長照機構全尺度居室火災探測及滅火設備之實驗及驗證分析

長照機構全尺度居室火災探測及

滅火設備之實驗及驗證分析

資料蒐集分析報告

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 108 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

10815B0007

長照機構全尺度居室火災探測及

滅火設備之實驗及驗證分析

計 畫 主 持 人：王榮進

協 同 主 持 人：鍾基強

研 究 員：陳又嘉

研 究 助 理：黃祥志、陳進澤

研 究 期 程：中華民國 108 年 02 月至 108 年 12 月

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 108 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

目次

表次 ... III 圖次 ... V 摘要 ... XI 第一章 緒論 ... 1 第一節 研究背景與研究範圍 ... 1 第二節 研究目的 ... 5 第三節 研究內容 ... 6 第四節 研究方法及進度說明 ... 9 第二章 文獻分析與研究 ... 15 第一節 長照機構類型與相關法規彙整 ... 15 第二節 國外相關文獻分析 ... 21 第三節 國內相關文獻分析 ... 23 第三章 偵知及滅火設備介紹 ... 27 第一節 火警偵煙探測設備型式 ... 27 第二節 水自動滅火設備種類 ... 30 第三節 熱煙危害與煙流特性 ... 37 第四章 排煙性能之電腦模擬分析 ... 43 第一節 軟體介紹 ... 43 第二節 模擬空間建構及參數規劃 ... 45 第三節 電腦模擬情境規劃及模擬結果 ... 55 第四節 模擬結果分析 ... 76 第五節 小結 ... 93 第五章 全尺寸性能實驗 ... 95 第一節 全尺寸實驗空間規劃 ... 95

第二節 實驗設備與材料規格說明 ... 97 第三節 實驗儀器與設備 ... 100 第四節 實驗規劃與實驗結果 ... 102 第五節 實驗結果分析 ... 131 第六節 小結 ... 151 第六章 結論與建議 ... 153 第一節 結論 ... 153 第二節 建議與後續研究方向 ... 157 附錄 審查回應表 ... 159 附件 密閉式撒水頭認可基準修正規定節錄 ... 177 參考書目 ... 181

表次

表 1-1 國內外長照機構火災案例統計表(按時間排列) ... 2 表 1-2 近十年火災造成人命重大傷亡的主因統計表 ... 3 表 1-3 本研究執行之研究內容表 ... 11 表 1-4 研究進度及預期完成之工作項目表 ... 13 表 3-1 自動撒水設備選用原則 ... 32 表 3-2 自動撒水設備作動流程 ... 32 表 3-3 自動撒水設備裝設費用表 ... 35 表 3-4 低壓細水霧之滅火原理介紹表 ... 36 表 3-5 煙霧濃度與可視距離的關係表 ... 38 表 3-6 人體暴露在有毒氣體之情況 ... 39 表 3-7 人體承受危害程度之指標分析表 ... 40 表 4-1 模擬空間網格數量表 ... 49 表 4-2 撒水頭模擬參數規格表 ... 52 表 4-3 偵煙探測設備模擬參數規格表 ... 52 表 4-4 實驗規劃表 ... 55 表 4-5 模擬 1 之動畫表 ... 56 表 4-6 模擬 2 之動畫表 ... 58 表 4-7 模擬 3 之動畫表 ... 60 表 4-8 模擬 4 之動畫表 ... 62 表 4-9 模擬 5 之動畫表 ... 64 表 4-10 模擬 6 之動畫表 ... 66 表 4-11 模擬 7 之動畫表 ... 68 表 4-12 模擬 8 之動畫表 ... 70 表 4-13 模擬 9 之動畫表 ... 72

表 4-14 模擬 10 之動畫表 ... 74 表 4-15 全尺寸實驗_火警偵煙探測設備啟動時間 ... 77 表 4-16 實際與模擬_煙層沉降示意圖 ... 79 表 4-17 模擬 6~10 撒水頭啟動時間表 ... 86 表 4-18 Pathfinder 移動速度參數設定 ... 89 表 4-19 避難疏散模擬結果 ... 90 表 4-20 各模擬情境第 335 秒數值比較表 ... 91 表 5-1 水自動滅火設備_實驗設備與材料規格表 ... 97 表 5-2 水自動滅火設備_實驗設備與材料規格表 ... 99 表 5-3 熱電偶線規格 ... 100 表 5-4 水自動滅火設備實驗總表 ... 102 表 5-5 火警偵煙探測設備實驗總表 ... 128 表 5-6 火災偵知時間與撒水啟動時間表(火勢成長極快) ... 132 表 5-7 火災偵知時間與撒水啟動時間表(火勢成長緩慢) ... 133 表 5-8 水自動滅火設備啟動前後火場溫度變化表 ... 140

圖次

圖 1-1 研究流程圖 ... 12 圖 2-1 老人福利機構數量圖 ... 16 圖 2-2 老人福利機構進住使用率示意圖 ... 17 圖 3-1 光電式偵煙探測器實景圖 ... 28 圖 3-2 吸氣式偵煙探測系統示意圖 ... 29 圖 3-3 乾式與濕式自動警報閥與各式撒水頭 ... 33 圖 3-4 水道連結式撒水頭之裝設示意圖 ... 34 圖 4-1 FDS 與 Smokeview 之運算架構及工作流程圖 ... 44 圖 4-2 現勘_起火居室空間平面圖 ... 45 圖 4-3 現勘_起火居室空間圖 ... 46 圖 4-4 模擬_起火居室空間圖 ... 46 圖 4-5 自然排煙設備空間示意圖(側視圖) ... 48 圖 4-6 機械排煙設備空間示意圖(俯視圖) ... 48 圖 4-7 網格規劃示意圖(俯視圖) ... 49 圖 4-8 溫度量測點設置空間示意圖(正視圖) ... 50 圖 4-9 溫度量測點設置空間示意圖(俯視圖) ... 50 圖 4-10 煙層高度設置空間示意圖(正視圖) ... 51 圖 4-11 煙層高度設置空間示意圖 ... 51 圖 4-12 撒水頭設置空間示意圖(俯視圖) ... 53 圖 4-13 火警偵煙探測設備設置空間示意圖(俯視圖) ... 54 圖 4-14 二氧化碳偵測器設置空間示意圖(俯視圖) ... 54 圖 4-15 模擬 1_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 57 圖 4-16 模擬 1_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 57 圖 4-17 模擬 1_煙層高度曲線圖 ... 57

圖 4-18 模擬 2_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 59 圖 4-19 模擬 2_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 59 圖 4-20 模擬 2_煙層高度曲線圖 ... 59 圖 4-21 模擬 3_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 61 圖 4-22 模擬 3_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 61 圖 4-23 模擬 3_煙層高度曲線圖 ... 61 圖 4-24 模擬 4_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 63 圖 4-25 模擬 4_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 63 圖 4-26 模擬 4_煙層高度曲線圖 ... 63 圖 4-27 模擬 5_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 65 圖 4-28 模擬 5_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 65 圖 4-29 模擬 5_煙層高度曲線圖 ... 65 圖 4-30 模擬 6_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 67 圖 4-31 模擬 6_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 67 圖 4-32 模擬 6_煙層高度曲線圖 ... 67 圖 4-33 模擬 7_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 69 圖 4-34 模擬 7_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 69 圖 4-35 模擬 7_煙層高度曲線圖 ... 69 圖 4-36 模擬 8_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 71 圖 4-37 模擬 8_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 71 圖 4-38 模擬 8_煙層高度曲線圖 ... 71 圖 4-39 模擬 9_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 73 圖 4-40 模擬 9_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 73 圖 4-41 模擬 9_煙層高度曲線圖 ... 73 圖 4-42 模擬 10_溫度模擬曲線圖(距離地面 2.7m 處) ... 75

圖 4-43 模擬 10_溫度模擬曲線圖(距離地面 1.8m 處) ... 75 圖 4-44 模擬 10_煙層高度曲線圖 ... 75 圖 4-45 實驗結果與模擬數據溫度比較圖(2.7m & 1.8m) ... 76 圖 4-46 實驗結果與模擬數據比較圖(煙層高度) ... 77 圖 4-47 無撒水、排煙且居室面積及高度縮小之煙層高度比較圖 .... 78 圖 4-48 無撒水情況，煙層高度比較 ... 81 圖 4-49 煙層維持在 1.8m 以上的時間 ... 82 圖 4-50 無撒水情況，溫度比較 ... 83 圖 4-51 無撒水情況下，溫度上升至 66℃所需時間(1.8m) ... 84 圖 4-52 無撒水情況，CO2氣體濃度比較 ... 84 圖 4-53 有撒水情況，煙層高度比較 ... 85 圖 4-54 有撒水情況，溫度比較 ... 87 圖 4-55 有撒水情況，CO2氣體濃度比較 ... 88 圖 4-56 無撒水情況，煙層高度比較 ... 91 圖 4-57 有撒水情況，煙層高度比較 ... 92 圖 5-1 撒水設備防護範圍示意圖 ... 95 圖 5-2 實驗空間現況示意圖 ... 96 圖 5-3 無紙式紀錄器數據收集系統主機及量測畫面 ... 100 圖 5-4 煙層量測設備裝設示意圖 ... 101 圖 5-5 實驗一_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 105 圖 5-6 實驗一_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 105 圖 5-7 實驗一_煙層遮蔽率 ... 105 圖 5-8 實驗二_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 107 圖 5-9 實驗二_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 107 圖 5-10 實驗二_煙層遮蔽率 ... 107

圖 5-11 實驗三_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 109 圖 5-12 實驗三_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 109 圖 5-13 實驗三_煙層遮蔽率 ... 109 圖 5-14 實驗四_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 111 圖 5-15 實驗四_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 111 圖 5-16 實驗四_煙層遮蔽率 ... 111 圖 5-17 實驗五_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 113 圖 5-18 實驗五_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 113 圖 5-19 實驗五_煙層遮蔽率 ... 113 圖 5-20 實驗六_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 115 圖 5-21 實驗六_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 115 圖 5-22 實驗六_煙層遮蔽率 ... 115 圖 5-23 實驗七_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 117 圖 5-24 實驗七_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 117 圖 5-25 實驗七_煙層遮蔽率 ... 117 圖 5-26 實驗八_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 119 圖 5-27 實驗八_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 119 圖 5-28 實驗八_煙層遮蔽率 ... 119 圖 5-29 實驗九_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 121 圖 5-30 實驗九_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 121 圖 5-31 實驗九_煙層遮蔽率 ... 121 圖 5-32 實驗十_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 123 圖 5-33 實驗十_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 123 圖 5-34 實驗十_煙層遮蔽率 ... 123 圖 5-35 實驗十一_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 125

圖 5-36 實驗十一_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 125 圖 5-37 實驗十一_煙層遮蔽率 ... 125 圖 5-38 實驗十二_溫度量測曲線圖(距離地面 3.0m 處) ... 127 圖 5-39 實驗十二_溫度量測曲線圖(距離地面 1.0m 處) ... 127 圖 5-40 實驗十二_煙層遮蔽率 ... 127 圖 5-41 偵知火災與撒水啟動時間圖(火勢成長極快) ... 132 圖 5-42 偵知火災與撒水啟動時間圖(火勢成長緩慢) ... 133 圖 5-43 實驗 11、12_溫度量測曲線比較圖(距離地面 3.0m 處) ... 136 圖 5-44 實驗 3、4_溫度量測曲線比較圖(距離地面 3.0m 處) ... 138 圖 5-45 水道連結型設備_煙層遮蔽率變化圖(1m) ... 142 圖 5-46 細水霧設備_煙層遮蔽率變化圖(1m) ... 142 圖 5-47 一般自動撒水型設備_煙層遮蔽率變化圖(1m) ... 142 圖 5-48 水道連結型設備_CO2氣體濃度變化圖 ... 143 圖 5-49 細水霧設備_CO2氣體濃度變化圖 ... 143 圖 5-50 一般自動撒水型設備_ CO2氣體濃度變化圖 ... 143 圖 5-51 水道連結型設備_CO 氣體濃度變化圖 ... 144 圖 5-52 細水霧設備_CO 氣體濃度變化圖 ... 144 圖 5-53 一般自動撒水型設備_ CO 氣體濃度變化圖 ... 144 圖 5-54 開放式實驗溫度量測曲線圖(離地 3m 處) ... 146 圖 5-55 開放式實驗溫度量測曲線圖(離地 1m 處) ... 146 圖 5-56 開放式實驗煙層遮蔽率 ... 146 圖 5-57 開放式實驗與實驗一之煙層遮蔽率比較(離地 3m 處) ... 147 圖 5-58 開放式實驗與實驗一之煙層遮蔽率比較(離地 1m 處) ... 147 圖 5-59 開放式實驗與實驗一之 CO 濃度比較 ... 148 圖 5-60 開放式實驗與實驗一之 CO2濃度比較 ... 148

摘要

關鍵詞：長照機構、火警偵煙設備、水自動滅火設備 一、研究緣起： 歷年來台灣長照機構因發生火警而造成嚴重傷亡的原因，往往是 機構內大量行動不方便或應變能力較弱的人員，無法自行且迅速垂直 避難逃生所引起。考量到長照機構等類似場所，在不易完成垂直避難 的前題下，勢必需提升其住房寢室在火災初期時的安全防護，若能提 早偵測到火災發生，不僅可以避免大規模的人員逃生，也能同時避免 生命財產的損失。 早期國內《建築技術規則》、《各類場所消防安全設備設置標準》 中規定，小型長照機構僅需滿足最低設備設置要求，如滅火器、火警 偵煙探測設備等等。但此類機構中所服務或收容之對象應變能力與逃 生避難行為皆屬弱勢。故對於火災發生初期之滅火無能為力，災害擴 大後也無法自行避難逃生。因此，既有的火警偵煙探測設備與水自動 滅火設備其偵知與抑制火災的能力勢必需要更加深入研究探討及性 能驗證分析。 本研究以全尺寸實驗探討三種水自動滅火設備(一般自動撒水、 水道連結型、低壓細水霧)在不同火災情境下之滅火性能，以及研究 起火點位置對光電式局限型偵煙探測器(一種、二種)與吸氣式偵煙探 測系統，在偵知時間上的影響差異，同時利用 Pyrosim 電腦模擬軟體 進行火場煙流特性之研究分析，並透過改變排煙設備的排煙大小，評 估法定排煙量是否滿足排煙性能，最終彙整模擬數據與實驗結果提出 長照機構使用火災探測及滅火設備參考。

二、研究方法與過程： 長照機構的人口特性普遍為行動不便或應變能力較差的高齡者， 當此種機構發生火災時，機構內大量弱勢人員往往不易進行避難逃生 而造成傷亡。故此種機構若能及早發現火災並快速撲滅火勢，將是減 少災情擴大與傷亡的不二法則。本年度將延續上年度【老人福利機構 火警探測、自動撒水設備驗證基準及避難器具檢討之研究】之研究成 果，加以研究並確立不同水自動滅火設備對機構住房內泡棉床墊火災 特性之滅火效能驗證分析，並分析不同起火位置對不同火警偵煙探測 設備的有效反應分析。 計畫實施上，採用的研究方法以「文獻回顧」、「電腦模擬分析」、 「實測研究」等為主，茲分述如下： (一)、文獻回顧 蒐集國內外相關消防法規、文獻、已發生的案例，進行資料統整 及分析，作為後續電腦模擬分析及全尺寸實驗之規劃及設置依據，減 少不必要或多餘的實驗成本及時間的浪費。 (二)、電腦模擬分析 利用 Pyrosim 電腦模擬軟體進行全尺寸居室之煙流特性與危害氣 體分析，從而評估法定排煙量是否滿足排煙性能，以及不同排煙類型 之排煙設備的性能優勢。 (三)、實測研究 預計在雲林科技大學實驗場的實驗空間來進行全尺寸實驗。彙整 模擬數據與實驗結果後，提出應用於長照機構使用的火災探測及滅火 設備參考。

三、重要發現： 1. 依據實驗觀察，即使環境溫度已達認可基準之氣流溫度，若 是氣流速度未能一併滿足，則有可能導致延遲一般水自動滅 火系統及水道連結型自動撒水設備撒水頭作動反應。但此時 火警自動警報設備已動作，而火勢尚未擴大，自衛消防編組 人員應可持手動滅火設備進行初期滅火。 2. 透過全尺寸實驗結果及模擬結果，加上起火室人員完全疏散 時間進行比較分析，得知居室以法定要求設置排煙設備，其 排煙性能足以使起火室人員安全避難逃生，故推論法定排煙 量應可滿足居室排除濃煙所需之性能。 3. 綜合本研究所進行之全尺寸實驗結果後，細水霧自動撒水設 備綜合效能較優，但該設備啟動後可能會與濃煙混合造成視 線障礙不利於救助住房內之避難弱者；一般水自動滅火系統 雖控火效果較佳但因空間需求過高不易裝設；而水道連結型 自動撒水設備雖空間需求與設置成本較低，但滌煙效果較弱， 故建議長照機構考量自身條件與需求擇一設置。 4. 在火災探測方面，吸氣式偵煙探測系統相較於光電式局限型 偵煙探測器(一種)偵知時間提早約 5～8%，相較於光電式局限 型偵煙探測器(二種)偵知時間提早約 16～48%，故建議長照機 構考量設置光電式偵煙探測器（一種）或吸氣式偵煙探測系 統，以利及早發現狀況，爭取反應及救援時間。同時，若偵 煙探測器至角落距離若大於偵煙探測器至最近牆面距離 2 倍 以上時，該居室應考慮增設偵煙探測器，以避免火源距離偵 煙探測器過遠，導致偵知時間過久。

四、主要建議事項： 建議ㄧ 立即可行之建議：建立滅火設備同等滅火效能之驗證方法及基準 主辦機關：內政部消防署 協辦機關：內政部建築研究所 依據消防署有關《各類場所消防安全設備設置標準》第 17 條修 正條文(106.9.20 公告預告修正草案)規定：「未達 1000 m2_{場所得設置} 水道連結型自動撒水設備或與現行法令同等滅火效能之滅火設備…」， 國內目前尚無「同等滅火效能」之相關規範，建議後續研究可可參考 ISO6182-10 或 UL1626 建立滅火設備同等滅火效能之功能驗證方法及 基準，以供消費者基於本身環境條件等限制下，可安裝適合且有效的 消防安全設備。 建議二 立即可行之建議：將國內老人福利機構實際內裝材料之現況與防焰寢 具進行後續研究與全尺寸實驗 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署、內政部消防署 本研究於今年度完成長照機構全尺度居室火災探測及滅火設備 之實驗及驗證分析，惟實驗過程中僅針對偵煙探測系統之反應與自動 滅火設備之效能，以報廢之被褥、床墊、床單、枕頭進行燃燒實測， 並未考量國內長照機構實際內裝材料之現況與防焰寢具對於火場燃 燒所造成的影響，建議後續研究可將內裝材料與防焰寢具之燃燒行為 進行全尺寸實驗。

Abstract

Keywords: health care institution, fire alarm smoke detection equipment, water automatic fire extinguishing equipment

1、Research Origin：

Over the years, the cause of serious injuries and deaths caused by fires in the Taiwan health care institutions. It is often caused by a large number of people in the organization who are inconvenient to move or have weak resilience, and are unable to evacuate themselves vertically and quickly. In consideration of similar places such as the Changsha Agency, under the premise of completing vertical evacuation, it is necessary to improve the safety protection of their dormitories in the early stage of the fire. If the fire can be detected early, not only can large-scale personnel escape; also avoid the loss of life and property.

The "Technical Rules for Buildings" and "Standards for Setting Fire Safety Equipment in Various Places" stipulated that small long-term photo institutions need only meet the minimum equipment requirements, such as fire extinguishers, fire detection smoke detection equipment, and so on. However, the resilience and escape behavior of the people served or contained in such institutions are weak. Therefore, there is nothing that can be done to extinguish the fire in the early stage of the fire, and it is impossible to evacuate after the disaster has expanded. Therefore, the existing fire detection smoke detection equipment and water automatic fire extinguishing equipment's ability to detect and suppress fires is bound to require more in-depth research and analysis and performance verification analysis.

This study uses full-scale experiments to investigate the fire extinguishing performance of three types of water automatic fire extinguishing equipment (general automatic sprinkler, water channel knot type, low-pressure fine water mist) in different fire situations, and to study the location of the fire point for the photoelectric limited smoke

detector ( One type, two types) and the inhalation type smoke detection system, detect the difference in the impact of time, at the same time use Pyrosim computer simulation software to study and analyze the characteristics of smoke flow in the fire field, and by changing the size of smoke exhaust equipment Evaluate whether the statutory smoke exhaust capacity meets the smoke exhaust performance, and finally summarize the simulation data and experimental results to propose a reference for the use of fire detection and fire extinguishing equipment by long-term photo agencies.

2、Research method：

The hearth care institutions are generally elderly people with reduced mobility or poor resilience. When a fire occurs in such institutions, a large number of vulnerable people in the institutions are often not easy to escape and cause casualties. Therefore, if such an organization can detect a fire early and quickly extinguish the fire, it will be the only rule to reduce the spread of the disaster and the casualties. This year will continue the research results of the previous year's [Research on Fire Detection, Verification Standards for Automatic Sprinkling Equipment, and Review of Refuge Apparatus for Elderly Welfare Institutions] to study and establish the fire extinguishing effectiveness of different water automatic fire extinguishing equipment on the fire characteristics of foam mattresses in institutional housing Validation analysis, and analysis of effective response analysis of different fire detection smoke detection equipment at different fire positions.

(1)、Literature Review

Collect domestic and foreign related fire regulations, literature, and cases that have occurred, conduct data integration and analysis as the basis for subsequent computer simulation analysis and planning and setting of full-scale experiments, reducing unnecessary or unnecessary experimental costs and waste of time.

Pyrosim computer simulation software was used to analyze the smoke flow characteristics and hazardous gases of the full-size room, so as to evaluate whether the legal smoke exhaust capacity meets the smoke exhaust performance and the performance advantages of different smoke exhaust equipment.

(3)、Field study

Full-scale experiments are expected in the experimental space of the Yunlin University of Science and Technology experimental field. After compiling the simulation data and experimental results, a reference for the fire detection and fire extinguishing equipment used in the health care agency is proposed.

3、Important findings：

1. According to experimental observations, even if the ambient temperature has reached the approved airflow temperature, if the airflow speed is not met at the same time, it may cause a delay in the response of the sprinkler heads of ordinary water automatic fire extinguishing systems and waterway-linked automatic sprinkler equipment. However, at this time, the automatic fire alarm equipment has been activated, and the fire has not yet expanded. Self-defense firefighters should be able to carry out manual fire extinguishing equipment for initial fire suppression. 2. Through full-scale experimental results and simulation results,

plus a complete analysis of the evacuation time of the personnel in the fire room, it is known that the smoke-exhausting equipment in the room is legally required, and its smoke exhaust performance is sufficient to allow the fire room personnel to escape from the fire safely. The amount of smoke exhausted should be able to meet the performance required to remove dense smoke in the room.

3. After synthesizing the results of the full-scale experiments conducted by this research institute, the comprehensive efficiency of the automatic spraying device for fine water mist is

better, but after the device is started, it may be mixed with thick smoke and cause visual obstruction, which is not conducive to helping the vulnerable people in the shelter; Although the automatic fire extinguishing system has better fire control effect, it is not easy to install due to the high space requirement; while the waterway-connected automatic sprinkler equipment has low space requirements and installation cost, but the effect of cleaning the smoke is weak, it is recommended that the long-term photo agency consider its own conditions Choose the setting you want.

4. The detection time of the aspirating smoke detection system is about 5-8% faster than that of the photoelectric limited type smoke detector (one type), compared with the photoelectric limited type smoke detector (two types). The time is about 16 ~ 48% earlier. Therefore, it is recommended that the long-term photo agency consider setting up a photoelectric smoke detector (one) or an aspirating smoke detection system to facilitate early detection of the situation and strive for response and rescue time. At the same time, if the distance from the smoke detector to the corner is greater than twice the distance from the smoke detector to the nearest wall, the room should consider adding a smoke detector to avoid the fire source being too far away from the smoke detector, leading to detection. Know that time is too long. 4、Major recommendations：

Suggestion 1:

Immediately feasible recommendations: Establish verification methods and benchmarks for equivalent fire suppression effectiveness of fire suppression equipment

Host: Fire Department, Ministry of the Interior

Co-organizer: Institute of Architecture, Ministry of the Interior

According to the Fire Department's amendments to Article 17 of the "Standards for Setting up Fire Safety Equipment in Various Places"

(106.9.20 Announcement and Draft Amendment Notice), it is stipulated that: "Under 1,000m2, waterway-connected automatic sprinkler equipment or fire extinguishing performance equivalent to the existing laws "Fire extinguishing equipment ...", there is currently no relevant standard for "equivalent fire extinguishing efficiency" in China. It is suggested that follow-up research may refer to ISO6182-10 or UL1626 to establish functional verification methods and benchmarks for equivalent fire extinguishing performance of fire extinguishing equipment for consumers based on their environmental conditions. Under such restrictions, suitable and effective fire safety equipment can be installed.

Suggestion 2:

Immediately feasible suggestion: follow-up research and full-scale experiments on the current situation of actual interior materials and flame-proof bedding in domestic welfare institutions for the elderly

Host: Institute of Architecture, Ministry of the Interior

Co-organizers: Construction Department of the Ministry of the Interior, Fire Department of the Ministry of the Interior

This study completed the experiment and verification analysis of the full-scale room fire detection and fire extinguishing equipment of the long-term photo agency this year. However, during the experiment, it only focused on the response of the smoke detection system and the effectiveness of the automatic fire extinguishing equipment to scrapped bedding, mattresses, sheets The actual combustion of pillows was not measured, and the actual conditions of the interior materials of domestic long-term photo agencies and the impact of flame-proof bedding on fire scene combustion were not considered. It is suggested that follow-up studies can be performed on the combustion behavior of the interior materials and flame-proof bedding.

第一章 緒論

第一節 研究背景與研究範圍

隨著社會進步與醫療技術發展及衛生習慣大幅改進，死亡率逐漸降低， 平均壽命也不斷增長。臺灣於 2018 年 3 月份起，65 歲以上老年人口達總人 口 14.1％，正式邁入高齡社會。截至 107 年底，高齡人口比例達到 14.56％ （343.3 萬人），推估 2026 年將進入超高齡社會，高齡人口比例將達到 20.6 ％（488.1 萬人）。因此對於長照機構的安全疑慮問題，將是台灣現今極為 重要的議題。 歷年來台灣長照機構一旦發生火警，往往造成嚴重傷亡的原因是因為 機構內大量行動不易且應變能力較差的弱勢人員，無法有效自行垂直避難 逃生所引起。考量到長照機構等類似場所，在不易完成垂直避難的前題下， 針對其住房寢室在火災初期時的安全防護，實有必要加強及提升。 統整近十年來國內外長照機構類型的火災案例，如表 1-1 所示，發現此 種機構當發生火災時，極易造成大量傷亡。參考內政部於 106 年 6 月 13 日 「護理之家及長照機構公共安全對策報告」，針對造成人命重大傷亡的主因 (如表 1-2)，該報告統整出三個原因，分別為【未符合建築消防法規】、【人 員教育訓練未落實防災演練】、【夜間、清晨人力不足】。由此可知，除第一 個原因以外，可以明顯瞭解到被動式消防設備的重要性，因其在使用上不 需有額外的教育訓練且可大量設置在人力不足的場所。

表 1-1 國內外長照機構火災案例統計表(按時間排列) 案例 發生時間 死傷人數 新北市新莊區臺○醫院護理之家 2018.08.13 14死38傷 札幌市そしあるハイム安養中心 2018.01.31 11死3傷 屏東縣恆春鎮南○護理之家 2017.05.19 4死56傷 桃園市龍潭區私立愛○老人長期照顧中心 2017.03.10 4死13傷 基隆市恆○養護中心 2017.02.17 0死0傷 新北市新店區樂○老人長期照顧中心 2016.07.06 6死28傷 新北市汐止區翠○新村養護中心 2015.12.17 0死1傷 中國河南省魯山縣○○老人安養中心 2015.05.26 38死6傷 南韓全羅南道孝實○愛分享療養院 2014.05.28 21死8傷 台南市安南區長○安和老人長期照顧中心 2014.05.27 0死12傷 加拿大魁北克省阿弗爾安養院 2014.01.23 32死11傷 中國黑龍江海倫市聯○敬老院 2013.07.26 11死2傷 日本長○收容失智老人安養院 2013.02.08 5死7傷 台南市新營醫院北○分院附設護理之家 2012.10.23 13死59傷 澳大利亞悉尼養老院 2011.11.19 9死26傷 日本北海道札○市失智老人安養院 2010.03.13 7死2傷 (資料來源：本研究整理、參考書目 1)

表 1-2 近十年火災造成人命重大傷亡的主因統計表 案例 傷亡主因 未符合 建築消防法規 人員教育訓練 未落實防災演練 夜間、清晨 人力不足 101/10/23_ 台 南 市 署 立 新 營 醫 院 北 ○ 分 院 附 設 護理之家 1. 產房移作倉庫， 未設置撒水頭。 2. 場所未有兩防火 區劃。 3. 煙霧透過空調管 路蔓延至其他病 房，造成人員傷 亡。 1. 僅 使 用 滅 火 器 ( 滅 火 失 敗)，未能利用室內消防栓 進行滅火。 2. 人力配置及自衛消防編組 未能充分因應，致初期應 變及避難逃生失效。 收容 69 人， 夜間照護人員 4 人，照護人 力不足。 105/07/06_ 新北市私立 樂○ 老 人 長 期 照顧中心 火警警鈴關閉，影響 初期應變。 發現火災火勢已擴大燃燒，無 法進行滅火。 照 護 人 員 不 在，外籍看護 人員僅 3 人。 106/03/10_ 桃 園 市 私 立 愛○ 長 期 照 護中心 1. 二樓擴大違規使 用及規避檢查。 2. 未設火警自動警 報設備。 3. 場所未有兩防火 區劃。 1. 業者安全意識不足以蠟燭 照明。 2. 起火時居室之防火(煙)區 劃失敗。 3. 未實施緊急應變。 二樓僅 1 名照 護員。 106/05/19_ 屏 東 縣 南○ 護理之家 火警自動警報之主音 響、地區音響及移報 緊急廣播設備之開關 未定位。 1. 滅火器無使用跡象。 2. 室 內 消 防 栓 水 帶 雖 有 拉 出，但未連接瞄子，推斷 該場所內部人員初期應變 不熟悉。 3. 因發現延遲，致使初期滅 火未完成。 僅 8 名 照 護 員，另有經營 者夫婦 2 人， 照 護 人 力 不 足。 (資料來源：內政部(消防署)「護理之家及長照機構公共安全對策報告」)

本研究範圍係針對 102 年前所設立《各類場所消防安全設備設置標準》 第 12 條第 1 項第 1 款第 6 目之「醫院、療養院、榮譽國民之家、長期照顧 服務機構（限機構住宿式、社區式之建築物使用類組非屬 H-2 之日間照顧、 團體家屋及小規模多機能）、老人福利機構（限長期照護型、養護型、失智 照顧型之長期照顧機構、安養機構）、護理機構（限一般護理之家、精神護 理之家、產後護理機構）。」等場所為主。 但研究對象主要為上述所服務或收容應變能力與逃生避難行為皆屬弱 勢者之場所。故當遇到火災發生時，對於火災初期之滅火亦無能為力，災 害擴大後也無法自行避難逃生。綜合國內外發生的案例，蔣華琪【2】歸納 出造成災害傷亡發生的可能原因如下： 1. 未依法規規定，設置足夠的消防安全設備。 2. 建築物未依規定違規使用，將避難出入口及其他出入口變更改造，安 全門上鎖等，管理人員對消防設備管理方面輕忽、不夠重視。 3. 電器設備不當使用，院內管理人員未落實預防火災檢查，致發生火災。 4. 院內管理人員配給不足，火災發生時，無法在有效時間內將院內收容 人員疏散至相對安全區。 5. 養護中心人員訓練不足，導致火災初期滅火失效，火災發生時未立即 通報相關單位。 6. 對火源控管未落實，常有煮食不慎、人為縱火及抽煙等因素引起火災。 故若無法在火災初期發現並立即採取滅火動作，將造成濃煙漫延擴散、 災情擴大的情形發生。因此，平時對於住房寢室的安全防護、消防安全管 理及消防訓練皆應確實執行，長照機構的服務人員之安全教育訓練也非常 重要，以期能迅速發現火源並加以控制，爭取更多的反應時間，減少人員 傷亡及財物損失。

第二節 研究目的

根據統計，台灣長照機構平均服務人數約為 2.94 人，日本平均服務人 數約為 2 至 3 人，以此人力配合情形，當災害發生恐難以協助全體人員進 行避難。因此，及早偵知到火災發生並採取適當的反應，可以避免大規模 的避難逃生。本研究將延續去年成果，針對火警偵煙探測設備及水自動滅 火設備進行深入研究，以期提高長照機構的滅火能力、及早偵知能力。 去年度建研所已進行之【老人福利機構火警探測、自動撒水設備驗證 基準及避難器具檢討之研究】，初步證實水道連結型自動撒水設備具有火災 控制的效果，另發現光電式局限型偵煙探測器(一、二種)、吸氣式偵煙探測 系統(ASD)的性能差異。本研究將延續上年度之研究成果，加以探討火警偵 煙探測設備及水自動滅火設備在不同情境規劃下的性能表現。同時利用電 腦模擬軟體(Pyrosim)，模擬全尺寸居室之煙流特性與危害分析，最終透過 實驗結果及模擬數據，提出長照機構使用火災探測及滅火設備參考。 期望本年度對於及早偵知及抑制火災的研究，能大幅度減少未來長照 機構因發生火災所造成的財物損失與人力傷亡。本研究預期目標如下： 1. 確立不同水自動滅火設備對機構住房的泡棉床墊火災特性之滅火 效能驗證分析。 2. 完成不同起火位置對不同火警偵煙探測設備的有效反應分析。 3. 蒐集完整全尺寸實驗數據(如有撒水及沒撒水條件)，使用 Pyrosim 進行模擬全尺寸居室火災的煙流特性與危害分析，並評估法定排煙 量是否滿足排煙性能。 4. 彙集實驗結果，提出長照機構使用火災探測及滅火設備參考。

第三節 研究內容

火災發生時，除外力作用導致摔死、砸死和燒死的因素外，大多死亡 原因為火災現場的煙塵及溫度等因素所造成。當火場發生閃燃時，人已無 法在該空間生存。由此可知，在達到閃燃前之火源成長初期，應是進行滅 火的最佳時機。故火警偵煙探測系統及早偵測到火煙，無論是利用滅火器 或啟動水自動滅火設備進行滅火，都應能有效控制火勢，避免災情擴大。 考量到長照機構內可能有不具自主避難能力的人員，火警偵煙探測系 統反應時間的快慢，將決定災害的嚴重程度。依據我國《火警探測器認可 基準》，光電式局限型偵煙探測器(1 種，非蓄積型)在偵測到含有每公尺減 光率 1.5K(1 種，K 為 5)濃度及達到風速 20～40 cm/sec 之煙時，必須在 30 秒內啟動報警動作；光電式局限型偵煙探測器(2 種，非蓄積型)在偵測到含 有每公尺減光率 1.5K(2 種，K 為 10)濃度及達到風速 20～40 cm/sec 之煙時， 必須在 30 秒內啟動報警動作。其中 K 值為標稱動作濃度，單位為遮蔽率。 所謂遮蔽率為發光部與受光部相隔ㄧ定距離，若此空間中有煙存在時，將 會減少其光度，故將減少的光度數值轉換成遮蔽率。 對於收容大量避難弱勢人員的場所，如長照機構，勢必需要一種能更 加迅速偵知火災的偵煙探測設備。目前吸氣式偵煙探測系統(aspirating smoke detector system,簡稱 ASD) 可在火災極早期階段進行偵測，對潛在火 災煙霧之警示特別靈敏。它的偵測原理是靠主機內部的抽氣泵，透過延伸 至偵測區域的空氣取樣管路將空氣樣品抽回偵測室進行檢測，當空氣中的 煙霧濃度達到一定程度時，系統即發出警報。

本研究延續上年度研究成果，加以探討在不同起火點位置，對不同型 式之火警偵煙探測設備其偵知能力的影響差異，以瞭解當起火位置不同時， 對火警通報時間上的影響。 設立水自動滅火設備的規範，依據現行《各類場所消防安全設備設置 標準》第 46 條第一項第三款之規定，長照機構或符合各類場所消防安全設 備設置標準第 12 條第一款第六目之住宿居室、病房及其他類似處所，得採 用小區劃型撒水頭（以第一種感度為限）。且該標準第 17 條第三項規定， 對於長照機構其樓地板面積合計未達 1,000m2_{者，得設置水道連結型自動撒} 水設備或與現行法令同等以上效能之滅火設備或採用中央主管機關公告之 措施。但目前尚未有文獻指出何種型式之水自動滅火設備較適用於長照機 構，故本研究將採用三種不同類型的水自動滅火設備在不同火災情境下， 進行全尺寸實驗，以探討其抑制與滅火能力，並針對住房內泡棉床墊火災 特性加以研究分析。 同時現行《各類場所消防安全設備設置標準》第 188 條之規定，每層 樓地板面積在 500m2_{內，以防煙壁區劃設置排煙設備。惟戲院、電影院、} 歌廳、集會堂等場所觀眾席以及工廠等類似建築物，其天花板高度在 5m 以 上，且天花板及室內牆面以耐燃一級材料裝修者，不在此限。防煙區劃範 圍為任一位置至排煙口之水平距離需小於 30m，排煙口設於天花板或其下 方 80cm 之內，並與排煙風管連接。當排煙口以自然排煙之方式進行排煙至 戶外時，排煙口之開口面積需大於防煙區劃面積之 2%以上。若排煙口以機 械排煙時，排煙機之排煙量需在每分鐘 120m3_{以上；且在一防煙區劃時，} 在該防煙區劃面積每平方公尺每分鐘 1m3_{以上；在二區以上之防煙區劃時，} 在最大防煙區劃面積每平方公尺每分鐘 2m3_{以上，但地下建築物之地下通} 道，其總排煙量應在每分鐘 600m3_以上。

法定排煙量是否滿足現今火場需求，仍無法得知。本研究將透過電腦模 擬軟體來研究裝設不同類型的排煙設備對火場煙層高度的影響。Pyrosim 是 由美國 Thunderhead Engineering 公司所開發的火災模擬軟體，其數值運算 模式為沿用美國國家標準及技術研究院 NIST(National Institute of Standards and Technology) 附 屬建築物 與火災研究實驗室 BFRL(Building and Fire Research Laboratory) 所 開 發 之 FDS 。 本 研 究 預 計 使 用 Pyrosim( 版 本 為 2019.1.0515 版，其 FDS 模擬版本為 6.7.1 版)作為電腦模擬軟體使用。本研 究將配合本年度(108 年度)另一委託研究案「長照機構居室全尺度火災特性 實驗及應用研究」於台南建研所防火實驗中心所搭建的模型屋，建構一相 似模擬居室以探討火場之煙流特性與危害分析，並模擬當有無撒水情況下， 裝設排煙設備(如：自然排煙與機械排煙)對於火場煙層沉降的影響，從而評 估法定排煙量是否滿足排煙性能。期望透過今年度的研究成果，對於長照 機構的偵知及抑制火災的能力能夠有大幅度的提升。

第四節 研究方法及進度說明

長照機構的人口結構分布，普遍以行動不便或應變能力較差的高齡者 居多，由參考書目及官方資料分析得知，這些年來長照機構的火災案例從 未間斷過，而該此種機構發生火災時，人員不易進行避難逃生。所以火警 偵煙探測設備及水自動滅火設備的有效性，將是避免災情擴大與傷亡的重 要因素。 本研究將分成三大部份進行，其研究目的為探討及驗證排煙設備之排 煙性能及三種火警偵煙探測設備的偵知能力及三種水自動滅火設備的滅火 效果。詳細各部份內容如下所示：  第一部份為電腦模擬分析，透過電腦模擬軟體(Pyrosim)進行火場居室煙 流特性與危害氣體分析，並研究有無裝設排煙設備(如：自然排煙與機 械排煙)在有無撒水情況下，對煙層沉降的影響，評估現今法定排煙量 是否滿足排煙性能。  第二部份為火警偵煙探測設備的研究分析，本研究將以全尺寸實驗進行 分析光電式局限型偵煙探測器(一、二種)與吸氣式偵煙探測系統的偵知 能力差異，並探討起火點位置不同，對於火警偵煙探測設備其偵知時間 的影響。  第三部份為水自動滅火設備的研究分析，本研究將以全尺寸實驗進行水 自動滅火設備的滅火效果研究，並加入火警偵煙探測設備進行實驗。由 實驗結果確立不同水自動滅火設備對機構住房內泡棉床墊火災特性之 驗證分析。

詳細之各部份研究內容如表 1-3 所示。第一部份的研究步驟皆以「文獻 回顧」及「電腦模擬分析」依序進行；第二、三部份的研究步驟皆以「文 獻回顧」及「實測研究」依序進行，茲分述如下： (一)、文獻回顧 蒐集國內外相關消防法規、文獻、已發生的案例，進行資料統整及分 析，以作為全尺寸實驗的實驗規劃依據，減少不必要或多餘的實驗成本及 時間的浪費。 (二)、電腦模擬分析 彙整文獻回顧蒐集之相關資料及相關法規規範，建構一模擬空間進行 火場模擬驗證，探討有無裝設排煙設備在有無撒水情境下的模擬分析。 (三)、實測研究 本研究預計將以全尺寸實驗進行水自動滅火設備及火警偵煙探測設備 之實驗測試及驗證。本年度將利用雲林科技大學實驗室的實驗空間進行全 尺寸實驗，並根據實驗結果提出長照機構使用火災探測及滅火設備參考。

表 1-3 本研究執行之研究內容表 主題 研究內容 第一部份 Pyrosim 模擬 ( 1 ) 探討住房寢室內之火場煙流特性。 ( 2 ) 評估法定排煙量是否滿足排煙性能。 ( 3 ) 分析自然排煙設備與機械排煙設備差異。 第二部份 火警偵煙 探測設備 ( 1 ) 分析三種火警偵煙探測設備的偵知能力。 ( 2 ) 分析不同起火位置對火警偵煙探測設備的 偵知能力差異。 ( 3 ) 探討火源大小對偵知時間的影響。 第三部份 水自動滅火 設備 ( 1 ) 比較三種水自動滅火設備的滅火效能。 ( 2 ) 研究火源大小對抑制或撲滅火源的影響。 ( 3 ) 確立不同水自動滅火設備對住房內泡棉床 墊之滅火效能分析。 (資料來源：本研究整理)

綜合上述，本研究流程圖如圖 1-1 所示：

長照機構全尺度居室火災探測及

滅火設備之實驗及驗證分析

文獻回顧與相關法規彙整

全尺寸實驗

火警偵煙探

測設備

水自動滅火

設備

結論與建議

提出長照機構使用火災探測及滅火設備參考

Pyrosim電腦模擬

模型及條件

參數設置

煙

流

特

性

排

煙

量

排

煙

設

備

偵

知

性

能

起

火

位

置

泡

棉

床

墊

特

性

滅

火

性

能

圖 1-1 研究流程圖 (資料來源：本研究整理)

本研究執行進度及預期完成之工作項目如下表所示： 表 1-4 研究進度及預期完成之工作項目表 月次 工作項目 第 1 個 月 第 2 個 月 第 3 個 月 第 4 個 月 第 5 個 月 第 6 個 月 第 7 個 月 第 8 個 月 第 9 個 月 第 10 個 月 第 11 個 月 備 註 蒐集文獻及電 腦模擬建模 全尺寸實驗 空間建構 第一次學者專 家座談會 電腦模擬執行 與分析 第二次學者專 家座談會 期中簡報 火警偵煙探測 設備與水系統 滅火設備架設 與測試 實驗數據分析 第三次學者專 家座談會 期末簡報 結案報告整理 預 定 進 度 ( 累 積 數 ) 4% 16% 2 8 % 3 6 % 5 2 % 6 4 % 7 2 % 8 0 % 92% 9 6 % 1 0 0 % (資料來源：本研究整理)

第二章 文獻分析與研究

第一節 長照機構類型與相關法規彙整

臺灣於 2018 年 3 月份起，正式邁入高齡社會。截至 107 年底， 高齡人口比例達到 14.56％（343.3 萬人），推估 2026 年將進入超高齡 社會。因此，對於長照機構的安全疑慮問題，將是台灣現今極為重要 的議題。為了維護老人尊嚴與健康，延緩老人失能，安定老人生活， 保障老人權益，增進老人福利，特制定《老人福利法》。 依據我國《老人福利法》第二條規定：所謂老人，係指年滿 65 歲以上之人。而根據衛生福利部訂定的《長期照顧服務法》中，定義 長期照顧係指身心失能持續已達或預期達六個月以上者，依其個人或 其照顧者之需要，所提供之生活支持、協助、社會參與、照顧及相關 之醫護服務。而長照機構係指以提供長照或長照需求之服務為目的， 依該規定設立之機構。長照機構分類如下： 一、長期照顧機構依類型可分為以下三種： （一）長期照護型：以罹患長期慢性病，且需要醫護服務之老人 為照顧對象。 （二）養護型：以生活自理能力缺損需他人照顧之老人或需鼻胃 管、導尿管護理服務需求之老人為照顧對象。 （三）失智照顧型：以神經科、精神科等專科醫師診斷為失智症 中度以上、具行動能力，且需受照顧之老人為照顧對象。

二、長期照顧機構依提供方式可分為以下三種： (一) 居家式：到宅提供服務。 (二) 社區式：於社區設置一定場所及設施，提供日間照顧、家庭 托顧、臨時住宿、團體家屋、小規模多機能及其他整合性等 服務。 (三) 機構住宿式：以受照顧者入住之方式，提供全時照顧或夜間 住宿等之服務。 截至 107 年底，我國長期照顧機構（長期照顧型、養護型、失智 照顧型）計有 1,079 所，可供進住人數 5 萬 7,736 人，實際進住人數 4 萬 6,344 人，使用率為 80.26％，其中以失智照顧型機構使用率 93.75 ％最高，長期照護型機構 81.24％次之，養護型機構 80.2％居第三。 並且長照機構全台分佈以新北市、高雄市、台南市為全台前三多的縣 市。詳細年度長照機構數量及使用量統計圖如圖 2-1、2-2 所示。 圖 2-1 老人福利機構數量圖 (資料來源：衛生福利部社會及家庭署及直轄市、縣(市)政府統計、本研究整理)

圖 2-2 老人福利機構進住使用率示意圖 (資料來源：衛生福利部社會及家庭署及直轄市、縣(市)政府統計、本研究整理) 現行台灣設立長照機構，需依照【老人福利機構設立標準】第三 條之規定，符合下列規定： ( 1 ) 建築物之設計、構造與設備，應符合建築法及相關法令規定。 ( 2 ) 消防安全設備、防火管理、防焰物品等消防安全事項應符合 消防法及相關法令規定。 ( 3 ) 用地應符合土地使用管制相關法令規定。 ( 4 ) 飲用水供應應充足，並應符合飲用水水質標準。 ( 5 ) 應維持環境整潔與衛生，並應有妨害衛生之病媒及孳生源防 治之適當措施。 ( 6 ) 其他法令有規定者，依該法令規定辦理。 對於設置及規劃排煙設備及火警偵煙探測設備及水自動滅火設 備的研究探討上，為了能夠提供更為可行的建議並確保長照機構之安 全性，本研究對相關法規進行整理如下：

排煙設備應設置場所之相關法規整理： (引用 107 年 10 月 17 日修正版本) 法規對於應裝設排煙設備之場所地點，依【各類場所消防安全設 備設置標準】第 28 條之規定。在下列幾種場所需設置排煙設備： ( 1 ) 供第十二條第一款及第五款第三目所列場所使用，樓地板面積合 計≧500m2_。 ( 2 ) 樓地板面積≧100m2之居室，其天花板下方 80cm 範圍內之有效 通風面積未達該居室樓地板面積 2%者。 ( 3 ) 樓地板面積≧1,000m2之無開口樓層。 ( 4 ) 依建築技術規則應設置之特別安全梯或緊急昇降機間。 火警偵煙探測設備應設置場所之相關法規整理： (引用 107 年 10 月 17 日修正版本) 法規對於應裝設火警偵煙探測設備之場所地點，依【各類場所消 防安全設備設置標準】第 19 條之規定，下列場所應設置火警自動警 報設備： ( 1 ) 五層以下之建築物，任何一層之樓地板面積≧300m2者。 ( 2 ) 六層以上十層以下之建築物任何一層樓地板面積≧300m2者。 ( 3 ) 十一層以上建築物。 ( 4 ) 地下層或無開口樓層，樓地板面積≧300m2者。 ( 5 ) 供第十二條第一款及第五款第三目所列場所使用，總樓地板面積 ≧300m2者。 ( 6 ) 供第十二條第一款第六目所定長期照顧機構（長期照護型、養護 型、失智照顧型）及身心障礙福利機構（限照顧植物人、失智症、 重癱、長期臥床或身心功能退化者）、護理之家機構場所使用者。

水自動滅火設備應設置場所之相關法規整理： (引用 107 年 10 月 17 日修正版本) 法規對於應裝設水自動滅火設備之場所地點，依【各類場所消防 安全設備設置標準】第 17 條之規定，下列場所或樓層應設置自動撒 水設備： ( 1 ) 十層以下建築物之樓層，供第十二條第一款第一目所列場所 使用，樓地板面積合計≧300m2_{者；供同款其他各目及第二} 款第一目所列場所使用，樓地板面積≧1,500m2_者。 ( 2 ) 建築物在十一層以上之樓層，樓地板面積≧100m2者。 ( 3 ) 地下層或無開口樓層，供第十二條第一款所列場所使用，樓 地板面積≧1,000m2_者。 ( 4 ) 十一層以上建築物供第十二條第一款所列場所或第五款第 一目使用者。 ( 5 ) 供第十二條第五款第一目使用之建築物中，甲類場所樓地板 面積合計達 3,000m2_{以上時，供甲類場所使用之樓層。} ( 6 ) 供第十二條第二款第十一目使用之場所，樓層高度超過 10m 且樓地板面積在 700m2_{以上之高架儲存倉庫。} ( 7 ) 總樓地板面積≧1,000m2之地下建築物。 ( 8 ) 高層建築物。 ( 9 ) 供第十二條第一款第六目所定榮譽國民之家、長期照顧服務 機構（限機構住宿式、社區式之建築物使用類組非屬 H-2 之日間照顧、團體家屋及小規模多機能）、老人福利機構（限 長期照護型、養護型、失智照顧型之長期照顧機構、安養機 構）、護理機構（限一般護理之家、精神護理之家）、身心障 礙福利機構（限照顧植物人、失智症、重癱、長期臥床或身

心功能退化者）使用之場所。 前項應設自動撒水設備之場所，依本標準設有水霧、泡沫、二氧 化碳、乾粉等滅火設備者，在該有效範圍內，得免設自動撒水設備。 第一項第九款所定場所，其樓地板面積合計未達一千平方公尺者， 得設置水道連結型自動撒水設備或與現行法令同等以上效能之滅火 設備或採用中央主管機關公告之措施；水道連結型自動撒水設備設置 基準，由中央消防機關定之。

第二節 國外相關文獻分析

關於長照機構的相關文獻整理，美國 NFPA101，Life Safety Code 【3】之規定，在日間照顧居住(day-care occupancy)及健康照護居住 (health care occupancy)必須設置自動撒水系統且應具備高於一小時之 防火時效且存放易燃物質與材料之區域、設備維修室等具有高度可燃 物質或是較容易發生火災之場所，也皆應設置自動撒水系統，以確保 人員的日常生活安全。 根據日本「消防法施行令」【4】第二章消防設備的第三節第二款 消防設置基準的規範中，第十二條規定撒水設備應設置於下列所示之 防火目標對象或該部分，說明第六項所示防火目標對象，及老人福利 機構設置場所，且位於樓層總面積達 275m2_{以上之建築物則應設置自} 動撒水設備，除具備總務省令所規定於火災發生時，有抑制火勢蔓延 功能之結構以外者。第十二條規定第六項場所類別，即老人福利機構 所處建築物之樓層達十一樓以上者則需設置自動撒水。第十二條中亦 指出撒水頭防護半徑之規範。其防火目標對象或該部分為防火建築物， 則撒水頭之防護半徑為 2.3 公尺以下，但高感度噴頭為總務省視該撒 水器之效能所規定之距離。 對於支撐用梁柱等主要建築結構而言，防火區劃則應具有三小時 以上之防火時效，防煙垂壁應具有一小時以上之防火時效。但在 The BOCA National Building Code【5】規定，新建與擴建之建築之要求應 符合現今法規之要求，並且其防煙垂壁等相關構造至少需具有二小時 以上之防火時效。同時對於防火門的要求為常閉式防火門應有自動關 閉功能，常開式防火門應設置有火災時連動關閉裝置。

日本「建築基準法施工篇」【6】規定主要結構部分為防火結構， 其樓層總面積超過 1,500m2_{者，必須以標準規定之防火結構地板、牆} 壁或特定防火設備區劃，且遭遇一般火災時，於加熱開始後約一小時 內，火焰不會延燒至加熱面以外之面，於地板面積(裝設撒水設備、 水噴霧滅火設備、泡沫滅火設備及其他類似之自動式設備部分的地板 面積約二分之一除外。)每 1,500m2_{內劃分區域。} 另外對於火災發生的原因，學者 Ahrens【7】統計 1999 到 2002 間，美國地區老人養護機構火災之災害起源，其結果顯示：超過三分 之一是由廚房之烹調材料引起；電線走火占 12%；床墊、被褥占 6%； 換洗衣物占 4%，其中又因床墊、被褥、換洗衣物等所引起之火災造 成之傷亡最為慘重。而對於消防安全設備的使用上，學者 Zhang【8】 等人研究調查美國地區老年人住戶的消防安全設備及相關危險因素。 結果發現老人住宅內裝設電器安全開關有 56%、滅火器有 18%、防 火毯有 10%，而住宅內安裝偵煙式探測器則有 72%，但有將近四分 之一的老年人從未注意過逃生動線。由此可知，當發生火災，消防安 全設備的有效性對於老年人來說是非常重要的，不安全的居住環境可 能造成老人住宅火災率的上升。

第三節

國內相關文獻分析

林鴻志【9】在 2005 年的研究中指出，台灣地區已邁入高齡化社 會，安養及養護機構如雨後春筍般因應設立。良好的居住條件應將周 遭設施及使用者的使用情況納入考量。因此對於長照機構的規劃設計 上，對於生理逐漸退化之高齡者的日常行為及特性皆為設計重點所在， 必需兼顧高齡者行為特性與避難安全性。 因此，要如何提高安養及長照機構的初期滅火能力、及早偵知火 災能力，以及確保安全的避難逃生，必須瞭解該種機構內的防火避難 特性及內部住民特性。內政部建築研究所於 104 年提出「老人福利機 構防火及避難安全參考手冊」以提供經營者及設計者於改善時之參考， 藉由手冊的推廣提升國內相關機構的火災安全，建立安全的照護及養 護環境。 對於高齡者的移動速度，學者陳玠佑【10】於 2009 年研究得出 老人與病患的避難步行時間比一般人多花 2～2.5 倍的時間。由此可 知，高齡人口進行疏散避難是極為不方便且需要安排額外的看護人員 以協助帶領疏散逃生，才能達到較佳的疏散時間。國內對於老人福利 機構的安全性仍存在雖合法但無法確保安全之窘境，學者李惠閔【11】 在 2015 年的研究中發現，當災民以「手動滅火設備（滅火器、室內 消防栓）」進行滅火時，受火災規模、人為因素等影響，約有 40％火 災件數是無法撲滅；而「自動撒水設備」卻高達 92％火災件數均能 撲滅，顯示該設備具有非常高的可靠性；同時「警報設備」、「排煙設 備」在火災發生時，高達 60~70％能正常發揮功能，惟該設備總體故 障率偏高，故被動式消防設備對於長照機構非常重要。

學者劉芸蓁【12】在 2012 年研究老人機構防火煙控避難性能改 善技術研究，由實驗結果得知火源設置於撒水頭正下方，較有助於滅 火，當撒水頭燒破即能有效地滅火，故將來如床位等可燃物應儘量設 計接近撒水頭。採用預動式撒水頭較開放式撒水頭為佳，由於探測器 作動時，因煙層正在產生，撒水頭若立刻撒水，會造成亂流情形。設 置並關閉安全門較可減少火煙進入老人機構居室之其他空間，可有效 增加之老人救援時間。 對於手動滅火設備之研究，學者雷明遠【13】在 2015 年研究得 知滅火設備可以降低小型火災 (例如垃圾桶起火) 發展成大型火災 的風險。同時適當的滅火器的安全使用，可以在火災的初期階段就將 之控制、透過對承受風險的人員提供協助，大幅地降低場所內其他人 員所承受之危害風險。此外部分場所可能有裝設如消防栓等類似的滅 火設備，使用此種設備，需要由經過訓練之人員或消防員使用，未經 訓練之人員不應期待讓他使用消防栓來滅火，故對於主動式滅火設備 需要加強其教育訓練，以達發生災情時可以被使用。 學者張慧蓓【14】在 2010 年研究老人養護機構之安全管理，以 FDS 火災模擬軟體模擬結果得知，在無撒水系統情況下，在避難時間 200 秒後之熱釋放率，將高達 1000kW。反之，若使用 K 值為 115 lpm/ ，壓力為 1 kgf/cm2_{的撒水頭，並使用 2 馬力之幫浦，作為} 火勢控制之條件，從模擬結果得知當火災發生時，所噴灑之水量可以 有效降低室內溫度至 150℃以下，其設置費用只有消防幫浦的三分之 一，確實可符合經濟效益，可增加救援時間，保障生命安全。隔年， 學者謝明諺【15】以原有室內消防栓系統之消防蓄水池或一般民生用 蓄水塔作為水源供應，透過幫浦與配管，並利用自動警報系統連動發 展簡易式自動撒水設備，可達初期滅火之效。在其研究中所設計之簡

易式自動撒水設備，其實際之滅火能力，可於單顆一般反應型撒水頭 之撒水情況下，對距離 2.3 公尺處，熱釋放率達 288.99 kW 之 A 類 木框架火災達成滅火之效。 排煙設備於長照機構之研究，從學者范韶均【16】於 2015 年的 案例調查發現，相關機構於防火避難上之共通問題出現之頻率依序為： 居室未考慮排煙設計、無設置等待救援空間、護理站未設置防煙垂壁、 梯廳無設置區劃、垂直送餐設備無遮煙設備、設有直通樓梯、避難路 徑堆置雜物等。若居室未考慮排煙設計，即使為最多輔助避難人力之 情境，多數機構仍無法全員完成避難。最後其研究檢討各居室應確保 之最小自然排煙窗面積，其所需之排煙窗面積會因居室面積和床數有 所不同，約為 0.35m2_～4.83m2_。 學者高志瑋【17】在 2014 年研究中發現對於牆上的自然排煙來 說，增加排煙口的高度比增加排煙口寬度，其效能提升高。而當居室 中自然排煙無法達到安全條件時，建議安裝機械排煙為輔，可以增加 避難等待空間的受援時間及增加避難成功率及逃生率。在有撒水情境 下對於煙層高度之研究，學者張依如【18】以傢俱、辦公椅、油池作 為火災情境之燃料進行研究，由研究結果發現，實驗空間所設定之排 煙量在最大抽風量(35.7CMM)情況下，於 1.8m 高度也就是避難人員 高度來看，其能見度比無抽風情況有改善趨勢。另外在撒水的情境下， 由於撒水所造成的衝擊力，使得空間煙層無法保持完整，呈現亂流趨 勢，但針對 1.8m 之高度能見度變化可看出，撒水是具有正面效應， 其中以 PU 泡棉於有撒水情況下能見度呈現維持 10m 以上。 藉由上述國內外相關文獻資料，其要點進一步整理分類如下：

 火警偵煙探測設備 1. 研究發現，「警報設備」火災時高達 60~70％能發揮正常 功能，惟該設備總體故障率偏高。 2. 自動火災偵測系統的錯誤警報，是所有消防和救援單位誤 報的主要問題。為了要降低誤報的次數，系統設計和偵測 的位置和啟動裝置，必須要依照場所現有用途進行審查。  水自動滅火設備 1. 自動撒水設備過去多用於滅火，不過若能將其形成水幕的 特性，配合用於避難等待空間，對於火煙的隔絕，可以增 加避難等待空間的受援時間。 2. 以原有之室內消防栓系統之消防蓄水池或一般民生用蓄 水塔作為水源供應，透過幫浦與配管，並藉由自動警報系 統連動發展簡易式自動撒水設備，可達初期滅火之效。 3. 實驗結果得知火源設置於撒水頭正下方，較有助於滅火， 當撒水頭燒破即能有效地滅火，故將來如床位等可燃物應 儘量設計接近撒水頭。  排煙設備 1. 研究發現對於自然排煙來說，增加排煙口的高度比增加排 煙口寬度效能來的高。 2. 當居室中自然排煙無法達成安全條件，建議安裝機械排煙 為輔，可以增加避難等待空間的受援時間及增加避難成功 率及逃生率。 3. 研究結果得知各居室應確保之最小自然排煙窗面積，其所 需之排煙窗面積會因居室面積和床數有所不同，約為 2 2_。

第三章 偵知及滅火設備介紹

第一節 火警偵煙探測設備型式

依據《各類場所消防安全設備設置標準》第 19 條第 1 項第 7 款 之規定：供第十二條第一款第六目所定長期照顧機構（長期照護型、 養護型、失智照顧型）及身心障礙福利機構（限照顧植物人、失智症、 重癱、長期臥床或身心功能退化者）、護理之家機構場所使用者，應 設置火警自動警報設備。 市面上火警自動探測器以感熱式及偵煙式較普遍，對長照機構而 言，裝設偵煙式數量比例遠高於感熱式探測器。推測其原因為該機構 住民大多是行動不便或是無法行動之長者，避難不易，故需藉由裝設 光電式侷限型偵煙式探測器(圖 3-1)，以期在火災初期偵知並採取適 當反應，且光電式局限型偵煙探測器具有低成本、安裝容易等優點。 因此，偵煙探測設備其偵知及反應速度將大幅度的決定災害的嚴 重程度，若能及早偵測到火警，便有足夠的時間撲滅火勢或通報火警， 縱使無法撲滅火勢也能夠爭取到更多的逃生時間。所謂光電式探測器， 依據我國《火警探測器認可基準》之定義，為周圍空氣中含煙濃度達 到某一限度時即會動作，原理係利用光電束子之受光量受到煙之影響 而產生變化。 依《火警探測器認可基準》，光電式局限型偵煙探測器(二種，非 蓄積型)其動作試驗，應在含有每公尺減光率 1.5K(二種，K 為 10)濃 度之煙，以風速 20～40 cm/sec 之氣流吹向時，應在 30 秒內動作； 其不動作試驗，應在含有每公尺減光率 0.5K(二種，K 為 10)濃度之煙，

以風速 20～40 cm/sec 之氣流吹向時，應在 5 分鐘內不得動作。K 值 為標稱動作濃度，以減光率表示。所謂減光率為發光部與受光部相隔 ㄧ定距離，若此空間中有煙存在時，將會減少其光度。 圖 3-1 光電式偵煙探測器實景圖 (資料來源：本研究整理) 但對於有大量避難弱勢人員的場所(如：長照機構)，則需要一種 能更加迅速偵知火災發生的探測系統。目前吸氣式偵煙探測系統 (aspirating smoke detector system,簡稱 ASD) 可針對火災極早期階段 進行偵測，又稱為空氣取樣型偵煙探測器 (air sampling-type detector)。 國際上將 ASD 火災探測器的運作方式定義為「透過管道由風扇或抽 氣泵抽取被防護空間的空氣樣本至中心 (遠端) 檢測點，以監測被防 護空間內存在煙霧與否的火警探測器」(BS 5839-1:2002)。它的偵測 原理是靠主機內部的抽氣泵，透過延伸至偵測區域的空氣取樣管路將 空氣樣品抽回偵測室進行檢測，當空氣中的煙霧濃度達到一定程度時， 系統立即發出警報，詳細運作示意圖如圖 3-2 所示。

ASD 的主要優點如下： (一) 極早期警報：能在局限型或光電分離型偵煙式探測器動作之前， 對潛在火災煙霧之警示特別靈敏。 (二) 強化煙感度：為克服煙霧可能被周圍環境氣流所稀釋(如:高天花 板場所)，可依自身需求提高 ASD 的煙感度，適用於需比正常值 更高的場合。 (三) ASD 探測器之靈敏度判斷為煙霧對光線之遮蔽程度，用空氣中 煙霧含量或濃度的百分數表示。單位為遮光率 (obscuration) 、計 量單位為：%obs/m。英國 FIA 及 EN 54-20，ISO 7240-20 等相 關規範均對 ASD 系統探測器之靈敏度分成 A、B、C 三級，如 下所示： ( 1 ) Class A 極高靈敏度 (< 0.8 % obs /m) ( 2 ) Class B 強靈敏度 (0.8 %/m ~ 2.0 % obs /m) ( 3 ) Class C 一般感度 (> 2.0 % obs /m) 圖 3-2 吸氣式偵煙探測系統示意圖 (資料來源：本研究整理)

考量到安養及長照機構內的人員性質，必需避免偵煙探測器因誤 報而激發水自動滅火設備，從而造成住民傷害的情形發生。因此吸氣 式偵煙探測器的靈敏度設計成為非常重要的設計參數。ASD 靈敏度 與其採樣孔數量有關，當採樣孔數量越多時單一採樣孔的進氣比例就 越小，需要更高濃度的煙霧才能讓探測主機激發警報。另外，靈敏度 (警報閥值)的設置與環境的煙霧背景值高低有關，例如開放的倉庫區， 平時會有貨物及車輛進出，在這種環境下因振動產生的灰塵及戶外揚 塵，車輛排放的尾氣都會使環境煙霧背景值增加。 本研究將延續對光電式侷限型偵煙探測器的研究，探討光電式侷 限型偵煙探測器(一、二種)及吸氣式偵煙探測系統的偵知性能差異， 並藉由全尺寸實驗加以探討及驗證，當起火點位置不同時，不同類型 的火警偵煙探測設備其偵知時間的影響差異。

第二節 水自動滅火設備種類

一百零七年十月十七日修正《各類場所消防安全設備設置標準》 第十七條，其第三項規定：「第一項第九款所定場所，其樓地板合計 未達一千平方公尺者，得設置水道連結式自動撒水設備或與現行消防 法令同等以上效能之滅火設備或採用中央主管機關公告之措施。」不 過對於水道連結型自動撒水設備或同等以上效能之滅火設備之實際 滅火效果，有必要以全尺寸實驗來驗證其滅火性能。本研究將針對三 種不同的水自動滅火設備(一般自動撒水、水道連結型、低壓細水霧)， 透過全尺寸實驗進行測試其滅火性能，並確立不同的水自動滅火設備 對機構住房泡棉床墊之滅火效能。

 一般自動撒水 自動撒水設備為在防護區域上方，依規定之距離裝設撒水頭，並 以管路將所有撒水頭連接，同時設置流水檢知裝置、控制閥、加壓送 水裝置、水源、緊急電源等機件構成。其工作原理為平時將自來水儲 存至消防水箱內，利用泵浦加壓維持水管內部壓力，當偵煙探測器(或 感知撒水頭)偵測到啟動溫度或煙層濃度後，從而激發加壓送水裝置， 遂由撒水頭噴出水流，以抑制火勢蔓延、撲滅初期火災。自動撒水設 備主要構成組件如下: ( 1 ) 水源 ( 2 ) 加壓送水裝置(重力水箱式、壓力水箱式或消防幫浦式) ( 3 ) 送水口 ( 4 ) 撒水頭 ( 5 ) 流水檢知裝置(自動警報逆止閥、乾式閥、預動作閥等) ( 6 ) 啟動裝置及一齊開放閥 ( 7 ) 補助撒水栓(含栓箱消防水帶、放水瞄子等) ( 8 ) 配管 ( 9 ) 緊急電源 自動撒水設備依種類可分為密閉濕式、密閉乾式、開放式、預動 式，詳細種類介紹如表 3-1、表 3-2、圖 3-3 所示。