(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物内の防火区画内に設置され、排煙ダクトに設けられた常時閉鎖の排煙ダンパーと常時開放の防火ダンパーを備えた排煙手段、各防火区画の排煙手段と連通して排煙ファンに接続する共用排煙ダクト及び排煙手段と排煙ファンの作動制御を行う排煙制御手段とを備えて成り、防火区画の火災発生時に、被災防火区画の排煙ダンパーと防火ダンパーを開放し被災防火区画以外の防火区画の防火ダンパーを閉鎖することで被災防火区画内の煙を排煙ファンによって強制排煙し、排煙ファンの停止後も排煙ダンパーと防火ダンパーの開放状態を維持して自然排煙を行う建物の排煙制御方法であって、排煙ファンによる排煙風量を、当該排煙ファンによって強制的に排出される煙の質量速度（機械排煙質量速度）（ｋｇ／ｓ）と当該排出される煙の密度（ｋｇ／ｍ3）によって求められる所定値に制御することを特徴とする建物の排煙制御方法。
【請求項２】
排煙ファンによる排煙風量が、各防火区画に流入される空気量で制御されることを特徴とする請求項１に記載の建物の排煙制御方法。
【請求項３】
排煙風量の制御が、被災防火区画の温度上昇を所定値に抑制するために実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の建物の排煙制御方法。
【請求項４】
排煙風量の制御が、被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性帯高さを所定値に維持するために実施されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の排煙制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の排煙制御方法に関し、特に、建築物の防災設計において機械排煙方式を採用する場合に、排煙ダクトと避圧ダクトを兼用し、共用排煙ダクトの排煙ファンと給気手段を制御することで、火災発生後の被災防火区画における温度上昇と被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性帯高さとを抑制しながら煙拡散防止と消防活動支援ができる建物の排煙制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現行法規に準ずる建物の排煙設備として、建物内の各防火区画内に設置された排煙手段と、各防火区画の排煙手段と連通して排煙ファン（排煙機）に接続する共用排煙ダクトと、排煙手段及び排煙ファンの作動制御を行う排煙制御手段とを備えて成る排煙システムが知られている。
【０００３】
この排煙システムは、排煙手段が防火区画内の煙を共用排煙ダクトに導く排煙ダクトと、排煙ダクトの排煙口に設けられた常時閉鎖の排煙ダンパー及び共用排煙ダクトに臨む排煙ダクトの端部近傍に設けられた常時開放の防火ダンパーから構成されている。
【０００４】
防火ダンパーは、火災時においてその防火ダンパー部分が２８０℃になるとヒューズの溶解で自動閉鎖する機能を有しており、排煙制御手段は、火災時に非常スイッチ等の手動装置によって遠隔制御盤に排煙ダンパーを開放する信号が入力されると、排煙ファンを作動させる機能を有している。
【０００５】
防火ダンパーが閉鎖して排煙機能が停止すると排煙ダクトが閉鎖状態になることから室内の圧力が上昇するが、避圧ダンパーが作動して火災室の圧力上昇を緩和している。
【０００６】
従って、従来の排煙システムでは、防火ダンパーを通過する排煙温度が２８０℃に達した時点で防火ダンパーが作動し排煙ダンパーを閉鎖するので、排煙ファンが作動状態であるにもかかわらず火災室の排煙機能は短時間で失われることになり、火災室の内圧が上昇して非火災室への漏煙の危険性が高まったり、火災室に煙が充満して消防隊の活動に障害となる等の問題が生じていた。
【０００７】
又、排煙促進と避難経路確保等のために外気を加圧して供給する給気手段を備えた従来の加圧防・排煙システムでは、温度上昇と加圧給気によって生じる火災室の内外圧力差のみが空気流動の源になって非火災室への漏煙圧力が高くなることから、排煙機能停止後の火災室の内圧上昇対策として外部開口部の開放や避圧ダクトの設置を行う必要がある。特に、地下階や用途上無窓であることが要求される建築物の部分では、排煙ダクトとは別に避圧ダクトの設置面積が必要になるために建築物の面積効率が低下する問題を生じていた。
【０００８】
発明者等は、上記の問題点を解決するために新規な建物排煙システムを既に提案してきた。
提案した建物の排煙システムは、図８に示すように防火区画Ａ、Ｂ、Ｃ内の煙を共用排煙ダクト１に導く排煙ダクト２と排煙ダクトの排煙口に設けられた常時閉鎖の排煙ダンパーＳＤ及び共用排煙ダクトに臨む排煙ダクトの端部近傍に設けられた常時開放の防火ダンパーＦＤを備える排煙手段と、各防火区画の排煙手段と連通して排煙ファンＦに接続する共用排煙ダクト１及び火災発生時に被災防火区画（例えばＢ）の排煙ダンパーＳＤを開放して他の防火区画（Ａ、Ｃ）の防火ダンパーＦＤを閉鎖して排煙ファンＦを作動させる排煙制御手段３から構成されている。
【０００９】
上記建物の排煙システムは、火災が発生すると排煙制御手段３が防火区画（Ｂ）の排煙ダンパーＳＤを開放して防火区画（Ａ、Ｃ）の防火ダンパーＦＤを閉鎖し、排煙ファンＦを作動させている。これによって、提案の建物排煙システムは、防火区画（Ｂ）のみを効率的に強制排煙することができ、防火区画（Ｂ）の防火ダンパーＦＤは閉鎖されないことで、排煙機能の停止が防火区画（Ｂ）の防火ダンパーＦＤに依存せず、排煙ファンＦ自体が耐熱限界に達するか又は排煙ファンＦへの電力供給が停止するまで排煙機能を維持可能にしている。
又、排煙ファンが停止した後も、排煙ダンパーと防火ダンパーの開放状態が維持されていることで共用排煙ダクトが煙突効果を発揮することになり、これによって排煙機能は自然排煙によって継続することができる。
【００１０】
さらに、共用排煙ダクト１は排煙ファンＦの手前の位置にバイパスダクトＢＤを設けており、バイパスダクトＢＤの端部近傍に、常時は閉鎖状態にあって所定温度以上になると開放する続流ダンパーＺＦＤが装備されていることから、続流ダンパーＺＦＤの閉鎖解除によって共用排煙ダクト１は大気中に開放された状態になる。これによって、仮に、排煙ファンＦ自体が耐熱限界に達するか排煙ファンＦへの電力供給が停止したとしても共用排煙ダクトに直結したバイパスダクトを経由して、排煙ファンを煙流通の障害とせずに煙突効果による自然排煙をより効率的に活用することができる。
【００１１】
以上のように、既に提案された建物の排煙システムは、火災時の排煙能力を高めて排煙温度及び火災室温度の上昇を抑制して、被災防火区画における機械排煙機能を排煙ファンの作動停止まで長期間維持可能にし、排煙ファン停止後は、排煙ダクトを避圧ダクトとして兼用することを可能にして、排煙設備の省スペース化を図ると共に煙突効果を利用した自然排煙能力を付与して従来の問題点を解決している。
【００１２】
従って、上記建物の排煙システムは、被災防火区画の防火ダンパーを閉鎖せずに排煙機能の停止を防火区画の防火ダンパーに依存しないで被災防火区画のみを効率的に排煙するように構成して、排煙ファン自体の耐熱限界か電力供給の停止まで維持させると共に、排煙ファンの作動停止後は、火災室の排煙機能を共用排煙ダクトの煙突効果を利用した自然排煙能力に期待しているものであり、排煙風量については当初の設計値によって設定されたままの状態にある。
【００１３】
しかしながら、被災防火区画における火災性状によっては必要とする排煙風量が不足する状態も予想される。このために、火災室の排煙温度が５６０℃以上になったり室内の圧力が上昇すると、排煙ファンが焼き付いて排煙機能を停止させて共用排煙ダクトの煙突効果を阻害することから排煙能力を低下させる要因になったり、非火災区画に漏煙する可能性を高めて、被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性帯高さを低下させることになる。
煙の中性帯高さについては、従来から使用されている表現であって、被災防火区画とその外部空間との圧力が均等になって被災防火区画からの煙の流出がなくなる位置を示すものであるから、この低下は、被災防火区画からの煙の流出が多いことを称しているものであり、煙の拡散防止や消防隊活動の支援を不可能にする状態も予想されるものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の懸念を考慮しながら、既に提案した建物の排煙システムにおける優位点である、火災時の排煙能力を高めて排煙温度及び火災室温度の上昇を抑制しながら被災防火区画における機械排煙機能を長期間維持可能にするという機能を生かしながら、この機能を有効に活性化させるために検討されたものであり、排煙風量を所定値に制御することで火災室温度を常に設定値以下に抑制し、同時に充分な屋外階段中性高さを維持することで、排煙ファンの焼付きを防止すると共に煙拡散の防止と消防隊活動支援を可能にする建物の排煙制御方法を提供している。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明である建物の排煙制御方法は、建物内の防火区画内に設置され、排煙ダクトに設けられた常時閉鎖の排煙ダンパーと常時開放の防火ダンパーを備えた排煙手段と、各防火区画の排煙手段と連通して排煙ファンに接続する共用排煙ダクト及び排煙手段と排煙ファンの作動制御を行う排煙制御手段とを備えて成り、防火区画の火災発生時に、被災防火区画の排煙ダンパーと防火ダンパーを開放し被災防火区画以外の防火区画の防火ダンパーを閉鎖することで被災防火区画内の煙を排煙ファンによって強制排煙し、排煙ファンの停止後も排煙ダンパーと防火ダンパーの開放状態を維持して自然排煙を行う建物の排煙制御方法であって、排煙ファンによる排煙風量を、当該排煙ファンによって強制的に排出される煙の質量速度（機械排煙質量速度）（ｋｇ／ｓ）と当該排出される煙の密度（ｋｇ／ｍ3）によって求められる所定値に制御することを特徴としている。
【００１６】
この建物の排煙制御方法によって、火災発生時に被災防火区画の排煙ダンパーを開放し他の防火区画の防火ダンパーは閉鎖して排煙ファンを作動させて、被災防火区画の温度が２８０℃以上になっても排煙機能を長期間維持することを可能にし、排煙温度の上昇と開放された扉からの排煙流出量を抑制するように排煙ファンによる排煙風量を、当該排煙ファンによって強制的に排出される煙の質量速度（機械排煙質量速度）（ｋｇ／ｓ）と当該排出される煙の密度（ｋｇ／ｍ3）によって求められる所定値に制御することで、排煙ファンの焼付きを防止すると共に被災防火区画外への煙拡散の防止と消防隊の活動支援を可能にしている。
【００１７】
請求項２に記載の発明である建物の排煙制御方法は、請求項１に記載の建物の排煙制御方法において、排煙ファンによる排煙風量を各防火区画に流入される空気量で制御することを特徴としており、非常用エレベーターや特別避難階段等の附室に適用される加圧防煙方式で供給されたり消火活動のために開放される扉から流入する、新鮮空気の流入量が不要に増大しないように制御することで、可燃物の延焼による発熱速度の上昇を抑制している。
【００１８】
請求項３に記載の発明である建物の排煙制御方法は、請求項１又は２に記載の建物の排煙制御方法において、排煙風量の制御を被災防火区画の温度上昇が所定値に抑制されるように実施することを特徴としており、排煙温度を排煙ファンの耐熱限界以下に抑制することで排煙ファンの焼付きを防止して機械排煙の機能を長期間維持することを可能にしている。
【００１９】
請求項４に記載の発明である建物の排煙制御方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の排煙制御方法において、排煙風量の制御を被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性帯高さを所定値に維持するために実施することを特徴としており、煙が拡散することを防止すると共に、屋外階段等の扉を開放した際に充分な中性帯高さを維持して消防隊が内部を観察する支障と成らないようにしている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明による建物の排煙制御方法は、基本的に、建物内の防火区画に設置され、排煙ダクトに設けられた常時閉鎖の排煙ダンパーと常時開放の防火ダンパーを備えた排煙手段と、各防火区画の排煙手段と連通して排煙ファンに接続する共用排煙ダクト及び排煙手段と排煙ファンの作動制御を行う排煙制御手段とを備えて成り、防火区画の火災発生時に、被災防火区画の排煙ダンパーと防火ダンパーを開放し被災防火区画以外の防火区画の防火ダンパーを閉鎖することで被災防火区画内の煙を排煙ファンによって強制排煙し、排煙ファンの停止後も排煙ダンパーと防火ダンパーの開放状態を維持して自然排煙を行う排煙制御方法であって、排煙ファンによる排煙風量を、当該排煙ファンによって強制的に排出される煙の質量速度（機械排煙質量速度）（ｋｇ／ｓ）と当該排出される煙の密度（ｋｇ／ｍ3）によって求められる所定値に制御することを特徴としており、これによって、排煙機能を長期間維持することを可能にし、排煙温度の上昇と開放された扉からの煙流出量を抑制するように排煙風量を上記所定値に制御することで、排煙ファンの焼付きを防止すると共に煙の拡散防止と消防隊活動の支援を可能にしている。以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明による建物の排煙制御方法を示す概略構成図であり、防火区画Ｂに火災が発生した状態を想定した実施の形態図である。
なお、図１においては、従来例として図８で示した排煙システムと同一構成要素については同一符号を付している。
この実施の形態における排煙システムは、基本的には図８の例と同様に、多層階からなる建物Ｔ内の各防火区画Ａ、Ｂ、Ｃ内の煙を共用排煙ダクト１に導く排煙ダクト２と、排煙ダクト２の排煙口に設けられた常時閉鎖の排煙ダンパーＳＤと、共用排煙ダクト１に臨む排煙ダクト２の端部近傍に設けられた常時開放の防火ダンパーＦＤとを備えている。
【００２２】
排煙ダクト２は、建物Ｔにおける各階に形成した防火区画の天井裏部分に配置されている。排煙ダンパーＳＤは排煙ダクト２の長手方向に間隔をおいて複数設けられており、防火ダンパーＦＤは、排煙ダクト２の防火区画貫通部付近に設けられている。これら排煙ダクト２、排煙ダンパーＳＤ、防火ダンパーＦＤによって排煙手段が構成されていて、共用排煙ダクト１は建物Ｔの高さ方向に延びる塔状であり、煙突機能を有している。
【００２３】
各防火ダンパーＦＤは、何れも電動式であり、信号線７を介して排煙制御手段を構成する防災盤３により開閉制御可能な構成としている。従って、各防火ダンパーＦＤは、従来のように火災時にその防火ダンパー部分が２８０℃程度になると自動閉鎖する機能はなく、防災盤３からの閉鎖信号が出力された時にのみ閉鎖される。
【００２４】
共用排煙ダクト１の先端には、排煙ファンＦが装備されており、防災盤３からの作動指令が信号線５及び中継器ＲＳを介して排煙ファンＦの動力盤Ｆ１に出力されると、排煙ファンＦが作動して共用排煙ダクト１から強制的に排煙させている。
又、共用排煙ダクト１には排煙ファンＦの手前の位置にバイパスダクトＢＤを設けている。バイパスダクトＢＤの端部近傍には、常時は閉鎖状態にあって所定温度以上になると開放する続流ダンパーＺＦＤが装備されており、続流ダンパーＺＦＤの閉鎖解除によって共用排煙ダクト１は大気中に開放された状態になる。これによって、バイパスダクトを共用排煙ダクトに直結した塔状に形成しておくことで、煙突効果による自然排煙をより効率的に活用できる。
【００２５】
建物Ｔ内の各防火区画Ａ、Ｂ、Ｃは、非常用エレベーター及び特別避難階段等の附室８と連通しており、加圧防煙方式を適用することで給気ファンＫＦに接続されている加圧給気口９から新鮮な空気の供給を受けて各防火区画内に給気１０している。又、各防火区画Ａ、Ｂ、Ｃには、附室８及び屋外階段等と連絡する複数の扉１１が設けられており、火災時には消防活動のために開放されて新鮮な空気の流入や煙１２の流出が行われる。
【００２６】
次に、図１のように防火区画Ｂに火災が発生した状態を想定して、本発明による建物の排煙制御方法を説明する。
防災盤３は、火災が発生した防火区画Ｂにおける手動装置６の操作によって、常時閉鎖の排煙ダンパーＳＤの開放信号が信号線４を介して入力されると、信号線５及び中継器ＲＳを介して排煙ファンＦの動力盤Ｆ１に作動信号を出力し、排煙ファンＦを作動させる。同時に各防火区画の防火ダンパーＦＤに対して中継器ＲＳ及び信号線７を介して閉鎖信号を出力し、火災発生の防火区画（Ｂ）を除いた防火区画（Ａ、Ｃ）において、防火ダンパーＦＤを閉鎖制御するように指令を発する。バイパスダクトＢＤは、続流ダンパーＺＦＤが常時は閉鎖状態にあるので開放状態になく、排煙は排煙ファンＦによって大気中に強制的に排出されることになる。
【００２７】
上記した排煙制御の段階では、排煙風量は、従来の排煙システムにおける制御過程と同様に、もっぱら排煙ファンの稼働状態に依存していることから、排煙温度が５６０℃以上になると排煙ファンＦが耐熱限界値を超過して焼き付くことになって機械排煙機能の停止が発生し、共用排煙ダクトの煙突効果による自然排煙機能を継続させたとしても排煙能力の低下を招来することになり、このために、非火災区画に漏煙する可能性も高めることになって、同様に被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性帯高さも低下させることから、煙拡散防止・消防隊活動支援が不可能になる事態も懸念される。
【００２８】
しかして、本発明による排煙制御方法は、電動式の防火ダンパーＦＤと排煙ファンＦを制御し、必要な場合には加圧防煙方式の給気ファンＫＦをも関連させた制御をすることで、被災防火区画の排煙風量を制御することを特徴にするものであり、これによって、排煙温度を５００℃以下に抑制して排煙ファンの焼付きを防止して機械排煙の長期化を図り、同時に非火災区画への漏煙と被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性帯高さ（Ｚn）の低下を阻止して、煙拡散防止・消防隊活動支援を促進させている。
【００２９】
従って、本発明による排煙制御方法は、火災時における排煙起動の制御を次の▲１▼〜▲９▼の順序で実施している。
▲１▼  火災排煙区画（防火区画Ｂ）の手動装置６の作動で排煙ダンパーＳＤが開。
▲２▼  排煙ダンパーＳＤの開放信号を防災盤３に送信。
▲３▼  防災盤３から排煙ファンＦの動力盤Ｆ１に起動信号を発信。
▲４▼  排煙ファンＦの動力盤Ｆ１が起動信号を受信し排煙ファンＦを起動。
▲５▼  同時に、火災が発生した防火区画の防火ダンパーＦＤの開放継続を指令。
▲６▼  火災発生防火区画以外の防火区画（Ａ、Ｃ）の防火ダンパーＦＤに閉鎖信号発信。
▲７▼  火災発生防火区画の防火ダンパーＦＤの部分で２８０℃になっても排煙を継続。
▲８▼  最初の排煙区画（最大５００平方メートル）に隣接した排煙区画（他の防火区画）に漏煙した場合、隣接排煙区画の手動装置６の作動で隣接排煙区画の排煙ダンパーＳＤ及び防火ダンパーＦＤを開き排煙開始。
▲９▼  火災排煙区画（防火区画Ｂ）の排煙ダンパーＳＤと防火ダンパーＦＤの開放を継続させながら、排煙温度が５００℃以下に抑制され、被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性高さ（Ｚn）が維持されるように排煙ファンＦ加圧防煙方式の給気ファンＫＦを関連させて制御する。
【００３０】
図２は、建物の基準階における防火区画の構成を示す平面図である。
上述したように防火区画２０には、図示のように排煙ダンパーＳＤが配置されており、同様に二つの屋内階段２１、二つの附室８と連続した非常用エレベーター２２、特別避難階段２３及び三つの屋外階段２４等が付設している。従って、排煙制御に関しては、排煙ダンパーＳＤが関連している排煙システムと、上記の各部位に設けられている開口部の扉等が、煙の流出や空気の流入に関係してくる。
【００３１】
そこで、上記の制御と所期の目的達成が可能であることを、図２に示した防火区画を図３のモデル図にして検証する。
本検証では、以下の設計目標が達成可能であることを確認している。
▲１▼  火災発生３０分後までの火災室温度を、排煙ファンが作動を維持できる５００℃以下に制御する。
▲２▼  附室及び非常用エレベーターの乗降ロビーは、防煙されている。
▲３▼  屋外階段からの扉開放は、中性帯高さ（煙の流出高さ）を１ｍ以上に確保して消防活動の支障としない。
【００３２】
検討に用いる計算式は、図３のモデル図から定常的収支に基づいて設定した以下の簡易計算式を用いている。なお、火災区画に流入する空気は全て燃焼発熱に使われるものとしている。
（質量保存）
ｍe＋ｍs＝ｍa＋ｍL                                    (1)
（熱量保存）
Ｑ＝ＣP（ｍe＋ｍs）（Ｔs−Ｔa）＋ｈＡT（Ｔs−Ｔw）     (2)
（発熱速度）
Ｑ＝△Ｈ（ｍa＋ｍL）                                  (3)
（流量関係）
ｍL＝(2/3)αＢ1√(２ρ∞△ρｇ)Ｈ13/2
(4)
ｍs＝(2/3)αＢ2√(２ρs△ρｇ)(Ｈ2-Ｚn)3/2
(5)
ｍa＝(2/3)αＢ2√(２ρ∞△ρｇ)Ｚn3/2
(6)
【００３３】
以上の関係式に、有効熱伝達率の考え方を適用すると式(7)(8)が得られる。
ｈk＝(ｋρwＣ／ｔC)1/2                                   (7)
ｈＡT(Ｔs−Ｔw)＝ｈkＡT(Ｔs−Ｔa)                         (8)
【００３４】
式(1)(2)(3)と式(8)から、目標とする火災区画内温度を考慮した場合の許容される流入空気量の合計を、式(9)によって求めることができる。
ｍa＋ｍL＝ｈkＡT／｛△Ｈ/(Ｔs−Ｔa)−Ｃp｝                (9)
【００３５】
そして、式(4)(5)(6)と式(9)から、ｍa,ｍs,ｍe等も求めることができる。
この際の等価熱伝達率は、式(7)において火災継続時間を３０分として計算しており、ｔc＝１８００として算出されるｈk＝０．０３５を用いている。
【００３６】
以上の計算から、火災区画温度を目標とする数値に制御するために必要な排煙風量が、式（１０）によって求められる。
（排煙風量）
Ｖ＝(ｍe/ρs)×３６００                                (10)
【００３７】
尚、上記計算式における主な記号は、以下のとおりである。
ｍe：排煙ファンＦによって強制的に排出される煙の質量速度（機械排煙質量速度）（ｋｇ／ｓ）
ｍs：屋外階段扉から流出する煙の質量速度（ｋｇ／ｓ）
ｍa：屋外階段扉から流入する空気の質量速度（ｋｇ／ｓ）
ｍL：附室から火災区画に流入する空気の質量速度（ｋｇ／ｓ）
Ｖ：排煙ファンＦによって強制的に排出される排煙風量（機械排煙風量）（ｍ3／ｈ）
Ｑ：発熱速度（ＫＷ）
△Ｈ：可燃物の単位空気質量当たり発熱量（ｋＪ／ｋｇ）
Ｃp：空気の定圧比熱（ｋＪ／ｋｇＫ）
ｈ、ｈk：壁等での表面熱伝達率、等価熱伝達率（Ｗ／ｍ2Ｋ）
Ｔ：温度（添え字  ｓ：煙、ａ：外気、ｗ：壁表面）(Ｋ)
ＡT：壁等伝熱面積（ｍ3）
ｋρｗｃ：壁等材料の熱慣性（ｋＪ2／ｍ4Ｋ2ｓ）
ｔc：温度計算対象時間（sec）
ρ：密度（添え字  ｓ：煙、∞：外気、ｗ：壁）（ｋｇ／ｍ3）
Ｂ、Ｈ：扉幅、扉高さ（添え字  １：附室扉、２：屋外階段扉）(ｍ)
Ｚn：被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性帯高さ（ｍ）
【００３８】
本実施の形態では、上述したように消防活動に必要な火災継続時間を３０分としているが、この他に、図２における防火区画の構成で示したように、二つの附室から同時に各扉を６０ｃｍ幅開放し、三つある屋外階段の内で二つの階段から同時に各扉を６０ｃｍ幅開放して消防活動を行うものとしている。同様に、火災区画での壁等への伝達面積には床部分を含めないことを検討条件にしている。
【００３９】
図４には、上記計算式に検討条件を加味して求めた、火災発生から３０分後における火災室温度、屋外階段の扉位置における中性帯高さ及びこれらの数値を設計目標に収斂させるために必要とする機械排煙風量を示している。
表示のように、中性帯高さを１．０ｍとするために必要とする機械排煙風量は、５６，７２９ｍ3／ｈになっており、これによって火災室温度は４０８℃となることで設計目標であった５００℃以下に抑制する目標を達成している。
そして、この際に火災室に流入する空気量の合計値は、９．９４（ｋｇ／ｓ）になって、屋外階段への流出煙量、１．８０（ｋｇ／ｓ）よりも上回っていることから、煙拡散の可能性が抑制されていることを確認できる。
【００４０】
又、図５は火災室温度の時間的変化を示しているが、この場合の設計排煙風量は排煙設備と兼用する一般換気系統の風量も考慮して、５７，０００ｍ3／ｈにしている。
図５に見られるように、本モデル例のような大きな店舗空間の場合には、初期に存在する酸素量による発熱速度の増大は無視できない影響を与えており、これによって、火災室温度が火災発生初期の段階で約４８０℃近くまで上昇している。しかし、この事態はあくまでも経時的現象であって最終的には初期目標以内に収まっている。
【００４１】
上記検証では、条件として、三つある屋外階段の内二つの階段から同時に各扉を６０ｃｍ幅開放して消防活動を行うものとして、屋外階段の扉開放幅の合計を１．２ｍと設定しているが、この扉幅の開閉状態が変化することで流入空気量や火災性状に影響を与えて初期の設計目標を達成できなくなるか否かについても検討している。
検証は、扉の開閉幅を２倍もしくは１／２に設定して行った。その検証結果は、図６の表に示すとおりであり、扉の開閉幅を２倍にした場合には室内温度の上昇と中性帯高さの若干の減少が認められるが、いずれも設計目標値以内に収まる程度であって問題になるような大きな変化には到っていない。
【００４２】
以上、本発明による排煙制御方法は、上記の検証結果を纏めると以下のように総括することが可能であり、火災発生３０分後においても機械排煙機能を維持し、附室への煙流出を防止して消防隊活動を支援できることが明らかである。
▲１▼  火災発生３０分後の火災室温度は４１０程度であり、排煙ファンの耐熱限界内であるから、機械排煙を継続させ得る状態にできる。
▲２▼  エレベーターの乗降ロビー等の附室は、扉が開放状態にあっても煙の浸入が無く防煙状態にできる。
▲３▼  機械排煙の継続によって、消防隊の進入が予想される屋外階段の扉開放時の中性帯高さを１ｍ以上に維持することができる。
▲４▼  さらに、屋外階段の扉の開放幅が変化しても、機械排煙と加圧給気によって、空気の流れを安定させることで火災性状に大きな変化を生じさせなくできる。
【００４３】
さらに、階避難が完了して屋外階段の扉が閉鎖された後において、火災発生３０分後において機械排煙機能を維持し、附室への煙流出を防止していると共に、火災室から屋内階段への漏煙が無く、火災室の避難扉に開閉障害を生じさせないことを検証した。
本検証において追加した条件は、屋外階段の扉閉鎖と外壁隙間面積、０．１３ｍ2の２点であり、その結果を図７に示している。但し、火災発生３０分後の火災室温度については上記の検証結果を使用しているが、扉閉鎖状態では流入空気量が少なくなるために火災室温度は低下するものでから、安全側の数値として判断している。
【００４４】
この状態では、図７の表からも明らかなように、火災発生３０分後における火災室温度は扉開放状態の火災温度よりは低下することから機械排煙機能は維持され、附室への煙流出も防止されている。
さらに、火災室内の圧力が非火災区画に比較して負圧になっていることからも火災室から他区画に漏煙する危険性が無く、火災室内の床レベルの室内圧は外気に比べて３０Ｐａ程度低くなっているが、扉開閉に障害を起こすほどの圧力差には到っていないことを明示している。
【００４５】
以上のように、本発明による建物の排煙制御方法は、防火区画の火災発生時に、被災防火区画の排煙ダンパーと防火ダンパーを開放し被災防火区画以外の防火区画の防火ダンパーを閉鎖することで被災防火区画内の煙を排煙ファンによって強制排煙し排煙ファンによる排煙風量を、当該排煙ファンによって強制的に排出される煙の質量速度（機械排煙質量速度）（ｋｇ／ｓ）と当該排出される煙の密度（ｋｇ／ｍ3）によって求められる所定値に制御することで、排煙温度の上昇を排煙ファンの耐熱限界以下に抑制して機械排煙機能を長期間維持することを可能にし、開放された扉からの煙流出量を抑制して被災防火区画外への煙の拡散を防止すると共に被災防火区画へ通ずる戸口位置での煙の中性帯高さを所定値に維持して消防隊活動の支援を可能にしている。
【００４６】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による建物の排煙制御方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明である建物の排煙制御方法は、防火区画の火災発生時に、被災防火区画の排煙ダンパーと防火ダンパーを開放し被災防火区画以外の防火区画の防火ダンパーを閉鎖することで被災防火区画内の煙を排煙ファンによって強制排煙し、排煙ファンの停止後も排煙ダンパーと防火ダンパーの開放状態を維持して自然排煙を行う建物の排煙制御方法において、排煙ファンによる排煙風量を、当該排煙ファンによって強制的に排出される煙の質量速度（機械排煙質量速度）（ｋｇ／ｓ）と当該排出される煙の密度（ｋｇ／ｍ3）によって求められる所定値に制御することを特徴としているので、被災防火区画の温度が２８０℃以上になっても排煙機能を長期間維持することを可能にし、排煙温度の上昇と開放された扉からの排煙流出量を抑制することで、排煙ファンの焼付きを防止すると共に被災防火区画外への煙拡散の防止と消防隊の活動支援を可能にする効果を奏している。
【００４８】
請求項２に記載の発明である建物の排煙制御方法は、請求項１に記載の建物の排煙制御方法において、排煙ファンによる排煙風量を各防火区画に流入される空気量で制御することを特徴としているので、上記効果に加えて、非常エレベーターの乗降ロビー等の附室に適用される加圧防煙方式で供給されたり消火活動のために開放される扉から流入する新鮮空気の流入量が不要に増大しないように制御して、可燃物の延焼による発熱速度が上昇する等の火災性状の変化を抑制する効果を奏している。
【００４９】
請求項３に記載の発明である建物の排煙制御方法は、請求項１又は２に記載の建物の排煙制御方法において、排煙風量の制御を被災防火区画の温度上昇が所定値に抑制されるように実施することを特徴としているので、上記効果に加えて、排煙温度を排煙ファンの耐熱限界以下に抑制することで排煙ファンの焼付きを防止して排煙機能を長期間維持する効果を奏している。
【００５０】
請求項４に記載の発明である建物の排煙制御方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の排煙制御方法において、排煙風量の制御を開放中の屋外階段中性帯高さを所定値に維持するために実施することを特徴としているので、上記効果に加えて、屋外階段等の扉を開放した際にも充分な中性帯高さを維持して消防隊が内部を観察する支障と成らないようにする効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排煙制御方法を適用する排煙システムの概略構成図
【図２】建物の基準階における防火区画の構成を示す平面図
【図３】本発明による排煙制御方法を検証するための防火区画モデル図
【図４】防火区画モデルにおける消防活動時の排煙風量等の検証値
【図５】防火区画モデルにおける火災室内の排煙温度の経時変化値
【図６】防火区画モデルにおける屋外階段扉の開閉による火災性状の変化状況
【図７】防火区画モデルにおける階避難後の排煙風量等の検証値
【図８】従来の排煙システムを示す概略構成図
【符号の説明】
Ｔ  建物、  Ａ、Ｂ、Ｃ  防火区画、  ＳＤ  排煙ダンパー、
ＦＤ  防火ダンパー、  ＢＤ  バイパスダクト、  ＺＦＤ  続流ダンパー、
Ｆ  排煙ファン、  ＫＦ  給気ファン、  Ｆ１、Ｆ２  動力盤、
ＲＳ  中継器、
１  共用排煙ダクト、  ２  排煙ダクト、  ３  防災盤、
４、５、７信号線、  ６  手動解放装置、  ８  附室、  ９  加圧給気口、
１０  給気、  １１  屋外階段等と連絡する扉、  １２  煙、
２０  防火区画、  ２１  屋内階段、  ２２  非常用エレベーター、
２３  特別避難階段、  ２４  屋外階段、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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