三)、運用文獻針對整棟建物避難量化評估結果與 ELVAC 比較分析，探討高層建築物運用升降設備作為避難使用時，在升降設. 2.

(11) 第一章緒論. 備承載能力、疏散時間…等避難效益分析及使用樓層上之相關管制。 (四)、依據電梯避難可行性量化評估所得之結果，參考目前相關法規，進而提出（緊急）升降設備運用於避難使用時在技術、法規及管理層面上相關規範及性能項目之具體建議。. 3.

(12) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 第二節、研究方法及步驟一、研究方法本研究計畫實施上之研究方法將以文獻回朔、實地調查及比較分析等方法為主，茲分述如下： (一)、文獻回朔法（Literature Survey Method ）進行國外升降設備運用於避難使用之相關文獻、案例及升降設備計算承載量之相關理論或軟體的蒐集，建立運用（緊急）升降設備進行避難疏散之相關資料庫，並對於升降設備（含緊急）作為避難使用之可行性作初步檢討。. (二)、實地調查法（Field Survey Method）針對台北、台中或高雄市內高層建築物進行調查建築物內部各層電梯配置與容留人數，以作為探討運用升降梯作為避難使用時之使用對象及限制及整棟電梯避難量化評估分析時之參考依據。. (三)、比較分析法（Comparative Analysis Method）運用過去文獻如英國、日本避難安全評估模式個案全棟避難安全量化結果比較運用電梯 ELVAC 輔助分析，以作為探討高層建築物運用升降設備作為避難使用時，在升降設備承載能力等避難效益分析及使用樓層管制時之參考依據。. 二、研究步驟本研究首先藉由蒐集國外升降設備運用於避難使用之相關文獻、. 4.

(13) 第一章緒論. 案例及升降設備計算承載量之相關理論或軟體，對於升降設備（含緊急）作為避難使用之可行性作初步檢討。並對高層建築物進行電梯配置調查，針對其收容人數進行問卷，依據調查及訪談結果探討若運用升降梯作為避難使用時之使用對象及相關限制。運用文獻相關案例整棟避難量化結果比較 ELVAC 分析，探討高層建築物運用升降設備作為避難使用時，在升降設備承載能力等避難效益分析及使用樓層上之管制可行性策略研擬。最後依據分析及避難安全量化評估之結果，並參考目前相關法規，進而提出（緊急）升降設備運用於避難使用時在技術、法規及管理層面上相關規範及性能項目之具體建議。以作為日後建立（緊急）升降設備防災性能基準要求之參考依據。三、研究流程. 5.

(14) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 圖 1-1 研究流程圖研究主題. 升降設備運用於避難使用之相關文獻. 高層建築電梯配置. 電梯避難操作軟體. 與收容人數調查. ELVAC 分析. 升降設備承載能力避難效益分析及樓層使用上之可行性管制策略. 提出升降設備運用於避難使用在技術、法規及管理上相關規範及性能基準項目之建議. 研究成果. 6.

(15) 第一章緒論. 第三節研究範圍與限制高層建築物依建築技術規則所定目前台灣地區已高達三千六百餘棟, 主要分布於都會地區,如台北市(縣), 台中市等, 本研究之對象即以高層建築物為主,依前節所述研究方法中欲採實地調查,限於時間與人力,其調查內容以大樓內部升降備相關性能參數項目,至於收容人員狀況如避難弱勢人數為比例或年齡分布等, 以及建築物防火區劃, 避難逃生通道設計, 消防安全設備等項目相關於樓層避難問題, 以及電梯防護具體設計與性能檢驗等議題則不為本研究之範圍; 而僅局限於升降設備人員運輸避難可行性之研究, 其範圍包括電梯輸送時間模擬, 與過去相關高層避難性能檢證研究之結果文獻作比較參考, 以及相關國外電梯與樓梯避難比較研究, 電梯防火防煙主要關鍵技術, 相關煙控理論等研究為主軸.另外針對超高層建築物全棟避難或以電腦軟體進行全棟避難模擬, 礙於時間,電腦軟體硬體設備處理大量數值之需求問題,以及現場進行人員實證性避難演練等無法在本研究中執行, 俟後續之相關研究在進行。. 7.

(16) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 8.

(17) 第二章升降設備避難問題與對策. 第二章. 升降設備避難問題與對策. 第一節使用升降設備避難存在之問題 1920 年代超高層摩天大樓垂直長距離運輸人群、貨物在初期電梯達六樓以上可靠度人們仍對其存疑，尤其是不穩定的電力供給問題層出，因此欲在緊急狀況仰賴其用作避難疏散是不可能的，二十世紀初期消防人員亦不願意冒生命危險使用電梯進行高樓救災活動，因有過多之紀錄顯示乘客或消防員受困於中斷運行的電梯車箱中，遭致傷害等事件案例; 然而現代化科技技術高性能之電梯，嚴格法規與標準要求下，電梯設備可靠度大大提昇以及定期維修之制度落實，透過電腦軟體精確控制，讓建築物垂直運輸可靠安全，電梯系統安全性的提昇，性能設計已將其運用在人群避難疏散上。. 一、電梯避難使用問題. 依據 1976 年美國 NFPA101 Life Safety Code 提出電梯避難使用之問題有以下四點:. 1. (一) 火災時人員避難如經由電梯必須先在電梯間等候，開啟時間可能讓人員暴露於火熱煙中或驚慌產生等問題。 (二) 電梯的自動化結果讓電梯按鈕一旦被啟動，則將導致電梯自動地從起火層以上樓層降至起火層並停止並開啟，故讓電梯內乘員直接暴露於火災熱煙危害之中。 (三) 現代化電梯設計操作運行必須在電梯門完全關閉狀態下，若避難的人員數眾多則恐在緊急狀況下蜂擁爭先使用電梯時，將使電梯. 1. John Klote, James Milke, Principles of Smoke Management, ASHRAE, 2002. p166.. 9.

(18) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 無法正常啟動運作。 (四) 火災時電梯主電源若被火熱侵襲而焚毀中斷電梯將無法持續操作，導致人員受困於電梯箱體內，且火災中消防單位尚多花人力與時間解救受困災民等問題。 2. 與前述第(一),(三)點有相似看法 Martin 認為人們若一旦告知電梯可作為避難使用以替代安全直通樓梯，進行時必須等候在電梯間內，至於誰將提供或通知有關電梯是否正常運作之信息，萬一停止操作或是部份故障而必須仰賴其餘正常運作電梯，且讓等候時間勢必延長，因此影響其決定改變去使用樓梯避難之黃金時間，或只有持續等候電梯問題;另外無法有效限制其使用電梯避難,尤其是不願意使用樓梯避難者，此應該為多數，在大多數人使用電梯情況下，易使得電梯間產生擁擠現象，衍生之問題有間接讓電梯間門持續開啟，導致梯間增壓情形不佳遂無法有效阻止火災濃煙流入電梯間，以及電梯運行過負載或延遲，這些問題讓災民心理壓力更加沉重(stress)，身理正常反應之腎上腺素因火災而激增，原本可藉樓梯避難予以減緩降低，驚慌程度是可預期的。 3. Elevator World 期刊編輯 Caporale 電梯若被使用於高樓避難上，人類行為應考量,尤其當建築物遭遇嚴重火災或類似恐怖攻擊時人們將如何應變反應? 能想像東京、紐約、倫敦等都會大眾運輸地鐵車站尖峰時刻，人們歸心似箭般爭相上車蜂擁擠入車箱一般情況再現於高樓電梯避難之中而延誤電梯運行，避難逃生一剎那時刻人的驚慌與混亂程度是無法理解的。. 2 3. Matt Martin, Challenges to Using Elevators in a Fire, ASME International, 2003. Robert S Caporale, A Tribute to WTC, Riding High, Elevator World, 2002. Aug. 23.. 10.

(19) 第二章升降設備避難問題與對策. NFPA-101 所提及第(二)點內容,電梯停於起火樓層發生意外事件，其相關發生因素，可經由系統安全工程分析技術 FTA 失誤樹分析法，如下圖 2-1 找其主要原因，可能有電梯本身自動程序反應設定、電梯內乘客反應、以及起火層民眾啟動電梯開關等三項主原因，其中部分為受到火災煙熱之侵襲，加上電梯缺乏自動偵測系統防止避免抵達起火樓層設計，遂導致其他較高樓層電梯乘客暴露在無法承受的危險狀況之中.. 美國紐約 John Jay 學院 Jack J. Murphy 對於大規模恐怖主義破壞行為衝擊超高層大樓人員疏散問題，對電梯作為迅速避難疏散用途表正面支持，特別是為殘障人員，使用電梯也許應取決於化學危險物放置的地點。因為電梯移動的潛在的作用也會許導致化學藥劑的拉引至電梯豎道內，讓危險物擴大。. 11.

(20) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 圖 2-1,電梯意外事故 FTA 安全分析. (資料來源:邱文豐4). 4. 邱文豐, 消防實務工作危險分析與安全管理之研究, 行政院 83 年研考經費補助案, 83, 6, p15.. 12.

(21) 第二章升降設備避難問題與對策. 二、火災中使用電梯避難之案例. (一) 巴西聖保羅 Joelma 大樓火災 1974 年巴西聖保羅(Sao Paolo)Joelma 大樓大火, 422 人生還者當中有 300 人使用電梯成功避難。. (二) 美國拉斯維加斯米高梅飯店(MGM GRAND)大火 1980 年 11 月 21 日美國拉斯維加斯 26 層建築 MGM 飯店大火, 造成 84 人死亡 679 人受傷, 由於大樓內樓梯間, 電梯間與豎道未設置排煙設備, 垂直豎道管道間均未採取防火措施, 導致熱煙迅速向上蔓延, 且 2 層至 25 層均未配置自動撒水設備, 因此在火災中有三台電梯鋼索因受熱伸長, 最後斷線讓電梯直落機坑, 部分電梯返抵地面層機箱門打開, 部分則卡在樓與樓之間, 以致於造成 14 人之死亡, 大部分罹難者位於 20 5. 層至 26 層之樓梯間。. (三)日本廣島市高層住宅大樓火災 1996 年 10 月 28 日廣島市 20 層樓高之住宅大樓發生火災，起火點在位於 9 樓之某一住宅單位，並且火勢在不到 30 分鐘內經由陽臺向上快速延燒至頂樓 20 樓。許多住戶自此棟建築物 1972 年興建完工後便開始居住於此，因此，超過半數的住戶均為高齡者。由於火勢快速的向上延燒，住戶們被迫在充滿濃煙的環境條件下進行避難逃生；很幸運的在此火災事件中，並無人死亡只造成 2 人受傷。本住宅大樓為一樓高 20 層. 5. 趙鋼, 高樓消防安全-預防與搶救-, 中央警官學校, 71.4.. 13.

(22) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 之防火構造物，其建築型式稱為躍廊式住宅(skip-floor style design)；建築平面配置特色為只有奇數樓層配置共通廊道聯結至樓梯大廳，因此，偶數樓層之住戶必須使用私有樓梯下至其下一層之共通廊道。使用電梯避難是在高層建築物火災中最具爭論性的課題之一,此 6. 案例在學者關澤愛在災後問卷調查結果中發現，有 47%的人員使用電梯進行避難；42%的人員使用樓梯；7%的人員同時利用樓梯和電梯來完成避難逃生。且結果顯示居住在第 10 至 20 層樓的人員有較高的比例使用電梯進行避難逃生活動。至於第 18 至 20 層樓的住戶，卻有 89% 的人使用電梯來避難，這其中也包含了同時使用樓梯和電梯的人數。整體而言，居住樓層愈高者有較高的比例使用電梯來完成避難逃生。. 三、避難弱者避難問題. 當一般電梯在火災避難中之使用安全性仍為一爭論的議題時，對於使用電梯來進行避難之潛在需求, 在 911 紐約世貿大樓倒塌事件後已經呈現高度需求的趨勢; 另一方面，在高齡者人口比例呈現快速成長和殘障者無障礙空間的設置完善條件需求下，無法使用樓梯來進行避難之避難弱者將會逐年增多。避難弱者在高層建築物火災過程中必須先行獨自步行或以輪椅水平方式抵達避難所(據點), 於此相對安全區域透過他人協助再進行垂直避難抵地面層, 但是絕大多數避難弱者是無法利用樓梯向下逃生, 更何況步行距離冗長, 以其權益言之, 建築物應該提供可及性進出建築各類場所中。因此,美國所有的建築法規均要求三層以上建築物應設. 6. Ai Sekizawa, Shinji Nakahama, etc, 高層建築物之電梯避難安全- 具自力避難能力之人員利用電梯進行避難是否有效?, Proceedings of International Conference on Public Safety Management, Jan 14-15.2004.Taipei.. 14.

(23) 第二章升降設備避難問題與對策. 置可及性的電梯作為避難出口之一部分, 此規範係引自美國無障礙空間法案 ADA(American with Disabilities Act 所授權研訂之手冊 ADA Accessibility Guidelines (ADAAG); 另外美國建築與無障礙運輸委員會委託研究案 : 殘障人士避難程序與通道設計技術 (Egress Procedures and Technologies For People With Disabilities) ,其中建議電梯為避難逃生設計通道之一以提供避難弱者使用; 英國在建築相關法規 BS 5588 Part5 納入無障礙空間要求電梯作為避難弱者使用之規定。避難弱勢人員進行水平避難至相對安全區域或為避難所 (refuge area)之規劃與相關樓梯電梯之設置要求, 本章第三節中有詳細說明; 日本建築防災計畫學者青木義次針對殘障人士所需電梯間暫時之避難所要求如下圖 2-2 所示, 為讓等待後續救援之安全性不僅梯間採增壓防煙設計, 更提供有線電話雙向通信裝置. 圖 2-2,增壓防煙電梯間暫時避難所(據點)例. (資料來源: 青木義次等)7. 四、樓梯避難與電梯避難比較研究. 7. 2、青木義次, 富松太基, 森山修治，やさしい火災安全計畫，1999 年版，學藝出版社。P104.. 15.

(24) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 對於發生於建築物內部之火災，其內部人員都會被告知利用樓梯來進行避難至避難層或樓層之暫時安全避難區，而非利用電梯來進行避難。然而，從許多過去的火災案例中，可發現有相當多的人員利用電梯來進行避難逃生。. (一) KLOTE 等針對 GSA 等四棟聯邦大樓所作研究. GSA 四棟建築物 Hoffman ,White Flint,Jackson, GSA 進行所需避難時間比較單獨使用樓梯或單獨使用電梯以及兩者組合並行之研究; 為了解電梯與樓梯操作上之差異性, 四棟高低樓層數不同, 收容人數相近, 電梯與樓梯使用數量些微差異下所得結果如下表 2-1, 顯示電梯避難在低樓層建築效益較不如樓梯避難, 反之, 在高樓層建築物避難上則有較大之效益; 因此若配合兩者區分高樓層採電梯, 低樓層採樓梯避難之避難管理方式, 應能得到最佳成果。. 16.

(25) 第二章升降設備避難問題與對策. 表 2-1 GSA 四棟建築物電梯避難與樓梯避難時間比較研究8 建築物. 樓層. 樓梯數/電梯. 收容人. 樓梯避難. 電梯避難. 名稱. 數. 配至置數量. 數. 時間. 時間. Hoffman. 13. 2/ 5 台 2 處. 3506 人. 14.9 min. 24.3 min. 11.2 min. White Flint 18. 2/ 4 台 1 處. 1425 人. 14.3 min. 18.6 min. 12.0 min. Jackson. 36. 2/ 6 台 3 處. 3021 人. 23.1 min. 16.5 min. 12.8 min. GSA. 7. 6/ 6 台 2 處. 3621 人. 7 min. 17 min. 6.3 min. (資料來源:. Kuligowski & Bukowski. 最佳化. 2004 CIB2004)9. (二)Siikonen 等人對辦公大樓、住宅、飯店之研究以兩座 1200mm 與 1400mm 寬之安全梯, 辦公室用途之建築物, 收容人數介於 2500 至 3000 人, 例如 25 層樓每樓層平均收容 100 人, 或 15 樓層每樓層 200 人, 如果避難疏散時間要求 30 分鐘以內完成, 則此二種情形, 以兩座樓梯進行超過 3500 人之收容將呈現樓梯數或寬度不足的現象; 反之, 若以適當配置電梯升降設備, 則可以在 20 至 30 分鐘以內完成全棟避難, 而且模擬結果也發現樓梯與電梯兩者同時進行避難, 則時間可節省一半. 以下圖 2-3 為住宅、飯店、辦公大樓等用途以不同運載 5HC 電梯輸送能力, 及兩座樓梯避難疏散不同人數之比較, 超過 3500 人或 5000 人(住宅), 以電梯避難較具成效.. 8. 9. Klote, J.H., Alvord, D.M., Levin, B.M., and Groner, N.E. (1992), Feasibility and Design Considerations of Emergency Evacuation by Elevators, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, NISTIR 4870. Erica Kuligowski & Richard W. Bukowski, Design of Occupant Egress Systems for Tall Buildings, 2003 by ASME International. 17.

(26) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 圖 2-3 電梯避難與樓梯避難比較. 10. (資料來源: Siikonen, Bärlund and Kontturi). (三)PAULS 對辦公大樓之研究早期 Jake Pauls 於 1977 年即曾經以樓梯與電梯進行高層建築物避難之研究, 其以三區避難中間層 12F,22F,32F 分別以低中高層電梯轉運輸全棟 41 樓層 4500 人, 四台電梯直達方式運載各區各 10 層之人員, 亦即有 9 層人員應先行利用樓梯步行抵達電梯轉運層, 電梯速度 4 至 6m/sec, 標稱寬度 1120 mm(44in)直通樓梯二座; 結果以電梯輔助樓梯避難共需 35min, 比較若僅以二座樓梯避難則需約 39 min, 組合 11. 運行可發揮最大效率. 如圖 2-4 ;此與其後所發展出之預測高層建築物超過 800 人以上之全棟樓梯避難方程式結果 37.5 min 極為接近, 高 12. 層建築物未控制管理之避難時間評估方程式如下 :. 10. Marja-Liisa Siikonen, Kim Bärlund and Risto Kontturi, Transportation Design for Building Evacuation, 2003 by ASME International. 11 Jake Pauls, Elevators and Stairs for Evacuation: Comparisons and Combination, ASME International, 2003. 12 Jake Pauls, Movement of People, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering Chapter 15, Sec1,. 18.

(27) 第二章升降設備避難問題與對策. T = 0.70 + 0.0133 P 其中 T: 高層建築物以樓梯全棟避難所需至少時間 (min) P: 樓梯有效單位寬度之實際避難人數 (人/m). Pauls 在 2002 年對辦公大樓預估全棟以樓梯避難之時間如下表 2-2,同樣以前述公式運用所得結果. 圖 2-4 高層建築物樓梯與電梯組合進行避難時間. (資料來源:Pauls). 1988.. 19.

(28) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 表 2-2 辦公大樓全棟樓梯避難所需最低時間(單位:min) 辦公大樓每一座樓梯實際避難人數樓梯寬度(in, mm). 500. 44in(38in. 1120 mm. 兩扶手間). (820mm). 56in. 1420mm. (48in). (1220mm). 68in. 1730mm. (60in). (1520mm). 1,000. 2,000. 3,000. 4,000. 5,000. 6,000. 7,000. 9. 17. 33. 50. 66. 83. 99. 115. 7. 13. 25. 36. 48. 60. 72. 84. 6. 10. 19. 29. 38. 48. 57. 66. (資料來源: Jake Pauls, Elevators and Stairs for Evacuation: Comparisons and Combination). 13. (四) 關澤愛. 發生於 1996 年 10 月 28 日樓高 20 層之廣島元町高層住宅大樓火災事件，在災後問卷調查中發現超過半數的避難人員使用電梯進行避難逃生。在此環境背景下，提出一個簡化的預估模組來估算使用電梯避難之避難時間，並且進行數個案例研究利用此模組來檢證電梯避難之可行性，又站在人員運輸有效性及不同於電梯運作時防火安全層面的角度下，來討論電梯避難之課題。其中探討電梯避難完成時間與樓梯避難完成時間如何因起火樓層人員使用電梯避難使用率之影響。以及當火災發生於不同電梯服務區組時，電梯避難完成時間如何隨起火區不同而隨之改變？在何種上述境況中，使用電梯避難或樓梯避難為最有效途徑且避難完成時間最短？其研究假設狀況為 53 層建築物, 32 台一般電梯分四組 ABCD, 2 台緊急電梯, 起火樓層假定在 B、C 和 D 電梯服務區組服務樓層之最低層及第二層(A 電梯服務區), 研究主要 13. Ai Sekizawa, Shinji Nakahama, etc, 高層建築物之電梯避難安全- 具自力避難能力之人員利用電梯進行避難是否有效?, Proceedings of International Conference on Public Safety Management, Jan 14-15.2004.Taipei.. 20.

(29) 第二章升降設備避難問題與對策. 結論有以下:. 1. 每組電梯服務區組之樓梯避難所需時間接近於一般電梯避難時間。因此當使用樓梯來進行避難遠比使用一般電梯來得安全時，對於起火電梯服務區組之服務樓層人員，除了使用樓梯有困難者之外，大多數的一般人員則建議使用特別安全梯來進行避難逃生。據此限定使用電梯避難之群組為少部分之人員使用，例如：殘障者，則避難弱者將能更有效地利用電梯來進行避難。如圖 2-5 所示:. 圖 2-5 各組電梯服務區組之電梯避難時間與全棟樓梯避難時間結果 (起火樓層在 D 組服務樓層中). Evacuation Time (s) 0. 2000. 3000. 4000. 5000. 7000. Evacuation by 8 regular elevators. 1268. B-Bank. 1483. C-Bank. Evacuation by 2 emergencyuse elevators 6122. D-Bank Evacuation by stairs for a whole building. 4252. Evacuation by stairs for D-Bank only. (資料來源:關澤. 6000. 967. A-Bank. Evacuation by elevators. 1000. 1725. 愛). 2. 在不同的電梯使用比率條件下，緊急電梯避難完成時間與樓梯避難完成時間之比較, 電梯服務區組的所有人員都使用緊急用電梯來進行避難時，其所耗費的時間將比使用一般電梯和安全梯更長 ,緊急電梯避難完成時間隨著人員在電梯服務區組之服. 21.

(30) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 務樓層之電梯使用率上升而急遽增加避難時間。與樓梯避難時間比較下，在電梯避難運輸最大有效性位於電梯使用率之臨界條件處，例如少於或等於 25%的 D 電梯服務區組之服務樓層人員使用緊急電梯來進行避難逃生。如圖 2-6. 圖 2-6 緊急電梯與樓梯避難所需時間比較(D 電梯服務區組之服務樓層) Evacuation by Emergency-use EV. Evacuation by Egress Stairs. Evacuation Time (s). 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0. 10. 20. 30. 40. 50. 60. 70. 80. 90. 100. Elevator Use Ratio (%). (資料來源: 關澤. 愛). 五、建築物實際應用電梯避難設計. 北美對現代建築物採用防火避難安全性能式法規趨向更為明確, 人在建築物中真實火災情況下避難安全行為考量於性能設計內更形重要, 因此運用電梯避難應開始納入整體避難安全評估之中, NFPA 101 與全美三大建築法規均意朝此方向修法.14. 在1996 年4月美國内華達州拉斯維加斯一棟250 m 高塔旅館與娛. 14. Philip C. Favro, In Consideration of Elevators As Part of A Building Evacuation Scheme, Elevator, Fire and Accessibility,. 22.

(31) 第二章升降設備避難問題與對策. 樂用途之建築物在防火顧問公司規劃下以NIST 研究的成果 NISTIR-4870 與NISTIR -5445 研究專案, 實際應用於高塔建築物(分別針對辦公大廈以及FAA空中交通管制塔在火災期間運用電梯避難), 以四台雙層電梯(double deck) 緊急用電梯配合單一座樓梯, 其中一台為消防電梯, 其餘三台在緊急狀況採人為手動操作較低樓層之人員避難使用, 高塔限制人員數與一小時內疏散完成為目標; 此設計方案並獲得地方建築消防主管機關之核准實行; STRATOSPHERE TOWER 旅館和娛樂賭場的整體防火避難安全性能式設計納入電梯主要避難途徑作法, 已被相關產業開始運用於特殊的高層建築物防火安 15. 全的挑戰上。. 15. News Briefs, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, Volume 101, Number 6, November–December 1996. 23.

(32) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 第二節運用升降機避難疏散之關鍵技術大多數高樓建築物垂直之交通運輸工具多依賴升降機(電梯), 電梯數量、升降速度、負載量、以及電梯間空間之大小設計等對超高層建築物而言，應視樓層數與收容人員多寡作考量；電梯位置配置直接影響其使用之效率, 但於災害發生安全考慮, 除了消防救災用緊急用升降機以外, 多數電梯多建議不得用於避難疏散中，但是超高層建築物內部若收容有行動不便人員或高齡老人幼童時，完全依賴樓梯向下移動恐無法於一定時間內完成避難；為解決此問題是否必須考慮強化電梯功能與周邊防火性能, 緊急情況時讓部分電梯具備如緊急用升降機之性能與否，具備緊急電源、防排煙設計、防水或排水等作法，可否強化電梯提供超高層建築物避難疏散用途之可行性。. 一、緊急時使用升降設備避難疏散概念. Klote 為了克服前節所述電梯避難等問題, 認為電梯系統被使用 16. 作為避難途徑時應需要考量以下三個特性:. 1. 電梯控制必須保證安全和高效率的避難疏散。 2. 可靠的電力必須被提供。 3. 電梯梯廳和電梯必須被保護免受火和煙侵襲。. 在火警情形下電梯可被控制的以便順利下降至地面層。消防隊員或其他授權人員能使電梯為避難疏散用。電梯由授權人員控制目的,. 16. John H. Klote, Elevators As A Means of Fire Escape, NBSIR 82-1507, May 1982.. 24.

(33) 第二章升降設備避難問題與對策. 係可解決多數人會擁擠入電梯間與電梯機箱以及使減少無法關閉電梯門的可能性。在醫院用途、通信設備、電腦設施等相關的經驗中, 保證其營運用電力供應為極其重要。被使用共同的方法是緊急蓄電池、緊急發電機, 和多種預備電力供應。以目前進步科技水準保證電源可靠性之方法許多, 解決電梯系統電力是可行的。考量火和的煙之防護可利用有關牆壁、分隔牆、樓板、門, 等耐火性能力設計和構造, 以承受建築物火災對電梯間和電梯豎道之衝擊。但是對煙的防護是一個困難的問題。煙流動可由對氣流和壓力差的技術控制。由於煙控是一個新領域以及一致作法尚未被達成, 至於什麼是構成電梯防煙上合理的氣流與壓力差的方法情況下。這方面技術的研究發展對此電梯避難項目至關重要的也是未來主要目標, 一旦確定使用電梯作為避難疏散可行性, 尤其是在實施電梯增壓下, 阻止殘障人士打開電梯門之潛在問題。以及氣流壓差橫跨門會增加摩擦力量,過大壓差會導致電梯無法開啟, 且門關閉器也必須克服此問題。. 電梯避難用之可行性相關研究, 早在 1986 至 1988 年美國 NIST 與加拿大 NRCC 合作研究之火災中肢體障礙人電梯避難可行性研究計畫, 由 Klote 與 Tamura 針對電梯防排煙技術運用避難上, 以現場測試數台電梯增壓系統結果呈現一般用傳統電梯無法予以避難人員適當之防護, 因此建議火災中不得使用一般電梯; 另外 Klote17於 1993 至 1995 年國家防火實驗室進行，並且美國聯邦飛航安全署（FAA）於 1994 年針對該管全美新建及舊有航管塔樓（ATCTs）進行災害時以電梯緊急疏散方式之可行性驗證研究，遂提出緊急用昇降設備避難系統 EEES. 17. John Klote, Barnard Levin, Norman Groner,, Feasibility of Fire Evacuation by Elevators at FAA Control Towers, NISTIR 5445, NIST1994.. 25.

(34) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. （Emergency Elevator Evacuation System）之設計概念, 並研訂出相關需求標準；Klote 氏對於以電梯系統工程方法運用於火災緊急狀況, 給受困民眾提供一有序且安全疏散的途徑已有初步研究成果。. 電梯緊急疏散系統(EEES) 概念. 此系統範圍包括電梯本身設備、梯道（升降機豎道）、電梯間、電梯機房及其他相關安全控制設備等,如圖 2-7 所示意；目的為收容人員必須在電梯間內候梯時受安全保護, 防止火災之煙、熱、火焰侵害，因此系統仍應包含電梯內之防護；同樣地也應預防火災高熱引起電梯控制鈕啟動，讓電梯自動移至起火層。此外 EEES 除熱、煙外，還必須有防水措施、電梯機房防過熱和防電力損失等各種狀況考量，以及人疏散至電梯間適當防護、高地震帶地區亦應防耐震設計、再者人之行為亦應列入考慮。. 圖 2-7 電梯設備系統構成. 26.

(35) 第二章升降設備避難問題與對策. 二、日本電梯避難利用檢討委員會研議事項. 日本在平成 15 年 3 月間內閣會議決定, 進行法規改革促進 3 年計畫, 國土交通省及總務省消防廳即召集建築消防與電梯設備等學者官員參與設置「電梯避難利用檢討委員會」,有關火災時電梯避難使用管理檢討項目、必要條件及應探究課題區分為硬體與軟體措施兩方面, 其內容整理如下:. (一)利用電梯避難考量各種用途共通之硬體措施之必要條件及課題. 1.輸送能力之確保 (1).必要條件: A. 短時間完成避難人員利用電梯抵達避難層,必要電梯台數之確保, 緊急電源容量之確保。 B. 利用電梯避難人員之專用面積及配合動作方式所需尺寸、形狀等確保。 C. 最低限度避難安全之確保,設置必要避難樓層。 D. 緊急用昇降機的適當機能分擔之必要。 (2).課題: A. 個別建築物避難計畫為基礎, 電梯必要台數、運載人員數、速度、必要電源容量、機廂尺寸等必要程度, 檢討是否應進行必要檢證(利用電梯避難人數與必要台數是緊密相關的, 對於避難對象避難管理軟體控管措施為前題檢討是必要的)。 B. 那些樓層可利用電梯避難, 電梯配置位置, 個別檢討之必要。 C. 消防隊能順利滅火、救助搶救等活動, 即提供無防礙的觀點. 27.

(36) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 上檢討之必要。 * 評估檢證上應有必要的檢證方法確立。. 2.火災時電梯乘員的安全確保 (1).必要條件: A.避免電梯中途停止, 電梯台數相配合的緊急電源之確保。 B.火災中煙與熱導致機器誤動作與電梯中途在起火層停止等狀況之防止機能確保。 C.乘降場梯廳按鈕誤動作之防止。 D.承受電梯機箱過負載的機械強度, 控制裝置, 電源容量之確保, 以及過負載檢知機能確保。 E.消防用水被害防止方面電梯機組耐水性確保。 F.電梯內部不受火煙影響致危害狀態性能的確保。 G.防止電梯萬一關閉停止運轉之情況安全性之確保。 (2).課題: A.個別建築物避難計畫為基礎, 緊急發電機等緊急電源等必要設置程度, 檢討是否應進行檢證必要。 B.為強化緊急發電機及配線路徑等火災防護, 電源供給系統採二系統化及耐燃配線保護方式之檢證必要。 C.電梯乘降場按鈕開關誤動作防止方面, 梯廳乘降呼叫開關機能切斷, 以及防火區劃保護之必要。 D.電梯在何種程度之乘載量之想定, 此對應的機械強度, 控制裝置等性能達到何種必要程度應依個別建築物, 相應之避難計畫進行檢證之必要。 E.從消防用水被害防止方面耐水性確保而言, 消防用水的昇降道. 28.

(37) 第二章升降設備避難問題與對策. 流入量評估與機能上梯門鎖開關密閉困難之保護方式等檢證之必要。 F.昇降道與電梯機械室等防火防煙措施之必要。 G.危險情況之探知避難引導者停止使用, 防止危險狀態措施之必要。 H.萬一關閉情況發生, 人員救出方式檢討必要。. 3.候機場所的安全性確保 (1).必要條件: A.電梯乘降梯廳(lobby), 利用電梯避難人員, 電梯候機避難者安全候機等必要之尺寸, 形狀, 面積大小確保。 B.乘降梯廳, 利用電梯避難人員,候機避難者使用電梯間安全性確保防火防煙等相關措施。 C.電梯避難不可能之情況時, 鄰接避難樓梯利用上避難路徑確保之必要。 (2).課題: A.個別建築物避難計畫基礎, 乘降梯廳所需待機區域必要尺寸、形狀、面積大小等應達何種程度上檢證之必要。 B.乘降梯廳待機區域要求防火防煙機能之檢證之必要。. 4.適當的配置計畫與區劃等確保 (1).必要條件: 適當的可能之避難配置計畫考量從火災傳播面安全性確保之配置計畫,分區或防火區劃之必要。 (2).課題: 個別建築物之規模、用途相應之建築計畫適當的檢證事項必要。. 29.

(38) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. (二)利用電梯避難考量各種用途共通之軟體措施之必要條件及課題. 1.避難手段上做好安全避難之管理 (1).必要條件 A.依賴利用樓梯避難最低限度之安全性確保。 B.利用電梯避難者適當之控管。 C.高齡者及肢體障礙者自力避難困難者利用電梯避難的適當控管方面支援體制之確保。 D.多數不特定者出入施設的電梯使用上限制。 E.其他樓層電梯避難使用之優先權控管。 F.整合指揮管理執行機能之確保(防災中心設置等)。 (2).課題: A.利用電梯避難加上使用樓梯避難時如何連接位置等檢討必要。 B.避難時使用電梯人員限制, 優先順位設定程序之必要性 (如針對高齡者及避難弱者專用或不特定多數者全部對象等實施)。 C.使用電梯避難者限制, 優先順位設定之必要情況時, 適當的避難管理手段確保檢討必要, 緊急時此方法的實施可能辦法檢證事項必要;再者電梯運轉與操作, 以及現場避難引導執行事項檢討之必要。 D.自較高樓層使用電梯避難且經常滿載情況時, 影響自中低樓層避難者的相應對策檢討; 再者電梯輸送能力提高方面,特定樓層以外使用限制及運行方式檢證必要(在縱方向之避難管理上優先順位設定的檢討)。. 2.避難有關之綜合事項事前計畫策定及訓練. 30.

(39) 第二章升降設備避難問題與對策. (1).必要條件 A.火災狀況情境想定, 對應避難方式做好迅速安全避難, 必要避難方式事前計畫策定事項。 B.防災中心等綜合指揮管理實行及避難訓練實施必要事項。 C.做好電梯避難活用與否的區別必要。 D.對建築物內部人員實施必要之定期避難訓練。 (2).課題: A.適當的避難計畫及其實效性相關之必要檢證。 B.想定電梯避難實效性所要求的避難訓練實施必要。 C.建築物收容人員相應必要之教育及通報。. 3.對避難者與防災管理者火災信息(場所、規模等)之傳達 (1).必要條件: A.防災中心從各樓層火災狀況與避難情形等監視連繫機能之確保。 B.防災中心與各樓層, 電梯梯廳內, 電梯內部等避難者, 避難引導人員等情報信息傳達機能之確保。 (2).課題: A.於防災中心對於利用電梯避難者狀況之掌握必要手段之確保 (ITV 等運用, 防災中心得以確認電梯附近狀況等) 。 B.防災中心等於火災時與使用電梯避難者進行相互通話等必要手段確保 (硬體上檢討必要) 。. 三、應用緊急用升降電梯避難. 內政部消防署 94 年 6 月 8 日消署預字第 0940500612 號函頒「高. 31.

(40) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 層建築物全棟避難管理作業程序暨規劃全棟避難方案」(簡賢文/黃伯達)避難弱者之避難方式選擇中應用緊急用升降避難電梯, 考量以下五點: (1)考量緊急昇降機間之防火與防煙能力 (2)確保緊急電源之供應 (3)考量使用緊急昇降機對象之優先順序 (4)考量緊急昇降機之優先服務樓層 (5)規劃緊急昇降機之操作模式. 四、避難用升降設備火災之防護. 緊急用昇降設備避難系統(EEES)必備之防護標準如下:. 1. EEES 與其他避難逃生出口分開。 2. 火災時電梯間門與建築物其他部分應自動關閉。 3. 梯道、機房及電梯間豎道區劃，三層以下時防火時效一小時防火性能區劃；其他者為二小時。 4. 梯道、機房及電梯間以增壓系統防煙滲透或採自然排煙系統。 5. 梯道及機房防水措施如下： a) 梯間門使用密封條、坡度地板、排水孔口構成； b) 研發電梯組件防水與認可，並結合前項建築裝修規劃（梯間門使用密封條、坡度地板、排水孔口構成）； c) 戶外電梯、正常組件及防水保護蓋配合梯間門使用密封條； d) 梯道與建築物其他用途分開配置，以梯間區隔。 6. 機房以空調設備達冷卻效用, 空調系統應有防火區劃並備緊. 32.

(41) 第二章升降設備避難問題與對策. 急電力供應。 7. 電梯設備應有可靠電力系統，備有緊急發電機供應電力，以及輸配電多處設計。 8. 緊急狀況多少人可使用之認可控制模式。 9. 電梯足夠負載避難人數。 10.地震帶地區 Z3 或更高者, 應符合耐震規範。. 此外, 美國機械工程師協會(ASME)1995 年所召集研討會中, 有關電梯火災時使用之問題 Chapman 提出 12 點作法,火災時電梯用於人員疏散與消防救災上作業,以減少火災損失。. 18. 1. 建築物必須全棟配置自動撒水設備. 2. 電梯豎道井應增壓(防煙)設計. 3. 電梯間(lobbies)在各層應採封閉區劃處理. 4. 電梯間應增壓(防煙)設計. 5. 電梯豎道井及電梯間增壓系統空氣進入口應為無煙處所. 6. 所有電梯間應配置火警探測器. 7. 電梯設備應防水設計. 8. 當電源中斷時,所有電梯應呼返至原設計之樓層. 9. 所有電梯應連接緊急電源以緊急發電機操作. 10. 所有電梯間應有出入口進入增壓安全梯,不須經由火災區域. 11. 所有電梯機箱應配置有雙向語音通訊至防災中心. 12. 所有電梯間應配置雙向通信設備,介於電梯間與防災中心之間.. 18. Elmer F. Chapman, Utilization of Elevators During Fire Emergencies, The 2nd Symposium on Elevators, Fire, and Accessibility, April 19-21, 1995.. 33.

(42) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. (一)、火焰與熱之防護. 針對火災時火勢蔓延遏止，傳統作法常以防火區劃（compartmentation）為之, 利用具防火時效性能的牆壁、隔間牆、樓板等設施組成, 以防火屏障防止延燒；一般而言樓梯連接三層或以下之建築物, 樓梯與其他部分需有一小時之防火時效區劃，四層以上者則為二小時；同理豎道區劃亦採此標準，豎道自然包括電梯梯道區劃部分應具有同樣性能。NFPA 101 需求為二小時防火時效性能, 緊急用昇降設備避難系統(EEES)四層以上梯道、電梯間及機房與建築物其他使用部分區隔應有二小時防火時效性能。. Chapman 建議所有樓層之電梯間應區劃密閉, 區劃牆壁應 2 小時以上之防火時效開口部防火門應 1.5 小時防火時效以上, 平時可開啟, 火災時則自動關閉. 因居民等待電梯時, 提供一相對安全區域, 暫時防煙與熱影響, 也是電梯豎道與建築物其他部分緩衝之防火區域. 梯間區劃封閉需求若在地面層或以下狀況時是可以省略:. 1. 建築物全棟配有自動撒水設備時. 2. 該樓層無火載量時. 3. 該樓層雖有火載量但以 2 小時防火時效之區劃牆區隔電梯間, 任何開口 1.5 小時防火時效之防火門, 唯不允許使用電磁式自動關閉方式.. Chapman 亦針對電梯之防護不僅為電梯間區劃問題, 也要強化機房與電梯豎道之防護提出配置自動撒水設備關鍵技術; 超高層大樓電. 34.

(43) 第二章升降設備避難問題與對策. 梯機房發生火災將導致電梯中斷作業並危及乘客,消防人員亦無法使用電梯迅速地撲滅火勢,事後維修復原也可能發費 30 天以上, 因此電梯機房配置自動撒水設備, 則可防止上述情況,且影響建築物之營運至最小範圍, 建議不僅機房內,且在機坑(pits)更應配置, 若機坑因陳積之垃圾或滴油如潤滑油等物被引燃時, 將危害乘客; 而發生火災機率較低的電梯機道則應免設。機房自動撒水設備型式採乾式與預動式, 以連接火警偵煙式探測器, 採用雙鎖式目的在減少因機械損害而造成非火災情況讓撒水頭誤動作, 因此偵煙式探測器偵知火災後先行啟動警報模式, 消防水並未放射, 必須在高溫狀況時自動撒水頭動作後才放射。撒水頭動作前偵煙探測器動作時, 將連動電梯在模組-I模式, 呼返電梯抵達原設計之樓層如避難層, 以降低乘客受困機會, 撒水頭動作前的延遲時間足以完成上述指令。此外建議使用開關型 (on/off)型撒水頭, 標稱 160°F 以上啟動, 火災撲滅後機房溫降則停止放水,可大大減低機房水損。. (二)、煙之防護. 在高層建築的火災時，消防人員無法背負太重的消防設備及器具經由安全梯步行至火場中，所以，高層建築物內作為消防隊員滅火搶救之緊急昇降機則為相當重要的避難通道及安全救人設備，因此於我國建築技術規則及消防法規內明訂此類設備皆應有排煙設備，其目的就是防止火災發生時濃煙進人該空間內以阻礙救災及逃生的路徑，所以緊急昇降機間之排煙設備及防排煙系統設計規劃，為消防安全防災計畫中不可或缺之部份。緊急昇降機為大樓起火時供消防人員或民眾救災逃生之用，當梯. 35.

(44) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 道間之壓力因車廂之上下移動。造成部份區域負壓之產生。此即為活塞效應。而此負壓現象有司能將濃煙引入。快速藉由車廂移動進入車廂內或其他樓層。所以在進行緊急昇降機闆煙控系統加壓設計時活塞效應不得不考慮。因此, 學者鍾基強針對緊急昇降機運動時所產生的活塞效應進行理論分析。以探討其為防止濃煙進入所需建立正壓值。理論上，昇降機的正壓化系統將保護其電梯機道和電梯間等區域，不致受到濃煙的 19. 侵襲。. 一般而言，電梯門的四周都有很大的隙縫，所以在昇降機間及其梯間室有很大的洩漏面積，在大部分情況下壓力幾乎都是相等。因此假如在通道內送入空氣加壓，梯間將會間接產生與管道內相同的壓力。送入空氣的流量由壓差感測(differential pressure sensor)來控制，使火災樓層的梯間與火災區維持一定的壓力差，防止煙滲入昇降機間。當車廂往下移動時，會產生活塞效應，使得車廂下方的壓力增加，而車廂上方的壓力降低，因壓力降低會使煙經由隙縫滲透到梯間或昇降機通道。鍾氏分析昇降機通道正壓化系統時，忽略了浮力、風速及風向、煙囪效應、熱膨脹和通風系統的影響。. 建築物火災時防、排煙控方式有氣流引入、熱浮力、防煙區劃、稀釋或增壓等；緊急用昇降設備避難系統(EEES)較不適用氣流引入或熱浮力手段，而以防煙區劃、稀釋方法者可能要考量對煙滲透、毒性與避難關係進行分析，目前並未有相關文獻有關防煙區劃、稀釋系統設計是否達預期效益之研究成果或相關試驗發展出來；因此增壓方式運用於 EEES 較適用, 設計目的避免煙滲透進入防護區, 以壓力差原理, 提供某種程度防煙性能, 設計手法簡易單純，即使窗戶被破壞、開窗、. 19. 鍾基強, 性能式煙控與避難系統設計, 全華科技圖書, 90.7.. 36.

(45) 第二章升降設備避難問題與對策. 門向外開啟等仍能維持壓差，方法有以下四種：. 20. 1. 釋壓口系統（pressure-relief vent system） 2. 氣壓閘門系統（barometric damper system） 3. 可變供氣系統（variable-supply air system） 4. 結合起火層通風或排氣系統（system with fire venting or exhaust）圖 2-8, 電梯機道與電梯間增壓防煙設計例. (資料來源: Klote). 20. John Klote, James Milke, Principles of Smoke Management, ASHRAE, 2002. p167.. 37.

(46) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 圖 2-9 電梯機道排煙及與居室排煙結合設計例. (資料來源: Klote). Chapman 對電梯豎道與電梯間增壓有以下見解, 認為超高層建築物火災時之煙囪效應(stack effect)會導致豎道成為煙流途徑,建議採增壓處理以 0.05in 水柱(12pa)壓力狀況, 讓電梯豎道不為低壓處,自然而然煙不易流入,危及乘客安全. 但多數主管機關要求梯道提供通風, 排煙或排放熱氣至室外, 且 2. 2. 開口面積要求梯道面積的 3.5%或至少 3ft (278.7mm )每座電梯取其最大值.此差異或爭論常有,所以在平時關閉狀況,火災時或必要時可開啟, 經防災中心控制.作者建議此空間採增壓方式效果佳. 增壓方式附加的利益有以下三點: 1. 消防單位長時間需求電梯無煙狀況,所有電梯豎道與建築物其他部份之間所有開口應該封閉,以產生壓差,提供防煙性. 2. 關閉電梯豎道通風口, 對建築物熱損失或夏日空調啟動時得以. 38.

(47) 第二章升降設備避難問題與對策. 省能並降低成本. 3. 冬天或風力強勁日子, 電梯梯道與電梯箱門開閉較鬆亦磨損門的操作馬達,增壓方式可讓維修費用及損害減低.. 同理, 電梯間區劃增壓與其它居室或避難所(據點 Refuge Area) 亦採壓差 0.05in-H2O,(12Pa), 新鮮空氣來源亦可提供避難者呼吸使用. 彌補單獨梯道增壓時, 排除電梯門密封條之需求.,. 至於電梯豎道及梯間增壓系統之防煙所設進氣口位置(air intake) 考量, 新鮮空氣進氣口必須在無煙環境處, 因此選擇頂端或較高樓層位置則不適當, 因為建築物初期火災往往樓層上端充滿濃煙(污染); 若以偵煙式探測器來監視空氣品質, 經驗顯示冷天之效果與可靠度較差, 因此進氣口愈低處效果愈佳, 考量多數都市環境超高層建築物, 以二樓為最佳位置; 通常結合空調設備(HVAC)採地面層與地下層配置進氣口為理想之位置. 所有電梯間應配置偵煙式火警探測器, 目的是避免電梯停於受濃煙瀰漫之樓層, 藉探測器連動增壓防煙設備.. 根據日本建築基準法施行令(以下簡稱「令」)第 112 條第 9 項、以及第 14 項的規定，升降機升降通道及其他部分，必須依照具有遮煙性能的法第 2 條第 9 號之 2(2)所規定的防火設備進行區劃。據此，電梯門的旁邊必須依照兼具防火、遮煙性能的防火設備進行區劃。. 39.

(48) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 1.升降機升降通道的防火區劃上必備的主要性能性能. 取得國土交通大臣認定. 範例規格. 防火性能. ○根據法第 2 條第 9 號之 2(2)的國土交通大臣認定 :平 12 建告第 1360 號. ․令第 109 條之 2(防火設備). ․令第 112 條第 1 項(特定防火設備) :平 12 建告第 1369 號遮煙性能. ○根據令第 112 條第 14 項第 2 號的 :昭 43 建告第 2564 號國土交通大臣認定. (選用安全活動捲門時，必須通過阻隔煙霧性能試驗). 2.防火區劃的因應措施範例種類 I.同一組件兼具防火、遮煙設置場所. 性能的防火設備. A 銜接電梯. (1). II.複合式防火設備. (2). 具有防火性能的部分. 門設置. 兼具防火、遮煙性能之. 具有遮煙性能的部分. 防火設備防火設備範例:. 防火設備範例:. ○ 防火門. ○ 具有擋火性能的電梯門+. ○ 防火防煙安全活動捲門. 具有阻隔煙霧性能的屏幕. ○ 滑動式防火防煙窗. (screen). 40.

(49) 第二章升降設備避難問題與對策. →防火性能: 範例規格. →經國土交通大臣認定. →遮煙性能: 範例規格. 防火性能: 範例規格遮煙性能: 性能評價. 種類 I.同一組件兼具防火、遮煙性 II.複合式防火設備設置場所 B 與電梯門. 能的防火設備 (4). (3). 具有防火性能的部分. 前的空間隔開設置. <緊急時、形成空間時>. 兼具防火、遮煙性能的防火設備. 具有遮煙性能的部分. 防火設備範例:. 防火設備範例:. ○ 空間+防火防煙安全活動. ○ 具有擋火性能的電梯門+. 捲門/防火門. 空間+具有阻隔煙霧性能. →經國土交通大臣認定. 的屏幕. 防火性能: 範例規格. →經國土交通大臣認定. 遮煙性能: 性能評價. 防火性能: 範例規格遮煙性能: 性能評價. <設置於搭乘電梯的梯廳時>. 41.

(50) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. (5). (6). 具有防火性能的部分. 兼具防火、遮煙性能. 具有遮煙性能的部分. 的防火設備. 防火設備範例:. 防火設備範例:. ○ 搭乘電梯的梯廳+防火防. ○ 具有防火性能的電梯門+. 煙安全活動捲門/防火門. 搭乘電梯的梯廳+具有遮. →經國土交通大臣認定. 煙性能的屏幕. 防火性能: 範例規格. →經國土交通大臣認定. 遮煙性能: 性能評價. 防火性能: 範例規格遮煙性能: 性能評估. 種類 I.同一組件兼具擋火、阻隔 II.複合式防火設備設置場所. 煙霧性能的防火設備 1 ~○ 3 與左列內容相同。 1 緊急時，空間以及搭乘電 ○ ○. 備考. 4 預期只達到遮煙性能的梯的梯廳屬於專用，未擴 ○. (參考「3.防火區. 大超過需求的範圍。. 劃因應措施內容」). 2 緊急避難逃生路徑並未經 ○ 過搭乘電梯的梯廳等部. 部分，不得直接面對火災室。 5 距離防火設備一定範圍 ○. 分，但，緊急用電梯的搭. 內的火災室及其區劃，須. 乘梯廳兼作特別安全梯的. 具備必要的耐火性能(採. 排煙室使用時，可計畫作. 用超過標準耐火構造以. 42.

(51) 第二章升降設備避難問題與對策. 為緊急避難路徑。. 上的牆壁或防火設備)。. 3 搭乘電梯的梯廳開口部分 ○ 以外，須採用超過標準耐火構造以上的牆壁。. 3.防火區劃措施的詳細內容 (1)防火設備與電梯門之間的間隙銜接電梯門設置防火設備時，須以 30cm 為上限，以免人員被間隙夾住。. (2)防火設備包括電梯門前的空間時由於電梯門前的空間僅限於乘降電梯使用，因此必須配合計劃、大小控制在所需之最低限度。. 43.

(52) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. (3)確保無需經過乘降梯廳的緊急避難逃生路徑採用含乘降梯廳的防火設備時，確保依法令規定的緊急避難逃生路徑、同時不需要經由搭乘梯廳。但是緊急用電梯的乘降梯廳兼作特別逃生樓梯的排煙室使用時，可計劃作為緊急避難逃生路徑。. 44.

(53) 第二章升降設備避難問題與對策. (4)設有只採用遮煙性能的部分時防火設備設有只採用遮煙性的部分時，基於確保火災時的遮煙性能，在距離該部份一定範圍內的火災室，須採用超過標準耐火構造以上的牆壁或依防火設備進行區劃。. 45.

(54) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. （三）、防水措施. 火災時建築物配置有自動撒水系統或室內消防栓設備, 放水時可能損壞 EEES 之電子、電力及機件, 尤其梯道、梯間或機房有水流入時, 導致 EEES 自動關閉停機, 電梯無法運行。因此防護考量應集中於梯道防水上；防水措施可以下兩種方式達成：. 1. 電梯機件之防潮或防水設計， 2. 防止水流入梯道或機房設計；. 防止水流入梯道，可採用樓地板坡度設計及排水孔口設計配合梯間門密封門條配置，較具有經濟性，且施作簡單, 如圖 2-10, 圖 2-11 所示；其中原因為電梯設備目前尚未有專屬防潮零組件設計, 唯有所謂戶外電梯設計有防雨、防風、防高溫等針對戶外環境設計之目的者，此情況應比火災時滅火產生水損來得嚴重，相信可應用於 EEES 上；但是戶外型電梯所設計之零件若沒有例行之防水測試, 當損壞時也無法得知，也將是一潛在問題，所以未來研究方向可納入電梯構造水流向、防水零組件研發及相關試驗等。防水措施除前述兩種之外，也可考慮電梯之配置即採戶外電梯於建築物外牆處設置或採電梯間配置於建築物外緣之電梯設計方式達成，如圖 2-12 示。. 46.

(55) 第二章升降設備避難問題與對策. 圖 2-10 電梯間坡度設計以利防水與排水. 圖 2-10,電梯間坡度設計以利防水與排水. 圖 2-11 電梯門口排水設計. 圖 2-11 電梯門口排水設計. 47.

(56) 運用一般電梯及緊急升降機進行避難管理之可行性評估研究. 圖 2-12 電梯間位置設計例(a) 外牆延伸獨立電梯間(b)臨外牆外電梯設計. (資料來源: Klote). 任何情況電梯安全操作是必要的,但是電梯設備通常無防水設計, 而為避免火災時,高層建築物自動撒水設備動作,導致電梯豎道中流入水,則相關的電子器材及控制裝置即嚴重受到水的影響,使其操作穩定性及安全性堪慮, 因此若電梯能設置於建築物外則可減輕因強化內部電梯防水要求所增加成本的需求. Chapman 對防止水流入電梯豎道的方法以及一旦流入電梯豎道水之處理措施,應考量所有的電力控制設備、門連鎖裝置、防護設備、馬達、煞車、驅動、門控裝置等; 機道連接盒(箱體上方)、導線有限開關、安全開關等固定信號、車燈、樓層系統等,移動電纜應滿足戶外型電梯防潮設計。機廂上方有迴水板,防上方電梯門開啟流入水,以及頂端防積水設計, 及密封設計,以避免水流入操作箱接點,燈,風機,緊急出口等.用於火災避難疏散用途電梯應採不透水性。. 48.

(57) 第二章升降設備避難問題與對策. （四）、電梯機房設備過熱防護. 電梯機房冷卻設備失效時, 可能運轉過熱導致停機, 因此機房之冷卻極為重要, 多數電梯作業最大溫度為 30~35℃，所以機房區以空調設備維持應有溫度範圍較為可行,並且提供警報裝置；而空調應設於機房內或建築物戶外以降低受火災之波及,或以防火性能構造區劃之。. （五）、電力損失防護. 電力之可靠性應先確認電源及保險其輸配電持續性能，某些組件可確保電力可靠性, 如防火配電、多處供電、戶外多點配電站及緊急發電機設置等措施；又由於電梯疏散可承受短時間電力損失, UPS 不斷電系統是不需配置於 EEES, 當然任何電力可靠性之考量也應注重於潛在電力失效及其結果情形之防護。火災時影響電力中斷, 所有電梯應返抵至設計樓層(避難層), 以避免人員受困電梯中, 此預先防範措施, 係針對火災可能狀況, 現代電梯技術已能在停電後人員安然離開而無須使用緊急發電機連動, 一種如蓄電池備用電源設備方法已可做到.緊急發電電力供燃料油者有效時間可達 6 小時。. （六）電梯間與電梯內通信設施. 所有的電梯機箱內有配雙向通信設備,以提供電梯乘客應能對外通信, 與防災中心聯絡, 萬一電梯運作中失效時能通知外部人員處理依據, 減輕恐慌程度; 同理,任何電梯間內人員待疏散等問題現況有透過通信告知防災中心人員,以利疏散作業,電梯間也應一併配雙向通. 49.