建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究

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(1)中. 文. 摘. 要. 根據十年來的統計分析可知，住宅火警為台灣地區火災問題的核心之所在。另一方面，由於建築設計的複雜化及功能性法規（performance based code）的不斷研究與推動，使得在成本效益（cost─benefit）的觀念下，不論是「消極性的防火」或是「積極性的滅火」手段，在評估火災危險度（fire risk）與其所可能造成的潛在危害（potential hazard）之中，均可被用來替代其他相關因子。由於各替代因子間的互動關係相當複雜，而且其本身在量化時常會因人而異，因此在基本理論架構相同之下，卻有許多模式的研究與運用。隨著對空間特性內火災成長、煙層的流動及避難行為理論的了解與建立，各種模式之準確性日益提高，但卻也更為複雜！因此 PC（Personal Computer）高速運算的特性，便被運用來進行更準確而煩雜的電腦輔助評估計算。長久以來，由於建築物整體安全的考量相當困難，所以在選定評估的因子時多半僅限於建築物內之各種特性，諸如建築物的抗火時效、防火管理、消防安全設備及建築物內可燃物的特性等，至於外力介入的互動與結果，卻甚少有進一步的探討。然而在加拿大國家研究院（NRC）所開發出來的建築物危險度評估軟體 FiRECAM（Fire Risk Evaluation and Cost Assessment Model）對於消防隊的介入有著進一步的考量，且其評估之對象又以住宅及辨公室用途為限。同時為延續上一年度之相關研究成效，因此在本年度吾人試圖以其為工具，結合其他不同評估消防隊搶救效能的理論與方法，對其中輸入之各項資料與參數給與本土化的研究與界定，期能為建築物整體評估的技術有更深一層的瞭解；同時能夠提供設計者對於功能性法規可替代方案之另一選擇，並可透過該評估方式協助消防單位了解對於轄內狀況之搶救效能，以做為行政與法規修改時的參考。關鍵字：電腦輔助評估計算、建築物火災危險度評估、消防隊搶救效能評估、成本效益、潛在危害.

(2) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究目第一章. 次. 緒論........................................................................................... 1. 第一節. 研究動機及目的 ............................................................................... 1. 第二節. 研究範圍與限制 ............................................................................... 4. 第三節. 研究方法、步驟與流程 ................................................................... 5. 第二章. 文獻探討................................................................................... 7. 第一節. 建築物火災危險度之分析與評估 ................................................... 7. 第二節. 消防單位火災搶救之意義與目的 ................................................. 34. 第三節. 影響搶救效能之因子與分析 ......................................................... 39. 第四節. 搶救效能評估模式之分析 ............................................................. 43. 第三章. 消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構......................................................................... 50. 第一節. 消防隊搶救效能模式於建築物火災危險度評估模式之分析 ..... 50. 第二節. 電腦評估之程式參數選定與量化 ................................................. 61. 第三節. 電腦模擬搶救效能之數學式推論 ................................................. 74. 第四章. 案例討論................................................................................. 88. 第一節. 我國法規或統計對於相關輸入資料及參數之既有規定 ............. 88. 第二節. 輸入資料及參數之量測與界定 ..................................................... 95. 第三節. 電腦模擬計算結果與分析 ........................................................... 110. 第四節. 小結................................................................................................ 128. 第五章. 結論與建議........................................................................... 135. 第一節. 案例分析........................................................................................ 135. 第二節. 結論................................................................................................ 144. 第三節. 建議................................................................................................ 146 i.

(3) 參考書目 ………………………………………………………………………148 附錄一 ……………………………………………………………………1-1 ……………………………………………………………………2-1 附錄二. 表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表. 次. 1- 1、民國 80-87 年中，重大傷亡火警與重要施政與法規修正表 .......... 2 2- 1、安全因素評價數值表........................................................................ 11 2- 2、個別安全對策評量表（斜線部份表示無相關之安全因素）。 ..... 12 2- 3、法定安全值評價表（資料來源同表 1） ........................................ 12 2- 4、第四階層因素之各項因素之權比值（V3）................................... 14 2- 5、日本特定防火對象物防災性能評價矩陣圖表 ............................... 16 2- 6、防火對策項目別安全因素對照表.................................................... 18 2- 7、各用途別之必需項目........................................................................ 18 2- 8、評估等級劃分表................................................................................ 19 2- 9、建築物整體安全評估表。................................................................ 20 2- 10、FiRECAMTM 模式的說明和縮寫 ................................................... 25 2- 11、住宅用途建築物在起火之後，各種火災形態的機率。 ............. 26 2- 12、FiRECAMTM 模式情境執行表 ....................................................... 30 2- 13、六種危險度評估方法之比較表(本研究整理)............................... 33 2- 14、兩種分級制主要項目之比較.......................................................... 46 3- 1、消防隊到達火場時間與評點等級關係表 ....................................... 52 3- 2、居民在不同的火警狀態下收到火警訊息的方式 ........................... 55 3- 3、不同之訊息來源之相對應火警確認程度 ....................................... 56 3- 4、消防隊反應模式摘要表.................................................................... 63 3- 5、影響派遣時間之相關因子................................................................ 65 3- 6、影響準備時間之相關因子................................................................ 68 3- 7、影響行進時間之相關因子................................................................ 69 3- 8、全體消防人員資料表........................................................................ 71 3- 9、建築物高度因素對搶救效能影響表................................................ 73 3- 10、建築物中已安裝設備因子對搶救效能影響表 ............................. 73 3- 11、行進時間因子.................................................................................. 81 3- 12、準備時間因子.................................................................................. 79 3- 13、行進時間因子.................................................................................. 80 4- 1、消防隊平均反應及搶救時間............................................................ 89 4- 2、都會地區轄區第一梯次平均出動之人員與車輛數分析表 ........... 92 4- 3、各項消防搶救裝備在火災搶救中之權重數值 ............................. 101 4- 4、受策對象基本資平均值表及其同質性 T 檢定 ............................. 103 ii.

(4) 表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表表. 4- 5、各項判別因素平均值表及其同質性 T 檢定（一） ..................... 103 4- 6、各項判別因素平均值表及其同質性 T 檢定（二） ..................... 104 4- 7、樓層高度判別因素平均值表及其同質性 T 檢定 ......................... 104 4- 8、道路相關判別因素平均值表及其同質性 T 檢定 ......................... 105 4- 9、在搶救經驗上認為建築物可能倒塌之比例值 ............................. 105 4- 10、潛在爆炸判別因素平均值表及其同質性 T 檢定 ....................... 105 4- 11、影響派遣時間之各項因素權重數值（以斜線區隔開之空隔表調查之設定值）...............................................................................106 4- 12、影響準備時間之各項因素權重數值（以斜線區隔開之空隔表調查之設定值）...............................................................................107 4- 13、影響行進時間之各項因素權重數值（以斜線區隔開之空隔表調查之設定值）...............................................................................107 4- 14、影響體能狀況之各項因素權重值................................................ 108 4- 15、影響個人防護因素之權重值........................................................ 108 4- 16、影響後勤支援各項因素之權重值................................................ 109 4- 17、影響消防隊搶救效能之各項因素權重數值 ............................... 109 4- 18、建築物內部所安裝消防安全設備影響到消防隊搶救效能之權重值................................................................................................ 110 4- 19、選擇之因子對於整體派遣時間之貢獻........................................ 111 4- 20 有關於派遣時間因子相關選項選擇的範例 ............................... 112 4- 21、影響到派遺時間的選項................................................................ 112 4- 22、選擇因子對於整體準備時間之貢獻............................................ 113 4- 23、選擇變數對於準備時間的影響.................................................... 113 4- 24、關於行進時間內圖表中所示的選擇計畫組合 ........................... 114 4- 25、六種情境下的行進時間路............................................................ 115 4- 26、行進時間依照垂直及水平降冪方式進行排列 ........................... 116 4- 27、在四種情境下，主要路徑之距離從 0 ㎞到 4 ㎞之行進時間數值.................................................................................................... 117 4- 28、行進時間，單位為分鐘。本表為行進時間相對於主要道路不同選................................................................................................ 118 4- 29、對於不同主要道路距離之行進時間，單位─分鐘 ................... 118 4- 30、行進時間被主要道路不可使用機率所影響之分析 ................... 119 4- 31、起火室內居民數量之影響............................................................ 121 4- 32、居民反應避難之影響.................................................................... 122 4- 33、在不同的狀態條件下，模式中所選用之機率數值。 ............... 123 4- 34、機率數值轉換參考表.................................................................... 123 4- 35、不同樓層居民通知消防隊之機率................................................ 124 4- 36、通知消防單位機率之影響............................................................ 124 4- 37、自動警報動作機率之影響............................................................ 125 iii.

(5) 表表表表表表表. 4- 38、在不同之閃燃時間及介入時間下對於滅火機率 ....................... 126 4- 39、在不同情境下救援受困居民的機率............................................ 127 4- 40、反應時間權重值............................................................................ 131 5- 1、住宅建築輸入資料.......................................................................... 135 5- 2、住宅&辦公室用途建築物之三個設計案例之消防隊狀況描述 .. 139 5- 3、辦公室建築輸入資料...................................................................... 140 5- 4、行進距離 vs.預期火災危險度 ........................................................ 144. 圖. 次. 圖 1- 1、研究流程圖.......................................................................................... 6 圖 2- 1、瑞士點計畫法評估系統架構.............................................................. 9 圖 2- 2、如果「真實火災危險度 Ra」比「可容許危險度 R’p」大時，必須設法提昇建築物之相關安全對策，使「調整後的真實危險度 R’a」降至可容許的範圍之內。 ..................................................... 10 圖 2- 3、環形階層圖示意圖............................................................................ 13 圖 2- 4、事件樹分析圖.................................................................................... 17 圖 2- 5、HAZARD I 的三種評估方法............................................................ 22 圖 2- 6、HAZARD I 結構圖............................................................................ 24 圖 2- 7、所有設計火災情境數........................................................................ 26 圖 2- 8、FiRECAMTM 輸出、輸入資料流程圖 ............................................. 29 圖 2- 9、典型火災事件，由火災開始到被撲滅之流程圖 ........................... 40 圖 2- 10、影響火災搶救之重要因素.............................................................. 42 圖 2- 11、依時間區段所劃分之火災及搶救流程圖...................................... 47 圖 2- 12、火災搶救效果評估分類標準...........................................................48 圖 3- 1、火災搶救效能與建築物危險度評估有相關之各項模式及其流程 53 圖 3- 2、「火災訊息來源確認程度」、「消防隊活動」與火災狀態、時間架構之關係 ........................................................................................... 60 圖 3- 3、典型火災事件之時間連續流程，從火災起燃到撲滅 ................... 61 圖 3- 4、建築倒塌、爆炸及危害物質等危害因子相對消防隊到達時，建築物內部之危害程度 ....................................................................... 67 圖 3- 5、電腦模式計算消防隊反應模式各項時間之流程圖。 ................... 75 圖 3- 6、消防隊到達時間與搶救效能之關係................................................ 83 圖 3- 7、時間續列與建築空間內危害程度之關係........................................ 86 圖 4- 1、消防車直角行進路線 ........................................................................ 89 圖 4- 2、以派遣時間為例，時間延遲之數值填於其相對定性結果之下，很好時其值為 0。 ............................................................................ 96 圖 4- 3、基本資料平均值 .............................................................................. 102 圖 4- 4、六種情境下的行進時間路.............................................................. 116 iv.

(6) 圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖. 4- 5、行進距離 vs.行進時間 .................................................................... 117 4- 6、行進距離 vs.行進時間 .................................................................... 119 4- 7、主要道路不被使用的機率 vs.行進時間 ........................................ 120 4- 8、「介入機率」與「通知時間」「起火室內居民的數量」 ............. 121 4- 9、「介入機率」與「通知時間」相對於「居民反應避難的機率」122 4- 10、「介入機率」與「通知時間」相對於「通知消防隊之機率」 . 124 4- 11、「介入機率」與「通知時間」相對於「中央警報動作之機率」 ........................................................................................................ 125 4- 12、「滅火的機率」相對於「介入時間與閃燃發生時間之差值」 . 126 4- 13、「救援受困居民的機率」相對於「受困居民的數目」 ............. 128 4- 14、起火建築物與火源配置關係圖.................................................... 132 4- 13、「救援受困居民的機率」相對於「受困居民的數目」 ............. 128 5- 1、住宅建築正面立面圖...................................................................... 138 5- 2、辦公室建築左側立面圖.................................................................. 143 5- 3、行進距離 vs.火災危險度及相對安全度 ........................................ 145. v.

(7) 第一章、緒. 第一章第一節. 論. 緒論研究動機及目的. 一、研究動機長久以來構建一個安全的生活空間與環境一直是我們所努力的方向，但從近十年來統計分析看來，平均每年發生九千七百五十三件火災，造成的平均直接財物損失約為廿八億圓、死亡二百九十人及受傷五百八十一人，倘若再加上財物上的間接損失、人命傷亡對社會成本的後續影響、防制及搶救火災的社會成本投入，其對整體社會的衝擊不在話下。顯然得，在這個議題上我們還是做得不夠好！正如 FEMA 在 1998 年 4 月分參議院委員會針對「整備能力評估」報告中所提到：「倘若人命的傷亡能被視為量測的結果，則火災遠比其他災害組合所造成的人命損失來的多出許多」，對於這個嚴重的議題，不得不值得我們重視以及防範。另外由歷年來單一火警案件中延燒戶數的降低趨勢分析可得知1，由於建築技術及材料的改變與進步，鋼筋水泥建築已取代了傳統木構造建築；同時建築法規對於防火時效上的要求，也使得火災的燃燒情境有了相當大的轉變。根據美國消防部門的報告中提到，有 60%的家庭火警中，火焰被侷限在起火點的週圍，而其中 65%的死亡和直接財物損失都是於火焰以起火點所在的樓層擴散蔓延所造成的，這正說明了火災的形態已由以往大面積的延燒轉為被侷限在起火的建築結構中，甚或起火的居室當中。且在建築物充份運用的觀念下，其內部使用的空間日益複雜，雖然火勢不易擴大，複雜的逃生動線加上大量的濃煙形成了致命的因素。台灣地區住宅型態特殊，住商混合使用情形十分嚴重，加上鐵窗、門的使用、擅自加蓋頂樓、防火巷的違規使用、單一樓梯及消防安全設備不合乎規定等等惡習比比皆是，對火災之預防工作造成相當大的阻礙。根據統計數字顯示，台灣地區火災發生件數從八十二年起呈現快速成長的趨勢，但直接的財物損失（除八十四年外）卻未如同火災發生數一樣成長著，但與火災的傷、亡總數類似，大約在平均值上下移動，然而傷、亡總數卻有緩慢成長的趨勢2。據此我們可以分析得知，我國的火災防制對策與作為，在火災死、傷數量及直接財物損失上具備了其應有的效能，但在降低火災發生的數量上卻無法進行有效的控制！以美國為例，在其歷史中造成多人死亡的重大火 1. 2. 陳金蓮，「國家發展與消防政策─火災記錄與消防政策」，公共政策座談會之四─引言報告，內政部消防署，民國八十五年一月，第 20-21 頁。內政部消防署火災統計資料表。 1.

(8) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 災之後，常會引起建築、消防及防火等法規進行重要的修訂3，當然在我國也不例外。以下就例年來重大火警之後我國所做的施政與法規修政做以下的整理：表 1、民國 80-87 年中，重大傷亡火警與重要施政與法規修正表（本研究整理）. 時間重. 大. 火. 8 0 年 1/6 天龍三溫暖. 災死亡 18. 受傷行. 20. 9/23 竹東今夜卡拉ＯＫ. 13. 10/10 高市花旗飯店. 18. 1. 11/21 神話ＫＴＶ. 16. 2. 1/19 論情西餐廳. 33. 21. 8 2 年 2/27 中市民聲大樓 5/12 卡爾登理容院. 13 21. 20 7. 8 3 年 10/25 巨星鑽ＫＴＶ. 13. 1. 2/15 衛爾康西餐廳. 64. 16. 4/17 快樂頌ＫＴＶ. 11. 13. 10/31 嘉市嘉年華大樓. 11. 8. 17. 施. 與. 對. 策. ，內容包括營建、 3/18 訂頒「維護公共安全方案」消防管理等十八個子方案，定期追考核執行成效，以維公共安全。 10/27 全面取締違規營業場所，並開始執行斷水、斷電。. 84 年. 8 5 年 2/17 中市夏威夷三溫暖. 措. 7. 5/11 自強保齡球館 81 年. 政. 1、 2/15 頒行「舊有建築物防火避難設施及消防設備改進辨法」，以增加舊有建築之安全。 2、 2/15 三個月內全面清查違規營業場所，六個月內全面停止其使用、強制拆除。 3、 3/1 成立「內政部消防署」，統籌規劃全國消防事物。 4、 7/12 修訂「消防法」，明定消防工作之目標與範疇。 5、 8/24 修訂「建築法」，增列室內裝修之等相關規定。 1、 3/13 修訂「各類場所消防安全設備設置標準」，改進舊有法規不合時之處。 2、 5/29 頒訂「建築物室內裝修管理辨法」，對室內裝修進行規範。. 0. 8 6 年 3/5 成立「公安檢查輔導團」，輔導地方政府落實防災及公安工作。. 8 7 年. 我國因社會的高度開發，致建築物朝高層化、大型化及地下化等更複雜之設計發展。再加上易燃材料裝潢的大量使用，建築技術日新月異，新材料、新工法及要求美觀下，法規之規定是否能達到應有安全水平，及法規是否侷限了 3. John R. Hall, Jr.,Authur E. Cote “America’s Fire Problem and Fire Protection,” Fire Protection Handbook, 17th edition, National Fire Protection of Association, 1991, Section1/Chapter1, p.1-11~1-15. 2.

(9) 第一章、緒. 論. 新技術的發展，均是法規制訂者、建築設計師及消防安全人員亟需要解決之問題。近年來在一連串修法的要求下，業者以及民眾的安全性可能有所提高，相對的，為了達到安全環境所付出的社會成本也持續的增加；另一方面，新的技術一再挑戰現有的規範性法規，且大量的舊有建築物對於一再更新的法規亦無所適從。為了不使這種漫無目的的循環日益惡劣，世上許多先進國家(例如紐、澳、英、加、美、日等國．．．)所謂的功能性法規（Performance-based Code），讓使用者在設計評估的階段中，能在經濟成本的考量之下，有更多的替代方案足供選用。但由於各替代因子間的互動關係相當複雜，而且其本身在量化（Quantify）的過程中常會因人而異，可是在基本理論架構相同之下，任何合理模式的研究與運用若是能符合所謂的「功能」上之等價（equivalence）規範時4，均是可被接受的。消防的手段在於降低火災所造成的成本損失及人命傷亡，但在現有的諸多評估方式中，大部份均侷限在建築物內部的各項因子交互探討，對於外力的介入甚少進行相關性之考量。在本研究中，我們便希望以數理計算、統計分析以及其他的研究方法，試圖把消防隊搶救效能納入建築物整體安全評量之中，使得在評估的過程中，能更為嚴謹，也更為各觀準確。. 二、研究目的基於上述的研究動機，本文希望能達到下列之幾項研究目的：（一）以工程為基礎發展解決消防安全之問題，將以往模擬起火區劃空間之火災成長現象或預測探器作動、容許逃生避難、模擬煙控等單一目的模式，結合「決定性」和「機率性」模式的特性，予以整合朝綜合模擬評估建築物火災危害或危險度之方向發展，並可作為修法或設計時判斷之依據。為既有建築物解決或提昇達到現有法規之安全水平，或特殊建築物適用規格性法規技術之問題提供評估工具；並鼓勵發明新技術、新材料及新工法之使用。（二）利用國外建築物危險度評估模式電腦軟體，進行相關之分析與試驗，並對於該模式進行本土化之研究，以提供我國在未來推動性能法規上，一個可供使用之工具。或是在不久的將來，建立本土化電腦評估模式發展之參考。（三）對於消防隊之搶救效能，進行相關學理上的研究。透過文獻探討的方式，對於可能影響消防隊搶救效能之各項變項或是參數，進行分析與確定。 4. 熊光華，「美國人命安全法規與建築消防安全相關規定之比較與分析」，警專學報第二卷第三期，民國八十交年，第 223 頁。 3.

(10) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. （四）針對消防隊搶救效能之評估方式及相關之因子，能進行工程數理上的研究與探討，並針對該評估模式與其他相關建築物安全評估模式之相互關係與互動，建立系統性的分析方法。（五）對於研究之成果，希望能在消防隊之人力、物力及訓練等相關因素上，提供可能之改進建議。並能將消防隊搶救效能因子，成功的引進建築物危險度的評估之中，使整個系統分析的過程更為完備。. 第二節. 研究範圍與限制. 一、研究範圍本研究採用加拿大國家研究院（NRCC）所開發之 FiRECAMTM 軟體5進行相關的實驗與測試；對於消防隊搶救效能方面，則以國內外相關的文獻進行分析，並試圖驗證該電腦模擬軟體之適用性。由於該軟體所評估之對象為住宅及辦公室，故在評估消防隊之搶救效時，也是以該兩類之建築用途為範圍。在該軟體的合理假設範圍下，以本土的消防隊資訊、道路環境資料及建築物之特性，進行特定建築之危險度之評估，並建立評估結果與消防隊搶救效能間之相關聯性。. 二、研究限制本研究有以下幾點之限制：（一）基於以往針對消防隊搶救效能之評估研究極少，而且運用在建築物危險度評估之中更為罕見，故在取得相關文獻上相當費時費力。因此於有限的研究時間之中，所有資料及文獻均以筆者所能取得者為限，來進行研究分析。（二）受限於 FiRECAMTM 模式之限制，該項電腦危險度評估適用對象限制於住宅及辦公室用途建築物。針對消防隊搶救效能部份，則以公設消防隊之搶救效能為主，其中包括警、義消人員，但不考量依私契約所成立之火災搶救單位或團體。（三）由於 FiRECAMTM 電腦軟體當中之子模式甚多，有關消防隊搶救效能僅為其中一環，因此無法對每一個子模式之數理分析進行討論，而僅能針對與消防隊搶救效能子模式及與其有關之子模式部份進行之探討。. 5. 鄭志強，「建築物火災危險度評估電腦化應用之研究」，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，第 31-38 頁。 4.

(11) 第一章、緒. 論. （四）由於該電腦軟體採用建築物整體性之評估，且子模式甚多，因此為了運算簡單起見做了許多主觀的假設。在合理的範圍之下，本研究不對這些假設進行正確性的驗證工作。對於該模式之邏輯推論上，亦僅對消防隊搶救效能上，進行相關的驗證與分析。（五）由於該模式的使用需要大量的調查及統計資料，因此在本研究當中嘗試以最接近原始模式開發的過程進行資料的搜集及相關參數的取得。唯受限於主、客觀條件的限制下，部份資料與參數無法順利取得，則以該電腦模式之設定值暫為本土之代用值。（六）受限於軟體原始程式的無法取得，其中有關消防隊搶救效能之計算結果運用到整體建築物評估模式之細部運算無法充份了解。因此在有限的資料上，雖可以對消防隊搶救效能及其相關的運算進行了解，但在與其他子模式的詳細鏈結上，則仍有待進一步的研究析。. 第三節. 研究方法、步驟與流程. 一、研究方法（一）文獻探討法：蒐集國內外有關火災危險度評估、成本效益考量計算及消防隊搶救效能等之論文、著作、期刊及報告等，對於其理論架構、學說依據及研究方法進行研究分析。（二）實地調查法：對於可經實地調查取得之參數及資料（如都市之氣候資料、消防隊之裝備、人力、訓練及水源狀況等）進行蒐集。（三）專家意見問卷法：藉由專家問卷之方式，配合可能之分析法，試圖決定模式內各決定標準（decision criteria）之量化數值，以提供輸入參數及專家資料庫之界定。（四）電腦程式模擬法：以 FiRECAMTM 電腦模擬程式為主，進行電腦模擬評估，以便對於參數之邏輯推論及各項假設，以設計案例之方式，進行合理性之分析研判及靈敏度之檢測。. 二、研究步驟（一）蒐集文獻資料：由所蒐集的文獻資料中進行研讀分析，以便對於相關的研究進行了解，並進一步確定研究主題之方向與理論依據。（二）國外專家諮詢與座談：邀請加拿大國家研究院學者 Dr. Yung 及 Dr. Hadjisophocleous 分別於 87 及 88 年度蒞臨本所，與本研究小組人員進行座談，研究並討論工作重點、國際合作方式及解決相關問題。（三）訓練研習：基於加拿大國家研究院所研發之 FiRECAMTM 電腦評估 5.

(12) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 模式不對外發售，因此必須以相互合作的方式來進行台灣適用性之評估。因此需派員赴加拿大國家研究院，討論該軟體操作上之各種狀況與解決已產生之問題，並藉機收集相關之文獻資料。（四）實地調查及專家問卷：透過實地調查及專家問卷之方式，對於各項參數以及專家資料庫盡可能進行本土化之修改，並對未能本土化之部份，提供或建立可能之研究或取得途徑。（五）系統模擬操作及分析：對於修正後之電腦模式，進行假設案例之模擬操作，並對於所得到的各項結果做分析比較，以便查核該電腦評估模之式適用價值及有效性（validation）。. 三、研究流程研究動機. 相關文獻探討. 研究目的確定研究主題收集相關文獻資料. 火災危險度評估模式的選用. 消防隊搶救效能之評估. 危險度評估模式之理論架構分析. 影響搶救效能因子之分析. 消防隊搶救效能子模式之分析. 相關評估模式的比較與探討. 選定評估模式中影響消防隊搶救效能因子之確定. 相關因子、參數本土化之實證性調查. 相關搶救效能因子於火災危險度評估中靈敏度測定. 案例設計與執行結果之分析研究. 結果分析與討論. 建議與結論圖 1- 1、研究流程圖. 6.

(13) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 第三章. 消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 根據第二章的討論，我們可以了解在建築物的評估過程中，有許多的因素需予以考量，包括消極的防火、積極的滅火及避難的規劃等，甚至連人員的訓練、平日的演習及相關設備的保養與維修等，都可以為考量的要素之一。由此看來，建築物的危險度評估似乎需將所有消防工程上的因素都囊括進來了。但我們之所以要在第二章第二節起轉而討論消防隊搶救上的相關問題，便是希望能將消防隊搶救效能順利的納入建築物整體考量的因子之中。這並不是一個創舉，但卻有其相當重要的地位。以美國消防發展的歷史而論，保險是所有消防防護的主要動機之一，為了達到保險費率的評定制度，他們將消防隊予以等級劃分（第二章第四節），這是因為他們了解一個好的消防隊組織及運作，加上良好的配置，它對建築物及其內部的收容人員所發揮的防護及保護功能，是不容許忽視的。以一個簡單的例子而言，當你知道就近的消防隊一天到晚都在轄區內忙於救災，因而大部份的時間都不在隊時，你可能會覺得你的生命、財產所受到的安全保障好像會降低很多！另一方面，在功能性法規被熱烈探討的現在，大多的目標均著重於各種設備之間等價性上的研究與探討，亦或建築物內部之相關因素間之互動關係，對於消防力的介入探討甚少。對消防隊相關研究已經有許多的研究者提出，但大多數均著眼於消防隊運作之重要課題，如消防隊配置（ Fire Department Deployment Analysis）的分析73’74或是消防隊滅火之基礎理論的分析75’76’77。因此基於上述消防隊搶救效能在建築物火災危險度評估中的重要性，我們便試圖把這個因子考量進來，透以下章節的討論，能歸納整理出相關的頭緒。. 第一節、消防隊搶救效能模式於建築物火災危險度評估模式之分析一、消防隊搶救效能模式在建築物火災危險度評估中之重要性消防隊在整個建築物火災危險度評估中是相當重要的一項，但由於消防隊的搶救效能會被許多的因子所左右，這其中當然包括了建築物內的各項因子，. 73. Casey, “ The Fire Chief’s Handbook,” 3rd ed., 1967. 74 同註 57。 75 Ball and L.M. Pietrzak, “Investigation to Improve the Effectiveness of Water in the Suppression of Compartment Fires”. 76 Pietrzak and G.A. Johanson, “Analysis of Fire Suppression Effectiveness Using a Physically Based Computer Simulation”. 77 Pietrzak, “Recent Research and Future Requirement for Modeling Fire Suppression Effectiveness”. 50.

(14) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 因此若把消防隊納入建築物的整體評估之中，有相當的困難度與複雜性。分析第二章第一節中所述及的各項建築物危險度評估方法，除了美國的 FSES 是根據人命安全法而來，把其評估重點均放在建築物特性及消防安全設備上；及 HAZARD Ⅰ危險度評估軟體偏重於決定性模式之工程計算之外，其他四者均有將消防隊這項因素給予考量進來。以瑞士點計畫法為例78，在其特殊設施部份，乃指較標準防護設施性能更佳（快、有效）之防災設施，其中消防隊之警戒（Alerting）、救助（Rescue）及作戰能力均為該項之考量因素。雖然本評估法是針對保險分級而定，但由目前澳洲根據瑞士點計畫法所開發出來的火災危險度評估模式 FRAM（Fire Risk Assessment Model）79來看，其內部仍保留有消防隊的反應（例如全時的、機動的或是排班的等）、消防隊訓練及消防隊容量等，可得知該因素被納入整體評估中是可行而重要的。在日本的方面，則把消防隊視為「人員反應火災行為種類」中的一項來考量（參考表 2-5），進而從災例中去找尋與其他因素之關係。由圖 2-3 中可看出，即使在 34 項安全對策項目中並無消防隊一項，不過該評估過程之事件樹分析中，已把這項因素融入其他各項安全對策考量的因素之中了。另外值得一提得是，日本在現行研擬的「火災安全設計法」中，特別在單一建築物的火災安全上，把「消防活動的確保」一項納入，顯見他們也開始重視這個課題！80 英國的評估方式中，把消防隊納入整體層級分析中，第四層─「因素（Components）」項中 20 個因素的其中一個（圖 2-2），並經由層級分析的過程得到其權比值為 4。其中第 20 項因素為「消防隊（Fire Brigade）」，在其定義中提到，所謂的消防隊是指掌握消防力的地方行政組織（Local Authority）。在本項評估量表中，評定為 5 點者表示有很好的消防搶救援助；至於評定為 0 者，則表示為直達整個建築在燒盡前，均得不到任何消防力的協助。本項因素所占的權比值為 4，因此得到評估得點後再乘上權重值，則可知其得點分別為 0、4、8、12、 16 及 20 分。. 在考量評估得點的過程中，其考量的主要項目共有七項： 1、通知消防隊的方式：以各種與消防隊連結的方式進行考量，諸如自動 78. 同註 14，第 105 頁。林元祥，「火災危險度評估模式（軟體回顧）」，新知譯粹，中央警察大學，第十四卷第三期，第 23 ∼28 頁。 80 田中哮義，「性能式火災安全設計方法之概要」，第十九屆中日工程技術研討會-建築研究組論文集，內政部建築研究所，第 3-6 頁。 79. 51.

(15) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 警報系統的連動、人員手動警報裝置的連結、電話及其他的方式等。 2、消防隊到場的時間：共分為五個等級，分別為 5 分鐘以內、5∼10 分鐘、10∼15 分鐘、15∼20 分鐘及 20 分鐘以上。 3、消防器具的應用：預先決定派遣到火場的第一梯次器具，包括水箱車、水庫車、雲梯車及其他的設備器具等。 4、可供使用的消防人員（在隊率）數量：除了數量之外，還包括隊員的經驗及對建築物的熟悉程度。 5、進入建築物內部的情形：本項主要是為要了解消防車可以接近到欲搶救的建築物達什麼程度。其中包括建築物之 4 面均可、3 面、2 面或是只有 1 面可以進入建築物之中；建築物四週來訪旁放車輛的情形，或是其他可能的阻礙物。 6、水源供應情形：乾式立管、濕式立管、室外消防栓及適當的水源供應情形。 7、可入內搶救的消防隊組情形。. 基本上，整體消防隊搶救效能的考量是以消防隊到達現場的時間為主要考量（第 3 項），分為五個等級（如表 3-1 所示），至於評估得點的升、降則取決於其他相關的特性因子。消防隊到達火場的時間大約評估得點等級. 表. 0∼5 分鐘. 第5級. 6∼10 分鐘. 第4級. 11∼15 分鐘. 第3級. 16∼20 分鐘. 第2級. 21∼25 分鐘. 第1級. 26 分鐘以上. 第0級. 3- 1、消防隊到達火場時間與評點等級關係表. 根據本國學者陳秋蒼氏的論述，若以英國點計畫法為基礎，在國內進行相關因素的考量時，「消防隊」因素一項需對建築物距離消防隊之遠近、週邊道路的配置是否適合消防車的進入、佈署及供消防搶救上的必要設備（如連結送水口、緊急昇降機等）之配置是否適當等進行分析。在其研究結果中，消防隊之權比值，遠較英國所得之數值來的大，約占總體評估的 12.508％81，由此可. 81. 同註 18。 52.

(16) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 見本國諸多專家均認定在評估建築物火災危險度的同時，這項因素是相當重要而不可忽略的。. 二、本研究選定「火災搶救效能模式」與「建築物危險度評估模式」之分析根據上一小節，若以本研究所著眼之加拿大火災危險度評估軟體而言，便試圖把消防隊搶救效能部份，以消防隊反應模式（FDRM）及消防隊活動模式（FDAM）兩個方式，整合入建築物危險度評估之中。. 消防隊部署和反應時間. 消防隊警告機率. O. FDRM FGMD. O. I O. FDAM. I O. I O. OCRM SMMD. I. EVMD. I. FSPM. I. ENDM. I. 模式執行每一情境. I 圖. 出入模式. O. 火災線索與探測器動作時間. 消防隊介入機率. 資料流向. 模式輸出. 3- 1、火災搶救效能與建築物危險度評估有相關之各項模式及其流程. 由圖 3-1 可知，「消防隊反應模式（FDRM）」透過統計或工程計算的方式，配合影響消防隊反應時間之因子，可計算出消防隊之總反應時間。至於如何與 53.

(17) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 其他模式相互結合，分述如下：（一）火災成長模式（FGMD）：依據閃燃、非閃燃以及燻燒三種火災特性配合上門開關與否所構成之六種模式的設計火災，來預測起火隔間中設計火災的發展情形。模式計算燃燒率、房間溫度和產生毒氣濃度的時間函數等，並根據這些計算模式決定五個重要的時間狀態，如圖 3-2 中「時間架構與火警狀態」部份82，這五個狀態分述如下： 1、火災肇始（fire cue）的時間：狀態Ⅰ--火災線索的時間；定義為可由人類感官（視覺、嗅覺、聽覺）察知火災的時間，係假設在煙層向下降至起火空間地板與天花板間高度的 0.95 倍時發生。 2、偵煙式探測器動作時間：狀態Ⅱ--偵煙式探測器作動的時間；定義為起火區劃空間偵煙式探測器作動的時間，係假設區劃空間溫度增加 20℃時發生。 3、熱探測器或撒水頭動作時間：狀態Ⅲ--灑水設備作動的時間；定義為起火區劃空間之灑水設備作動的時間，係假設區劃空間內溫度達 100℃時發生動作。此定義僅適用於閃燃和非閃燃有焰火災，而悶燒火災則定義為消防隊活動模式所計算出的消防隊活動時間。 4、閃燃時間：狀態Ⅳ--閃燃的時間；定義為起火區劃空間達到閃燃的時間，係假設當起火區劃空間溫度達 600℃時發生。 5、火災燒盡時間：狀態Ⅴ--燒盡的時間；定義為火災熄滅的時間，此時不是因為起火區劃空間所有的火載量燃盡，便是未延燒至其他可燃物。最後再把這五個火警狀態區分成十個時間架構，以便進行在避難等模式上的相關運算。其中「閃燃時間」則使用在消防隊活動模式（FDAM）中，計算火災搶救的有效性和救助的成果。（二）消防隊活動模式（FDAM）：由消防隊反應模式計算得總反應時間後，依前三個火警狀態下居民可能報案的機率，以加權方式可計算得通報之時間，便可得到消防隊真正介入火場的時間。舉例而言，若經由消防隊反應模式所計算得之總反應時間（派遣+準備 +行進+佈署）為 720 秒，再經由計算得通知時間為 183.64 秒，則消防隊從獲報火警發生到介入火場的總時間則為 183.64＋720＝903.64 秒。再者，透過火災成長模式，可計算得知建築物是否會到達閃燃。若閃燃狀 82. 同註 28，第 3-25 頁。 54.

(18) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 況會發生，則以此為臨界條件83。因為該模式在合理的數據推論下，假設當消防隊在閃燃後再介入火場，其能「介入的機率值」（probability of fire department intervention）會明顯降低。再綜合考量會影響到消防隊搶救效能中之滅火及救援能力兩大項之因素，便可計算得到消防隊對於該棟建築物當時火場狀況之「滅火機率」及「救援機率」兩項。（三）居民反應模式（OCRM）：在前三個決定之火警狀態，將使用在居住者反應模式（OCRM）以及避難模式（EVMD），來計算居住者在建築物內的反應和避難行為。以本評估模式而言，建築物中之居民可能得到火警通知的種類可歸納成表 3-284。表. 3- 2、居民在不同的火警狀態下收到火警訊息的方式. 收. 火災成長的狀態. 狀態 1：火災線索. 狀態 2：偵煙式探測器動作. 狀態 3：灑水設備動作狀態 4：閃燃發生. 到. 警. OCF OLF 直接察覺其他 OCF 的警告其他 OCF 的警告中央警報的警鈴和地區警鈴中央警報的警鈴廣播和廣播直接察覺直接察覺其他 OCF 的警告其他 OCF 的警告地區警報中央警報的警鈴和中央警報的警鈴廣播和廣播直接察覺其他 OLF 的警告太遲地區警報中央警鈴消防隊員的廣播太遲. 太遲. 告 OOL 中央警報的警鈴和廣播. 中央警報的警鈴和廣播. 其他 OOL 的警告中央警報的警鈴消防隊員的廣播假如樓梯可維生可能逃生. 其中消防隊介入的時間（亦即在那一個時間架構中消防隊會介入火場，並使尚未發現火災之居民得到火警的訊息），會與居民確定火警的程度等級有關（如表 3-3 所示）。. 83. C. R. Dutcher, Henry Hum, D. Yung, George Hadjisophocleous, “ FiRECAMTM Draft Appendices,” National Fire Laboratory, Institute for Research in Construction, National Research Council of Canada, Sep. 15, 1998, p.F-54∼55. 84 同註 6。 55.

(19) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 其中直接察覺火災和接收到消防隊員的警告，是最可靠的兩個訊息，可快速的確認和解釋為真正發生火災，因此有程度 1─「合理確認」的解釋水準；第二個可靠訊息的來源是接收到他人的警告或經中央警報系統的廣播，有程度 2─「一般確認」的解釋水準；最後是接收到地區警報或中央警報系統的訊息，居民較無法直接認定發生火災，所以有程度 3─「較小確認」的解釋水準。表. 訊. 3- 3、不同之訊息來源之相對應火警確認程度. 息. 來. 源確. 認. 直接察覺火災. 程度 1-合理確認性. 消防隊員警告. 程度 1-合理確認性. 其他居民警告. 程度 2-一般確認性. 中央警報的廣播警告. 程度 2-一般確認性. 地區警報的警告. 程度 3-小的確認性. 中央警報的警鈴警告. 程度 3-小的確認性. 性. 所謂「確認程度」會直接影響避難行動前的時間延遲（Time Delay），居民在這段過程中，需花費時間去尋找更多訊息來確認接收到的警告之正確性以作為狀況之評估。在上表中，居民若是由消防隊的通知進而得到火警訊息，其確認程度高達第 1 個等級，這意味著居民進行 PIA 的過程〔從察覺（Perception）確認（Interpretation）. 做出行動（Action）〕會很短。若為「程度 1」的確. 認，則居民的反應為直接開始逃離建築物並進行相關的行動；若為程度 2 或 3 的確認水準，則假設居民在決定逃生之前將尋覓更多訊息或有不同的行動進行確認85。模式在開始逃離建築物時考慮了兩個逃生前的行動，包括「直接警告其他人」和「啟動手動警報裝置（Alarm Pull Station）」。該二個動作的機率，會對其他居民開始避難的時間有直接影響，其他諸如訊息來源的調查、嘗試滅火、搶救小孩及蒐集有價值物品等等雖均有所相關，但這些逃生前之行動不並特別包含在模式中。模式假設 PIA 過程開始在每一火警狀況之發生時86，從察覺火警到決定開始避難的時間延遲則以「時間架構（Timeframes）」來進行測量。所謂「時間架構」，即為「火警狀態」時間的二分之一。以本模式而言，等級 1、2 及 3 確認程度，其 PIA 延遲的時間跨距分別為 1、2 及 3 個時間架構。. 85. Guylene Proulx, George Hadjisophocleous, “ Occupant Response Model: A Sub-Model for the NRCC Risk-Cost Assessment Model,” Fire Safety Science, Proceeding of the Fourth International Symposium, 1994,pp.841~852. 86 參考圖 3-2 中「訊息來源和確定」部份，每個階段中 PIA 過程的開端即為箭號的起點。 56.

(20) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 以圖 3-2 之訊息的來源及確定程度而言，起火區劃空間內的居民（OCF）在時間架構Ⅰ，直接察覺火災具有程度 1 的詮釋水準，且在時間架構Ⅰ結束前便開始逃生，其機率值為 P[PIA]I1。居民直接察覺火災可警告同區劃空間或同樓層的其他居民，或是啟動手動警報裝置。這些動作均有一個指定的機率，並會影響其他居民對訊息的察覺。假設這些警告也在時間架構Ⅰ被察覺，例如有人啟動手動警報裝置，則在時間架構Ⅰ內便有居民可能收到直接的警告、警報和廣播，而該類的訊息取得方式會具有程度 2 的詮釋水準；也就是說這些居民的 PIA 過程會到時間架構 2 結束時才完成（開始逃生），其機率為 P[PIA]Ι2。若在同時有部份居民只察覺警鈴，則僅有程度 3 的詮釋水準，所以其 PIA 過程會到時間架構 3 結束時才完成！而機率值為 P[PIA]Ι3。同樣的方法也應用在火警狀態Ⅱ和Ⅲ，和居民在建築物的其他位置一樣。圖 3-2 中所示在各時間架構開始逃生的機率，使用下列 PIA 過程的機率轉換算出，而這些機率可應用在每一時間架構停留在建築物內的居民： P[evac1]=P[PIA]Ι1 P[evac2]=P[PIA]Ι2 P[evac3]=P[PIA]Ι1＋P[PIA]Ι3－P[PIA]ΙΙ1×P[PIA]Ι3 P[evac4]=P[PIA]ΙΙ2 P[evac5]=P[PIA]ΙΙΙ1＋P[PIA]ΙΙ3－P[PIA]ΙΙΙ1－P[PIA]ΙΙ3 P[evac6]=P[PIA]ΙΙΙ2 此處 P[evaci]：在時間架構「i」開始逃生的機率，可換算成在時間架構 i 時，居民停留在建築物內的數量。 P[PIA]kj：火警狀態「k」時，在訊息確認程度 j 的水準下，察覺、詮釋和行動的機率。（四）煙流動模式（SMMD）：在沒有消防隊介入的考量下，煙流動模式（SMMD）中計算到起火空間燒盡之時間；但若在消防隊的介入之下，該模式則計算到消防隊介入之時間為止。在個假設之下，模式可以算煙層之質量流率、溫度和起火區劃空間內流出熱空氣中的 CO、CO2 濃度。在煙流動模式中，計算建築物不同部份煙蔓延與時間的函數是相當重要的，利用該時間的長短來計算居住者可能遭遇到的最大濃煙危險。. 57.

(21) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. （五）避難模式（EVMD）：這是一個具有時間依存性（Time-Dependent）及決策性（Deterministic）的模式，可以用來評估建築物內各個地點人員的避難狀況。它根據居民反應模式（OCRM）所計算出來十個時間架構下之人員反應機率，及煙流動模式（SMMD）所計算出來在樓梯間等煙的危害達臨界劑量之時間點，模擬計算建築物中所能順利避難的人員數量，反過來說即為可能陷於建築物中每個地點之人員數量。在消防隊活動模式（FDAM）計算所得之搶救效能，必需在此處予以合併考量！由於該模式計算是以時間序列進行考量，因此消防隊介入的時間若能有效的提前，便能在消防隊介入的同時停止煙流動模式的計算〔在上述（四）中已有提及〕，此時煙會達到臨界危險值的機率便會跟著降低。而本模式最後計算所得的受困人數相當重要，因為此一數值在稍後的預期死亡人數模式（ENDM）中會用來得到預期的死亡人數，最後再轉換成預期人命的危險度，茲用以進行建築物危險度之評估。（六）火災延燒模式（FSPM）：這個模式最大的特性是非依時性（Non-Time-Dependent），其功用是為了計算火災會擴大到建築物中每一個地區的機率。為了計算這個數值，模式排除時間序列的繁瑣計算，而單純假設當起火室燒盡的同時，也就是火災將蔓延到建築物每一個空間的開始。以實驗觀查或是統計資料可以發現，火勢擴大到整個建築物內的各個區域的時間，相較於起火室燒盡的時間，是一個比較緩慢的過程。因此模式以起火室燒盡的時間為火災延燒至建築物每一個區域的作法，是屬於一個較為保守的假設。至於由消防隊活動式模（FDAM）所計算得的消防隊搶救效能，在這個模式中可以作為調整火災延燒到整棟建築物的機率。舉例而言，若消防隊的搶救效能高，在介入火場後，則建築物相對於消防隊未介入者之火災延燒機率將會明顯的降低。（七）預期死亡人數模式（ENDM）：透過煙流動模式（SMMD）所計算得到之煙危害數值，及火災延燒模式（FSPM）所得到火災延燒之數值，本模式可以計算出建築物內每個區域中滯留人員之人命損害機率。在避難模式所計算得到之受困居民數量，在經過以上兩個因素的調整後，即可初步求得可能受困並因而死亡之人數。但若是消防隊在計算的過程有考量進來，此時消防隊的搶救效能便能再度派上用場，而此時考量的即為消防隊的救援效能（Rescue Effectiveness）。以可 58.

(22) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 能受困並死亡人數（X1）乘上消防隊之救援能力（該值應介於 0∼1 之間），所得的數值（X2）即為被救援存活的數目，而這些人員在沒有消防隊到達搶救的狀況下時，是應該要死亡的。當然，X1 減上 X2 所得的最後數值（X1≧X2），即為模式所欲計算的預期死亡人數！. 59.

(23) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 訊息來源和確認程度. 詮. 釋. 水. 準時間架構 1 時間架構 2 時間架構 3 時間架構 4 時間架構 5 時間架構 6. 程. 度. 1. PIAΙ1. PIAΙΙ1. PIAΙΙΙ1. 程. 度. 2. PIAΙ2. PIAΙΙ2. PIAΙΙΙ3. 程. 度. 3. PIAΙ3. PIAΙΙ3. 在各種時間架構的逃生機率. P[evac1]. P[evac2]. P[evac3]. P[evac4]. P[evac5]. P[evac6]. 時間架構及火警狀態. 時間流程架構 0. 1. 2. 3. 4. 5. 火災. 火災. 偵煙式探測. 偵熱式探測或. 產生. 肇始. 器. 動作. 撒水頭器動作. 狀態 Ⅱ. 狀態 Ⅲ. 狀態 Ⅰ. 消防隊活動之時間序列. 火. 火災肇始. 火災被報知. 警. 狀. 6. 7. 8. 閃燃發生. 燃燒完畢. 狀態 Ⅳ. 狀態 Ⅴ. 態. 消防隊單位. 消防隊單位. 消防隊單位. 單位開始進行. 被. 離開建築物. 到達火場. 滅火戰鬥行動. 通. 知. 火災撲滅. 時間通知時間. 派遣時間. 準備時間. 行進時間. 佈署時間. 消防戰鬥時間. 反應時間介入時間. 圖. 9. 3- 2、「火災訊息來源確認程度」、「消防隊活動」與火災狀態、時間架構之關係。. 60.

(24) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 第二節、電腦評估之程式參數選定與量化本研究採用加拿大國家研究院所開發之建築物火災危險度評估輸體 FiRECAMTM 為主要評估工具，至於消防隊搶救效能之部份，亦即採用其內部之. 「消防隊反應模式（FDRM）」及「消防隊活動模式（FDAM）」。消防隊反應模式（Fire Department Response Model ─ FDRM）是一個可供選擇的電腦模式，其開發乃是當在設計一建築物時，若消防隊不能應用以一般反應之統計資料，即以其用來評估消防隊的反應特性。該模式主要的工作目的有以下兩點： 1、決定消防隊的反應時間（Response Time）。 2、評估影響消防隊反應時的變數因子。至於消防隊活動模式（Fire Department Action Model ─ FDAM）則主動根據消防隊反應模式所計算出來消防隊介入火場之時間，以及影響消防隊搶救效能之各種主、客觀因素，計算消防隊之「滅火效能（Effectiveness of Fire Extinguishment）」及「救援效能（Effectiveness of Fire Rescue）」。所以，本研究在考量消防隊員的反應、效能以及其在整體消防戰鬥過程中所扮演的角色時，所有可能使用到並納入評估的因子，必須予以選定並適度的量化，才能進行建築物危險度之評估。因此本模式要計算的部份，可以從消防隊介入時間及消防隊滅火與救援效能兩個部份進行考量。一、消防隊介入時間（Fire Department Intervention Time）為了對於消防隊的整個活動時距有更深入的了解與探討，我們試圖將圖 3-2「消防隊之活動時間序列」部分抽離出來。因為已經有許多的論著提到如何組織及運作一典型之消防隊，特別是消防隊配置之問題不斷圍繞著消防隊運作時，與對於火災撲滅間彼此之互動進行分析與研究。所以為了提供一個能描述消防隊滅火行動之架構，我們將事件發生之考量從火災的開始到其被撲滅為止，整個連續事件的過程，以時距模式如圖 3-3 表之。火災肇始. 火災被報知. 消防隊單位. 消防隊單位. 消防隊單位. 單位開始進行. 被. 離開建築物. 到達火場. 滅火戰鬥行動. 通. 知. 火災撲滅. 時間通知時間. 派遣時間. 準備時間. 行進時間. 佈署時間. 消防戰鬥時間. 反應時間介入時間. 圖. 3- 3、典型火災事件之時間連續流程，從火災起燃到撲滅。. 在火災被探得的時間（不論是由人或是自動感知設備）起，直到消防隊接 61.

(25) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 到通知以後，消防隊內將由一個或是多個派遣人員（Dispatcher）進行火警訊息的通報。被派遣的單位一收到指令之後，其消防車組也將因而被通知準備進行相關反應；接著消防人員及設備被迅速的送往火場，並開始進行滅火的工作。消防隊搶救對於減少生命以及財物損失上的效能，其中一個重要的部份是根據在火災起燃後到消防力介入時其所經歷的時間，而本模式便是為了對此段時間進行可能之評估。由於運算的過程有許多的推論及假設，因而需要甚多資料來進行相關的計算。在模式評估過程中所需要輸入與消防隊相關之數值，一般而言，在 FiRECAMTM 模式中由兩個來源來得到：. 1、 FiRECAMTM 專家資料庫：以單一檔案型式進行儲存（舉列而言， FIRECAM.MBS 這個檔案即是用來儲存專家資料庫）。這個專家資料庫中包含了有成本資料、探測器運作資料及火災設計參數等相關統計資料。在消防隊反應模式上，則是每個因子量化的資料儲存地點。這些資料甚少進行修改，並只用來儲存對於特定等級或建築群類之資料。 2、 FiRECAMTM 輸入檔案資料：透過圖形介面（GUI’s）的方式輸入，並由 FiRECAMTM 自己進行結合。這些資料包含了建築物四週配置、已安裝的. 系統及對特定建築物結合程序之主要參數。在消防隊反應模式上，則是以消防隊的人員數量、各項因子的定性選擇（好、中或壞）及其他因子等之定性、定量資料。在這個模式中，消防隊對於火災事件的反應將有詳盡的分析，所有採取的步驟均是被用來評估各種因素所造成的影響，以及如何加到反應時間內之各段時間中。以下即對消防隊反應模式（FDRM）各項輸入之資料進行說明： 1、消防隊通訊（Communication）輸入資料：通訊系統及消防隊員通知的方法。一天當中報案以及同時報案數量。 2、消防人員輸入資料：消防人員的經驗及適任性。消防人員的設備。消防人員的知識。 3、行進輸入資料：建築物與消防隊的路徑距離及四週的配置。可使用的路徑。 4、水源供應輸入資料：可供使用水源的數量及堪用性。 5、危害輸入資料：建築物內爆炸、倒塌及暴露於危險物質下的潛在可能性。 62.

(26) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 6、統計輸入資料：從相關統計研究中所得之基本反應及通知時間。用來調整基本反應時間之因子量化數值。 ♦ 通訊系統及消防隊員通知的方法。 ♦ 一天當中報案以及同時報案數量。 ♦ 消防人員的經驗及適任性。 ♦ 消防人員的設備。 ♦ 消防人員的知識。 ♦ 建築物與消防隊的路徑距離及四週的配置。 ♦ 可使用的路徑。 ♦ 可供使用水源的數量及堪用性。 ♦ 建築物內爆炸、倒塌及暴露於危險物質下的潛在可能性。針對模式的各項輸入及輸出數值，以及模式所欲達成的目標及計算方法等，在表 3-4「FiRECAMTM ─消防隊反應模式」摘要表中略作簡介。表. 3- 4、消防隊反應模式摘要表. 當在設計一建築物時，若消防隊不能應用以一般反應之統計資料時，即以其用來評估消防隊的反應特性。基於消防隊的特性及與欲設計建築物之距離，本模式計算該建築物的消防隊反應時間。消防隊反應時間在稍後會使用在消防隊效能評估模式（Fire Department Effectiveness 標 Model）中，用以取代一般統計的數值。目. 主要輸入是用來描述消防隊消防隊的特性：通訊系統及消防隊員通知的方法。輸一天當中報案以及同時報案數量。消防人員的經驗及適任性。消防人員的設備。消防人員的知識。從相關統計研究中所得之基本反應及通知時間。用來調整基本反應時間之因子。建築物供消防搶救之特性：建築物與消防隊的路徑距離及四週的配置。入可使用的路徑。可供使用水源的數量及堪用性。建築物內爆炸、倒塌及暴露於危險物質下的潛在可能性。用以描述使用者所輸入之消防隊，其中反應時間（Response Time）為前三項時間之和。通知時間（Notification Time）。派遣時間（Dispatch Time）。行進時間（Travel Time）。出佈署時間（Setup Time）。輸. 備註. FiRECAMTM 一開始便執行此模式。執行此模式會產生暫時輸出檔，可供 FiRECAMTM 模式全程執行使用，當執行結束時該檔案被刪除。. 63.

(27) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. （一）通知時間（Notification Time）所謂的通知時間，可定義為：「建築物內一旦起火，最後將由建築物內的居民或是以自動探測的方式所得知。而由火災肇始到消防隊被通知為止所經過的時間即稱為通知時間」。由於通知時間亦是整個時間序列中相當重要的一環，但這個時間的影響因素為各種火警探測系統對於火災的察覺靈敏程度（因此與火災成長有關）、信賴度、有無直接與消防單的連線、人員對於火警的查覺程度及可能報警之機率等。這些項目均非消防隊所能客觀並主動的予以干涉或影響，因此在本論文中並未對這些因素進行探討與研究，基本上是假設其推論與計算均是合理而可接受。但是這個時間對於消防隊介入十個時間架構的位置仍屬重要，因此在下一節中，針對其計算之方式予以初步而簡略的介紹，而其所有可能影響的相關因素則不予以考量。（二）反應時間（Responds Time）由消防隊被通知算起到消防隊到達火場所經過的時間，即稱為反應時間。消防隊對這段時間的各項影響因子能夠做適當的調整（如消防人員的經驗、對轄區的了解程度等），亦即能夠予以適當的掌握，與通知時間有所不同。當中共計有下列三項，其定義如下： 1、派遣時間（Dispatch Time）：由勤務指揮中心收到火警通知，到派遣人員（Dispatcher）對所欲派遣的單位進行命令下達（通知其進行反應）所經歷的時間。 2、準備時間（Preparation Time）：被派遣單位從接獲出動通知道準備完成可以離開消防隊所需的時間。 3、行進時間（Travel Time）：第一梯次單位由消防隊到火場行進所需的時間。而已上三個時間的總合，便是消防隊的反應時間，至於當中可能影響每段時間的各項因子，則分述如下：。 1、派遣時間（Dispatch Time）根據模式的設定，影響到派遣時間的因子可歸納為表 3-5。其中，基本派遣時間（Basic Dispatch Time）是由統計上所得的數值，除非統計數值有所改變，不然不隨便進行調整。其他的影響因素則分述如下：. 64.

(28) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 表. 各. 項. 因. 素. 之. 3- 5、影響派遣時間之相關因子. 資. 料. 型. 式. 和. 說. 明因子量化數值. 消防隊的通知（連線/911/公共電話）. 〔ƒ6〕. 0.00/0.50/1.00. 通訊系統（廣播系統/警鈴系統）. 〔ƒ1〕. 0.00/0.10. 消防人員的經驗（二年以上/二年以下/新進）. 〔ƒ2〕. 0.000/0.005/0.010. 派消防人員的訓練頻率（高/中/低）. 〔ƒ3〕. 0.000/0.005/0.010. 遣消防人員的當地知識（非常好/好/缺乏）. 〔ƒ4〕. 0.000/0.005/0.010. 因可供使用的消防人員（在隊率）（高/中/低）. 〔ƒ5〕. 0.000/0.005/0.010. 子建築物倒塌可能性（低/中/高）. 〔ƒ7〕. 0.000/0.005/0.010. 建築物爆炸可能性（低/中/高）. 〔ƒ8〕. 0.000/0.005/0.010. 釋放危險物質可能性（低/中/高）. 〔ƒ9〕. 0.000/0.005/0.010. 消防隊派遣時間（秒）. 基本（最可能）時間. 統計數值. 消防隊派遣時間. 建築物距離時間因子. 0.500. （1）消防隊的通知：對於勤務指揮中心內之派遣人員，在接獲火警報案後，如果確定是新的案件，接下來便是決定需派遣的單位。由於火警狀況判斷全部仰賴於報警訊息的多寡，如果所得到的訊息相當明確，則派遣人員可以很快的選定被派遣的單位，並進行通報，所以火警報案方式會影響確認火警地點上的時間。舉例而言，建築物內部之自動警報系統如果能與消防隊指揮中心有專線連接，並可將探測器所得的相關訊號（如發生狀況之樓層）及建築物內部人員、裝備及危險因素等一併通知消防單位，則派遣人員在進行確認時，其速度將會很快。在模式之中，把通報消防隊的因子定性區分為直接與消防單連線、911 電話及公共電話。並把這三個項目予以量化為 0.00/0.50/1.00，這些數值將在第三節中之計算上予以使用。舉例而言，當模式輸入項目為 911 報案系統時，其相對應的量化數值為 0.50，此時便將其代入式 3-11 內第 ƒ6 項中（下列所有量化數值，包括準備時間及行進時間，其計算方式亦均相同）。但以國內而言，目前通知消防隊的方式大都以 119 電話專線為主，任何自用電話、公共電話及行動電話均可使用。其次如上述警報系統直接連線到隊防隊，只有極少數是透過其他電話號碼，如 110 報警電話或以消防隊申訴專線電話報案。因此該評估模式在本土使用上，應進行相對應的調整。直接連線上不需改變，911 系統改為 119 系統，而在公共電話項上，則以其他的電話號碼報案者替代之。（2）通訊系統：一旦被派遣單位接獲出動指令後，必需告知所有出動人員， 65.

(29) 建築物火災危險及成本評估電腦模式適用性驗證研究. 此時，通知手段的好壞會影響到派遣時間之長短。「通訊系統」是指執班台通知在隊同仁的設備種類，國內目前的通知方式各地均有不同，大至上應有警鈴與廣播兩種為。這兩種設備通常是一起被使用，但順序卻有些不甚相同。某些單位中，在接獲火警出動指令時，執班人員先以警鈴通知出勤人員狀況發生，再以邊登錄、邊廣播配合方式，讓準備出動的人員能在準備過程中了解勤務內容、出動車輛及事故地點。在另外一些單位中，在火警獲報後，則先予以登錄，登錄完畢後再以警鈴配合廣播方式通知出勤人員，這種方式會浪費掉登錄的時間。但由於模式中把本項目定性分為「廣播系統」及「警鈴系統」兩項，廣播系統對於出勤者的確認度高，且效率亦高。因故需把前述邊登錄邊廣播者視為模式設定之廣播一項，後者則視為警鈴一項。至於量化數值，則設定為 0.00/0.10。（3）消防人員的經驗：消防人員的經驗會影響勤務中心內派遣人員選擇派遣單位之快慢。以經驗熟練者而言，其對於狀況反應會較為快速，且能夠冷靜沈著，並把所得的訊息詳實記錄與傳遞。在模式中將本因素歸納為二年以上、二年以下及新進人員三個等級，而其相對應的量化數值則為 0.000/0.005/0.010。（4）消防人員的訓練頻率：訓練頻率因素會影響派遣人員選擇派遣單位之快慢；較多的訓練，對於標準作業流程或緊急事故的處理均會較為熟稔與快速。在模式中將本因素歸納為高、中及低三個等級，而其相對應的量化數值則為 0.000/0.005/0.010。（5）消防人員的當地知識：若是消防人員對於轄區熟悉的程度很高，則在確定起火位址或區域後，可以很快速的選擇派遣單位及支援的單位。在模式中將本因素歸納為非常好、好及缺乏三個等級，而其相對應的量化數值則為 0.000/0.005/0.010。（6）可供使用的消防人員（在隊率）：消防隊平日要負責消防安全檢查、水源查察、防火宣導及緊急救護等勤業務。因此，當日上班的人員並非隨時均在隊待命，所以當有狀況發生時，火警時需要另行以呼叫器、行動電話或無線電等方式另行通知。這種狀況會有時間上的延遲，所以對於所欲評估消防單位之派遣時間，整體上而言應視為會增加，故會影響派遣之快慢。在模式中將本因素歸納為高、中及低三個等級，而其相對應的量化數值則為 0.000/0.005/0.010。（7）建築物倒塌可能性：建築物若容易倒塌，則當消防隊到達火場時（圖 3-4 ，建築物內部的危害（程度 1）會比在相同的時間到達不易倒塌者之中 T1） 66.

(30) 第三章、消防隊搶救效能模式運用於建築物火災危險度評估模式之分析與建構. 內部危害（程度 2）更為嚴重，即危害程度 1＞程度 2；而危害程度 2 則相當於消防隊在不易倒塌建築物火警中之到達時間 T2。因此模式在評估過程中，假設若能正確且有效的掌握建築物內部之此等危害要因，勢必在派遣及準備上，必須多花費一些時間，諸如更多的派遣單位、裝備及器材等。故把針對建築物易倒塌者應變所增加之時間延誤，視為派遣時間造成延遲！模式中將本因素歸納為低、中及高三個等級，但值得注意的是，其排列順序與上述各點相反，而其相對應的量化數值則為 0.000/0.005.0.010。危害程度. 建築物內有危害因子. 程度 1. 建築物內沒有危害因子. 程度 2. 時間消防隊到達 T2. 消防隊到達 T1. 圖 3-4、建築倒塌、爆炸及危害物質等危害因子相對消防隊到達時，建築物內部之危害程度。. （8）建築物爆炸可能性：建築物內若有爆炸之危害，則當消防隊到達時，建築之內部危害會比沒有者更為嚴重（原理與上點相同），因此把具有較高之爆炸危害者，亦視為有派遣時間上的延遲。在模式中將本因素歸納為低、中及高三個等級，而其相對應的量化數值則為 0.000/0.005.0.010。（9）釋放危險物質可能性：建築物內若有釋放危害物質的危害，則當消防隊到達時，建築之內部危害會比沒有者更為嚴重（原理與上點相同），因此把具有釋放危害物質潛在性高者，亦視為有派遣時間上的延遲。以目前國內之辨公室及住宅類建築物而言，內部之該類物質極少，但在評估上仍應加以考量。至於何類物質會對人體造成傷害，或是其傷害程度為何，可以用物質安全資料表（Material Safety Data Sheet，簡稱 MSDS）來進行分析；其中是否立即危害人命的部份，則由各物質之「容許濃度（PEL）」及「至死量（LD）」值來判斷87。在模式中將本因素歸納為低、中及高三個等級，而其相對應的量化數值則為 0.000/0.005.0.010。. 87. 葉德惠，「物質安全資料表使用」，化學物質緊急搶救基礎訓練教材，內政部消防署，第 4-6∼8 頁。 67.