大空間建築火災性能式煙控系統設計與應用手冊[第二版]

序 Ⅰ
研訂說明 ⅠII
本手冊使用注意事項 VII
目 次 IX
圖 次 XIII
表 次 XIX
代號說明 XXⅠ

一、緒 論
1.1 我國現行煙控系統設置規範之相關內容 1
1.2 國外性能式煙控系統設計相關規範之發展現況 3
1.3 NFPA 92對煙層高度的評估方法 7
1.4 煙層控制與避難安全之判定原則 9
1.5 ISO 16735之發煙量計算模式 12

二、大空間自然煙控系統之設計應用分析
2.1 自然蓄煙之設計理念分析 15
2.2 自然蓄煙之設計手法與案例分析 17
2.3 自然排煙之設計理念分析 20
2.4 自然排煙口之設計方式與案例分析 22
2.5 自然煙控系統設計小結 30

三、大空間機械煙控系統設計應用分析
3.1 機械煙控之設計理念分析 31
3.2 機械煙控之設計手法 34
3.3 機械煙控之案例分析 36
3.4 機械煙控系統設計小結 48

四、火警探測器之設計應用分析
4.1 煙氣層流現象對於偵煙探測器之影響分析及對策 49
4.2 火警探測器鳴動時間之全尺度實驗印證 53
4.3 火警探測器全尺度實驗之進行步驟與結果 58
4.4 火警探測器之設計應用小結 61

五、排煙系統補氣之設計應用分析
5.1 補氣系統設計之理念分析 63
5.2 大空間建築補氣設計之理論分析 65
5.3 壓力中性面與補氣設計之關係 68
5.4 自然排煙與補氣設計分析 72
5.5 機械排煙與補氣設計分析 75
5.6 排煙系統補氣之設計應用小結 77

六、性能式煙控系統設計3D CFD電腦模擬分析
6.1 設計工具與方法使用之說明 79
6.2 設計案例性能比對 95
6.3 3D CFD模擬結果比對分析 97
6.4 3D CFD電腦模擬小結 101

七、動態避難系統設計電腦模擬分析
7.1 動態避難模擬分析簡介 103
7.2 SIMULEX進行模擬之程序 107
7.3 煙控與避難性能比對分析 111
7.4 避難全尺度實驗印證 113
7.5 動態避難系統模擬小結 115

八、地下車站與隧道火災煙控系統設計與全尺度實驗分析
8.1 NFPA 130對於隧道火災之煙控與避難系統性能式設計理念 117
8.2 NFPA 130對於地下火災之煙控與避難系統性能式設計理念 128
8.3 地下隧道段之火災全尺度實驗案例分析 133
8.4 地下車站之火災全尺度實驗案例分析 140
8.5 地下車站與隧道火災煙控系統設計與全尺度實驗小結 147

九、全尺度熱煙實驗之進行程序與發煙量校正
9.1 熱煙試驗定量化依循之規範 149
9.2 全尺度熱煙試驗數量化分析的啟發 153
9.3 全尺度熱煙實驗數量化分析的關鍵--- 發煙量的校正 157
9.4 發煙量之動態量測具體成果 159
9.5 全尺度熱煙試驗發煙量量化校正必要性 161

十、結 論 165

參考書目 173

附 錄
附錄一：「各類場所消防安全設備設置標準」（節錄） 177
附錄二：「建築技術規則建築設計施工編」（節錄） 185
附錄三：專利一「建築之火災與現場熱煙試驗的火源產生裝置」 187
附錄四：專利二「熱煙測試可控煙流率與密度造煙系統」 191

序

　　我國近年來大量興建大型購物中心、巨蛋球場、展覽館藝術中心、鐵路地下化與機場航廈等大型公共空間，這些大空間建築，往往容納大量不特定人潮，從維護公共安全的觀點，防火煙控性能與避難安全實在是設計上之重點所在。

　　目前無論在我國或歐美日各國，大空間建築因設計創意、空間彈性需求或空間尺度過大導致防火區劃、防煙垂壁等防火設施設備無法適用等因素，其防火煙控及避難設計大多跳脫規格式法規的規範，而以性能式設計方式（Performance-based Fire Engineering Design）進行，並藉由電腦模擬火災發生時煙層下降時間和人員避難時間的差距，來評估全員是否可以安全逃離火場，最後在完工啟用前更應用全尺度現地熱煙試驗驗證，以確保避難安全。

　　內政部建築研究所對我國性能設計之推動著力甚深，為提升我國大空間建築火災性能煙控設計技術及驗證能力，早於98年即匯集多年研究成果與實務案例，出版「大空間建築性能式火災煙控系統設計與應用手冊」獲得廣大迴響。近十幾年來，台灣性能式煙控系統設計及驗證技術又有重大進展，其中包括本所研發之「熱煙測試可控煙流率與密度造煙系統」創新技術專利，經由國立中山大學楊冠雄教授導入應用，集結創新之造煙系統、發煙量校正程序、煙層高度、溫度、能見度和隧道斷面風速等全自動實驗數據量測系統（Data Acquisition System, DAS），建構了完整的現場熱煙試驗量化分析之架構與方法。該方法並於107年藉由衛武營文化藝術中心與高雄鳳山鐵路地下化工程完工之契機，實地進行防火煙控性能與避難安全驗證。自此熱煙試驗驗證技術從熱煙之示蹤性質化驗證技術，邁入可計算煙層下降時間之量化驗證技術，此重要之一步為全世界之首度嘗試，亦為未來發展奠定了重要之基礎，實是深具意義！

　　為分享前述創新技術，本所乃委請楊冠雄教授進行手冊之更新研究，並經國內專家學者多次會議縝密審查，期能提供大空間建築新建或系統工程改善參考應用。本手冊第二版在系統設計方面，以英國BS7974、美國NFPA 92及NFPA 130為主要參考規範；在全尺度現場熱煙試驗方面，則參考澳洲AS 4391及我國CNS 15937（煙控系統性能現場驗證法-熱煙試驗法）規範，同時加入「全尺度量化驗證之試驗程序與發煙量校正技術」及「地下車站與隧道工程火災煙控系統設計與全尺度實驗分析」等章節內容。此外，承蒙楊教授提供近20年來實際執行之重大公共建設案例，佐以說明各種設計理念及試驗操作技術，其中蘊含許多楊教授的智慧與心力，是很寶貴的經驗傳承。

　　展望未來，期望本手冊之發行能進一步推展我國性能式防火工程，強化與創新建築物之煙控與避難系統性能，並能累積實務應用經驗回饋精進現場熱煙試驗量化測試分析技術，促進國家標準CNS 15937邁向量化試驗階段而普及應用，使我國在技術上領先國際，在建築環境上更安全、舒適、永續。