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

全文

(1)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. 內政部建築研究所. 委託研究報告. 中華民國 96 年 12 月.

(2) 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. 內政部建築研究所委託研究報告. 九十六年. (.

(3) PG9603-0106 096301070000G1012. 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. 受委託者. :社團法人中華消防及減災學會. 研究主持人:趙鋼協同主持人:崔朝陽研究員. :溫渭洲. 研究助理. :黃麒然葉富安. 內政部建築研究所. 委託研究報告. 中華民國 96 年 12 月.

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(5) 目次. 目次目次.................................................................................................. I 表次............................................................................................... III 圖次................................................................................................. V 摘要..............................................................................................VII 第一章緒論 ..................................................................................1 第一節研究緣起及研究目的 ...................................................1 壹、研究緣起 ......................................................................1 貳、研究目的 ......................................................................1 第二節研究方法及流程 ...........................................................1 壹、研究方法 ......................................................................1 貳、研究流程 ......................................................................2 第三節預期成果及效益 ..........................................................4 壹、預期成果 ......................................................................4 貳、預期效益 .....................................................................4 第二章文獻回顧 ............................................................................5 第一節建築物火災案例 .........................................................11 第二節建築物火災成長與預防 .............................................18 第三章國內外法規介紹 ...............................................................25 第一節國內法規介紹 .............................................................25 第二節日本法規 .....................................................................47 第三節美國法規 .....................................................................50 第四節防火區劃與面積 .........................................................55 第四章案例探討 ...........................................................................57 第一節前言 .............................................................................57 第二節火災危險度評估簡介 .................................................58 壹、火災危險度評估之研究 ............................................58 貳、NFPA 101 A 火災危險度評估簡介..........................59 第三節火災危險度調查準則 .................................................64 第四節案例簡介與建築物現地調查 .....................................68 壹、前言 ............................................................................68 I.

(6) 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. 貳、建築物現況調查 ........................................................68 參、進行火災電腦模擬調查分析 ....................................69 第五章電腦數值模擬結果 ...........................................................71 第一節前言 .............................................................................71 第二節區劃空間與火災模擬規劃 .........................................71 第三節模擬結果分析 .............................................................74 壹、釋熱率 ........................................................................74 貳、避難安全界定基準 ....................................................75 參、熱氣流溫度 ................................................................76 肆、熱煙下降時間 ............................................................80 伍、能見度 ........................................................................81 陸、CO 及 CO2 分析 .......................................................83 柒、危害指標臨界時間分析 ............................................83 第四節區劃空間內自動滅火設備分析 .................................85 壹、前言 ............................................................................85 貳、區劃空間與自動撒水設備配置 ................................85 參、模擬結果 ....................................................................86 第五節避難時間計算 .............................................................89 壹、避難時間的評估 ........................................................92 第六章結論與建議 .......................................................................97 第一節結論 .............................................................................97 第二節建議 .............................................................................98 附錄一期中報告審查意見回覆 ...................................................99 附錄二專家座談會議紀錄 .........................................................101 附錄三期末報告審查意見回覆 .................................................105 參考書目......................................................................................111. II.

(7) 表次. 表次表 2-1 火災死亡原因比較表..................... 13 表 2-2 建築物防災區劃之類型................... 21 表 3-1 建築技術規則建築設計施工篇防火構造規定 . 25 表 3-2 應為防火構造建築物..................... 26 表 3-3 防火構造建築物之防火時效............... 27 表 3-4 三小時以上防火時效之樑、柱............. 27 表 3-5 二小時以上防火時效之牆壁、樑、柱、樓地板28 表 3-6 一小時以上防火時效之牆壁、樑、柱、樓地板29 表 3-7 半小時以上防火時效之非承重外牆、屋頂及樓梯 ......................................... 30 表 3-8 防火門窗設置規定....................... 31 表 3-9 建築技術規則建築設計施工篇防火區劃規定 . 34 表 3-10 防火區劃面積與設有自動滅火設備場所防火區劃面積放寬 ............................... 39 表 3-11 防火區劃面積與設有自動滅火設備場所防火區劃面積放寬 ............................... 40 表 3-12 建築物用途分類別...................... 41 表 3-13 自動撒水設備設置規定.................. 42 表 3-14 應設置自動撒水設備之場所.............. 44 表 3-15 應設置水霧、泡沫、乾粉、二氧化碳滅火設備之場所 ................................... 46 表 3-16 自然式煙控制之要求.................... 47 表 3-17 防火區劃(面積區劃）................... 48 表 3-18 NBC 建築法規對建築物自然式煙控制之要求 50 表 3-19 UBC 建築法規有關自然式煙控制要求 ...... 52 表 3-20 國際建築規範建築面積規定.............. 53 表 3-21 設有自動滅火設備場所，防火區劃面積放寬規定 ....................................... 55 表 3-21 設有自動滅火設備場所，防火區劃面積放寬規定(續) ................................... 56 III.

(8) 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. 表 4-1 CFSES 軟體中有關火災危險度評估項目 ..... 59 表 4-2 CFSES 軟體中 6 項評估指標細部計算所需參數表 ......................................... 63 表 4-3 火災危險度調查評估表................... 64 表 4-4 火災電腦模擬計算調查項目表............. 70 表 5-1 模擬設定參數........................... 73 表 5-2 人體承受危害程度指標值分析表........... 76 表 5-3 燃燒產生毒性氣體人體危害極限值 ......... 76 表 5-4 煙遮光率所能承受之極限值............... 76 表 5-5 火場中熱氣流平均溫度................... 77 表 5-6 熱煙平均下降達 1.8 公尺所需時間分析表 ... 81 表 5-7 各區劃空間能見度....................... 82 表 5-8 各危害指標臨界時間分析................. 84 表 5-9 模擬設定參數........................... 86 表 5-10 步行速度 ............................. 89 表 5-11 可參考引用步行的類似場所用途範例 ...... 89 表 5-12 有關居室收容人員密度.................. 90 表 5-13 區劃與避難時間表...................... 96. IV.

(9) 圖次. 圖次圖 1-1 研究流程圖 ............................. 3 圖 2-1 火災發生次數趨勢圖..................... 11 圖 2-2 歷年火災發生次數圖..................... 12 圖 2-3 火災死亡人數趨勢圖..................... 12 圖 2-5 95 年火災死亡原因比較圖 ................ 14 圖 2-6 建築物居室火災延燒擴大主要途徑 ......... 17 圖 2-8 建築物防火(煙)區劃之構成示意圖 ......... 22 圖 2-9 安全區劃的種類......................... 23 圖 4-1 CFSES 軟體火災危險度評估示意圖 ......... 62 圖 4-2 火災危險度調查流程..................... 64 圖 4-3 案例建築物地下 2 層地下商場平面圖 ....... 69 圖 5-1 區劃空間與火災模擬規劃配置圖........... 72 圖 5-2 起火點 1 區劃空間釋熱率曲線............. 74 圖 5-3 起火點 1 區劃空間釋熱率曲線............. 75 圖 5-4 各區劃空間平均熱氣流溫度曲線........... 78 圖 5-5 火場中 30 分鐘末熱氣流平均溫度示意圖 .... 79 圖 5-6 起火點 1 熱煙下降平均高度曲線........... 80 圖 5-7 起火點 2 熱煙下降平均高度曲線........... 81 圖 5-8 各區劃空間能見度示意圖................. 82 圖 5-9 撒水頭配置圖........................... 85 圖 5-10 撒水設備動作前後釋熱率曲線圖 .......... 87 圖 5-11 撒水頭動作前後火勢圖.................. 88. V.

(10) 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. VI.

(11) 摘要. 摘要關鍵字：防火工程、防火區劃、規格式法規、FDS、避難時間. 一、研究緣起建築物為人民所需要之活動空間，在建築物之中有各類型態之用途，提供生活上食、衣、住、行等各樣各式商品。除了各別大樓所居住之住宅之外，其餘建築物可以分為工業、商業用途，而在大面積之建築物之中，就需要加強各類防火區劃行為之防範與研究分析，這些面積廣大及用途複雜之商場、賣場、辦公大樓，除傳統零售店外，尚有超級市場(supermarkets)、電影院、美食街、遊樂場、停車場、辦公室、捷運地下街．．．．等各式用途，因各類場所之屬性不同，發生火災的情境與規模亦不相同，在同一地方販賣不同種類物品，其各物品所產生之火載量也不相同，故在建築物之中應加強各類防火區劃之規劃，以達到良好之目標，否則一旦發生火災，很易產生整體性燃燒之情形且容易波及到相關建築物之運作。目前國內對於建築物區劃延燒之設計，絶大部分係依據建築法體系之建築技術規則及消防法體系之各類場所消防安全設備設置標準，因係屬傳統之條例式法規，其最大優點在於操作容易，例如消防安全設備種類、放水量、排煙量、避難距離、出口寬度……等，對於一般空間建築物或單純用途場所，尚能滿足需求，但對於如捷運車站、大型百貨商場、體育館、超高層建築物等特殊建築物，就會暴露出法規不足之情形，且各類場所消防安全設備設置標準對於建築物區劃延燒之防止與各類場所之相關規定較為缺乏，因此本研究在於利用火災成長預測方程式（FDS）加強建築物區劃延燒之行為了解，加強各類延燒控制之設計，以減少人命之傷亡與財產之損失。. 二、研究方法及過程研究中主要以文獻探討法、工程分析調查法、電腦模擬評估方法等諸方法進行議題的研究。研究工作從蒐集相關文獻及建築物火災案例開始，所蒐集資料包括國內、日本、美國相關法規，彙整有關建築物防火區劃規定之法規，再整合各項火災危險度. VII.

(12) 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. 評估方法的調查象目與選定之建築物現況調查進行火災電腦模擬調查分析，最後，藉由電腦數值模擬分析的結果並經過專家會議的研討與補充，以進一步得出結論與建議。. 三、重要發現與研究成果本研究綜合前述研究方法與工作進度的規劃，在一年之內達成之主要研究成果簡要說明分列如下: (一)對建築發展短中長期方面預期貢獻 1.. 搜集國內外世界各國自動滅火設備及防火區劃面積法規法規，透過國內外學術期刊、論文報告、機關網站，說明世界各國（包含美、日、歐及紐澳地區）法規，及學理上區劃與自動滅火設備的影響，應否修法及如何進一步研究之建議。. 2.. 蒐集彙整現有火災危險度的研究方法、模擬軟體、實驗方法。. 3.. 建立火災危險度調查表格及其調查準則，選定高危險度超過 3000 平方公尺之實際案例，並實際實地調查捷運地下街商家現況。. 4.. 建立模擬模型比較分析有無區劃及撒水之差別，並評估評估火災成長與消防安全設施及避難時間之關係。. (二)評估火災成長與消防安全設施及避難時間之關係，對大型商場及大型場所在規劃評估消防安全設施及避難時間時，本研究可提供參考。 (三)本計畫將訓練兩個碩士以及一個碩士生，對於參與研究之人員除了可學習消防安全設施之相關專業知識外，並能藉由研究與資料蒐集之過程，學習各類研究與資料分析、彙整之能力，如此更能進一步的為防火區劃領域培植研究人力。. 四、建議事項在所得出的結論基礎上，本研究提出以下之建議: (一)立即可行之建議事項 1.. 經本究案歸納火災危險度評估標準可採用構造、危險物品之區隔、垂直向開口通道、灑水系統、火警警報系統、內部裝修、煙霧偵測、煙控系統、屋外出入. VIII.

(13) 摘要. 口通路、出口逃生通道、走廊及居室之間隔以及每年避難演練次數。 2.. 經本研究案 FDS 火災模擬計算調查項目需包含:結構物的配置、防火避難設施、內部裝修、空間氣象(平時溫度、平時氣流)、代表性燃燒反應物(分子量、 CO 產量等)、可燃物(種類以及數量等)、空調系統(出風口位置、出風量等)以及消防設備。. 3.. 無論起火點位置為何，區劃空間面積愈大者，其熱容量亦大，各危害指標達臨界點時間愈久。. 4.. 對於相同之區劃空間面積，起火點於區劃中心附近者(起火點 2)，其達危害臨界點時間較起火點位於區劃邊緣者(起火點 1)快速。. 5.. 在本研究中發現若最大釋熱率為 5MW，天花板高度 3.5 公尺條件下，區劃空間面積在 3,000 平方公尺以上者，其 30 分鐘末氣流平均溫度不超過 65℃。. 6.. 在比較氣流平均溫度、煙層下降及能見度等危害指標達臨界點時間後發現，以煙層下降至 1.8m 臨界點所需時間最短，具人員避難安全設計決定性角色，各不同區劃空間面積皆然。. 7.. 當防火區劃面積 1500 平方公尺，T1=125≦rT1=155，△T=rT1-T1=30Sec，故 1500 平方公尺區劃在逃生避難時間為安全。區劃面積 2000 平方公尺，T1=167 ≦rT1=179，△T=179-167=12 秒，仍然 T1＜rT1，惟餘裕時間僅差 12 秒，為了安全性之考量，故不建議將法規放寬至 2000 平方公尺。. (二)中長期建議事項建議一主辦機關：縣市政府協辦機關：消防局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:中長期建議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％. IX.

(14) 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. 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。. 建議二主辦機關：縣市政府協辦機關：消防局當防火區劃設計時，如以性能式防火設計上可不受法規防火區劃面積之限制:中長期建議從本研究中得知，惟由火災模擬分析之溫度、煙下降能見度分析等危害程度， 2. 2000m 防火區劃之煙層下降時間皆為 2 倍故以性能式防火設計上可不受法規防火區劃面積之限制。. X.

(15) 摘要. The research of the control technology that building zoning spreads (I) ---Put out a fire equipment and zoning spread and substitute making investigations automatically. ABSTRACT Key words: Fire prevention project, fire prevention zoning, specification type regulation, FDS, , time of taking refuge automatically I. introduction Activity space needed by people in building, have use of attitude all kinds of among building, offer in life food, clothing, live in, various kinds of various types of item of doing etc.. Except outside the house that the building lives specifically, other buildings can be divided into industry, commercial use, in the building of the large area, need to strengthen the strick precautions of all kinds of fireproofing zoning behaviors and research and analyse, these market, sales field, office block with vast area and with complicated use, besides traditional retail shop, still have supermarkets (supermarkets) , the cinema, cuisine variety street, amusement park, parking area, office, victory transport the underground street. Wait for various types of uses, because the attribute of all kinds of places is different, it is also not the same that situation and scale of the fire take place, traffic different kinds articles in the same place, fire year that its every article produces quantity is not the same, so should strengthen the planning of all kinds of fireproofing zoning in the building, in order to reach the good goal, otherwise once the fire takes place, it is very apt to produce the situation and apt to involve to the operation of the relevant buildings that globality burn. Domestic design to that building zoning spread at present, the major part department sets up the standard according to the building technology rule of the building law system and all kinds of place fire control safety devices of the fire protection law system, because. XI.

(16) 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. it is a traditional regulations type regulation, its greatest advantage lies in that it is easy to operate, for example the safety devices kind of fire control, turning on the water amount, amount of cigarette arranged, taking refuge in the distance, exporting the width, To the general space building or the simple use place, can still satisfy the demands, but transport such special buildings as station, large-scale emporium, gymnasium, ultra high-story building,etc. to for instance, victory, will expose the situation with insufficient regulation, and all kinds of relevant regulations of setting up preventing from and all kinds of places where the standard spread to building zoning of safety devices of fire control of place are comparatively scarce, so this research lies in utilizing fire to grow up and predict the equation preface ( FDS) Understand the behavior of strengthening building zoning and spreading, strengthen all kinds of designs spreading and controlling, in order to reduce the losses of injuries and deaths and property of the human life. II. Research Method and Procedures Probe into the law, project and analyse that assesses all such methods as the method,etc. and carries on the research of the topic in the investigation method, computer simulation with documents mainly while studying. Research work begins from collect relevant documents and building fire cases, collect materials include domestic, Japan, U.S.A. relevant regulation, remit whole relevant building fire prevention the regulation stipulated in zoning, and then combine the degrees of investigations of assessing the method of every fire hazard and investigate with the selected building present situation that investigates and analyses the computer simulation of the fire like the eye, finally, the result analysed with the numerical simulation of the computer and passing the discussion and supplement of the specialists meeting, in order that the conclusion and suggestion happen further. III. Important Findings This comprehensive planning of above-mentioned research approach and working progress of research, the main research results brief illustration reached within one year is divided and arranged as follows: (i). Develop anticipated contribution of the short medium and long-term respect to the building. 1.. Collect domestic and international countries all over the world put out a fire equipment and fire prevention zoning area regulation regulation automatically, through domestic and international academic periodical, thesis report, organ's. XII.

(17) 摘要 website, state the countries all over the world (include the United States and Japan, Europe and area of Australia of knob) Regulation, and it study the science have by zoning should last law with lasting influence of equipment automatically and what suggestions not study further. 2.. Collect and gather together the whole existing fire hazard research approach, simulation software, experiment method of degree.. 3.. Set up one degree of investigations form of fire hazard and investigation criterion, select high dangerous degree it over real case of 3000 sq.m.s, transport the present situation of trade company of underground street in and the actual field investigation victory.Establish simulation model comparative analysis have zoning and let difference of water go, assess fire grow up the relation with the safety devices of fire control and time of taking refuge.. (ii) Relation with the safety devices of fire control and time of taking refuge that the assessment fire grows up, to the large-scale market and large-scale place when assess the safety devices of fire control and time of taking refuge in planning, this research can offer reference. (iii) This plan will train two masters and a Master degree candidate, for participating in the personnel that study besides can study the relevant professional knowledge of the safety devices of fire control ing, and the course that can be collected with research and materials, study all kinds of research and analysis, gather together whole ability, can cultivate the manpower of studying in order to fire prevention in the zoning field furtherly so. IV.Suggestion and Recommendations On the basis of conclusions drawn, originally research and propose the following suggestions: (i) For Immediately strategies 1.. Summing up one degree of standards of assessing of fire hazard through originally studying carefully case can be adopted and constructed, the district of the dangerous article separates, vertical to the opening passway, sprinkle water systematically, warning system of the fire alarm, the inside fitting, smog are detected and examined, the cigarette accuses of goes out in the thorough fare of the entry, exports and separates among the passway for escaping, corridor and room and takes refuge and carries on the exercise of the number of times every year in the system, rooming.. XIII.

(18) 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. 2.. Whether fire simulation of FDS calculate and investigate the project takes to include by research case this. Disposition, fireproofing, structure of thing take refuge facility, inside fitting, space meteorological phenomena (temperature, air current at ordinary times at ordinary times) , the representativeness burning reactant (molecular weight, CO output,etc.) , the flammable thing (kind and quantity,etc.) , the air conditioner system (the position of air outlet, amount of wind published,etc.) And fire-fighting equipment.. 3.. Break out a fire why it will be some position, space area getting heavy zoning have, its hot capacity is also heavy, each endanger the indicator and reach critical point time long.. 4.. As to the same zoning space area, on zoning near the centre person on fire some (on fire 2 a bit) ,Their up to and endangers some on more fire persons who lies in zoning edge of critical point time (a a bit on more fire 1) Fast.. 5.. It finds to be if most heavy to clear up hot rate 5MW, ceiling under the 3.5 terms height among research this, the area of zoning space, in 3,000 sq.m. of the above ones, the average temperature of the air current does not exceed 65 degrees Centigrade its the end 30 minutes.. 6.. In comparative air current average temperature, cigarette layer drop and visibility find after it reaches critical point time to endanger the indicatoring, drop to 1.8m critical point necessary most short time with cigarette layer, have personnel is it design the decisive role safely to take refuge, variant zoning space is all right in area.. 7.. Look on the area of zoning of 1500 sq.m. as and fire prevention, T1=125 ≦ rT1=155，△T=rT1-T1=30 Sec, so 1500 zoning is it take refuge time as safe to flee for one's life. The area of zoning is 2000 sq.m., T1=167≦rT1=179，△T=179167=12 second, still T1<rT1, only I only to 12 seconds abundant time, for the doing in the test amount of the security, so not propose relaxing the regulation to 2000 sq.m... (ii)For long-term strategies: 1.. There are persons who spreads water equipment in accordance with the law in the building, its fire spreads the possibility out of control is greatly reduced, pass the evidence of foreign relevant statistical data, the fireproofing zoning of certain area in the building, there are persons who puts out a fire equipment automatically, then the. XIV.

(19) 摘要 area of zoning must relax 1/2 of the regulations to tie in principle rationally, only building zoning area with let go water equipment can totally mutual to substitute or set up area of zoning restrain from at all automatically all kinds of restriction, under having 5% of the invalid risks besides to spread water system to consider, propose that there are buildings which spreads water equipment that can totally substitute or not have the area of zoning to limit mutually at all, but need to make other control measures and answer separately. 2.. Learn from this research, only the extent of injury that the temperature, cigarette analysed by fire simulation drop visibility and analyse,etc.,2000m2 fires prevention on cigarette storey of zoning and drops time all for 2 times so fire prevention and design getting on and is not fired prevention the restriction of the area of zoning by the regulation with performance type.. XV.

(20) 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. XVI.

(21) 第一章緒論. 第一章. 緒. 論. 第一節研究緣起及研究目的壹、研究緣起建築物為人民所需要之活動空間，在建築物之中有各類型態之用途，提供生活上食、衣、住、行等各樣各式商品。除了各別大樓所居住之住宅之外，其餘建築物可以分為工業、商業用途，而在大面積之建築物之中，就需要加強各類防火區劃行為之防範與研究分析，這些面積廣大及用途複雜之商場、賣場、辦公大樓，除傳統零售店外，尚有超級市場(supermarkets)、電影院、美食街、遊樂場、停車場、辦公室、捷運地下街．．．．等各式用途，因各類場所之屬性不同，發生火災的情境與規模亦不相同，在同一地方販賣不同種類物品，其各物品所產生之火載量也不相同，故在建築物之中應加強各類防火區劃之規劃，以達到良好之目標，否則一旦發生火災，很易產生整體性燃燒之情形且容易波及到相關建築物之運作。. 貳、研究目的目前國內對於建築物區劃延燒之設計，絶大部分係依據建築法體系之建築技術規則及消防法體系之各類場所消防安全設備設置標準，因係屬傳統之條例式法規，其最大優點在於操作容易，例如消防安全設備種類、放水量、排煙量、避難距離、出口寬度……等，對於一般空間建築物或單純用途場所，尚能滿足需求，但對於如捷運車站、大型百貨商場、體育館、超高層建築物等特殊建築物，就會暴露出法規不足之情形，且各類場所消防安全設備設置標準對於建築物區劃延燒之防止與各類場所之相關規定較為缺乏，因此本研究在於利用火災成長預測方程式（FDS）加強建築物區劃延燒之行為了解，加強各類延燒控制之設計，以減少人命之傷亡與財產之損失。. 第二節研究方法及流程壹、研究方法一、文獻探討法（Literature Survey Method）. 1.

(22) 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. 蒐集國內外有關火災區劃之火災案例及探討火災發展模式、驗算模式等有關火災煙控及避難評估之方法及論著、文獻及報告，予以比較分析並歸納整理，以確認火災延燒、煙層下降及避難安全所扮演之角色。二、工程分析調查法（Engineering Analysis Method）以日本相關法令，分析避難人員之避難開始時間、避難行動時間、通過出口所需時間及相關防災區劃、防火區劃之設計行為，評估建築物起火後是否可以逹到避難安全之需求。三、電腦模擬評估方法（Computer Simulation Assessment Method）經由建築物實地量測空間，假設火災火載量、起火位置並將電腦模擬所需參數及資料進行模擬，評估建築物內部火災延燒及防火防煙區劃行為之情形。四、實地調查法（Field Survey）選定特定建築物進行現場消防安全設備檢測及防火避難設施調查與平面空間丈量，包括賣場面積、走道面積、避難距離、排煙量、防火鐵捲門下降時間、撒水頭及探測器位置及出口寬度等資料，並將調查及量測資料鍵入ＦＤＳ模擬系統，加強各模擬實驗之驗證。. 貳、研究流程. 2.

(23) 第一章緒論. 研究主題. 文獻回顧. 建築物防火排煙安全探討. 建築物防火區劃安全理論探討. 日本相關法令介紹. FDS火災模擬軟體介紹. 現場調查. 建築物概要. 實例分析及應用. 消防安全設備與防火區劃設置情況. FDS模擬結果分析. 結果分析. 結論與建議. 圖 1-1 研究流程圖 (資料來源:本研究自行整理). 3.

(24) 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. 第三節. 預期成果及效益. 壹、預期成果一、完成之工作項目及具體成果二、對於國家防災減害預期之貢獻三、參與之工作人員，預期可獲之訓練貳、預期效益ㄧ、對建築發展短中長期方面預期貢獻 (一) 搜集國內外世界各國自動滅火設備及防火區劃面積法規法規，透過國內外學術期刊、論文報告、機關網站，說明世界各國（包含美、日、歐及紐澳地區）法規，及學理上區劃與自動滅火設備的影響，應否修法及如何進一步研究之建議。 (二) 蒐集彙整現有火災危險度的研究方法、模擬軟體、實驗方法。 (三) 建立火災危險度調查表格及其調查準則，選定高危險度超過 3000 平方公尺之實際案例，並實際實地調查捷運地下街商家現況。 (四) 建立模擬模型比較分析有無區劃及撒水之差別，並評估評估火災成長與消防安全設施及避難時間之關係。二、評估火災成長與消防安全設施及避難時間之關係，對大型商場及大型場所在規劃評估消防安全設施及避難時間時，本研究可提供參考。三、本計畫將訓練兩個碩士以及一個碩士生，對於參與研究之人員除了可學習消防安全設施之相關專業知識外，並能藉由研究與資料蒐集之過程，學習各類研究與資料分析、彙整之能力，如此更能進一步的為防火區劃領域培植研究人力。. 4.

(25) 第二章文獻回顧. 第二章. 文獻回顧. 本章將蒐集各文獻，以介紹各專家學者對於各防火區劃之研究，各研究內容如下: 一.自動撒水系統: 鄧治東，許政行先生針對區畫空間內火災排煙設備系統與自動撒水系統交互影響研究，兩系統相互作用時的熱流現象，進行分析在火勢的成長過程中，必須藉有效建築的隔間，消防設備的驅動將火勢掌控住，使所致的災變程度不致擴大。研究結果作為火災事件分析及排煙、自動撒水設備功能評估之用；此外，對相關法規的檢討、釐訂與修改，將可提供具實用性﹝內政部建築研究所 MOIS 891004﹞。李明憲先生就撒水頭功能檢測之研究中提到，由於自動撒水設備具有偵測與撲滅火災的雙重功能，使其成為目前先進國家中，最廣泛採用的消防系統，為生命財產提供適切的防火保護。據先進國家的火警統計資料顯示：自動撒水設備能有效地控制或撲滅 85%~99.8%的火災事件。因此，消防單位與保險業界對其減少人命傷亡及火災嚴重性的功能，均大為認同。為確保撒水設備的可靠性，國際上著名的檢驗機構，為評估撒水頭的動作性能，已發展並適時修訂撒水頭的檢測標準、方法、與程序。而國內，雖已在民國七十四年公佈「密閉型自動撒水頭」的國家標準(CNS11254)，然而迄今尚無相關的檢測機構，更遑論對原始的檢驗標準進行修訂。因此，研究乃針對目前的缺失進行改善，期能趕上先進國家的標準。研究期間，主要針對功能試驗、腐蝕試驗、與熱感元件試驗(包括靜態與動態加熱試驗)所需的實驗設備進行開發，並擬訂相關的檢驗程序與方法。實驗的樣本乃採自多種市售的撒水頭。實驗結果包括各類撒水頭的動作性能、標稱溫度的量測、反應時間指數的量測、與鹽水噴霧腐蝕試驗對撒水頭動作性能的. 5.

(26) 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. 影響。最後，並對撒水頭的製造與 CNS 11254 的修訂提出參考性的建議﹝中央警察大學 083CPU04560003﹞。蔡國保先生就自動撒水設備水力計算之研究提到，自動撒水設備對於初期火勢的鎮壓，有其一定的成效。而在自動撒水設備設計過程中，無論是撒水頭的配置、放水量、放水壓力‥等，都與水力計算息息相關。因此本研究以自動撒水設備的水力計算，作為評估國內目前現有自動撒水設備設計之合理性。整個評估過程中主要是以美國自動撒水設置規範（NFPA 13）中的水力計算法（Hydraulic Calculation Method）、管徑規格法（Pipe Schedule Method），日本撒水設備設計規範及中國大陸自動噴水滅火系統設計規範（GBJ 84-85），作為評估比較的依據。首先在文獻探討中針對各國水力計算應用之公式、自動撒水設備分類及對撒水設備之迷思，作觀念的探討及釐清。其次針對水力計算的影響因素如：撒水頭放水量、撒水頭放水個數、撒水頭防護面積、假想防護面積、放水時間等，進行比較分析。本研究案例進行分析時，選擇高層集合住宅、綜合大樓之電影院及橡膠回收、處理工廠，分別代表不同的危險程度、高度場所，個別計算檢討與各國水力因子設定值間之關係，期能瞭解各因子的實質內涵、各因子間之交互關係並得到符合工程學理設置自動撒水設備水力計算之參數值。最後對於國內目前規格性自動撒水設備之法規，提出結論與建議﹝中央警察大學 088CPU00269005﹞。王證雄先生就自動撒水設備性能法規之應用--以 CPVC 管之配管形式及水力計算為例提到，以氯化聚氯乙烯管（CPVC 管）用於室內停車空間自動撒水設備為例，運用 GoFlow 電腦水力計算軟體，配合實際之設計例，分別採用水力計算法及管徑規格法計算系統摩擦損失，比較不同配管模式及管材其水力計算結果，並與國內傳統之算法加以比較，藉以了解其差異所在。最後，試擬自動撒水設備施工及安裝規範，並完成管徑規格法及水力計算法基準，供主管官署參考﹝中央警察大學 089CPU00269007﹞。二.避難方式:. 6.

(27) 第二章文獻回顧沈子勝先生就建築物避難通道設計之研究提到，建築物之高層化、地下化、密閉化和複雜化無形中提高了建築物火災潛在的危險度，因此對於人命之威脅亦日益增高。如何在此變遷的建築環境中，提昇建築物避難安全性，使人們在火災發生後，得以須順利地避難，以減少人命之傷亡，此乃本文之主要課題。因此，本研究首先籍由文獻之探討，整理出避難在建築物火災中人命安全上所佔的地位和角色，及勾劃出整個避難過程其原則性流程，再將該流程配合火災成長過程及 Marchant 人類逃生時間之觀念，提出達到安全避難之方法；並且，基於某些假設，分別就居室、走廊、樓梯等避難過程中的基本路徑，應用人群流動分析法和容積分析法，提出三者所需之最三寬度。在樓梯寬度之設計上，特別找出各層避難人數與所需樓梯寬度的相關式，以供建築物避難通道設計之參考﹝中央警察大學 077CPU02560004﹞。吳俊毅先生就運用 EXODUS 避難軟體進行避難所需時間提到，地下車站火災災例之發生，顯示於使用捷運系統時旅客安全上確實存在潛在之風險。本研究分別透過美國、日本及我國捷運系統（Department Of Rapid Transit System；DORTS）等方法或模式，進行避難所需時間、避難容許時間兩者之計算、比較，希望瞭解人員避難之問題點何在，達到對地下車站人命安全之評估。第二章，經由對捷運火災災例之介紹及討論，於歸納出地下車站人命安全之影響因素後，進行影響避難時間因素之分析，並介紹美、日及我國對地下車站之避難時間模式。第三章則實際以台鐵車站為對象，藉由日本建築中心之避難計算模式，進行日本模式之應用。經由對居室避難、走廊（通道）避難及樓層避難等三階段避難時間之計算，評估台鐵台北車站避難安全，並進行實際觀察之數值與日本避難模式所得結果之比較，瞭解日本模式對地下車站避難計算、避難安全評估之合適性。於第四章選擇新店線景美地下捷運站為另一個案，依照 NFPA130 及 DORTS 進行要避難人數及避難行動時間之計算。將所得結果之要避難人數，以軟體預設參數值及 NFPA 規定數值之方式輸入 EXODUS 軟體進行前測模擬。EXODUS 避 7.

(28) 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. 難軟體為包含避難者、移動、毒氣、危害及行為五個子模式及子模式間彼此之互動。該軟體可用於處理大量人群，多層樓結構，亦可考量火災危害物對避難者等影響，適用於地下車站及劇（戲）院等大量人群存在之場所。而經前測模擬後，於實際模擬進行前，配合實際觀察車站現場人群之出口動線使用，以修正前測之結果，進行以 DORTS 人數配合實際觀察結果等進行參數設定，最後分析避難模擬結果，進行改善對策之提出。模擬結果發現，地下車站之避難設計若未配合適當之避難引導，於避難路徑會產生避難瓶頸，發生超過 NFPA 130 於 4 分鐘內離開月台層之規定，因此需有適當避難引導計畫或樓梯之增設等應對方案之提出，方可確保該地下車站避難安全﹝中央警察大學 088CPU00269004﹞。三.FDS 模擬: 楊育荃先生針對「建築物火災模式之特性分析及實際案例之應用」提到，於2000 年時，NIST/BFRL（美國國家標準暨技術協會火災實驗室）發展出來一套CFD 火災模擬軟體FDS（ Fire Dynamics Simulator），這兩年來幾乎成為世界各國對於火災研究的使用者所使用最多的電腦火災模擬軟體，但在軟體的使用方面，隨著使用者設定的格點（ Grid ）配置與邊界條件的設定方式不同，可能會導致結果有所不同，本研究希望可以從案例分析中找出其中的不同性，讓未來的火災研究者做為實驗模擬的依據。經過CFD 的火災模式計算後我們可以得到火場中的溫度、壓力、流速、一氧化碳、二氧化碳與煙粒子等重要參數的分佈狀況，進而用這些數據來分析討論火場的情況，透過與建築物人員避難的估算時間做比較，然後針對建築內不良的設計加以改善﹝國立雲林科技大學etd-0509105-174139﹞。柯建明先生針對「大型車站建築之火災煙控系統設計與電腦模擬分析」提到，近年來隨著國際間多起捷運與地下鐵系統之火災事故，造成極大的人員傷亡，歸納其事件造成重大傷亡之主要原因在於煙控系統之操作失效或緊急運轉策略不健全。因此，本文由美國國家標準局研發之火災成長預測方程式—FDS（Fire Dynamics Simulator）與另一國際間流體計算應用著名軟體（Star-CD），模擬比較地下車站火災時狀況且預測火災之煙沈積高度，和高 8.

(29) 第二章文獻回顧度沈降速率。模擬結果顯示煙沈積高度及煙沈積速度比對之誤差皆在工程容許範圍內，對往後CFD模擬有著重要參考價值。. 四.功能規範與設計: 熊光華教授針對「主動式火災防護手段」 (active fire protection measures)中之「自動撒水設備」與「被動式火災防護手段」(passive fire protection measures)中之「室內裝修材料」二種不同火災防護手段，在火災控制(fire control)上彼此間之「可替代性」或「等價性」(equivalency)之關係，藉著全尺寸燃燒屋(full scale fire test room)之實際研究，選取特定火災成長相關參數(例如氧氣濃度、一氧化碳濃度、二氣化碳濃度、溫度、濃煙煙層下降位移)作為實驗量測之參數，以瞭解兩種不同性質火災防護手段之設計對各項火災成長參數之影響如何。進而建立評估此二種不同防護手段彼此之間「可代替性」及「等價性」之參考值，作為檢視現行相關法規有關規定之合理性。同時將相關實驗環境條件及實驗控制參數輸入「兩區域火災成長電腦程式」──CFAST 進行比對分析。作為我國未來發展「功能規範」及「功能設計」制度之重要基礎﹝內政部建築研究所 MOIS 892017﹞。嚴定萍、陳俊勳教授針對建築物防火區劃貫穿部耐火性能檢驗基準之編訂研究，要真正落實建築物防火區劃之效果，除了要確定樑柱之防火被覆，門、牆、天花板、地板材、內裝材等防火性能外，尚要注意管道間、電纜管、水管、塑膠管等在火災中造成火苗竄燒及濃煙流動之漏洞，並予以有效封堵。研究參照 ASTM E814"Fire Test of Through-Penetra-tion Fire Stops"對能封堵火及煙之材料及 ASTM E119(UL 263)之規定此兩種規範中所規定之Ｆ級(F Rating)－測試試樣背燃面(Unexposed Side)發生火焰之時間以及Ｔ級 (T Rating)－測試試樣背燃面發生火焰及溫度上昇至 163 ℃(325℉)之時間，來瞭解 UL Directory Fire Resistance (With hourlyrating for ThroughPenetration Fire Stop Systems)中所列之防火泥、防火片板、防火帶、彈性防火海綿、防火包等貫穿部防火材料之防火時效及防火特性﹝內政部建築研究所 82 年研究報告﹞。 9.

(30) 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. 鍾基強教授研究在火源成長的過程初期會先產生煙，其次才感受到溫度的上升，最後才產生火燄，因此火災初期所能探測到的因子乃是煙，所以能在第一時間內，探測到火災訊息的消防設備當屬火警探測器，而同樣在這個火災成長的初期，此時若以密閉式撒水系統的玻璃球柱來感知溫度，勢必無法到達足以破裂之程度，而延誤發報，另外開放式的撒水系統，雖然也可利用感知撒水頭或探測器來感應火警訊號並做連動，惟開放式系統一經啟動，則以一齊開放閥做全區放水滅火，但此滅火方式在一般的住宅大樓勢必造成較大的水損傷害，因此如何改善密閉式撒水系統的缺點，並避免開放式撒水系統的嚴重水損，讓現有密閉式撒水系統在可以沿用下，大幅改善其感應啟動時間，希望藉由本研究成果提出合乎實際之設計規範供相關人員做為參考。以及供政府主管機關及業者做為性能設計的參考依據 ﹝ 內政部建築研究所 GPN 0933010700008﹞。五.火災危險評估: 張寬勇教授就住商複合建築物火災危險評估與防火避難安全對策之研究，針對住商複合建築物相關缺失，重新檢討住商複合建築物消防安全相關設備之適當性，結合產官學界建立住商複合建築物防火避難危險評估與安全對策之技術，提昇民眾防火意識及緊急應變能力，以減少災害之發生。並由既有住商複合建築物消防安全設備改善或建築物使用用途變更時，就「舊有建築物防火避難設施及消防設備改善辦法」及「建築物使用類組及變更使用辦法」有關防火區劃條文中，為加強防止火煙向水平與垂直方向流竄，建議增列條文中防火區劃之牆壁、樓地板等明確規定其防火效能及改善範圍，以降低火災對人員及建築物之危害﹝內政部建築研究所 94 年研究報告﹞。丁育群副院長就建築物區劃貫穿部防火性能評估與應用技術就近年來國內公共場所、工廠及一般住家火災頻傳，屢次造成慘重的人員死傷及鉅額的財產損失。探究其原因，主要是業主為了節省材料費，大量的使用易燃品，使得火災發生後一發不可收拾。另外，建築物防火區劃設計及施工不當，也易使火苗迅速蔓延開來，其主因乃是建築物內各種電纜、線槽、水管、塑膠管等貫穿物縱橫地貫穿於上下方向之樓層及水平方向之鄰室間，當火災發生時，火苗、濃 10.

(31) 第二章文獻回顧煙及有毒之燃燒氣體很容易由這些貫穿部位傳播及蔓延至整棟建築物中，而這部份在防火區劃設計與規劃中可以說是最易疏忽且最弱之一環。中國國家標準 (CNS)對於貫穿部防火材料檢測尚未訂定標準規範，然而世界上各主要先進國家如美、德對於此類材料之檢測均已推行二十餘年以上，其中以美國 ASTM E814 最具代表性，本研究參考 ASTM E814(UL 1479)及其它國家相關檢測標準，採購國內外各種貫穿孔材料，實際做測試研究，並以此實做經驗訂定建築物防火區劃內貫穿部耐火性能檢驗基準之基本雛型，藉此提供政府主管單位訂定及執行法規所依循之準據﹝內政部建築研究所 MOIS 882004﹞. 第一節建築物火災案例依據內政部消防署對台灣地區近十年火災損失的統計資料顯示年度火警總發生件數由民國 86 年的 15115 件，逐年增加至民國 89 年的 15560 件，其中民國 88 年的火警數目甚至高達 18254 件，成長速度十分驚人，同時由統計的資料中也清楚的顯示出火災發生原因的多樣性，包括人為縱火、菸蒂、電氣設備、機械設備、燒雜草垃圾等等因素；以下為九十五年火災統計分析火災發生次數 95 年火災發生次數共計 4,332 次，與 94 年 5,139 次比較，減少 807 次，降低率達 15.7％，其折線圖分析如圖 2.1 。95 年火災發生次數已創 14 年來最低的紀錄(如圖 2.2)。 94年度發生次數. 95年度發生次數. 1200 1000 800. 次數. 600 400. 474. 495. 430 417. 523 436 427. 336 335. 430 311 308. 200. 427. 385 380. 332 350. 282. 496. 427 425 361. 313. 371. 0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 月份. 圖 2-1 火災發生次數趨勢圖 (資料來源:內政部消防署統計資料，2007). 11.

(32) 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. 件 20000. 18254 15560 13750. 13244 8642. 10000. 6611 5139. 4332. 0 88年. 89年. 90年. 91年. 92年. 93年. 94年. 95年. 圖 2-2 歷年火災發生次數圖 (資料來源:內政部消防署統計資料，2007) 95 年火災死亡人數 125 人，與 94 年 139 人比較，減少 14 人，降低率達 10.1％，其折線圖分析如圖 2.3。95 年火災死亡人數亦創 14 年來最低的紀錄(如圖 2.4)。火災死亡原因比較表及比較圖如表 2.1 及圖 2.5。 94年度死亡人數. 95年度死亡人數. 40. 30. 人 20 數 10. 25. 22. 20 14 12. 11. 14. 12. 12 6. 15. 5. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 12. 2. 3. 4. 0. 16 8. 8. 7. 8. 9. 月份圖 2-3 火災死亡人數趨勢圖 (資料來源:內政部消防署統計資料，2007). 12. 8 10. 12 11. 8 4 11. 12.

(33) 第二章文獻回顧 400. 人 262 234. 230. 228 193. 200. 160 139. 125. 0 88年. 89年. 90年. 91年. 92年. 93年. 94年. 95年. 圖 2-4 歷年火災死亡人數圖 (資料來源:內政部消防署統計資料，2007) 表 2-1 火災死亡原因比較表施工爐火自殺人為縱火電氣設備菸蒂. 敬神掃原因玩火. 不慎烹調. 其他. 合計. 33. 125. 墓祭祖不明. 9501 至 9512. 19. 7. 32. 18. 2. 15.2. 5.6. 25.6. 22. 14. 52. 12. 4. -3. -7. -20. 6. -2. 2. 8. 3. 1. 6.4. 2.4. 2. 4. 4. 4. 21. 139. 0. 4. -1. -3. 12. -14. (人數) 佔總死亡 14.4 1.6 1.6. 0.8 26.4 100. 人數﹪ 9401 至 9412 (人數) 增減數. (資料來源:內政部消防署統計資料，2007). 13.

(34) 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. 施工不慎 1.6%. 敬神掃墓祭祖玩火 6.4% 2.4%. 爐火烹調 1.6%. 自殺 15.2%. 人為縱火 5.6%. 其他 26.4%. 原因不明 0.8%. 菸蒂 14.4%. 電氣設備 25.6%. 圖 2-5 95 年火災死亡原因比較圖 (資料來源:內政部消防署統計資料，2007) 一、建築火災之蔓延途徑建築物內任一空間發生火災，當火勢發展至閃燃以後，猛烈的火焰就會突破該空間的限制，向其他空間蔓延。火災在建築物之間與建築內部的主要蔓延途徑包含：建築物的外窗、開口；突出於建築物防火結構的可燃構件；建築物內的門、窗開口，各種管道間和管道井，開口部位；未作防火分隔之大空間結構，未封閉的樓梯間；各種穿越分間牆或防火牆的金屬構件與金屬管道；未作防火處理的通風、空調管道等。一般而言，建築火災之蔓延途徑可分為水平方向、垂直管道及空調系統管道。（一）火災在水平方向的蔓延 1. 未設防火區劃耐火構造建築物造成火災水平方向蔓延的主要原因包含，建築物內部未設防火區劃，沒有防火牆及相對防火時效防火設備（防火門、窗），形成控制火災的區劃空間。於 1982 年發生在日本東京新日本飯店，因旅客於九樓客房內吸煙不慎引起火災，由於未設防火區劃，大火燒毀第九、十樓，面積達 4360 ㎡，死亡 32 人、受傷 34 人，失蹤 30 多人。又如美國內華達州拉斯維加斯的米高梅旅館大火，也是因未採用防火區劃措施，面積達. 14.

(35) 第二章文獻回顧 4600 ㎡的大賭場，並未採取任何區劃及煙控措施，才釀成 84 人死亡，679 人受傷的造成嚴重後果。 2. 區劃開口分隔不完善耐火構造建築物造成火災水平蔓延的另一途徑為，區劃開口分隔處理不完善。常見的火災現象有木質等可燃材料之門窗，火災時被燒穿，或防火鐵捲門無撒水幕來保護，導致鐵捲門被燒穿。許多設計在防火區劃的開口採用防火鐵捲門或鋼質防火門，且採用自動關閉裝置，常常於火災發生時，無法發揮其功效，因為，鐵捲門之捲簾箱一般皆設置於天花板的內部，火災時啟動自動關閉前，捲簾箱之開口、導軌以及鐵捲門下部因受熱發生變形，無法靠自重落下，或是在鐵捲門下置放物品，不僅無法有效防止火勢、甚至可能造成蔓延。而自動式防火門也常因門下以木楔子擋住，而無法及時關閉，而造成火勢、濃煙蔓延。 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、地毯蔓延可燃結構構件、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，進而導致火災擴大的例子，比比皆是，確實有管制之必要。（二）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、服務、設備、垃圾等垂直管道，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樓層。 15.

(36) 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. 1. 經由樓梯間蔓延一般建築物樓梯間若在設計階段時未依防火、防煙要求設計，一旦發生火災，就會如同煙囪一般，濃煙、火舌很快地由此處上蔓延，而樓梯間本身的防火區劃更是重要的因素之一。 2. 經由升降設備管道蔓延若升降機間未設排煙室以及使用防火門分隔，將會形成一座直向煙囪，如前述美國米高梅旅館，1980 年 11 月 21 日「戴麗」餐廳大火，由於大樓升降機管道、樓梯間並未設置排煙室，各種垂直管道及隙縫沒有採防火分隔做法，使濃煙透過升降梯垂直管道迅速向上蔓延，在很短時間內，濃煙馬上籠罩整個大樓。現在商業建築、交通樞紐以及航空港等人流集散量大之建築物內，一般採用自動電扶梯代替升降梯，其中自動電扶梯形成之豎向連通空間，往往也是火災蔓延之途徑，設計時必須重視。 3. 經由其他垂直管道空間蔓延而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，不容忽視。（三）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。而透過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，因此造成大量人員因氣體中毒而死亡。就如同 1972 年 5 月，日本大阪千日百貨大樓，3 樓發生火災，濃煙透過空調系統傳到 7 樓的酒吧，使得煙氣很快籠罩大廳，造成在場人員很混亂，然而又缺乏疏散引導，導致 118 人在該災例中喪生，因此，在通風管道穿過防火區劃之處，一. 16.

(37) 第二章文獻回顧定要設置具有自動關閉功能之防火閘門，建築物居室火災延燒擴大主要途徑詳圖 2-6 所示: f o o R. 3. 2. 1. 6. Through Opening 穿越開口部延燒 r o o l F / f o o R. 5. f o o R. 4. Through Wall 穿越牆壁延燒. Over Roof 越過屋頂上方延燒. d i o V r o o l F. d i o V. Within Roof 透過屋頂內部延燒. Above Ceiling 由天花板上方空間延燒. Below Floor 穿越樓板下方空間延燒. 8. B 7. A 7. r o o l F r o o l F. Via Windows 經由窗戶延燒. 藉由樓梯井狀通道開口延燒 (升降機道、樓梯等). 2 1. Through Floor 穿越樓板延燒. Through Vertical Duct 藉由垂直管道延燒. 1 1. 0 1. 9. Through Horizontal Duct 藉由水平風管延燒. Within Facade 經由建築立面內部延燒. Surface of Facade 經由建築立面表面往上延燒. 圖 2-6 建築物居室火災延燒擴大主要途徑. 17.

(38) 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. (資料來源:雷明遠，「防火門窗與崁裝玻璃門防火規定與性能基準之探討，建築防火法規與技術運用研討會論文集，p6-2，2002/09」) 第二節建築物火災成長與預防從過去數年來的建築火災實例中可以得知，許多結構體以防火材料所建造的房屋，於發生火災後，仍然造成嚴重的人命傷亡以及財物損失，顯示只有建築結構體具有防火性能仍是不足的，必須考慮如何減少濃煙及有毒氣體的產生，並且防止擴散到其他空間；同時必須讓建築物內的使用者，能夠在火災發生時，順利從容且安全地離開危險地區。因此，火災成長與各階段防災設施對應措施之關係圖（如圖 2-7 所示）。. 起火. 自動撒水設備. 自動撒水設備. 自動撒水設備. 內部裝修不燃化. 內部裝修不燃化. 內部裝修不燃化. 防火區劃. 防火區劃. 閃燃. 水平方向之擴大. 自動撒水設備. 防火區劃. 上方之擴大. 全面燃燒. 滅火. 圖 2-7 火災成長與各階段防災設施對應措施之關係圖（資料來源：簡賢文，「建築物火災安全計畫之研究」，警專學報，第一卷第六期，台北：台灣警察專科學校，1993 年 6 月，頁 5。）. 18.

(39) 第二章文獻回顧從過去建築火災的統計資料可以得知，由於小火源引發大火而造成嚴重傷亡及損失的案例，數量極為可觀；為了進一步去防止因為微小火源所釀成之大禍，如何去預防微小火源的產生，於防火對策上來說實為第一要務。於防止微小火源的產生上，最希望是完全沒有火源的產生，萬一真的有火源產生，也能及時被偵測到，並且可以立即有人前往撲滅，但要有這理想的方法，就得靠自動警報系統、偵煙器…等預警設備或自動撒水系統；事實上，這些設備或系統，都有設計上的死角而偵測不到、或是因為年久未修或保養而失去功能…等因素，造成微小火源的產生卻沒發生效果導致沒發生警報的情形。這個時候，必須靠室內裝飾薄材料（包括：地毯、窗簾、沙發布…等）等設施具備之防焰性能，使微小火源能自行熄滅，避免或減少釀成巨大災害的機會。因此建築防火材料依火災各階段防火性能要求之不同，可細分為防陷材料、耐燃材料以及防火構造材料，而設計及使用標準分別由消防法系、建築法系所規範，而性能基準及檢驗法則依中國國家標準所規定。一、控制火災對策當微小的火源無法自行熄滅時，火災的發生是無法避免的，這時候必須利用室內裝修材料（包括：夾板、合板、塑膠板、美耐板…等）之耐燃性能、防火區劃及防火門的耐火性能，控制火災於局部空間或樓層內，燃燒結束後即可自行熄滅，使火源不再擴大。 (一)起火期階段：使用具有防焰性能的裝飾薄材料（包括：地毯、窗簾、沙發布…等），或具耐燃性能裝修材料（包括：夾板、合板、塑膠板、美耐板、塑合板…等），以防止微小火源著火後順勢擴大燃燒，來達到初期滅火之目的；同時靠這些防焰材料或耐燃材料，延長延燒擴大時間，以爭取救火時間及避難時間。此階段應注意： 1.管制火源、發熱器具及 2.使用著火困難的材料。 (二)成長期階段萬一微小火源未能及時撲滅而繼續擴大成長時，所使用的防焰性裝飾薄材料及耐燃性裝修材料，不止希望材料燃燒後不會產生濃煙及毒氣，還希望它的燃燒速度 19.

(40) 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. 十分緩慢，讓人們有足夠的能力及時間脫離火災現場，經過逃生避難通道，到達安全地區。此階段應注意： 1.使用燃燒擴大因難的材料、燃燒發熱低的材料 2.起火空間之避難及引導逃生 3.警報設備有效的偵測及滅火設備之初期滅火 4.防排煙設備之煙氣控制及排放 (三)旺盛期之階段一旦所發生的火災在燃燒成長階段無法有效的控制火源，將進入火災旺盛階段，屆時火場內所有的可燃物將全面燃燒；此時必須使用具耐火性能的分間牆、防火門、樓板…等構件及結構體，所組成的防火區劃，將火場的範圍分隔開來；一者希望能讓這封閉的空間減少氧氣供給量，使火勢減弱，甚至於慢慢熄滅；二者希望能封鎖住火勢，使火舌及濃煙不至於任意伸展，僅在已發生火災的空間內燃燒，而不會延燒擴大到其他空間，以確保其他區塊的安全。此階段應注意： 1.使用熱分解困難的材料 2.防排煙設備有效維持煙氣之控制與排放 3.構件及結構的耐火性有效阻止延燒擴大，建築物全棟之避難設施 4.採用具有效隔熱性; 遮焰性及穩定性，並能夠抑制燃燒速度之構件及結構 5.滅火設備 6.建築物全棟之避難設施 (四)衰退期之防火對策當防火區劃無法阻止火勢而擴大延燒之時，將形成建築物全面性的燃燒至衰退期，此時需使用具有耐火性能的結構體及構造物，以防止火災的擴大延燒及破壞；一者希望已發生火災的建築物不會倒塌，而波及至鄰棟建築物；二者希望這棟受火害的建築物，其結構體仍然是安全的，沒有遭到破壞，而能承受應有的載重，使建築物於火災後，僅須略為修護、清理、即可再使用。此階段應注意： 1.防止二次燃燒之發生 2.剩餘煙氣及時排放 3.結構之穩定性 20.

(41) 第二章文獻回顧二、防火區劃建築物設置防火區劃之目的在於建築物發生火災時侷限火勢滯留在起火居室內達一定時間，防止火災向鄰近區域及上、下樓層延燒擴大，防止火、煙霧、熱蔓延及擴散侵入避難空間、逃生通道、排煙室、緊急升降機間及特別安全梯間等設施，使室內人員能有更充裕的時間避難逃生，限制火災損害範圍，隔離火災危害因子，提供消防救災人員安全救災環境。為了防止火災延燒及利於避難逃生，因此建築物應有防火區劃之設計，觀念就如同船體構造的觀念，各個船艙都予以分隔，萬一船殼破壞進水時，可以將進水限制在局部範圍一樣。防火區劃可分為平面區劃及垂直區劃兩種。平面區劃依照建築物規模將平面劃分為若干防火區域，垂直區劃則規定各建築物樓層之樓地板為防火樓板。防火區劃的構成即為防火牆、防火樓板及防火門窗。其中牆及樓板屬建築物之結構組件，就像樑、柱一樣，發生火災時，為了防止延燒擴大或建築物倒塌，一般均要求建築物構造組件應具有在火場高溫下能負荷重量、遮蔽火焰與高熱之耐火性能。為對於這些構造體所採用材料耐火性能之分級，將構造體在模擬火場之燃燒溫度下試驗防火時效，檢視構造體足以負荷載重應力且未破壞之可耐燃時間。建築物防災區劃之類型可分為防火區劃、防煙區劃、安全區劃等三種如下表 2-2。. 表 2-2 建築物防災區劃之類型區劃類型區劃功能目標防火區劃建築物發生火災時，防止火焰擴大及侷限延燒範圍為目標。要求具有一定時間以上之耐火性(主要為遮焰性)，亦可兼具遮煙性(兼防煙區劃)。防煙區劃建築物發生火災時，為控制火場產生濃煙的擴散及流動而設置的區劃。並不需要如防火區劃一般的遮焰性，但需要求有遮煙性，一般被認定為由垂壁所區劃。安全區劃為確保建築物內人員避難安全而必須防止火焰、煙氣浸入避難通路及提供遮熱性保護所設置的區劃。. 區劃構成以具有耐火時效之柱、樑、承重牆壁、樓地板及屋頂等防火構造及防火門、窗構成。以具有氣密性且不燃材料構成區劃為原則；固定垂板（壁）或活動板（幕、捲簾皆可採用）。依循避難的通路，走廊、大廳、附室等以不燃區劃構成。以具有某種程度耐火性、氣密性之耐火材料構成區化原則。. (資料來源:本研究自行整理). 21.

(42) 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. (一) 防火區劃的種類為了防止火災擴大為目的而設置之防火區劃及防煙區劃類型，可以再區分為面積區劃、樓層（層間）區劃、豎道區劃、用途（使用）區劃等四種；如下圖 2-8 所示。. 圖 2-8 建築物防火(煙)區劃之構成示意圖 (資料來源:王鵬智，建築物構造設施，p72) 1.. 面積區劃(或分區區劃) 建築物內利用一定樓板面積實施之防火(煙)區劃，來防止火災產生火焰延燒及. 煙霧之大範圍擴大，通常以防止水平方向之延燒與煙霧流動為目的，亦即在一定較大面積之樓層做分區區劃，使發生火災之區域與同樓層之其他區域做區隔。 2.. 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，. 該層間區劃之構成，以樓地板層（防止室內往其他樓層之延燒）、外壁拱肩牆及屋簷等（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位置。 3.. 22. 豎道區劃(垂直區劃).

(43) 第二章文獻回顧樓梯間(包含電梯、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。因為垂直動線空間,在火災發生時容易形成火焰傳播以及煙氣擴散的通道，所以在此部分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，並且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。 4.. 用途區劃(使用區劃) 在同一建築物內兩種以上不同使用方式及管理形態的空間同時存在時，為防止. 危險相乘應予以區劃，起火危險及延燒危險性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。（二）安全區劃的種類當建築物內人員避難逃生時，為確保火焰、煙氣不會侵入避難路徑之走廊通及確保輻射熱在安全範圍內，可分為一次安全區劃、二次安全區劃及三次安全區劃。如圖 2-9 所示. 進氣/排煙普通門或防火門起火居室. 防火門走. 廊. 第一次安全區劃. 普通門或防火門. 防火門附. 室. 第二次安全區劃. 樓梯間. 室. 外. 第三次安全區劃. 圖 2-9 安全區劃的種類 (資料來源: 王鵬智，建築物構造設施，p72). 23.

(44) 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. 三、避難逃生當火災發生時，大部分人的想法均是該如何迅速逃離開火場，逃到安全的地方，而只有少部份人會去尋找消防設備，來進行初期滅火工作，其主要原因：一者根本不會使用消防設備；二者不知道消防設備的位置；三者生命實可貴、逃離危險區域係人之天性。因此，在建築物防火對策中，避難逃生對策比消防設備的設置更為重要，且是不可或缺的，於許多建築物火災案件調查分析中，可以明顯看出，人們在火災發生時避難逃生過程中仍造成嚴重人員傷亡之主因，除了避難逃生的設置是否合理有效之外，避難逃生方向不明確、路線過於複雜以及標示不當等因素，也是問題之所在。因此，在避難逃生時，應兼顧建築計畫及避難逃生計畫，其內容概要如次： (一)建築計畫 1.安全梯設置、安全梯構造 2.緊急昇降機設置、緊急昇降機構造 3.避難逃生通道與措施 4.防火安全計畫與安全區劃 (二)逃生避難計畫 1.逃生避難路線 2.步行速度與距離 3.逃生避難標示規劃與設計 4.火災發生時心理行為與行動特性基本上，前述各項作為達成建築物防火安全目的，保障人命與建築結構、財務安全。. 24.

(45) 第三章國內外法規介紹. 第三章國內外法規介紹防火工程，國際間主要概分為規格式法規與性能式法規，我國、日本及美國以規格式法規為主、性能式法規為輔；而英國、紐西蘭及澳洲則以性能式法規為主、規格式法規為輔。本研究期中報告則以規格式法規為探討對象。. 第一節國內法規介紹一、建築物防火相關規定我國建築技術規則係為規格式法規（Perspective Code）其建築設計施工篇第三章為「建築物之防火」，規定建築物防火構造、防火區劃及內部裝修等。. (一) 防火構造建築物內材料或構造體遭遇火災侵襲時，應具備一定時效之防火性能，防火構造約可分為柱、樑、承重牆壁、樓地板、屋頂、分間牆等。而建築技術規則建築設計施工篇防火構造規定如下表 3-1 所示:. 表 3-1 建築技術規則建築設計施工篇防火構造規定法條六十九條七十條. 內容規定建築物應為防火構造者防火構造建築物之防火時效. 七十一條. 三小時以上防火時效之樑、柱. 七十二條七十三條七十四條七十五條七十六條. 二小時以上防火時效之牆壁、樑、柱、樓地板一小時以上防火時效之牆壁、樑、柱、樓地板半小時以上防火時效之非承重外牆、屋頂及樓梯防火設備防火門窗. (資料來源:本研究自行整理). 25.

(46) 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. 1.. 建築設計施工篇六十九條規定表 3-2 所列之建築物應為防火構造。. 表 3-2 應為防火構造建築物建築物使用類組類別組別Ａ類公共集會類. 全部. Ｂ類. 全部. 商業類. Ｃ－１Ｃ類工業、倉儲特殊廠庫類Ｃ－２一般廠庫Ｄ類休閒、文教. 類Ｅ類宗教、殯葬類Ｆ類衛生、福利、更生類Ｇ類辦公、服務Ｈ類. 類住宿類. Ｉ類危險物品類. 全部全部全部. 全部全部全部. 樓層. 應為防火構造者總樓地板面積樓層及樓地板面積之和. 全部三層以上之三ＯＯＯ平方二層部分面積在五ＯＯ樓層公尺以上平方公尺以上三層以上之一五Ｏ平方公尺以上樓層工廠；三層一五ＯＯ平方三層以上部分之面積在以上之樓層公尺以上 (工三ＯＯ平方公尺以上。廠除外) 三層以上之二ＯＯＯ平方樓層公尺以上三層以上之樓層三層以上之二層面積在三ＯＯ平方樓層公尺以上。醫院限於有病房者。三層以上之二ＯＯＯ平方樓層公尺以上三層以上之二層面積在三ＯＯ平方樓層公尺以上。依危險品種及儲藏量，另行由內政部以命令規定之。. (資料來源:本研究自行整理) 說明：（1）表內三層以上之樓層，係表示三層以上之任一樓層供表列用途時，該棟建築物即應為防火構造，表示如在第二層供同類用途使用，則可不受防火構造之限制。但該使用之樓地板面積，超過表列規定時，即不論層數如何，均應為防火構造。（2）工廠建築，作業廠房樓地板面積，合計超過五十平方公尺者，主要構造，均應以不燃材料建造。. 26.