條例式法規為適用於居室部分之煙控系統設計。對於具備中庭或挑高與開闊空間部分之購物中心、航站大廈與各種軌道系統車站等建築物而言，實不適合使用類似之條例式法規，作為其煙控系統設計之依據。本文研究之建築物為具挑空大空間型式，其大空間內之煙控系統不適合採用我國現行條例式法規之規定設計。且其建築使用型態為人潮眾多之公共場所，為確保若於火災發生時之人員避難安全，因此採行性能式設計之煙控系統。
本研究之大空間之煙控系統性能式設計乃依據美國NFPA 92B, "Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria, and Large Areas" 作為主要依據。充分考量大空間頂部之蓄煙特性，及自然排煙之性能。並以3D CFD電腦模擬分析及全尺度實驗印證，進行其煙控性能之驗證分析。經由分析不同火災情境之火場性質，如溫度分佈、CO濃度分佈、能見度分佈、煙層分佈等，藉以判定本建築物所設計之煙控系統性能，是否可提供一條無煙之逃生避難路徑。
為判定本研究建築物大廳所採「性能式設計」煙控系統性能，是否優於「條例式設計」煙控系統性能，本研究進行「條例式設計煙層最佳火災情境」與「性能式設計煙層最差火災情境」之比對分析。此種判定基準為國內性能式煙控系統設計首度採用，別具意義。
本研究於某建築物大廳進行火災煙控全尺度實驗，於實驗中收集其煙層溫度量測結果，並採用NFPA 92B中N百分比法判定煙層高度，若N百分比法之N值取N=60 % 時，已驗證本研究建築物大廳之自然排煙系統，於非付費區發生5 MW火災540秒後，其煙層離大廳樓地板約為17 m以上。付費區發生5 MW火災540秒後，其煙層離大廳樓地板約為16.8 m以上。
為追求更舒適、更安全的建築物，煙控系統採用性能式設計之趨勢，將成為日後之主流。而其煙控系統性能印證之方式，勢必愈來愈受到重視。本文透過「3D CFD電腦模擬分析」及「全尺度實驗」兩種方式，針對某建築物大空間之性能式設計煙控系統，進行煙控性能印證之研究，已獲致重大之成果。
不僅確定本研究建築物大空間煙控系統之性能，可於發生火災時，提供一條無煙之逃生避難路徑。其設計手法與性能分析方法，更可提供日後類似大空間煙控系統設計者之重要參考。

The existing local fire code “Standard for Installation of Fire Protection Facilities in Classified Areas” is prescriptive in nature and suitable for buildings, which can be well compartmented. It also described the minimum requirement for specific system designs such as fire and smoke compartmentation, mechanical smoke extraction rate, etc. on item 188.
In this reserch, the concourse level encountered large spaces and is the vital part for passengers’ movement, either under normal condition or in emergency cases. Therefore, a performance-based fire engineering design has been exercised which is also allowed in local fire code subject to approval from the authorities having jurisdiction.
First, a comparative study of the code compliances should be addressed, with the alternative design options supported by 3D CFD simulation. The FDS (Fire Dynamic Simulation) program was utilized for this reserch for 3D CFD simulation. It is developed by the National Institute of Standards and Technology (NIST) of U.S.. FDS is a computational fluid dynamics (CFD) model of fire-driven fluid flow. The software solves numerically a form of the Navier-Stokes equations appropriate for thermally-driven flow with an emphasis on smoke and heat transport from fires.
Secondly, it is decided that a full-scale hot smoke test should be conducted to validate the smoke management system performances under the as-built conditions. It can be summarized that, following the NFPA 92B N-percentage Criteria, both test 1 and test 2 results indicated that the hot smoke tests are successful, in validating that a sufficient smoke clear height can be maintained for safe evacuation should a 5 MW t-squared fast fire occurred at the concourse level.
Finally, following the NFPA 130 and NFPA 92B as the design guides, the performance-based fire safety engineering design conducted in concourse level, is successful through 3D CFD simulations and full-scale hot smoke test. A smoke–free escape route can be maintained for a period of time much longer than needed for the worst case fire scenario which warrants a safe evacuation in case of a 5 MW fire occurred on concourse level.

目 錄 I
圖 目 錄 IV
表 目 錄 IX
摘 要 X
ABSTRACT XII
符號說明 XIV

第一章 緒 論
1.1 研究動機與目的 1-1
1.2 文獻回顧 1-3
1.3 研究方法與步驟 1-9

第二章 建築物煙控系統設計分析
2.1 條例式煙控系統設計 2-1
2.1.1 條例式法規缺失之一：法規面之不足 2-1
2.1.2 條例式法規缺失之二：技術面之不足 2-2
2.2 性能式煙控系統設計 2-5
2.2.1 國外性能式法規例子 2-5
2.1.2 性能式設計之判定基準 2-7
2.2.3 性能式設計之優勢 2-9
2.3 本研究建築物之性能式煙控系統設計 2-11
2.3.1 大空間建築頂部蓄煙區之設計 2-11
2.3.2 自然排煙系統設計 2-12
2.3.3 光電式分離型偵煙探測器之設計 2-14

第三章 煙控系統性能3D CFD電腦模擬分析
3.1 煙控性能評估之數值方式 3-1
3.1.1 代數方程式法 3-1
3.1.2 區域模式法 3-2
3.1.3 場模式法 3-3
3.1.4 FDS程式簡介 3-5
3.2 3D CFD模擬輸入值與假設條件 3-9
3.2.1 火災煙控3D CFD模擬分析 3-9
3.2.2 火災情境之選定 3-11
3.2.3 電腦模擬輸入值 3-12
3.2.4 格點分析 3-18
3.3 火災地點一之模擬結果比對分析 3-20
3.4 火災地點二之模擬結果比對分析 3-35
3.5 煙控系統性能電腦模擬分析小結 3-50

第四章 煙控系統性能全尺度實驗印證分析
4.1 全尺度實驗規劃與量測儀器 4-1
4.2 煙層判定原理 4-3
4.3 實驗火源之熱釋放率預備試驗及結果 4-5
4.4 實驗火源設計 4-11
4.5 全尺度實驗之項目與進行步驟 4-13
4.6 火災地點一之實驗結果分析 4-16
4.7 火災地點二之實驗結果分析 4-35
4.8 煙控系統性能全尺度實驗印證小結 4-54

第五章 結 論 5-1

參考文獻 6-1
著作目錄 6-5

1. NFPA 92B, " Guide for Smoke Management Systems in Mall, Atria, and Large Areas ", National Fire Protection Association.
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