自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究

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(1)自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國九十七年十二月. I.

(2) 計畫編號：０９７３０１０７００００Ｇ１０１１國科會 GRB 編號：PG9702-0319. 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 受委託者：社團法人中華消防及減災學會研究主持人：蔡匡忠助理教授研究助理：黃信創. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國九十七中華民國九十七年十二月十二月. II.

(3) 目次. 目次表次............................................................................................. V 表次圖次..........................................................................................VII 圖次摘要............................................................................................XI 摘要第一章緒論................................................................................ 1 緒論第一節研究緣起與背景研究緣起與背景 ..................................................... 1 第二節研究方法 ................................................................. 4 第三節研究流程 ................................................................. 5 第二章文獻探討 ....................................................................... 7 第一節建築物火災成長與預防 ......................................... 7 第二節建築物火災蔓延途徑 ............................................. 8 第三節自動滅火系統 .......................................................10 第四節防火區劃法規介紹 ...............................................14 第五節消防手段之等效性及替代 ...................................21 第六節火災模擬軟體火災模擬軟體 FDS...............................................24 第三章自動撒水設備性能評估實驗 .....................................29 第一節實驗設計 ...............................................................29 第二節實驗結果與討論 ................................................... 31 第四章電腦數值模擬結果 .....................................................41 III.

(4) 第一節區劃空間與火災模擬規劃：區劃空間與火災模擬規劃： ...............................41 第二節模擬結果與討論 ................................................... 46 1. 天花板高度 3.6m 開窗 ............................................46 2. 天花板高度 3.6m 機械通風....................................49 機械通風 3. 天花板高度 7.2 公尺開窗 .......................................53 4. 天花板高度 7.2m 機械通風....................................56 機械通風第五章結論與建議 .................................................................63 第一節結論........................................................................63 結論第二節建議........................................................................64 建議參考書目參考書目....................................................................................74 書目. IV.

(5) 表次. 表次表 2-1 可燃物的分類與滅火效應............................................13 可燃物的分類與滅火效應表 2-2 自動撒水系統之可靠度................................................14 自動撒水系統之可靠度表 2- 3 防災區劃之類型 ...........................................................15 表 2- 4 防火區劃 .......................................................................17 表 2- 5 防煙區劃 .......................................................................19 表 2- 6 防火構造(建築技術規則第防火構造建築技術規則第 70 條) ..............................20 表 2-7 國外防火區劃與撒水系統替代性之規定...................23 國外防火區劃與撒水系統替代性之規定表 3- 1 正庚烷 45cm 油盤撒水頭作動溫度...........................34 油盤撒水頭作動溫度表 3- 2 正庚烷 60cm 油盤撒水頭作動溫度...........................35 油盤撒水頭作動溫度表 3- 3 異丙醇 60cm 油盤撒水頭作動溫度...........................38 油盤撒水頭作動溫度表 3- 4 異丙醇 75cm 油盤撒水頭作動溫度...........................39 油盤撒水頭作動溫度表 4- 1 人體承受危害程度指標值分析表...............................42 人體承受危害程度指標值分析表表 4- 2 燃燒產生毒性氣體人體危害極限值燃燒產生毒性氣體人體危害極限值...........................42 極限值表 4- 3 煙遮光率所能承受之極限值.......................................42 煙遮光率所能承受之極限值表 4- 4 模擬設定參數 ...............................................................45 表 4- 5 危害臨界時間 ..............................................................60. V.

(6) VI.

(7) 圖次. 圖次圖 1- 1 在不同區劃面積下某火場之熱釋放率曲線................. 2 在不同區劃面積下某火場之熱釋放率曲線圖 1- 2 不同區劃面積，不同區劃面積，具自動撒水設備之熱釋放率曲線 .... 3 圖 1- 3 研究流程圖 ..................................................................... 5 圖 2- 1 火災成長過程示意圖 ..................................................... 7 圖 2- 2 水的相變化與熱能的改變量（） .............11 水的相變化與熱能的改變量（容量為 1L）圖 2- 3 受災面積與區劃大小 ................................................... 22 圖 3-1 實場測試實驗配置圖 .................................................... 29 圖 3- 2 實場測試儀器配置俯視圖........................................... 30 實場測試儀器配置俯視圖圖 3- 3 一般型與快速型撒水頭............................................... 30 一般型與快速型撒水頭圖 3- 4 正庚烷油盤熱釋放率圖............................................... 32 正庚烷油盤熱釋放率圖圖 3- 5 正庚烷 30cm 油盤溫度圖............................................ 32 油盤溫度圖圖 3- 6 正庚烷 45cm 油盤撒水頭作動時間圖........................ 33 油盤撒水頭作動時間圖圖 3- 7 正庚烷 45cm 油盤溫度圖............................................ 34 油盤溫度圖圖 3- 8 正庚烷 60cm 油盤撒水頭作動時間圖........................ 34 油盤撒水頭作動時間圖圖 3- 9 正庚烷 60cm 油盤溫度圖............................................ 35 油盤溫度圖圖 3- 10 異丙醇油盤熱釋放率圖............................................. 36 異丙醇油盤熱釋放率圖圖 3- 11 異丙醇 45cm 油盤溫度圖 .......................................... 36 圖 3- 12 異丙醇 60cm 油盤撒水頭作動時間圖...................... 37 油盤撒水頭作動時間圖 VII.

(8) 圖次. 圖 3- 13 異丙醇 60cm 油盤溫度圖.......................................... 37 油盤溫度圖圖 3- 14 異丙醇 75cm 油盤撒水頭作動時間圖...................... 38 油盤撒水頭作動時間圖圖 3- 15 異丙醇 75cm 油盤溫度圖.......................................... 39 油盤溫度圖圖 4- 1 1500m2 區劃空間與火災模擬規劃配置圖 ................ 43 圖 4- 2 3000m2 區劃空間與火災模擬規劃配置圖 ................ 44 圖 4- 3 1500m2 無撒水系統天花板高度 3.6m 開窗 .............. 46 圖 4- 4 3000m2 有撒水系統天花板高度 3.6m 開窗 .............. 47 圖 4- 5 天花板高度 3.6m 開窗平均熱流溫度 ........................ 47 圖 4- 6 天花板高度 3.6m 開窗能見度 .................................... 48 圖 4- 7 天花板高度 3.6m 開窗氧濃度 .................................... 48 圖 4- 8 天花板高度 3.6m 開窗牆面背溫 ................................ 49 圖 4- 9 1500m2 天花板高度 3.6m 機械排煙 .......................... 50 圖 4- 10 3000m2 有撒水系統天花板高度 3.6m 機械排煙.... 機械排煙 50 圖 4- 11 天花板高度 3.6m 機械排煙平均熱流溫度 ............. 51 圖 4- 12 天花板高度 3.6m 機械排煙能見度 ......................... 51 圖 4- 13 天花板高度 3.6m 機械排煙氧濃度 ......................... 52 圖 4- 14 天花板高度 3.6m 機械排煙牆面背溫 ...................... 52 圖 4- 15 1500m2 天花板高度 7.2m 開窗 ................................ 53 圖 4- 16 3000m2 有撒水系統天花板高度 7.2m 開窗............ 54 開窗 VIII.

(9) 圖次. 圖 4- 17 天花板高度 7.2m 開窗平均熱流溫度 ..................... 54 圖 4- 18 天花板高度 7.2m 開窗能見度 ................................. 55 圖 4- 19 天花板高度 7.2m 開窗氧濃度 ................................. 55 圖 4- 20 天花板高度 7.2m 開窗牆面背溫 ............................. 56 圖 4- 21 1500m2 天花板高度 7.2m 機械排煙 ........................ 57 圖 4- 22 3000m2+撒水天花板高度撒水天花板高度 7.2m 機械排煙............... 57 機械排煙圖 4- 23 天花板高度 7.2m 機械排煙平均熱流溫度 ............. 58 圖 4- 24 天花板高度 7.2m 機械排煙能見度 ......................... 58 圖 4- 25 天花板高度 7.2m 機械排煙氧濃度 ......................... 59 圖 4- 26 天花板高度 7.2m 機械排煙牆面背溫 ..................... 59 圖 4- 27 天花板高度 3.6m 開窗撒水頭延遲作動 ................. 61. IX.

(10) X.

(11) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：防火區劃、自動撒水設備、FDS ㄧ、研究緣起我國建築技術規則設計施工編第四章防火區劃第 79 條規定：「防火構造建築物總樓地板面積在一、五００平方公尺以上者，應按每一、五００平方公尺，以具有一小時以上防火時效之牆壁、防火門窗等防火設備與該處防火構造之樓地板區劃分隔。防火設備並應具有一小時以上之阻熱性。前項應予區劃範圍內，如備有效自動滅火設備者，得免計算其有效範圍樓地面板面積之二分之一」。因此，設置「自動滅火設備」可放寬「防火區劃」面積至多至 3000 平方公尺。自動滅火設備可達控制火勢、甚至撲滅火災之功能，以性能式設計之概念當然可達增加逃生時間、延長火災發展至無法忍受時間 (untenable condition) 之功能。然而，具有效自動滅火設備是否可「得免計算其有效範圍樓地面板面積之二分之一」？. 二、研究方法及過程首先蒐集自動撒水設備、區劃之資料、文獻、法規標準、NFPA101 及 NFPA13 相關研究與試驗法，並進行分析；實驗部分，首先將實驗器材及材料組裝並進行測試，並於 10MW 大尺度量熱裝置下，進行自動撒水設備性能評估實驗；電腦模擬部分，首先規劃出模擬條件及進行 FDS 軟體於大空間火災模擬可行性評估、進行電腦模擬全尺寸(3000m2)自動撒水設備性能評估。分析實驗與模擬結果並撰寫研究成果報告並研究成果提出。. 三、重要發現 1.. 依法規裝設自動撒水系統，在火災初期，火源即可有效的被抑制或撲滅，因此區劃之放寬無安全之虞，甚至過於保守。. 2.. 即使探測器延誤使火源擴大後(20MW)撒水頭才作動，火源仍可有效的被抑制或撲滅。 XI.

(12) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 3.. 模擬結果顯示快速型撒水頭作動較一般型快（時間約 1/2），但實驗發現國內常用之快速反應型撒水頭其作動時間並沒有全部比一般型撒水頭快。天花板較高時，快速反應型撒水頭可能甚至比一般型撒水頭更慢作動。. 4.. 區劃進一步放寬之量化(火警偵測系統)有賴大量電腦模擬工作之數據。. 四、主要建議事項根據研究發現，提出下列具體建議。以下分別從立即可行的建議及長期性的建議加以列舉。立即可行之建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：內政部營建署依消防法規裝設自動撒水系統，可在火災初期將火源有效抑制或撲滅，故建築技術規則設計施工編第 79 條所規定防火區劃可放寬至 3000m2，並無不妥，甚至過於保守。本研究模擬結果顯示依法規裝設自動撒水系統，火源即可有效的被抑制或撲滅，因此區劃之放寬無安全之虞。根據國外文獻可知自動撒水設備之可靠度約在 81%~99%之間，故建議加強規範撒水設備之管理與維修，使其能有效作動，方能達到消防安全之目標。長期性建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：內政部營建署隨著電腦設備的進步，電腦模擬之可靠度也日益增加，且防火區劃之空間過大，無法實場測試，故區劃能否進一步放寬，不受建築技術規則之限制，仍賴大量電腦模擬之數據，方能下一定論。. XII.

(13) ABSTRACT Keywords: Fire Compartmentation、Auto sprinkler system、FDS 1. Research objectives In the building code of Taiwan, No. 79 asks "the area of compartment should be less than 1500 m2, and the area can be expanded to 3000 m2 if auto-sprinkler system is installed". This research evaluates the feasibility of this expansion. 2. Research method After collecting information of auto-sprinkler system, compartmentation and related regulation and standards, experiments were designed to study the activation of sprinklers in a large compartment in which no vertical boundary to influence the spread of smoke and hot gases. In addition, computer simulation using FDS was used to evaluate the effect of sprinklers on fire growth in a 3000m2 compartment. The result was compared with the fire growth in a 1500 m2 compartment without sprinkler system. 3. Research findings (1) In the compartments with auto-sprinkler system, the fires were extinguished soon. The No.79 regulation is too conservative. (2) Even the activation of sprinkler system was delayed until the fire reached 20 MW, the fire can still be stopped in a short time. (3) From the result of simulation, the activation of fast response sprinklers was earlier than general ones. However, in experiments, especially in high atrium, the activation may be slower. (4) Further quantitative analysis is necessary to determine the proper area of compartmentation. 4. Primary suggestions Short term suggestions to ABRI and CPAMI: The safety of building is kept after the expansion of compartment area. This regulation is too conservative. However, the reliability of auto-sprinkler system is very important. Long term suggestions to ABRI and CPAMI: Further quantitative analysis is necessary to determine the proper area of compartmentation.. XIII.

(14)

(15) 第一章緒論. 第一章第一章緒論第一節研究緣起與背景防止火災的延燒擴大，基本上有滅火、延遲及局部限制等三種方式。滅火即使用滅火設備在火災初期進行撲滅或壓制，其中自動撒水設備為最常使用的一種；延遲即利用內裝難燃化及減少可燃物量，來達成抑制急劇燃燒的手段；至於局部限制，則是藉設定區劃來阻止火災擴大，具體而言，在於利用建築體本身防火構件所形成的空間，將火災侷限在該空間內，以達到防止或延緩火陷、煙氣擴散及增進人員避難逃生安全之目的，區劃構成之建築構件並要求具有一定時效以上之耐火性能(主要為遮焰性)，亦可兼具遮煙性(兼具防煙區劃)。我國建築技術規則設計施工編第 79 條規定設置自動滅火設備可放寬「防火區劃」面積至多至 3000 平方公尺。此概念係以性能設計(performance based design) 之理念，以達設計替代、等效性及成本降低之目的。此目的之達成並需具備或仰賴下列方法： . 需有明確的火災安全目標. . 需要提供有力的性能化標準依據. . 運用可信賴的工具與方法，評估滅火方法與火場人員反應等各類情境. . 設計中所考慮之可接受之個人及社會風險，與其評估工具或方法. 上述評估工具於使用上之限制說明，以減少其不確定性。因此，對於上述（建築技術規則第 79 條）設置自動滅火設備可放寬「防火區劃」面積至多至 3000 平方公尺之規定，雖行之有年，但其合理性常引起爭議，亦需在設定明確的火災安全目標後，以可信賴的工具與方法評估之。建築研究所九十六年度研究案「建築物區劃延燒控制技術之研究(Ι) ---自動滅火設備與區劃延燒替代調查研究」已針對此課題以文獻探討、工程分析調查、電腦模擬評估進行初步評估，其中電腦模擬部分乃是以 FDS 分析 1,500、2,000、3,000、4,000 及 6,000 平方公尺 5 種以混凝土及防火鐵捲門區劃分隔之空間，在一定之火災規模大小(5MW)於二處不同之位置起火，分析比較在不同之區劃面積下走廊或通道其熱氣流溫度、煙層下降時間、火場能見度等火場危害因子與人員避難時間之關聯性，其一起火位置之熱釋放率曲線如下圖 1-1：結果發現，若以人員安全逃 1.

(16) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究生所需之火場環境要求（輻射熱、能見度、CO /CO2 濃度等）評估，區劃空間愈大者，火場中熱氣流溫度愈不易達到 65℃安全臨界點，且區劃面積在 3,000 平方公尺以上者(同時天花板高度達 3.5 公尺以上)，在 30 分鐘時間內，熱氣流平均溫度低於 65℃。且區劃空間愈大者，因可蓄煙容積愈大，煙層下降達 1.8 公尺臨界點之時間愈長、能見度達 10 公尺臨界點之時間亦愈長。另外，若具自動撒水滅火設備時，當模擬時間第 93 秒時撒水頭動作，動作時釋熱率為 1,018KW，撒水頭動作後持續滅火，在第 99 秒時，以能完全抑制火勢（如圖 1-2），因此，該研究結論如下：「建築物內依法設有撒水設備者，其火災延燒失控之可能性大為降低，經國外相關統計資料佐證，建築物內一定面積之防火區劃，在有自動滅火設備者，則區劃面積得放寬二分之一之規定原則上係屬合理，惟建築物區劃面積大小限制與自動撒水設備間是否可以完全交互替代或完全不設區劃面積限制，在考量撒水系統另有 5％失效之風險下，建議設有撒水設備之建築物可完全交互替代或完全不設區劃面積限制，但需另定其他控制措施因應」。. 起火點1釋熱率曲線. 6000. 5000. 1500m2. 4000 ) W k ( 3000 R R H. 2000m2 3000m2. 2000. 4000m2 1000. 6000m2 0 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 1800. 時間(Sec). 圖 1- 1 在不同區劃面積下某火場之熱釋放率曲線（資料來源）：建築研究所九十六年度研究案資料來源）：建築研究所九十六年度研究案「建築研究所九十六年度研究案「建築物區劃延燒控制技術之研究(Ι 自動滅火設備與區劃延燒替代調查研究」技術之研究 Ι) ---自動滅火設備與區劃延燒替代調查研究自動滅火設備與區劃延燒替代調查研究」【1】. 2.

(17) 第一章緒論. 撒水設備動作釋熱率曲線. 1200. 1000. 1500m2. 800. )R RH ( 600 率熱釋. 6000m2. 400. 200. 0 0. 50. 100. 150. 時間(Sec). 200. 250. 300. 圖 1- 2 不同區劃面積，不同區劃面積，具自動撒水設備之熱釋放率曲線（資料來源）：資料來源）：建築研究所九十六年度研究案）：建築研究所九十六年度研究案「建築研究所九十六年度研究案「建築物區劃延燒控制技術之研究 Ι) ---自動滅火設備與區劃延燒替代調查研究自動滅火設備與區劃延燒替代調查研究」制技術之研究(Ι 自動滅火設備與區劃延燒替代調查研究」以上分析以 5MW 之火源進行探討，在撒水後火即熄滅，因此防火區劃之功能無須發揮，本研究案欲研討區劃與撒水之替代性，其設計火源應再擴大。此外，以上之研究雖已具初步成果，但因電腦模擬程式發展至今仍有不足之處，若能以實驗進行分析將更具說服力。此外電腦模擬需輸入許多參數，若只以 FDS 內建之參數值不一定能符合所需，實驗將能提供參數值之驗證及修正。所因此本計劃將以實驗及電腦模擬針對自動撒水設備與區劃延燒進行驗證研究，希冀由研究結果出驗證我國建築法規安裝自動撒水滅火設備可放寬防火區劃面積之適合性，並對有關技術規則條文，提出必要之修正建議。本研究案以研究為基礎，然後將研究成果應用於政策（如建築技術規則），配合模擬及實驗，說明自動滅火設備、防火區劃面積與火災危險性三者之關係，檢討我國法規安裝自動滅火設備可放寬防火區劃面積之適合性。預期成果包括： 1.. 驗證我國建築法規安裝自動撒水滅火設備可放寬防火區劃面積之適合性，並對有關技術規則條文，提出必要之修正建議。. 2.. 由電腦模擬探討不同撒水滅火設備（一般反應型、快速反應型、放水型等撒水頭）對大面積區劃不同條件（高度或火載量）下之效能。 3.

(18) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究本研究案不僅具研究價值，其結果將幫助政府營建主管單位在政策推動與落實上提供根據。因此，對建築產業之影響為可做為政策之依據，而中長程將俾利建築防火之提升。. 第二節研究方法本研究欲分析撒水與區劃之替代性，為使研究成果聚焦，研究範圍將針對「1500m2 區劃」與「3000m2 區劃＋撒水」之等效性進行分析。本計畫進行之方式包括三部分：文獻收集及分析、實驗及火災數值模擬。文獻收集部分主要收集國內外有關設計火源、自動撒水設備、性能化設計之資料和文獻，加以整理和分析，並作為實驗計畫之規劃準備。實驗部分將以 10MW 大尺度量熱裝置(如圖 1-3)進行自動撒水設備性能評估實驗，利用不同火源設計，評估有無自動撒水設備時，其防護效果之差異。因本研究探討之面積已超過實驗能量，因此將以火災電腦模擬分析實際情形，並將模擬結果數據與所得數據進行比對分析。. 4.

(19) 第一章緒論. 第三節研究流程. 圖 1- 3 研究流程圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 5.

(20) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 6.

(21) 第二章文獻探討. 第二章文獻探討第一節建築物火災成長與預防火災進行過程，依室內溫度的變化大致可分成 5 階段【6】（如圖 2-1）。. 圖 2- 1 火災成長過程示意圖（資料來源）資料來源）：雷明遠：雷明遠，雷明遠，耐燃裝修材料之使用設計與施工問題，耐燃裝修材料之使用設計與施工問題，建築物是內裝修（物是內裝修（飾）防火材料使用講習會專輯，防火材料使用講習會專輯，內政部建築研究所。內政部建築研究所。 1.. 「起火期」：造成起火的原因範圍非常廣泛，一般有香煙、火柴引起的失火，電氣器具過熱，來自鄰接構造物的延燒…等火源。火災自「火源」開始，通常必須經由「第一著火物」等媒介物之燃燒著火始能成災（即「起火」確定），此段時間稱為「起火期」。此階段應注意：（1）使用具耐燃等級的材料。（2）管制火源。. 2.. 「成長期」：一旦材料著火，即進入「成長期」，其燃燒需產生更多的熱能始可讓燃燒擴大，此時火焰即將從燃燒點（區）擴展至緊鄰材料或傳越至火焰舐襲所及稍遠處，此種由最初著火處再引進一連串它處材料著火現象，即所謂延燒（fire spread），假如足夠過量熱能產生，且有熱能回饋的話，及 7.

(22) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究延燒將加劇加速。影響此過程若干物理性、幾何因子、包括可燃物之形狀及配置方向，有無邊緣、角落，鄰近有無反射熱能之表面等。階段應注意：（1）設置排煙設備及煙控系統。（2）裝置警報器及自動滅火設備。（3）使用不燃材料，降低室內火載量。 3.. 「閃燃」：在火災持續成長的過程當中，熱分解產生的可燃性氣體會在室內高處蓄積，當該氣體與空氣之混合氣體濃度達到燃燒界線，且溫度已達到多數材料之著火點或以上，則爆發性使室內全體陷於火焰之中；亦即使局部燃燒瞬間擴大到全體燃燒，此從火災之成長期移向最盛期之短時間現象，稱為「閃燃」。由於此階段會發生溫度急遽上升、煙及燃燒氣體量激增、氧氣濃度急速減少、壓力變化等現象，人在室內已難以存活，所以所有人員應在此之前逃避至安全之處，因此「閃燃」在火災危害及人員逃生上是最關鍵的時期。此階段應注意：（1）有效的避難空間及逃生路線。（2）自動滅火系統抑制閃燃的發生。（3）使用不燃材料，減少室內可燃物。. 4.. 「全盛期」：自閃燃起始之後，火勢旺盛、溫度持續在高溫領域的時期，稱為全盛期，此階段火勢的強度大小依可燃物量與空氣之供給量而定。此階段應注意：（1）構件及結構的耐火性有效阻止火勢蔓延。. 5.. 「衰退期」：為居室火災最盛期後火勢趨小之階段，室內溫度開始成直線般下降，地板上呈現殘物燃燒狀態，一直至熄滅為止。此階段應注意：（1）防止復燃之發生。（2）注意結構之穩定性。. 第二節建築物火災蔓延途徑火災達閃燃後，火勢由局部轉為全面，使整個空間陷入火焰之中，如果空間有任何開口或不完整，將使火勢向另依空間蔓延，造成更大的災害。火災在建築物蔓延途徑包含水平方向與垂直方向，以下將就其詳細介紹： 1.火災在水平方向的蔓延 8.

(23) 第二章文獻探討（1）未設防火區劃當建築物未設置防火區劃，火勢將輕易蔓延至其他空間。（2）區劃開口分隔不完善建築物區劃開口使用木質等可燃材料之門窗，火災時易被燒穿，導致區劃失敗，或防火鐵捲門無撒水、鋼質防火門，且使用自動關閉裝置，但當火災發生時，其無法發揮功效，而無法及時關閉，而造成火勢與濃煙的蔓延。（3）天花內部空間蔓延為了因應新型態建築空間需求，開放式的空間有利於各行各業之使用，因此，常見辦公、住宅大樓於竣工時是開放式的大空間，讓使用者自行隔間、裝修。因此有許多建築空間之天花裝修是連通的，房間與房間、房間與走廊之分間牆僅裝修至天花板下，但是天花板上部空間仍然是連通空間，一旦發生火災，火勢極容易在天花板內部空間蔓延，而且難以及時發現，導致災情擴大。即使未設天花板，若分間牆沒有砌到結構底部，而留有孔洞或連通空間，也會成為火災蔓延和煙氣擴散的途徑。（4）經由可燃之分間牆、天花、地毯蔓延裝修、裝飾材料於火災發生時，將成為火災負荷。經由此類建築物內部可燃材料燃燒，進而導致火災擴大。 2.火災通過垂直管道蔓延現代建築中，常有大量使用升降設備、樓梯、垃圾井等垂直管道，而這些垂直管道往往貫通整個建築物，若未做完善周密的防火設計，一旦發生火災即可經此蔓延至建築之任一層樓。（1）經由樓梯間蔓延一般建築物樓梯間若未依防火、防煙要求設計，一旦發生火災，就會如同煙囪一般，濃煙及火舌將藉由此通道蔓延至別的空間。（2）經由升降設備管道蔓延若升降機間未設排煙室與使用防火門分隔，將會形成一座直向煙囪。（3）經由其他垂直管道空間蔓延建築物中垂直通風管道也是火災蔓延之主要通道之一，管道井、電纜井、垃圾井亦是火災蔓延之垂直路徑，尤其是垃圾井，為火災垂直路徑中特別容易著火的部位，若將未熄滅之煙蒂扔進垃圾井，引燃其他可燃垃圾，導致火災在垃圾井內悶燒、擴大、蔓延，亦不容忽視。 9.

(24) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究 3.火災透過空調系統管道蔓延一般建築空調系統，如果未按規定設置防火閘門、採用不燃風管、採用不燃或難燃材料作保溫層，火災時往往造成重大損失。通風管道蔓延火災一般有兩種方式，一為通風管道本身起火並向連通空間（房間、天花內部空間、機房等）蔓延，另一為空調裝置可能抽取起火室的濃煙氣體，傳送至其他遠離的空間，因此造成大量人原因氣體中毒而死亡。. 第三節自動滅火系統 1.水系統滅火效應火災發生時，依消防安全設備設置標準用以滅火設備共可分為（1）滅火器、消防砂（2）室內消防栓（3）室外消防栓（4）自動撒水設備（5）自動水霧滅火設備（6）自動泡沫滅火設備（7）自動二氧化碳滅火設備（8）海龍 (鹵化烷)滅火設備（9）自動乾粉滅火設備（10）固定、半固定滅火系統，而本研究主要探討設置自動滅火設備可否放寬防火區劃，而水具有絕佳的滅火性能，因此水成為最廣泛使用的滅火劑，所以本研究設置的自動滅火設備為自動撒水設備，故於本章節中，主要針對自動撒水系統進行回顧。 2.侷限和非侷限火災的影響火災的類型可分為侷限與非侷限，侷限區域（室內）火災燃燒情形分為通風控制燃燒（ventilation control fire）及燃料控制燃燒（fuel control fire）兩類，前者因空間密閉，其燃燒的持續時間及火勢大小、燃燒速率皆視通風狀況而定，即由通風參數（ventilation parameters，開口高度 H v 與開口面積 A v ）所決定，如果空氣供應量不足時，燃燒除了產生二氧化碳外，也因為不完全燃燒而產生有毒的一氧化碳氣體及大量濃煙，為火災事件造成的另一種傷害。非侷限的燃燒是因氧氣供應量充足，燃燒視燃料量多寡而決定，如果燃料供應量不足，則會使火焰在。蔓延前燃料即已經用盡，火焰因而自然熄滅【2】而根據上述得知當火災未到達閃燃點時，是控制火勢與逃生的最佳時機，如能在火勢未到達閃燃點進而擴大火勢前，即時偵測到火災發生，啟動自動撒水滅火系統（主動式控制的滅火設備）達滅火功能，一方面避免閃燃現象的發生，另一方面將可避免火勢擴大並減少生命財產的損失，但愈往火災後期時，撒水設備所能達到的效益也越低，不過各階段，撒水設備仍扮演各階段性的獨立效果持續 10.

(25) 第二章文獻探討的對火場冷卻降溫及窒息等效應，故撒水系統的重要性可見一般【3】。針對侷限區域火災而言，自火焰上方空間進行撒水，如此可將大部分的水轉變成水蒸汽，水經由液體變為蒸汽的相變化過程為一吸熱反應，可以有效的攫取熱量，同時產生大量的水蒸汽可以降低週遭環境的氧氣濃度（在密閉空間內使用時尤具功效）進而達到滅火的目的，此類火災在滅火過程通常處於通風不佳狀況，由於空氣的吸入可能導致復燃現象，需要加以注意【4】。 Nash and Rasbash【5】研究水滅火所需水量及房間大小之相關性，並得知滅火所需水量與房間體積成正比，且通風設備的開口大小會影響水蒸汽的蓄積，並認為快速產生大量的水蒸汽可產生窒息作用，使燃燒加速熄滅。 3.水系統滅火之機制普通火災的滅火機制，主要來自五種效應【7】：（1）冷卻燃燒物質冷卻是水的主要滅火作用，圖 2-2 顯示由冰→水→水蒸汽的吸收熱量圖:由冰溶解成水所需熱 333 kJ/L，而將一升的水由 0℃加熱到 100℃需要吸收 418 kJ 的熱能，而水的汽化熱更大，每公升水汽化時要吸收 2257 kJ 的熱能，所以說當水與熾熱的燃燒物接觸時，就會大量吸收燃燒物的熱能，使燃燒物冷卻。. 圖 2- 2 水的相變化與熱能的改變量（）水的相變化與熱能的改變量（容量為 1L）（資料來源）資料來源）：黃世忠：黃世忠，黃世忠，“以火災熱釋放率分析消防用水量之研究以火災熱釋放率分析消防用水量之研究以桃園縣為例” 以桃園縣為例”，國立台北科技大學土木與防災研究所碩士論文. 11.

(26) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究而針對火場中水主要有兩種冷卻效應：（a）燃料表面的冷卻效應，可降低燃料的熱裂解（pyrolysis）速率，減緩可燃蒸氣的產生使燃燒變小，進而降低熱釋放率，也同時降低火焰熱輻射至燃料表面。（b）火焰區的直接冷卻效應，與水的熱特性（thermal characteristics）有較大關係，除了中斷燃燒進行外，也可藉由水的吸熱與汽化將燃燒所需的熱量移除。由此可見，水與熾熱的燃燒物接觸後，水升溫及汽化過程中從燃燒物吸收大量的熱，迫使燃燒物的溫度大幅度下降，而最終停止燃燒。（2）窒息作用水滅火時，遇到熾熱燃燒物而汽化，體積急劇增大約產生 1700 倍水蒸汽，大量的水蒸汽佔據了燃燒區的空間，阻止了周圍的空氣進入燃燒區，進而顯著地降低燃燒區域內的含氧量，達一定量時燃燒轉為悶燒情況，而在一般情況下，空氣中含有 35％體積的水蒸汽，燃燒就會停止。（3）對水溶性可燃（combustible）液體的稀釋水溶性可燃液體發生火災時，撒水後水與可燃液體混合，可降低可燃液體的濃度，使可燃蒸氣濃度減低，減緩火勢蔓延，加速火災撲滅。但在大量水溶性溶劑存在情況下，必須注意稀釋後，由於體積增大是否會溢出容器造成延燒。此外，將燃燒火焰的鄰近區域預先淋濕，也可有效的控制火焰的延燒並延遲引燃時間。（4）乳化可燃液體用水霧滅火設備撲救油類等非水溶性可燃液體時，用撒水頭以水霧狀噴射的作用，使微粒水珠打在非水溶性可燃液體表面上並引起劇烈的擾動，使可燃液體表面形成一層由小水粒和非水溶性可燃液體混合所組成的不燃性乳化層，可減少可燃液體的蒸發量及增加窒息作用，而使燃燒難以繼續進行。（5）水力沖擊水在機械的作用下，密集的水流具有強大動能和沖擊力，可達數十甚至數百牛頓每平方公分（N/cm2），高壓的密集水流強烈地沖擊著燃燒物和火焰，使燃燒物沖散和減弱燃燒強度進而達到滅火目的。而近年來，許多學者針對水吸收輻射熱去研究，其中 Herterich【8】提到水有吸收輻射熱的能力，此特性可降低外在物體表面所接收到的輻射熱通量，而且也用來降低熱應力對消防隊員的影響。Mawhinney【9】說明細水霧粒徑及分佈密度是影響熱輻射效應（radiant heat attenuation）的兩大因素，隨著粒徑小於 50µm 及細水霧密度增加，其降低熱輻射的能力也隨之增加，這也是為何小粒徑高密度 12.

(27) 第二章文獻探討水霧滅火系統，對於降低熱輻射非常有效，因為隨著水霧汽化成蒸汽進入火燄及燃料表面，就可以降低尚未燃燒的可燃性材料被引燃之機會。 4.水用於各種火災時之效應火災可依可燃物質的不同而分類，依我國 CNS 3658 將火災區分為普通火，相同於歐美法規的 A、B、C 災、油類火災、電氣火災及金屬火災四大類【10】及 D 四種分類【11】【12】（如下表 2-5）所示。. 表 2- 1 可燃物的分類與滅火效應可燃物. 滅火效應. 普通火災（A類）. 係指普通可燃物引起的火災，如木材、紙類、纖維、棉、布、合成樹脂、橡膠及塑膠等通常建築物火災即屬此類。. 水具有吸收熱能而冷卻和水汽化降低氧氣濃度形成窒息作用及降低可燃液體的濃度達到稀釋等，以上皆可使燃燒停止。. 油類火災（B類）. 則為可燃性液體（如石油製品）以及可燃性油脂（如塗料）等引起的火災，而一般可燃性氣體引起的火災，如天然瓦斯、乙炔氣及液化石油瓦斯等也歸於此類。. 若可燃性液體水溶性甚差時，當可燃性液體沸騰時會將水溢流出來，並且除非可燃性液體的閃火點高於水溫，才可使用水滅火。. 電氣火災（C類）. 涉及通電中的電氣設備引起的火災，如電器、變壓器、電線及配電盤等。. 水用於C類火災時，除非電源關閉，否則不可用水滅火。. 金屬火災（D類）. 所指為活性金屬如：鎂、鉀、鋰、鋯及鈦等，或其他禁水性物質燃燒所引起的火災。. 水用於D類火災時，活性金屬的鉀、鈉及鎂等接觸水皆會產生易燃性氣體及大量之熱，反而使燃燒更加劇烈。. （資料來源）：中華民國國家標準火災分類”，，類資料來源）：中華民國國家標準，中華民國國家標準，“火災分類火災分類，標準總號 3658，號 Z1021 而一般來說，普通火災是最為常見，而通常水以噴射（jet）或是噴撒（spray）的方式來滅火，是此類火災最為有效的撲滅方式，NFPA 10【12】中，A 類火災定義則為：「藉水或含水溶液的冷卻作用，足以發生最大滅火效果的普通可燃物 13.

(28) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究火災。」 5.自動撒水系統之可靠度自動撒水系統於世界上廣泛被使用，尤其以各式商場及醫療院所皆可看到其蹤跡。自動撒水系統長期設置於環境溫度下之管路，其結構強度須保持在能有效抵抗火災所產生的高溫，並將水輸送至起火區之已作動撒水頭，故自動撒水系統之可靠度更顯重要。表 2-2 為 SFPE 之統計資料【13】，顯示自動撒水系統之可靠度為 81.3-99.5 之間，由於本統計資料的樣本大都取自於 15 年前所設置之自動撒水系統，其撒水頭係採用一般型撒水頭，因此本研究實場測試所設置之撒水頭亦使用此種撒水頭。. 表 2-2 自動撒水系統之可靠度. （資料來源）：SFPE，，Fire Protection Engineering，，issue No.9，，資料來源）： 2001，，P8. 第四節防火區劃法規介紹國內區劃相關法規： 1.防災區劃的意義防止火災的延燒擴大，基本上有滅火、延遲及局部限制等三種方式。滅火即. 14.

(29) 第二章文獻探討使用滅火設備在火災初期進行撲滅或壓制。延遲即利用內裝難燃化及減少可燃物量，來達成抑制急劇燃燒的手段；至於局部限制，則是藉設定區劃來阻止火災擴大的方式。區劃的意義，具體而言，乃在於利用建築體本身防火構件所形成的空間將火災局限在該空間內，以達到防止或延緩火陷、煙氣擴散及增進人員避難逃生安全之目的。 2.防災區劃的種類（1）以設定目的區分防火區劃及防煙區劃為主要針對火災危害因子之空間設計，而安全區劃則為提供室內人員避難逃生時安全保障所需空間設計，後者通常在避難路徑上予以多段區劃，使人員能有暫時停留之安全空間。防災區劃之類型如下：. 表 2- 3 防災區劃之類型區劃類型. 區劃目的. 區劃構件. 防火區劃. 以防止火焰擴大及限制延燒範圍為目的。要求具有一定時效以上之耐火性能(主要為遮焰性)，亦可兼具遮煙性 (兼具防煙區劃)。. 以耐火構造之牆壁、樓梯、防火門構成為原則。. 防煙區劃. 為控制煙的擴散及流動而設置的區劃，並不要求遮焰性。一般被認定為與防火區劃或安全區劃不同之防煙垂壁區劃。. 以具有氣密性不燃材料構成區劃為原則。另玻璃垂幕亦可斟酌使用。. 安全區劃. 為確保人員避難安全而必須防止火焰、煙氣侵入避難通路所設置的區劃。要求具有室內人員避難過程的遮熱性，依循避難的通路、走廊、大廳、臥室等以不燃區劃構成(分間牆及不燃窗戶)。. 以具有某種程度耐火性、氣密性之耐火材料構成區劃為原則。. （資料來源）資料來源）：本研究：本研究彙整本研究彙整 15.

(30) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究（2）基本區劃種類以防止火災擴大為目的而設置之防火區劃及防煙區劃，可再區分為面積區劃、層間區劃、豎道區劃及特種用途區劃等四類。（a）面積區劃(或分區區劃) 一定樓板面積以內實施之防火(煙)區劃，用以侷限火災之火及煙之於同一範圍內，通常以防止水平方向之延燒及煙流動為目的，亦即在一定較大面積之樓層做分區區劃，使發生火災區域與同樓層之其他區域隔離。（b）層間區劃(或樓層區劃) 為防止火災向其他樓層，特別是向上樓層延燒擴大，在各樓層所設定之區劃，此層間區劃之構成，以樓地板層（防止室內向其他樓層之延燒）及外壁拱肩牆、屋簷等（防止自建築物周圍向其他樓層之延燒）為基本構造，一般要特別注意，殘留在樓地板內埋設錯誤的給(排)水管、電線(纜)管等管路，可能成為火災區劃疏於保護之處。（c）豎道區劃(垂直區劃) 樓梯間(含電梯、電扶梯、物梯)、排煙道、豎井(垂直管道間)等非水平樓板區劃部份皆可視為豎道區劃。由於垂直動線空間,在火災時容易形成火焰傳播及煙氣擴散的通道，所以應特別慎重加以區劃，另外構成建材為防火構造或以不燃材料建造的牆壁為原則，並配合使用甲種或乙種防火門。垂直通道中熱氣流擴散速率遠高於水平通道者，倘被煙氣竄進，常會成為煙氣遠距離擴散之途徑，因此應特別注重區劃之完整性、閉合性。（d）用途區劃(使用區劃) 在同一建築物內兩種以上不同用途的空間同時存在時，為防止危險相乘應予以區劃，起火危險（如高溫場所、堆放易燃物場所）及延燒危險性（如倉庫）較高的部分須與其他部分隔離，又避難者較多時可能造成避難混亂的場所亦須與其他部份隔離加以保護。另其構成部材為防火構造或不燃材料建造，及開口部使用甲種防火門。（3）防火區劃建築物的防火區劃通常在設計階段即納入考量，用於限制火勢及煙霧的蔓延，使人員能有更充裕的時間逃生，隨著火災被限制在消防人員不可預期的大火，且能使建築物不致遭受過度的損害。而針對不同用途或不同面積的建築物，所管制的項目也不同，但最終的目的皆是將受火害的程度降至最低。透過如此的分隔， 16.

(31) 第二章文獻探討建築物內可能遭受火害波及的物品數量及範圍也將可受到限制。我國建築法規對於防火區劃之規定，概可整理如下表 2-4。. 表 2- 4 防火區劃【】防火區劃【15】. 區分防火區劃. 項目面積區劃. 管制內容. 適用建築物. 樓地板面積1500m 以上，每1500m 區劃，防火設備並應具有一小時以上之阻熱性。如設有自動面火設備者可放寬至3000m 。樓地板面積1000m ，具有一小時防火時效之牆壁及防火門窗等防火設備予以區劃分隔。 2. 2. 防火構造建築物. 2. 2. 主要構造使用不燃材料建造者. 樓地板面積500m ，具有一小時防火時效之牆壁及主要構造為木造等可燃材料防火門窗等防火設備予以區劃分隔。建造者 2. 樓地板面積300m ，長度每15m範圍內具有一小時防火時效之牆壁及防火門窗等防火設備予以區劃分隔。樓地板面積500m ，具有一小時防火時效之牆壁及防火門窗等防火設備予以區劃分隔。. 非防火構造之連棟式建築物，且屋頂為木造等可燃材料建造之屋架。建築物自第十一層以上部分，室內牆面及天花板（包括底材）均以耐燃一級材料裝修者。樓地板面積200m ，具有一小時防火時效之牆壁及建築物自第十一層以上部分，自地板面起1.2m以上之防火門窗等防火設備予以區劃分隔。室內牆面及天花板均使用耐燃一級材料裝修者樓地板面積100m ，具有一小時防火時效之牆壁及建築物自第十一層以上部防火門窗等防火設備予以區劃分隔。分，不受1500m 區劃限制者，具有一小時以上防火時戲院、電影院、歌廳、工效之牆壁、防火門窗等防火設備。廠、學校、市場、觀覽場、演藝廳。區劃或分隔其居室之牆壁及門窗應以不燃材料建無窗戶居室者造 2. 2. 法令依據建築技術規則建築設計施工編79條建築技術規則建築設計施工編80條建築技術規則建築設計施工編81條建築技術規則建築設計施工編84條建築技術規則建築設計施工編83條. 2. 2. 用途區劃. 2. 分戶牆及分間牆構造. 一小時以上防火時效之牆壁及防火門窗等防連棟式或集合住宅之分戶牆火設備與該處之樓板或屋頂形成區劃分隔防火區劃內之分間牆應以不燃材料建造學校、醫院、旅館、市場。具有一小時以上防火時效之牆壁及防火門窗餐飲業之廚房等防火設備與該樓層之樓地板形成區劃，其天花板及牆面之裝修材料以耐燃一級材料為限。. 建築技術規則建築設計施工編79條建築技術規則建築設計施工編87條建築技術規則建築設計施工編86條. （資料來源）資料來源）：本研究：本研究彙整本研究彙整 17.

(32) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究（4）防煙區劃是以防火防煙之牆板、樓板將建築物內部區隔成數區，讓煙的移動被限制在一個區劃內。而該區內須具有獨立的排煙系統將煙排出，達到煙控制的目的。當居室區發生火災時，由於有防煙區劃的設計，則煙被局限在火災區內，而避難區或逃生路徑便可成為明確通道，以供人避難或逃生。防煙區劃之種類可分為：（a）平面區劃：在建築物中為了防止煙的擴散，應於樓地板面積較大的使用空間，設置適當的平面區劃，一般大多與防煙垂壁相配合。可增加煙層累積的厚度，提高偵煙器及撒水頭動作的確實性。區劃原理大致可分為以樓地板面積，及以距排煙口長度來區劃。我國建築技術規則規定，以樓地板面積做區劃時，一般建築其區劃面積須在 500m2 以內，自天花板面下垂 80cm 以上之防煙壁予以區劃分隔，但地下通道其區劃面積須在 300m2 以內。而區劃範圍內任一部份至排煙口之水平距離，不得超過 45m。（b）垂直區劃：係將建築物內之垂直動線，如電梯豎井、樓梯間或其他管道間等，用防火牆及防火門作區劃，以防止煙流入豎井中，而經由豎井向其他樓層蔓延。此種垂直區劃最常應用在樓梯間的設計。樓梯間為火災時逃生的重要路徑，若有垂直區劃，而成為一封閉的構型，則火跟煙皆無法進入樓梯間內。一旦火災時，只要跑到樓梯間內，就是到達安全地帶。若再配合樓梯間加壓的強制式煙控系統的話，更能保證樓梯間為一明確通道，提供人們逃生。則指出沒有依垂直區劃設計的樓梯間。因為居室的開口破壞了其封閉的構型，若居室發生火災，則煙跟火有可能隨著開口被打開而進入樓梯間內。樓梯間不再是安全的逃生路徑。（c）層間區劃：指以樓層為基礎，所構成之天花板和樓地板間的區劃，其目的乃在防止煙之往上層擴散。在此區劃中，其通風管、配管、電纜等設施，不管水平與垂直的施工，均應注意其防火及防煙的功能。垂直區劃的設計為強制式樓梯間正壓化（Staircase Pressurization）煙控系統的基礎。同樣地，層間區劃為正負壓區劃煙控系統（Zone Smoke Control）的基礎。我國建築法規對於防煙區劃之規定，概可整理如下表 2-5。. 18.

(33) 第二章文獻探討. 表 2- 5 防煙區劃. 區項目分. 管制內容. 適用建築物. 樓地板面積在500m 以內。 2. 500m ，但每面積樓地板面積大於 100m 以內有區劃者。區劃防煙壁。 2. 2. 防煙區劃. 排煙口、排煙門道(管)及其它與火煙接觸部份。可向外之窗戶面積小於2m 。 2. （排煙口、可向外之窗戶面積小於3m 進煙口）排煙口小於4m 。垂直 (直接連通排煙管道) 區劃兼作排煙室大於1.5m 。. 2. 法令依據. 區劃內任一點距排建築技術規則煙口小於45cm 建築設計施工編 101條免設排煙設備建築技術規則建築設計施工編 100條不燃材料建造，自建築技術規則天花板下垂50cm 建築設計施工編 101條不燃材料建造建築技術規則建築設計施工編 101條緊急昇降間或特別建築技術規則建築設計施工編安全梯緊急昇降間或特別 102條安全梯. 2. 2. 排煙管道內斷面大於6m 。兼作排煙室，內斷面大於9m 。 2. 2. 天花板高度1/2以下範圍之牆壁垂直裝設頂部直通戶外. （資料來源）資料來源）：建築技術規則建築設計施工：建築技術規則建築設計施工篇建築技術規則建築設計施工篇（5）防火構造防火區劃周壁的構造型式各有不同，通常係以其防火時效作為分類的標準。構造元件的防火性能係由其在火災中維持承載力、完整性及隔熱性的能力所決定，而通常測定方式係以耐火時數表示。所謂的承載力，是指防火構造元件在不發生坍塌的條件下承受載重的能力；完整性則是指構造元件抵抗裂縫或穿孔發生、不讓煙霧及火焰自元件一側通過至另一側之能力；至於隔熱性，則是指防止熱量自構造元件某一面傳遞至另一面之能力。對於結構元件而言，其承載力具有絕對的重要性，但若該元件同時作為建築物水平或垂直區隔之用。區劃牆或樓板必須符合上述的基本條件，但防火區劃元件在火災時必須維持的防火特性仍應視 19.

(34) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究結構元件各別功能及廠內之用途或其型式分類而定。我國建築法規對於防火構造之規定，概可整理如下表。. 表 2- 6 防火構造(建築技術規則第防火構造建築技術規則第 70 條). 層數自頂層起算不超過四自頂層起算超過第四自頂層起算第十五層主要構造部份層之各樓層層至第十四層之各樓以上之各樓層層承重牆壁一小時一小時二小時樑一小時二小時三小時柱一小時二小時三小時樓地板一小時二小時二小時屋頂半小時 (一)屋頂突出物未達計算層樓面積者，其防火時效應與頂層同。 (二)本表所指之層數包括地下層數。（資料來源）資料來源）：建築技術規則：建築技術規則. （6）其他防火區劃以上是介紹各種防災區劃的種類，而對於區劃較脆弱的部分，往往也是造成區劃失效，讓災害擴大的主要因，如人員進出的開口部、管線通過的貫穿部、室內裝修後的隱蔽空間、還有裝設於區劃內部的重要機電設備，皆是可能造成區劃失效的主要原因，防止的方法如下：（a）開口部防火區劃之基本原則為保持其樓板及牆之完整性。在防火及防煙阻體上均不得有任何脆弱點或孔洞，然而所有的防火區劃均無法避免被開口部所突破，如門、窗、及樓板間之空隙等，因此類開口部位周圍所採用的填縫材料，必須確保其在火災時能夠具有耐火性。（b）貫穿部與填縫防火區劃牆及樓板皆無法避免會有設備管線之貫穿開口，而這些開口部位必須採取必要之防火措施，以維持整體防火區劃之完整性及防火隔熱功能。控制防火區 20.

(35) 第二章文獻探討劃間開口部火災延燒的方法包括採用防火及防煙的管道系統、在管道貫穿牆或樓板處使用填封材料之阻火系統、或是以防火套管包覆設備管線外圍。（c）隱蔽空間之阻隔火災及煙霧可能進入天花板上方、牆壁夾層或高架地板下方的空間，而在不同防火區劃之內蔓延。防火板或隔間牆若設置於防火區劃牆與樓板之連接處，則具有與防火牆及防火樓板之完整性與隔熱性；但防火板或隔間牆並非設置於樓板之正下方並與之連接，而形成空隙，則須以阻火體(防火包、防火泥)填塞，以保持防火區劃之完整。（d）重要機電設備之防護部份重要機電設備必須在火災發生時仍能維持運作，故必須加以保護，不受火災影響，包括緊急升降機、撒水系統泵、煙霧偵檢器、火災警報器等所需電力纜線等。. 第五節消防手段之等效性及替代自有消防規定以來，防火安全即以「規格式」之方式「規定」消防手段之規格。以「被動式」防火 (passive fire protection) 為例，規定建物之高度、大小、要求防火構造，限制居室之大小、防火材料之使用或其他降低火災風險、限制火災蔓延之方式。事實上，若結合「主動式」及「被動式」防火手段，防火等級可再被提升！且藉由對各項消防手段間交互作用之瞭解，以等效性 (equivalence) 之概念出發，則可設計出具同等性能但更省錢 (cost-effective) 之作法。本章第四節中防火區劃之規定已有部分採用「等效性」之概念：規定自動撒水設備之區域其區劃得放寬 1/2。 Ramachandran【14】在 The Economics of Fire Protection”一書中討論等效概念並述及其「量化」之方式。一般而言，當建築物大小增加後，若發生火災，其「受災面積」（damage area)亦增加，但若加裝自動滅火設備（如撒水設備）後，受災面積當會被壓制或熄滅。圖 2-3 為火災發生後樓地板面積與受災面積之關係，此關係線乃藉由許多火災調查之結果統計而成，以圖 2-3 為例，若可接受之受災面積為 153m2，則在不具撒水系統之 500 m2 居室與具撒水系統之 4000 m2 居室均導致相等 (equivalent)之災害。目前我國建築技術規則設計施工編第四章防火區劃第 79 條規定：「防火構造建築物總樓地板面積在一、五 00 平方公尺以上者，應按每一、五 00 平方公尺，以具 21.

(36) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究有一小時以上防火時效之牆壁、防火門窗等防火設備與該處防火構造之樓地板區劃分隔。防火設備並應具有一小時以上之阻熱性。前項應予區劃範圍內，如備有效自動滅火設備者，得免計算其有效範圍樓地面板面積之二分之一」。因此，設置「自動滅火設備」可放寬「防火區劃」面積至多至 3000 平方公尺。世界各國已有相似之規定，如表 2-7。. 圖 2- 3 受災面積與區劃大小（資料來源）： Economics of Fire Protection 資料來源）：The ）：. 22.

(37) 第二章文獻探討. 表 2-7 國外防火區劃與撒水系統替代性之國外防火區劃與撒水系統替代性之規與撒水系統替代性之規定國家. 防火區劃法規. 芬蘭. 2400m2. 設置火災探測系統可以放寬 50％面積. 【16】設置自動滅火系統可放寬 200～300％面積澳洲. 樓地板面積小於 18000m2 或體積小於 108000m3 需設置火災探測器及警報系統或自動排煙裝置或自動撒水系統樓地板面積大於 18000m2 或體積大於 108000m3 需設置自動排煙裝置及自動撒水系統，. 法國. 區劃面積 3000m2 設置自動滅火系統放寬至 6000m2. 【17】荷蘭. 區劃面積 1000m2. 【18】若擴大空間區域，須證明其安全等級相同（最常使用的是自動撒水系統）西班牙購物中心區劃面積 2500m2 【19】設置自動滅火系統放寬至 10000m2 並高度不可超過 10m 盧森堡建築物高 40m 區劃面積 1600m2 【20】設置自動滅火系統放寬至 3200m2 且高度放寬至 80m 辦公室區劃面積 400m2 設置自動滅火系統放寬至 800m2 葡萄牙 1. 住宅、辦公室、學校、公眾建築物、旅館、購物中心、車站、體育館、【21】美術館、音樂廳區劃面積 1600m2 設置自動滅火系統放寬至 3200m2 2. 地面上停車場區劃面積 6400m2 設置自動滅火系統放寬至 12800m2 3. 地面下停車場區劃面積 3200m2 設置自動滅火系統放寬至 6400m2 4. 醫療保健機構區劃面積 800m2 設置自動滅火系統放寬至 1600m2 5. 圖書館、資料庫區劃面積 800m2 設置自動滅火系統放寬至 1600m2. 23.

(38) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究愛爾蘭 1. 單層住宅區劃面積 3000m2 【22】設置自動滅火系統放寬至 6000m2 2. 多層住宅區劃面積 1500m2 設置自動滅火系統放寬至 3000m2 奧地利建築物依不同的用途，有不同的區劃面積【23】設置自動滅火系統及警報系統，最大可將區劃面積放寬 10.6 倍德國. 建築物依不同的用途，有不同的區劃面積. 【24】設置自動滅火系統及警報系統，最大可將區劃面積放寬 10.6 倍丹麥. 1. 養護機構區劃面積 1000m2. 【25】設置自動滅火系統放寬至 2000m2 2. 工廠和倉庫區劃面積 5000m2 設置自動滅火系統放寬至 10000m2 挪威. 1. 機場、購物中心、旅館區劃面積 800m2. 【26】設置自動滅火系統放寬至 1800m2 2. 倉庫火載量 50＜Q＜400MJ/m2 區劃面積 800m2 設置自動滅火系統放寬至 10000m2 倉庫火載量 Q＞400MJ/m2 區劃面積 800m2 設置自動滅火系統放寬至 5000m2 英國. 建築物依不同的用途，有不同的區劃面積. 【27】設置自動滅火系統可將區劃面積放寬一倍. （資料來源）資料來源）：本研究：本研究. 第六節火災模擬軟體 FDS 本研究所使用之火災模擬軟體 FDS（Fire Dynamics Simulator），是美國國家標準局（National Institute of Standards and Fire Research Laboratory）建築物與防火研究實驗室（Building and Fire Research Laboratory）所研發之 CFD 火災模擬軟體。FDS 可依使用者之需求設定建築物空間大小、計算格點數、物件尺寸及熱屬性、火源位置、各種消防設備（排煙系統、灑水器、偵測器等）、測點設定（溫度、風速、壓力、CO 濃度等）及其他邊界條件，以針對各種不同的火災情境進行模擬火場中各種火害參數之變化。其計算所得之結果經後視處理軟體 24.

(39) 第二章文獻探討（Smokeview）處理，將所得火場中煙流、氣體溫度分佈、流場分佈等資訊以動畫方式呈現，可快速建立火場的情境、及時掌握火場資訊。 FDS 之軟體的核心為 Navier-Stokes 方程式組，以低馬赫數（ weakly compressible）統御方程式來解析熱驅動的氣體流動現象，著重在煙流及熱傳遞的現象。 1. 流體動力模式（Hydrodynamic Model） FDS 之計算模式有 LES 和 DNS 兩種選擇，其依據計算目的及計算格點之解析度而定。其基礎之守恆方程式簡介如下：質量守恆方程式 ∂ρ + ∇ ⋅ ρu = 0 ∂t. 2-1. 動量守恆方程式（牛頓第二定律） ∂ ( ρu ) + ∇ ⋅ ρuu + ∇p = ρf + ∇ ⋅ τ ij ∂t. 2-2. 能量守恆方程式（熱力學第一定律） Dp ∂ ( ρh ) + ∇ ⋅ ρhu = + q& ′′′ − ∇ ⋅ q + Φ ∂t Dt. 2-3. 理想氣體方程式 ρRT p= M. 2-4. 其中 ρ ：密度。. u ：速度分量， u = (u, v, w) 。 T ：溫度。 p ：壓力。 h ：焓， h =. ∫. T. T0. c p (T ′)dT ′ 。. 2. 燃燒模式（Combustion Model） FDS 有二種燃燒模式，其選擇依據計算格點之解析度。對於 DNS 計算是直. 接模擬燃料及氧氣之擴散，其燃燒模式以有限率反應（Finite-rate reaction）較為適合。而 LES 計算是在格點尺度不夠細微之狀況下亦能解析燃料及氧氣之擴散，。其燃燒模式可使用混合分率模式（mixture fraction model） 3. 輻射熱傳模式（Thermal Radiation Model）. 對於非散射灰體氣體（non-scattering gray gas）於模擬中之輻射熱傳可經由 25.

(40) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究輻射熱傳方程式進行解析，此方程式對於解析對流熱傳所採用之技術相似於有限。其輻射熱傳方程式（Radiative Transport 體積法（Finite Volume Method, FVM） Equation, RTE）如下所示： s ⋅ ∇I λ ( x, s ) = −[κ ( x, λ ) + σ s ( x, λ )]I ( x, s ) + B( x, λ ) +. σ s ( x, λ ) Φ( s, s ′) I λ ( x, s ′)dΩ 4π ∫4π 2-5. 其中 I λ ( x, s ) 是波長 λ 之輻射強度， s 是輻射強度之方向向量， κ ( x, λ ) 和. σ s ( x, λ ) 分別為吸收和發散係數，而 B( x, λ ) 是放射源。在每項守恆方程式強調速度輻散（velocity divergence）和渦度場（vorticity field）之重要性。並且 FDS 依據 Boussinesq equations 將溫度、密度與壓力區分. ，其如下所為空間平均項（spatially averaged quantity）與擾動項（perturbation）示：. ~ T = T0 (t ) 1 + T ρ = ρ (t )(1 + ρ~ ). 2-7. v v p (r , t ) = p 0 (t ) − ρ 0 (t ) gz + ~ p (r , t ). 2-8. (. ). 2-6. 0. 空間平均項可由絕熱過程（adiabatic process）表示如下： v v v V dp 0 γ − 1 p 0 ∫ u ⋅ dS + = qdV + k ∇ T ⋅ d S ∫∂Ω ∂Ω γ dt γ ∫Ω. (. ). 2-10. p0 = ρ 0 RT0. ρ 0  p0   = ρ ∞  p ∞ . 1/ γ. 2-11. 而速度、溫度與壓力的擾動項則可表示成： ~ ∂T v ~ ~  v dp  + u ⋅ ∇T = 1 + T ∇ ⋅ u + 0  ∂t dt   v 1 ∂u v v v − u × ω + ∇H = (ρ − ρ ∞ )g + f + ∇ ⋅ τ ρ ∂t v v ∂(∇ ⋅ u ) ∇2 H = − −∇⋅F ∂t. (. ). [. 其中 H ：總壓力， H =. ~ p. ρ0. +. v2 u. ρ. [. 2-12. ]. 2-13 2-14. 2-15. 2. v 1 v v v F = −u × ω − ( ρ − ρ ∞ )g + f + ∇ ⋅ τ. 26. 2-9. ]. 2-16.

(41) 第二章文獻探討綜合上述，FDS 由 2-13 式的能量方程式、2-14 式的動量方程式、2-15 式的總壓力方程式以及 2-10 式至 2-12 式的空間平均壓力、密度與溫度方程式聯立求解計算區域的速度、溫度、密度與壓力。在統御方程式的數值方法方面，FDS 對空間座標的微分項採用二階中央差分法，時間的微分項則以顯性二階 Runge-Kutta 法離散化。至於 Poisson 方程式中之總壓力微分方程式則利用快速傅. 利葉轉換法（Fast Fourier Transform）直接求解。. 27.


(43) 第三章自動撒水設備性能評估實驗. 第三章自動撒水設備性能評估實驗本章節針對不同撒水滅火設備（一般反應型、快速反應型撒水頭）對區劃不同條件（高度或火載量）下之效能進行評估。. 第一節實驗設計為了解撒水效能與火災熱流對於撒水頭之作動影響，實驗使用不同直徑之油，以正庚烷、異丙醇為燃料置於可調整高度的盤（30cm、45cm、60cm、75cm）升降台上（如圖 3-1），藉此變換不同之天花板高度（3m、3.5m、4m、4.5m、5m），，用以量測溫度及作動時間。實驗所並於天花板設置熱電偶及撒水頭（如圖 3-2）用之一般型撒水頭 RTI 值為 105，快速反應型撒水頭 RTI 值為 33(如圖 3-3)，皆通過國內消防檢測機構之認證；本研究以正庚烷、異丙醇為燃料將可瞭解燃料發煙性對撒水頭作動之影響。. 圖 3-1 實場測試實驗配置圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究 29.

(44) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 2.8m. 2.8m. 1m. 1m. 1m. 為熱通量計. 1m. 為熱電偶. 1m. 1m. 為撒水頭. 圖 3- 2 實場測試儀器配置俯視圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 圖 3- 3 一般型與快速型撒水頭一般型與快速型撒水頭（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 30.

(45) 第三章自動撒水設備性能評估實驗. 第二節實驗結果與討論實驗結果與討論在正庚烷燃料實驗中，共使用了 3 種油盤，分別為 30cm、45cm 及 60cm，圖 3-4 為正庚烷各尺寸油盤熱釋放率，30cm 油盤約為 80kW、45cm 油盤約為 200kW、60cm 油盤約為 380kW。圖 3-5 為 30cm 油盤對應各高度天花板所量測. 之溫度，在 30cm 油盤中，因溫度皆未超過 60℃，故撒水頭皆無作動。圖 3-6 為 45cm 油盤對應各高度天花板撒水頭作動時間，圖 3-7 為所量測溫度，在 45cm 油. 盤中，3m、3.5m 及 4m 天花板高度下之撒水頭皆有作動，4.5m 及 5m 未作動，各高度對應作動溫度如表 3-1 所示，作動溫度約在 74～85℃間，且快速型作動時間並未較一般型快。圖 3-8 為 60cm 油盤對應各高度天花板撒水頭作動時間，圖 3-9 為所量測溫度，在 60cm 油盤中，天花板在各高度下撒水頭皆有作動，各高. 度對應作動溫度如表 3-2 所示，作動溫度約在 74～85℃間，與 45cm 油盤相似，另快速型作動時間亦未較一般型撒水頭快。在異丙醇燃料實驗中，因異丙醇之熱釋放率與發煙量皆小於正庚烷，故在實驗部分把油盤尺寸加大 15cm，分別為 45cm、60cm 及 75cm，圖 3-10 為異丙醇各尺寸油盤熱釋放率，45m 油盤約為 150kW、60cm 油盤約為 280kW、75cm 油盤約為 500kW。圖 3-11 為 45cm 油盤對應各高度天花板所量測之溫度，在 45cm 油盤中對應各天花板高度最高溫度雖有超過 70℃，但撒水頭皆無作動。圖 3-12 為 60cm 油盤對應各高度天花板撒水頭作動時間，圖 3-13 為所量測溫度，在 60cm 油盤中，3m 及 3.5m 天花板高度下之撒水頭皆有作動，而 4m 一般型撒水頭有作動，4.5m 及 5m 未作動，各高度對應作動溫度如表 3-3 所示，作動溫度約在 76 ～85℃間，且快速型作動時間並無較快於一般型，特別是高度 4m 時，一般型有作動而快速型沒有作動。圖 3-14 為 75cm 油盤對應各高度天花板撒水頭作動時間，圖 3-15 為所量測溫度，在 60cm 油盤中，天花板高度除 5m 以外其餘撒水頭皆有作動，各高度對應作動溫度如表 3-4 所示，作動溫度約在 76～94℃間，這與 60cm 油盤有較大的落差，且快速型作動時間並無較快於一般型。. 因兩種撒水頭之設定作動溫度皆為 68℃，故熱氣溫度未超過 68℃甚多時，撒水頭則未作動。天花板較低時，快速反應型撒水頭大多比一般型撒水頭較快作動，但作動時間差異不大。天花板較高時，快速反應型撒水頭可能甚至比一般型撒水頭更慢作動。. 31.

(46) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 700 45cm-hp 600. 60cm-hp 30cm-hp. 500. ) 400 W k( R R H 300 200 100 0 0. 100. 200. 300. 400. 500. Time(sec). 圖 3- 4 正庚烷油盤熱釋放率圖正庚烷油盤熱釋放率圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 160. 30cm-hp(3m) 30cm-hp(3.5m). 140. 30cm-hp(4m) 30cm-hp(4.5m). 120. 30cm-hp(5m). T emperature( ). ℃. 100 80 60 40 20 0. 100. 200. 300. 400. Time(sec). 圖 3- 5 正庚烷 30cm 油盤溫度圖 32. 500. 600.

(47) 第三章自動撒水設備性能評估實驗. （資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 350 作動時間 (sec). 300 250 200 150. 一般型快速型. 100 50 0 3m. 3.5m. 4m. 4.5m. 5m. 天花板高度(m). 圖 3- 6 正庚烷 45cm 油盤撒水頭作動時間圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究 160 45cm-hp(3m) 45cm-hp(3.5m). 140. 45cm-hp(4m) 45cm-hp(4.5m). 120. 45cm-hp(5m). T em p eratu re(. ). ℃. 100. 80. 60. 40. 20 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. Time(sec). 33.

(48) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 圖 3- 7 正庚烷 45cm 油盤溫度圖（資料來源）：料來源）：本研究）：本研究表 3- 1 正庚烷 45cm 油盤撒水頭作動溫度. 天花板高度. 一般型. 快速型. 3m. 85.7℃. 84.3℃. 3.5m. 76.4℃. 74.6℃. 4m. 82.6℃. 80.7℃. 4.5m. 無. 無. 5m. 無. 無. （資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 350 作動時間 (sec). 300 250 200 150. 一般型快速型. 100 50 0 3m. 3.5m. 4m. 4.5m. 5m. 天花板高度(m). 圖 3- 8 正庚烷 60cm 油盤撒水頭作動時間圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 34.

(49) 第三章自動撒水設備性能評估實驗. 160 60cm-hp(3m) 60cm-hp(3.5m). 140. 60cm-hp(4m) 60cm-hp(4.5m). T em p eratu re(℃ ). 120. 60cm-hp(5m) 100. 80. 60. 40. 20 0. 100. 200. 300. Time(sec). 400. 500. 600. 圖 3- 9 正庚烷 60cm 油盤溫度圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究表 3- 2 正庚烷 60cm 油盤撒水頭作動溫度. 天花板高度. 一般型. 快速型. 3m. 78.5℃. 74.8℃. 3.5m. 85.1℃. 73.4℃. 4m. 84.2℃. 79.3℃. 4.5m. 80.2℃. 79.5℃. 5m. 85.6℃. 80.7℃. （資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 35.

(50) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 700 45cm-IPA. 600. 60cm-IPA 75cm-IPA. 500. ) 400 W k( R R 300 H 200 100 0 0. 100. 200. Time(sec). 300. 400. 500. 圖 3- 10 異丙醇油盤熱釋放率圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究 160 45cm-IPA(3m) 45cm-IPA(3.5m). 140. 45cm-IPA(4m) 45cm-IPA(4.5m). 120. 45cm-IPA(5m). T e m p e ra t u re ( ). ℃100 80. 60. 40. 20 0. 100. 200. 300. 400. Time(sec). 圖 3- 11 異丙醇 45cm 油盤溫度圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究 36. 500. 600.

(51) 作動時間 (sec). 第三章自動撒水設備性能評估實驗. 350 300 250 200 150 100 50 0. 一般型快速型. 3m. 3.5m. 4m. 4.5m. 5m. 天花板高度(m) 圖 3- 12 異丙醇異丙醇 60cm 油盤撒水頭作動時間圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究 160 60cm-IPA(3m) 60cm-IPA(3.5m). 140. 60cm-IPA(4m) 60cm-IPA(4.5m). 120. 60cm-IPA(5m). ) ℃ (e 100 r tua re p 80 m e T 60. 40. 20 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. Time(sec). 圖 3- 13 異丙醇 60cm 油盤溫度圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究 37.

(52) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 表 3- 3 異丙醇 60cm 油盤撒水頭作動溫度. 天花板高度. 一般型. 快速型. 3m. 84.8℃. 79.9℃. 3.5m. 80.3℃. 81.1℃. 4m. 75.9℃. 無. 4.5m. 無. 無. 5m. 無. 無. 作動時間 (sec). （資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 350 300 250 200 150 100 50 0. 一般型快速型. 3m. 3.5m. 4m. 4.5m. 5m. 天花板高度(m) 圖 3- 14 異丙醇 75cm 油盤撒水頭作動時間圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 38.

(53) 第三章自動撒水設備性能評估實驗. 160. 75cm-IPA(3m) 75cm-IPA(3.5m). 140. 75cm-IPA(4m) 75cm-IPA(4.5m) 120. 75cm-IPA(5m). ) ℃ ( 100 er tu ar e p m 80 e T 60. 40. 20 0. 100. 200. 300. 400. 500. 600. Time(sec). 圖 3- 15 異丙醇 75cm 油盤溫度圖（資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究表 3- 4 異丙醇 75cm 油盤撒水頭作動溫度. 天花板高度. 一般型. 快速型. 3m. 94.7℃. 81.2℃. 3.5m. 89.1℃. 76.6℃. 4m. 84.8℃. 83.4℃. 4.5m. 81.9℃. 79.5℃. 5m. 無. 無. （資料來源）：資料來源）：本研究）：本研究. 39.


(55) 第四章電腦數值模擬結果. 第四章電腦數值模擬電腦數值模擬結果數值模擬結果我國建築技術規則設計施工編第四章防火區劃第 79 條規定：「防火構造建築物總樓地板面積在一、五 00 平方公尺以上者，應按每一、五 00 平方公尺，以具有一小時以上防火時效之牆壁、防火門窗等防火設備與該處防火構造之樓地板區劃分隔。防火設備並應具有一小時以上之阻熱性。前項應予區劃範圍內，如備有效自動滅火設備者，得免計算其有效範圍樓地面板面積之二分之一」。因此，設置「自動滅火設備」可放寬「防火區劃」面積至多至 3000 平方公尺。本章節藉火災模擬軟體 FDS，模擬分析區劃面積、火災危害度與人員避難逃生之關聯性，探討設置「自動滅火設備」是否可放寬防火區劃至 3000 平方公尺。. 第一節區劃空間與火災模擬規劃本研究藉由火災模擬軟體 FDS 4.07 版，計算分析 1500m2 及 3000m2 區劃分隔之空間，模擬一最嚴重之情況，將火災成長率設定為極快速，發熱量依內政部建築研究所「建築物防火避難安全性能驗證技術手冊」中之百貨商場每一平方公尺 480MJ/m2 設置，引火源設定於區劃空間中心，分析比較在不同高度（3.6m、7.2m）不同通風條件（開窗、機械換氣）下，區劃面積 1500m2 與 3000m2+ 自動滅火設備。依避難安全界定基準在防火工程手冊 SPFE Handbook（1995），與紐西蘭設計指針（Design Guide）中火場危害指標即採用 SFPE Handbook 及英國 SBI 施行之設計法規（1994）採用燃燒產生之毒性氣體、煙遮光率及熱輻射對人體之極限值定為標準數值之內容，規定如表 4-1～4-3 所列。模擬量測分析區劃面積內之熱氣流溫度、煙層下降時間、火場能見度、火場氧濃度與牆面背溫等火場危害因子，區劃空間與火災模擬規劃如圖，模擬條件整理如表 4-4。. 41.

(56) 自動撒水滅火設備與區劃延燒驗證研究. 表 4- 1 人體承受危害程度指標值分析表危害類型熱對流煙透光率氧氣. 承受極限熱對流溫度≦65℃（不能超過 30min 以上曝露時間）在煙層下能見度不能低於 2m CO≦1400ppm（小孩能承受之時間只有大人的一半） HCN≦80ppm、O2≧12％、CO2≦5％（以上氣體濃度範圍一般僅能承受 30min）. 輻射熱. 熱煙層輻射熱對流≦2.5kW/m2（在此範圍下，熱煙層溫度約 200℃；高於此值，可承受時間將低於 20 秒）. （資料來源）： Handbook 資料來源）：SFPE ）：表 4- 2 燃燒產生毒性氣體人體危害極限值 5min 曝露. 化學產物. 30min 曝露. 無法忍受. 死亡. 無法忍受. 死亡. CO. 6000ppm. 12000ppm. 1400ppm. 2500ppm. 低氧. ＜13％. ＜5％. ＜12％. ＜7％. CO2. ＞7％. ＞10％. ＞6％. ＞9％. （資料來源）： Handbook 資料來源）：SFPE ）：表 4- 3 煙遮光率所能承受之極限值場所. 房間內最小能見度. 小房間. 2m. 其他房間. 10m. （資料來源）： Handbook 資料來源）：SFPE ）：. 42.