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撒水設備集熱板設置探討及法規擬定研究

計畫主持人	陳建忠
協同主持人	何三平
執行單位
執行行程	101 年 02 月至 101 年 12 月
GPN
ISBN
MOIS
組別	安全防災組
執行方式	協同研究案
關鍵詞	集熱板、撒水設備、兩層式撒水頭、FDS、障礙物
參考文獻

中文摘要：一、研究緣起
近年來台灣經濟發展蓬勃，建築物也越蓋越高，人們更懂得享受大空間或挑高空間的設計，這些建築物不外乎是大賣場、機場、車站、捷運站等。而這些場所因根據法規規定當撒水頭迴水板離天花板超過30cm時，必須設置集熱板之規定。但其設置集熱板之情形皆有不同之情況，其集熱板對於撒水設備之有效性是值得進行探討。
二、研究流程與步驟
首先本研究將蒐集國內、外撒水頭集熱板之材質、形式及配置情形，作為此研究進行相關比較之依據，目前蒐集之資料顯示歐美並無集熱板之相關法規要求，而其他國家則將於研究時蒐集分析及討論。同時亦將蒐集國內、外撒水頭設置集熱板之相關設計案例、法規規範，作為此研究之參考，並將其進行整合比較及分析。
依據蒐集之資料，了解國內外目前撒水頭設置集熱板實況，建置FDS(Fire Dynamics Simulator)模擬空間進行電腦模擬，分析集熱板設置之高度、距離、形狀、材質等來求得其撒水頭作動之情境。根據其模擬結果設計實驗之情況據以觀察影響探測器作動時間之因子。
首先對於國內實務上多有於「各類場所消防安全設備設置標準」第四十七條規範以外之其他處所設置集熱板之情形，將至現場勘查以規納目前集熱板使用之現況，作為實驗設計之參考。爾後針對該分類場所設置及未設置集熱板實驗，比較其是否影響撒水頭動作之有效性。最後，考量撒水頭下方有?孔天花板等是否會有整流效果，導致因撒水無法充分擴散之撒水障礙，本研究將量測有無?孔天花板所造成之撒水分佈差異及水滴到達地面之速度情況以比較其滅火之特性差異為何? 另針對是否設置兩層撒水頭及搭配集熱板之比較亦將進行探討以進行其可行性分析。綜合上述實驗之結果進行探討與分析以得到對於集熱板之設置的最佳化條件。
三、重要發現
於文獻之資料收集分析比較國內外法規及進行模擬與實驗結果有以下幾項重要發現：
1、首先針對於國內、外設置集熱板現況本案蒐集了22件設置集熱板之現況，並加以進行FDS模擬可得知，對於現今裝設集熱板之情形，其有效性只位於火源火羽區內(fire plume)範圍內，才能使其達到有效蓄熱之效果。且根據先前所蒐集相關美國集熱板滅火試驗所得到的結果相同，因此，對於現今裝設集熱板與未設集熱板之情境皆須位於火源之火羽區內(fire plume)才能使其達到作動之基準。
2、目前美國及日本已經皆未出現集熱板相關法規及設計，且對於美國相關集熱板滅火試驗也可得知集熱板已經於1990年證實為無效之設計。而根據設計案例所蒐集之資料顯示目前僅我國與大陸目前還有集熱板之設置與法規規範，但皆未有相關實驗去證實其集熱板之有效性。因此，本案對於集熱板之有效性於模擬及實驗部分，已經證實裝設集熱板並未能增加撒水頭蓄熱之效果。
3、因實驗空間限制，其集熱板實質效果及有效性實驗可能與模擬空間與架設之情境無法達到相同之設置。但針對實驗結果，針對於本案所蒐集之國內設計案例，可發現其目前設置集熱板之情形皆為無效。
4、對於上方有障礙物時裝設兩層式撒水頭作動較為不穩定，且容易造成撒水障礙，而須考量到設置高度才能使目前裝設一般反應型之撒水系統的有效性顯現出來。若設置兩層式撒水頭可建議消防主管機關仍可要求設置上層撒水頭以控制上層火災之部分。但因下層會造成撒水障礙，因此仍須設置撒水頭於下層部分，且將自動撒水設備改採取探測器連動開放式撒水頭，並能有效的達到下層防護機制。
四、主要建議
根據研究發現，本研究針對撒水設備集熱板設置探討及法規擬定研究，及各專家學者審查後提出下列具體建議，分別從立即可行之建議及中長期建議加以列舉。
建議一
修訂集熱板相關條文：立即可行之建議
主辦機關：內政部消防署
協辦機關：內政部建築研究所
在本研究實驗與電腦模擬於集熱板相關有效性實驗結果發現，不管其有無裝設集熱板僅火源位於火羽流範圍內才能達到有效啟動滅火之情形。且針對於裝設集熱板，並未能有效增加撒水頭溫度，而現今美國、日本已經無相關集熱板之設置與法規規範。且根據實驗與模擬結果可與美國對於集熱板有效性得到相似之成果。因此，建議消防署以本案成果為修訂法規之草案依據，將各類場所消防安全設備設置標準第四十六條第二項第一款第四目以及第四十七條第二項進行修訂，其相關條文修訂請參閱附錄六。
建議二:
不同天花板高度及遮蔽條件下探測器及撒水頭有效作動與滅火效能測試之研究:中長期建議
主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關：內政部建築研究所
針對不同天花板高度及遮蔽條件下探測器及灑水頭有效作動與滅火效能之掌握，將隨著集熱板之廢止使用而成為重要之議題，唯有進行全面性的探討與研究，方能提供如具風管等障礙物所造成撒水障礙之問題的解決。
英文摘要：Research Introduction
The buildings are built taller and taller because the economy of Taiwan grows quiet quickly. The shopping malls, airports, train stations, subway were all built with very tall atrium and large spaces. The heat absorbing plates were used quite often, however their misuses increase the fire risk of these buildings. Therefore, the applications should be explored to make sure the safety of the buildings.
Research Procedure
The applications and requirements of the heat absorbing plates should be collected and discussed to find their reasons of installation in Taiwan and other countries in order to modify the code of NFA.
FDS is also used to simulate the actuation time of sprinklers under different conditions, such as height, configuration, or space of the sprinkler installation, to find the appropriate conditions in order to set up the experiments of the tests.
The fire experiments consider two-layer ceiling tests in order to make sure if the water can suppress the fire or not during the secondary ceiling layer block.
Important Discovery
By using FDS simulation, it is found that the heat absorbing plates are only available inside the fire plume area.
The heat absorbing plates are only used in Taiwan and China from the literature review and it is found they were installed at inappropriate locations.
The fire tests also prove that the heat absorbing plates are not a useful design.
From the fire tests under two-layer ceiling, it was found that the fire could not be extinguished when the sprinkler was actuated on the upper ceiling layer because the water was blocked and could not reach the fire effectively.
Recommendations
Recommendation 1:
To modify the article of the heat absorbing plate in the code of NFA: immediately feasible recommendation
In Charge Organization: NFA
Assistant Organization: ABRI
Recommendation 2:
The performance tests of detectors and sprinklers under different ceiling height and shield conditions: long term recommendation
In Charge Organization: ABRI
Assistant Organization: ABRI

相關檔案

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撒水設備集熱板設置探討及法規擬定研究