JP5233446B2

JP5233446B2 - Method of calculating the lower end height of the smoke layer, method of calculating the elapsed time from the occurrence of a fire until the lower end height of the smoke layer reaches a predetermined height, an evaluation method of evacuation safety performance in case of fire of a building, these calculation methods or Program for executing evaluation method and calculation system

Info

Publication number: JP5233446B2
Application number: JP2008173005A
Authority: JP
Inventors: 純一山口; 亮平間瀬
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: JP2010015278A

Description

本発明は、建築物の火災時の避難安全性能の評価指標としての煙層の下端高さの算定方法、及び、同評価指標としての火災発生から煙層の下端高さが所定高さに達するまでの経過時間の算定方法に関する。また、建築物の火災時の避難安全性能の算定方法に関する。更には、これら算定方法又は評価方法を実行するプログラム及び算定システムに関する。 The present invention relates to a method for calculating the lower end height of a smoke layer as an evaluation index of evacuation safety performance during a fire of a building, and the lower end height of the smoke layer reaches a predetermined height from the occurrence of a fire as the evaluation index It is related with the calculation method of the elapsed time until. It also relates to a method for calculating evacuation safety performance in the event of a building fire. Furthermore, it is related with the program and calculation system which perform these calculation methods or evaluation methods.

一般に建築物の設計時に、設計者は、その建築物の避難安全性能の検討、すなわち建築物内の在室者が建築物から安全に避難可能か否かの検討を行う。この検討は、建築物の居室内で出火してから避難不能になるまでの時間である煙層降下時間を算定し、この算定値と、避難に要する時間である避難完了時間とを比較してなされる。そして、煙層降下時間が避難完了時間よりも長い場合にのみ安全な居室と判断され、そうでない場合には上記条件を満たすまで居室の再設計を繰り返す。 In general, when designing a building, the designer examines the evacuation safety performance of the building, i.e., examines whether the occupants in the building can safely evacuate from the building. This study calculates the smoke layer descent time, which is the time from when a fire breaks out in a building room until it becomes impossible to evacuate, and compares this calculated value with the evacuation completion time, which is the time required for evacuation. Made. Then, it is determined that the room is safe only when the smoke layer descent time is longer than the evacuation completion time. Otherwise, the redesign of the room is repeated until the above condition is satisfied.

現在、この煙層降下時間の算定方法として、非特許文献１、非特許文献２、及び非特許文献３の三つが提示されている。
「ＢＲＩ２００２：二層ゾーン建物内煙流動モデルと予測計算プログラム」、社団法人建築研究振興協会、2003 「避難安全検証法：平成１２年建告第１４４１号」田中哮義著「改訂版建築火災安全工学入門」日本建築センター、2002、p22-23 Currently, three methods, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and Non-Patent Document 3, are presented as methods for calculating the smoke layer fall time.
"BRI2002: Two-layer zone smoke flow model and prediction calculation program", Japan Association for Architectural Research, 2003 "Evacuation Safety Verification Act: 2000 Decree No. 1441" Tanaka Yasuyoshi, “Introduction to Revised Architectural Fire Safety Engineering”, Nippon Architectural Center, 2002, p22-23

一つ目の予測計算プログラム（ＢＲＩ２００２）は、現在の避難安全性能評価において広く利用されているプログラムであり、精緻な予測ができる。しかしながら、この予測計算プログラムは、複数の微分方程式と多数の入力パラメータから構成されていてこれら微分方程式を解かねばならず、計算が煩雑で、一般の設計者等には非常に使い難いものであった。また、多数の入力パラメータを有しているため、入力値に対して敏感に反応して計算結果が変化してしまい、もってこの予測計算プログラムを熟知したいわば専門職でないと実情に見合った妥当な煙層降下時間を算定することができなかった。 The first prediction calculation program (BRI2002) is a program that is widely used in the current evacuation safety performance evaluation, and can perform precise prediction. However, this predictive calculation program is composed of a plurality of differential equations and a large number of input parameters, and these differential equations must be solved. The calculation is complicated, and it is very difficult for general designers to use. there were. In addition, because it has a large number of input parameters, the calculation result changes sensitively to the input value, so that it is reasonable to meet the actual situation if you are not a professional professor who is familiar with this prediction calculation program. The smoke layer fall time could not be calculated.

これに対して、二つ目の避難安全検証法及び三つ目の改訂版建築火災安全工学入門には、それぞれ簡易予測式が示されている。そして、これら簡易予測式を構成する幾つかの入力パラメータに、検討対象建築物の具体的数値を代入するだけで煙層降下時間を算定できるため、専門職でなくても、簡単に避難安全性能を評価可能である。 On the other hand, simple prediction formulas are shown in the second evacuation safety verification method and the third revised introduction to architectural fire safety engineering. The smoke layer descent time can be calculated simply by substituting specific numerical values of the building under consideration into several input parameters that make up these simple prediction formulas. Can be evaluated.

しかしながら、改訂版建築火災安全工学入門の簡易予測式は、排煙設備を備えた居室の場合には対応不可能であった。すなわち、改訂版建築火災安全工学入門の簡易予測式は、居室からの排煙効果については全くの未考慮であった。他方、避難安全検証法の簡易予測式の方は、排煙効果を考慮可能ではあるが、その考慮の仕方が不十分であり、実際の煙の状態を忠実に模擬できるものではなかった。例えば、実際の排煙設備は、出火直後から所定の時間遅れをもって作動開始するものであるが、避難安全検証法の簡易予測式では、出火直後から即座に排煙開始される前提で計算するものであり、その結果、実情に即した計算ができず、予測精度の点で問題があった。なお、上記排煙設備とは機械式の排煙設備だけでなく、排煙窓のように直接外気に面するものも含んでいる。 However, the simplified prediction formulas for the introduction to the revised architectural fire safety engineering cannot be used in the case of a room equipped with smoke removal equipment. In other words, the simplified prediction formula for the introduction to the revised architectural fire safety engineering did not completely consider the smoke emission effect from the living room. On the other hand, the simple prediction formula of the evacuation safety verification method can consider the smoke emission effect, but the consideration method is insufficient, and the actual smoke state cannot be faithfully simulated. For example, an actual smoke evacuation facility starts operation with a predetermined time delay immediately after the fire breaks out, but the simple prediction formula of the evacuation safety verification method calculates on the assumption that the smoke evacuation starts immediately after the fire breaks out. As a result, there was a problem in terms of prediction accuracy because the calculation could not be performed in accordance with the actual situation. The smoke exhaust system includes not only a mechanical smoke exhaust system but also one that directly faces the outside air, such as a smoke exhaust window.

本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、排煙設備を備えた建築物の居室に対して高い予測精度で簡単に算定可能な煙層の下端高さの算定方法、火災発生から煙層の下端高さが所定高さに達するまでの経過時間の算定方法、建築物の火災時の避難安全性能の評価方法、これら算定方法又は評価方法を実行するプログラム及び算定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, a method for calculating the lower end height of a smoke layer, which can be easily calculated with high prediction accuracy for a room of a building equipped with smoke exhausting equipment, a fire occurrence Provide a method for calculating the elapsed time from when the smoke layer reaches the predetermined height of the bottom of the smoke layer, a method for evaluating the evacuation safety performance of a building in the event of a fire, a program for executing these calculation methods or evaluation methods, and a calculation system For the purpose.

かかる目的を達成するために請求項１に示す煙層の下端高さの算定方法は、
排煙設備が設置された建築物の居室内で火災が生じた場合において、該火災の煙により形成される煙層の下端高さＺ[m]を算定する方法であって、
前記居室の床面積Ａ_f[m²]、前記居室の天井高さＨ_f[m]、前記火災の火災成長率α[kW/ s²]、前記煙層の密度ρ_s[kg/m³]、前記火災による煙の発生に係る煙発生係数Ｃ_m[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]、前記排煙設備による前記居室からの煙の排出に係る排煙係数Ｃ_sm[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]、火災発生からの経過時間ｔ[s]、及び、火災発生から排煙開始までに要する排煙開始時間t_sm[s]を用いて、下式により前記煙層の下端高さＺ [m]を算定することを特徴とする煙層の下端高さの算定方法。
In order to achieve this object, the calculation method of the lower end height of the smoke layer shown in claim 1 is:
When a fire occurs in a room of a building where smoke exhausting equipment is installed, a method for calculating a lower end height Z [m] of a smoke layer formed by the smoke of the fire,
Floor area A _f [m ² ] of the living room, ceiling height H _f [m] of the living room, fire growth rate α [kW / s ² ] of the fire, density ρ _s [kg / m ^{3 of the} smoke layer] ], Smoke generation coefficient C _m [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] related to generation of smoke due to the fire, smoke emission related to smoke emission from the room by the smoke exhausting equipment Coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ], elapsed time t [s] from the occurrence of fire, and smoke start time t _sm required from the start of fire to the start of smoke emission Using [s], the lower end height Z [m] of the smoke layer is calculated according to the following equation.

上記請求項１に示す発明によれば、上記式におけるＡ_f、Ｈ_f、α、ρ_s、Ｃ_m、Ｃ_sm、ｔ、及び、t_smという入力パラメータに、該当する具体的数値を代入しさえすれば、前記煙層の下端高さＺを簡単に算定することができる。
また、上記式は、排煙係数Ｃ_sm、及び、排煙開始時間t_smといった排煙に係る入力パラメータを有しているので、排煙設備による排煙効果も考慮して煙層の下端高さＺを高い予測精度で算定可能となる。 According to the first aspect of the present invention, corresponding specific numerical values are substituted into the input parameters A _f , H _f , α, ρ _s , C _m , C _sm , t, and t _sm in the above formula. As long as this is done, the lower end height Z of the smoke layer can be easily calculated.
In addition, since the above equation has input parameters related to smoke emission such as the smoke emission coefficient C _sm and the smoke emission start time t _sm, Z can be calculated with high prediction accuracy.

請求項２に示す発明は、請求項１に記載の煙層の下端高さの算定方法であって、
前記排煙開始時間ｔ_sm[s]は、
前記火災発生から前記居室の火災感知器が火災を検知するまでに要する時間ｔ_detect[s]、又は、前記火災発生から前記居室内の在室者が避難を開始するまでに要する時間ｔ_start[s]以上の値とするのが望ましい。
上記請求項２に示す発明によれば、前記排煙開始時間ｔ_smは、前記火災発生から前記居室の火災感知器が火災を検知するまでに要する時間ｔ_detect、又は、前記火災発生から前記居室内の在室者が避難を開始するまでに要する時間ｔ_start以上の値に設定されるので、実情に即した算定を行うことができる。 Invention of Claim 2 is the calculation method of the lower end height of the smoke layer of Claim 1, Comprising:
The smoke emission start time t _sm [s] is
The time t _detect [s] required from the occurrence of the fire until the fire detector in the room detects the fire, or the time t _start [s] required for the occupant in the room to start evacuation from the occurrence of the fire It is desirable that the value be equal to or greater than s].
According to the second aspect of the present invention, the smoke emission start time t _sm is the time t _detect required from the occurrence of the fire until the fire detector in the room detects the fire, or from the occurrence of the fire to the room. Since it is set to a value equal to or longer than the time t _start required for the occupant in the room to start evacuation, it is possible to perform a calculation in accordance with the actual situation.

請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の煙層の下端高さの算定方法であって、
前記排煙係数Ｃ_sm[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]は、
排煙開始時点における単位時間当たりの排煙量ｍ_e(sm)[kg/s]、排煙開始時点における火源の発熱速度Ｑ_f(sm)[kW]、及び、排煙開始時点における煙層の下端高さＺ_(sm)[m]を用いて、下式により算出されるのが望ましい。
Invention of Claim 3 is the calculation method of the lower end height of the smoke layer of Claim 1 or 2,
The smoke emission coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] is
Smoke amount per unit time at the start of smoke emission _{me (sm)} [kg / s], heat generation rate Q _{f (sm)} [kW] at the start of smoke emission, and smoke at the start of smoke emission It is desirable to calculate by the following equation using the lower end height Z _(sm) [m] of the layer.

上記請求項３に示す発明によれば、前記排煙係数Ｃ_smを計算する際に、その各パラメータｍ_e、Ｑ_f、Ｚに対して、排煙開始時点（排煙開始時間ｔ_sm）における各数値を代入する。よって、前記排煙係数Ｃ_smは、実際よりも小さめに算定され、その結果、算定される煙層の下端高さＺは安全側の数値となる。 According to the third aspect of the present invention, when calculating the smoke emission coefficient C _sm , the respective parameters m _e , Q _f , and Z are calculated at the smoke start time (smoke start time t _sm ). Substitute each numerical value. Therefore, the smoke emission coefficient C _sm is calculated to be smaller than actual, and as a result, the calculated lower end height Z of the smoke layer is a safety-side numerical value.

詳しくは、一般に火源発熱速度Ｑ_ｆや煙層の下端高さＺは時々刻々と変化するため、排煙係数Ｃ_smも変化するが、ここで、排煙量が法定風量より過剰に大きい場合を除けば、排煙係数Ｃ_smは時間の経過とともに徐々に大きくなると考えられる。よって、排煙開始時点（排煙開始時間ｔ_sm）における排煙量ｍ_e(sm)、同排煙開始時点における火源の発熱速度Ｑ_f(sm)、同排煙開始時における煙層の下端高さＺ_(sm)を用いて計算すれば、安全側の想定となる。なお、排煙開始時点の煙層下端高さＺ_(sm)の代わりに火災空間の天井高さＨ_fを用いて計算すればさらに安全側の想定となる。 Specifically, in general, the heat source heating rate Q _f and the lower end height Z of the smoke layer change from moment to moment, so the smoke emission coefficient C _sm also changes. Here, when the amount of smoke is excessively larger than the legal amount of air Except for, it is considered that the smoke emission coefficient C _sm gradually increases with time. Therefore, the smoke emission amount _{me (sm)} at the start of smoke emission (smoke start time t _sm ), the heat generation rate Q _{f (sm)} of the fire source at the start of smoke emission, and the smoke layer at the start of smoke emission If the calculation is made using the lower end height Z _(sm) , it is assumed to be safe. If the calculation is performed using the ceiling height H _f of the fire space instead of the smoke layer lower end height Z _(sm) at the start of smoke emission, a further safer assumption is made.

請求項４に示す発明は、請求項３に記載の煙層の下端高さの算定方法であって、
前記排煙開始時点における煙層の下端高さＺ_(sm)[m]は、
前記居室の床面積Ａ_f[m²]、前記居室の天井高さＨ_f[m]、前記火災の火災成長率α[kW/ s²]、前記煙発生係数Ｃ_m[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]、前記煙層の密度ρ_s[kg/m³]、及び、前記排煙開始時間ｔ_sm[s]を用いて、下式により算定されるのが望ましい。
Invention of Claim 4 is the calculation method of the lower end height of the smoke layer of Claim 3, Comprising:
The lower end height Z _(sm) [m] of the smoke layer at the start of smoke emission is
Floor area A _f [m ² ] of the living room, ceiling height H _f [m] of the living room, fire growth rate α [kW / s ² ] of the fire, smoke generation coefficient C _m [kg / kJ ^{1 / 3} / m ^5/3 / s ^2/3 ], the smoke layer density ρ _s [kg / m ³ ], and the smoke start time t _sm [s] Is desirable.

上記請求項４に示す発明によれば、前記排煙開始時点における煙層の下端高さＺ_(sm)を容易に求めることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the smoke layer lower end height Z _(sm) at the start of the flue gas can be easily obtained.

すなわち、火災発生から排煙開始時点までの期間については、排煙を行っていないので、上記の排煙開始時点における煙層の下端高さＺ_(sm)を求める場合には、排煙を未考慮の簡易予測式を用いることができる。よって、上記の排煙を未考慮の簡易予測式により、前記排煙開始時間ｔ_smにおける煙層の下端高さＺ_(sm)を高精度で求めることができる。 In other words, during the period from the start of the fire to the start of smoke emission, no smoke is discharged. Therefore, when the above-mentioned smoke layer lower end height Z _(sm) at the start of smoke emission is determined, smoke emission is not performed. A simple prediction formula can be used. Therefore, the lower end height Z _(sm) of the smoke layer at the smoke start time t _sm can be obtained with high accuracy by the above simple prediction formula that does not consider the smoke.

請求項５に示す発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の煙層の下端高さの算定方法であって、
前記煙層の密度ρ_s[kg/m³]は、前記経過時間ｔ[s]における前記煙層の温度Ｔ_s[K]を用いて、下式により算定されるのが望ましい。
Invention of Claim 5 is the calculation method of the lower end height of the smoke layer in any one of Claims 1 thru | or 4, Comprising:
The density ρ _s [kg / m ³ ] of the smoke layer is preferably calculated by the following equation using the temperature T _s [K] of the smoke layer at the elapsed time t [s].

上記請求項５に示す発明によれば、前記煙層の密度ρ_s[kg/m³]を、前記経過時間ｔにおける前記煙層の温度Ｔ_sを加味して算出するので、煙層の密度ρ_sが変化することも、煙層の下端高さの算定に反映できて、より精度の高い予測が可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the density ρ _s [kg / m ³ ] of the smoke layer is calculated in consideration of the temperature T _{s of the} smoke layer at the elapsed time t. Changes in ρ _s can also be reflected in the calculation of the lower end height of the smoke layer, enabling more accurate prediction.

請求項６に示す発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の煙層の下端高さの算定方法に基づいて、建築物の火災時の避難安全性能を評価する方法であって、
前記火災発生から前記居室内の在室者が避難を完了するまでの時間をｔ_escapeとした場合に、前記経過時間ｔに前記時間ｔ_escapeを代入することにより、避難完了時点の煙層の下端高さＺ_escapeを算定するステップと、
算定された前記煙層の下端高さＺ_escapeと、避難安全上の限界煙層高さＨ_limとを比較するステップと、を備えていることを特徴とする建築物の火災時の避難安全性能の評価方法。
上記請求項６に示す発明によれば、前記避難完了時点の煙層の下端高さＺ_escapeと、前記限界煙層高さＨ_limと単純に大小比較すれば、建築物の火災時の避難安全性能を評価することができる。 The invention shown in claim 6 is a method for evaluating evacuation safety performance at the time of fire of a building based on the calculation method of the lower end height of the smoke layer according to any one of claims 1 to 5,
When the time from the occurrence of the fire until the occupant in the room completes evacuation is defined as t _escape , the time t _escape is substituted for the elapsed time t, so that the lower end of the smoke layer at the time of evacuation completion Calculating the height Z _escape ;
A step of comparing the calculated lower end height Z _escape of the smoke layer with a limit smoke layer height H _{lim for} evacuation safety, comprising the steps of: Evaluation method.
According to the sixth aspect of the present invention, the evacuation safety at the time of fire of a building can be obtained by simply comparing the lower end height Z _escape of the smoke layer when the evacuation is completed with the limit smoke layer height H _lim. Performance can be evaluated.

請求項７に示す発明は、排煙設備が設置された建築物の居室内で火災が発生してから、該火災の煙により生じる煙層の下端高さが所定高さＺ[m]に達するまでの経過時間ｔ[s]の算定方法であって、
前記居室の床面積Ａ_f[m²]、前記居室の天井高さＨ_f[m]、前記火災の火災成長率α[kW/ s²]、前記煙層の密度ρ_s[kg/m³]、前記火災による煙の発生に係る煙発生係数Ｃ_m[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]、前記排煙設備による前記居室からの煙の排出に係る排煙係数Ｃ_sm[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]、及び、火災発生から排煙開始までに要する排煙開始時間t_sm[s]を用いて、下式により前記経過時間ｔ[s]を算定することを特徴とする火災発生から煙層の下端高さが所定高さに達するまでの経過時間の算定方法。
According to the seventh aspect of the present invention, after a fire occurs in a living room of a building in which smoke exhausting equipment is installed, the lower end height of the smoke layer caused by the smoke of the fire reaches a predetermined height Z [m]. Is a method of calculating the elapsed time t [s] until
Floor area A _f [m ² ] of the living room, ceiling height H _f [m] of the living room, fire growth rate α [kW / s ² ] of the fire, density ρ _s [kg / m ^{3 of the} smoke layer] ], Smoke generation coefficient C _m [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] related to generation of smoke due to the fire, smoke emission related to smoke emission from the room by the smoke exhausting equipment Using the coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] and the smoke start time t _sm [s] required from the start of the fire to the start of smoke emission, A method for calculating an elapsed time from the occurrence of a fire until the lower end height of the smoke layer reaches a predetermined height, characterized by calculating an elapsed time t [s].

上記請求項７に示す発明によれば、上記式におけるＡ_f、Ｈ_f、α、ρ_s、Ｃ_m、Ｃ_sm、Ｚ、及び、t_smという入力パラメータに、該当する具体的数値を代入しさえすれば、火災発生から煙層の下端高さが所定高さＺ[m]に達するまでの経過時間ｔを簡単に算定することができる。
また、上記式は、排煙係数Ｃ_sm、及び、排煙開始時間t_smといった排煙に係る入力パラメータを有しているので、排煙設備による排煙効果も考慮して前記経過時間ｔを高い予測精度で算定可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, corresponding specific numerical values are substituted into the input parameters A _f , H _f , α, ρ _s , C _m , C _sm , Z, and t _sm in the above formula. By doing so, it is possible to easily calculate the elapsed time t from the occurrence of a fire until the lower end height of the smoke layer reaches a predetermined height Z [m].
Further, since the above equation has input parameters related to smoke emission such as the smoke emission coefficient C _sm and the smoke emission start time t _sm , the elapsed time t is determined in consideration of the smoke emission effect by the smoke emission equipment. It becomes possible to calculate with high prediction accuracy.

請求項８に示す発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の算定方法を、コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
上記請求項８に示す発明によれば、コンピュータ等のデータ処理装置によって前記算定方法を実行することができる。また、インターネットなどの電気通信回線を利用して前記プログラムを頒布することができて、もって希望者は前記算定方法を容易に利用可能となる。
The invention according to claim 8 is a program that causes a computer to execute the calculation method according to any one of claims 1 to 5 .
According to the eighth aspect of the present invention, the calculation method can be executed by a data processing device such as a computer. Further, the program can be distributed using an electric communication line such as the Internet, so that the applicant can easily use the calculation method .

請求項９に示す発明は、排煙設備が設置された建築物の居室内で火災が生じた場合において、該火災の煙により形成される煙層の下端高さＺ[m]を算定する算定システムであって、
数値演算を行う数値演算処理部を有し、
前記数値演算処理部は、
下式における入力パラメータとしての前記居室の床面積Ａ_f[m²]、前記居室の天井高さＨ_f[m]、前記火災の火災成長率α[kW/ s²]、前記煙層の密度ρ_s[kg/m³]、前記火災による煙の発生に係る煙発生係数Ｃ_m[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]、前記排煙設備による前記居室からの煙の排出に係る排煙係数Ｃ_sm[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]、火災発生からの経過時間ｔ[s]、及び、火災発生から煙の排出開始までの排煙開始時間t_sm[s]に、それぞれ、対応する数値を代入することにより、前記煙層の下端高さＺ [m]を算定することを特徴とする煙層の下端高さの算定システム。
The invention according to claim 9 is a calculation for calculating the lower end height Z [m] of the smoke layer formed by the smoke of the fire when a fire occurs in the room of the building where the smoke exhausting facility is installed. A system,
It has a numerical operation processing unit that performs numerical operations,
The numerical operation processing unit
The floor area A _f [m ² ] of the living room, the ceiling height H _f [m] of the living room, the fire growth rate α [kW / s ² ] of the fire, and the density of the smoke layer as input parameters in the following equation ρ _s [kg / m ³ ], smoke generation coefficient C _m [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] related to the generation of smoke due to the fire, Smoke emission coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ], elapsed time t [s] from the occurrence of fire, and from the start of fire to the start of smoke emission Calculating the lower end height Z [m] of the smoke layer by substituting a corresponding numerical value for the smoke start time t _sm [s] of the smoke layer, respectively. system.

上記請求項９に示す発明によれば、上記式におけるＡ_f、Ｈ_f、α、ρ_s、Ｃ_m、Ｃ_sm、ｔ、及び、t_smという入力パラメータに、該当する具体的数値を代入しさえすれば、前記煙層の下端高さＺを簡単に算定することができる。
また、上記式は、排煙係数Ｃ_sm、及び、排煙開始時間t_smといった排煙に係る入力パラメータを有しているので、排煙設備による排煙効果も考慮して煙層の下端高さを高い予測精度で算定可能となる。 According to the invention described in claim 9, the corresponding specific numerical values are substituted into the input parameters A _f , H _f , α, ρ _s , C _m , C _sm , t, and t _sm in the above formula. As long as this is done, the lower end height Z of the smoke layer can be easily calculated.
In addition, since the above equation has input parameters related to smoke emission such as the smoke emission coefficient C _sm and the smoke emission start time t _sm, Can be calculated with high prediction accuracy.

本発明に係る煙層の下端高さの算定方法、火災発生から煙層の下端高さが所定高さに達するまでの経過時間の算定方法、建築物の火災時の避難安全性能の評価方法などによれば、前記煙層の下端高さや前記経過時間を、排煙設備を備えた建築物の居室に対しても高い予測精度で簡単に算定可能となる。 Method for calculating the lower end height of the smoke layer according to the present invention, a method for calculating the elapsed time from the occurrence of a fire until the lower end height of the smoke layer reaches a predetermined height, an evaluation method for evacuation safety performance in the event of a fire in a building, etc. According to the above, it becomes possible to easily calculate the lower end height of the smoke layer and the elapsed time with high prediction accuracy even for a living room of a building equipped with smoke exhausting equipment.

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
第１実施形態に係る煙層の下端高さの算定方法は、例えば、建築物の設計段階、または既存建築物のプラン変更もしくは用途変更段階において、建築物の火災時の避難安全性能を評価する際に使用される。 === First Embodiment ===
The calculation method of the lower end height of the smoke layer which concerns on 1st Embodiment evaluates the evacuation safety performance at the time of the fire of a building in the design stage of a building, or the plan change or the use change stage of an existing building, for example Used when.

この煙層の下端高さ（以下、煙層下端高さとも言う）の算定方法は、図１に示すように排煙口１０等の排煙設備が設置された建築物に特化したものである。つまり、居室内で火災が生じた場合に煙により形成される煙層の下端高さＺ[m]を、排煙設備による排煙効果を加味しながら計算するものであり、具体的には、下式１のように表される。
Ａ_f：居室の床面積[m²]
Ｈ_f：居室の天井高さ[m]
α：火災成長率[kW/ s²]
ρ_s：煙層の密度[kg/m³]
Ｃ_m：煙の発生に係る煙発生係数[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]
Ｃ_sm：居室からの煙の排出に係る排煙係数[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]
ｔ：火災発生からの経過時間[s]
t_sm ：火災発生から排煙開始までに要する時間たる排煙開始時間[s] The calculation method of the smoke layer lower end height (hereinafter also referred to as the smoke layer lower end height) is specialized for buildings where smoke exhaust facilities such as the smoke exhaust port 10 are installed as shown in FIG. is there. In other words, when the fire occurs in the room, the lower end height Z [m] of the smoke layer formed by the smoke is calculated while taking into account the smoke removal effect of the smoke removal equipment. It is expressed as the following formula 1.
A _f : Floor area of the room [m ² ]
H _f : Ceiling height of the room [m]
α: Fire growth rate [kW / s ² ]
ρ _s : smoke layer density [kg / m ³ ]
C _m : Smoke generation coefficient related to smoke generation [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ]
C _sm : Smoke emission coefficient related to smoke emission from the room [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ]
t: Elapsed time since the occurrence of the fire [s]
t _sm : Smoke start time [s], which is the time required from the start of a fire to the start of smoke

そして、これら入力パラメータＡ_f、Ｈ_f、α、ρ_s、Ｃ_m、Ｃ_sm、ｔ、t_smに、該当する具体的数値を代入しさえすれば、火災発生を起点とする任意の経過時間ｔにおける煙層下端高さＺを容易に求めることができる。
以下、各パラメータα、ρ_s、Ｃ_m、Ｃ_sm、t_smについて説明する。また、式１の導出法については後述する。 Then, as long as the corresponding specific values are substituted into these input parameters A _f , H _f , α, ρ _s , C _m , C _sm , t, t _sm , any elapsed time starting from the occurrence of a fire The smoke layer lower end height Z at t can be easily obtained.
Hereinafter, each parameter α, ρ _s , C _m , C _sm , and t _sm will be described. A method for deriving Equation 1 will be described later.

（１）火災成長率α
居室等の火災空間の避難安全性能評価を行う場合、下式２に示すような時間ｔ[s]の２乗に比例して大きくなる火源Ｑ_ｆ（発熱速度）[kW]を想定するのが一般的である。
ここで、上式２における比例定数α[kW/ s²]が、火災成長率αである。この火災成長率αは、例えば、想定される可燃物の燃焼実験の結果から算出されるか、又は、避難安全検証法（平成１２年建告第１４４１号）に基づき下式３により算出される。
なお、α_ｆは、火災空間内の収納可燃物の燃焼による火災成長率[kW/s²]であり、火災空間内の家具等といった可燃物に応じて設定される。一方、α_ｍは、火災空間の内装材料の燃焼による火災成長率[kW/s²]であり、火災空間の壁および天井を構成する仕上げ材の不燃性を勘案して設定される。これら火災空間に係る諸条件と、火災成長率α_ｆ、α_ｍの具体的数値との関係は、平成１２年建告第１４４１号に対照して記載されており、これを参照して設定することができる。 (1) Fire growth rate α
When evaluating evacuation safety performance in a fire space such as a living room, assume a fire source Q _f (heat generation rate) [kW] that increases in proportion to the square of time t [s] as shown in Equation 2 below. Is common.
Here, the proportionality constant α [kW / s ² ] in the above equation 2 is the fire growth rate α. This fire growth rate α is calculated from, for example, the result of an assumed combustible material combustion experiment, or calculated by the following equation 3 based on the Evacuation Safety Verification Act (2000 Decree No. 1441) .
Α _f is a fire growth rate [kW / s ² ] due to combustion of combustible materials stored in the fire space, and is set according to combustible materials such as furniture in the fire space. On the other hand, α _m is the fire growth rate [kW / s ² ] due to combustion of the interior material of the fire space, and is set in consideration of the non-combustibility of the finishing material constituting the wall and ceiling of the fire space. The relationship between the various conditions related to the fire space and the specific values of the fire growth rates α _f and α _m are described in contrast to 2000 Decree No. 1441, and shall be set with reference to this. be able to.

（２）煙発生係数Ｃ_m
煙発生係数Ｃ_mは、火災から発生した燃焼ガスや煤等を含んだ熱気流が上昇する際に、周囲の空気を巻き込んで膨張する際の係数である。そして、その値としては、例えば、非特許文献３の「改訂版建築火災安全工学入門」に常数として示されているように、0.08や0.076[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]が使用される。なお、安全性をより高めたい場合は前述の数値より大きい数値を使用しても良い。 (2) Smoke generation coefficient C _m
The smoke generation coefficient C _m is a coefficient when the surrounding air is entrained and expanded when a hot air stream containing combustion gas or soot generated from a fire rises. As the value, for example, as shown as a constant in “Introduction to Revised Architectural Fire Safety Engineering” of Non-Patent Document 3, 0.08 or 0.076 [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] is used. If it is desired to increase the safety, a numerical value larger than the numerical value described above may be used.

（３）排煙開始時間t_sm
排煙開始時間t_smは、火災発生から排煙設備が排煙開始するまでに要する時間[s]である。よって、排煙開始時間t_sm は、例えば、火災発生から火災感知器が火災を検知するまでに要する時間ｔ_detect[s]以上の値、もしくは在室者の避難開始時間ｔ_start[s]以上の値に設定される。 (3) Smoke start time t _sm
The smoke emission start time t _sm is the time [s] required from the occurrence of a fire until the smoke emission facility starts smoke emission. Therefore, the smoke start time t _sm is, for example, a value that is greater than or equal to the time t _detect [s] required from the occurrence of a fire until the fire detector detects the fire, or the evacuation start time t _start [s] or more Is set to the value of

（４）排煙係数Ｃ_sm
排煙係数Ｃ_sm[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]は、排煙開始時点（排煙開始時間t_sm）における排煙量ｍ_e(sm)[kg/s]と、同排煙開始時点における火源発熱速度Ｑ_f(sm)[kW]と、同排煙開始時点における煙層下端高さＺ_(sm)[m]とに基づいて、下式４により算出される。
(4) Smoke emission coefficient C _sm
The smoke emission coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] is the smoke emission amount _{me (sm)} [kg / s] at the start of smoke emission (the smoke emission start time t _sm ). ], The heat source heat generation rate Q _{f (sm)} [kW] at the start of the smoke emission, and the smoke layer lower end height Z _(sm) [m] at the start of the smoke emission, Calculated.

ここで、上式４のように、各パラメータｍ_e、Ｑ_f、Ｚの排煙開始時点における値ｍ_e(sm)、Ｑ_f(sm)、Ｚ_(sm)を用いて排煙計数Ｃ_smを算出しているのは、次の理由による。
一般に火源発熱速度Ｑ_f[kW]や煙層下端高さＺ[m]は時々刻々と変化するため、排煙係数Ｃ_sm[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]も変化する。しかし、排煙量が法定風量より過剰に大きい場合を除けば、排煙係数Ｃ_smは時間の経過とともに徐々に大きくなると考えられるので、排煙開始時点（排煙開始時間t_sm）の排煙量ｍ_e(sm)[kg/s]、同排煙開始時点の火源発熱速度Ｑ_f(sm)[kW]、同排煙開始時点の煙層下端高さＺ_(sm)[m]を用いて計算すれば安全側の想定となる。このため、排煙開始時点における各値ｍ_e(sm)、Ｑ_f(sm)、Ｚ_(sm)を用いて排煙係数Ｃ_smを算出している。なお、排煙開始時点の煙層下端高さＺ_(sm)の代わりに火災空間の天井高さＨ_fを用いて計算すればさらに安全側の想定となる。 Here, as shown in the above equation 4, the smoke emission count C _sm is calculated using the values m _{e (sm)} , Q _{f (sm)} , and Z _(sm) of the parameters m _e , Q _f , and Z at the start of smoke emission. Is calculated for the following reason.
Generally, the heat source heating rate Q _f [kW] and the smoke layer lower end height Z [m] change from moment to moment, so the smoke emission coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] Also changes. However, except when the flue gas amount is excessively larger than the statutory air volume, since the flue gas coefficient C _sm is considered to gradually increase with time, flue gas flue gas starting point (flue start time t _sm) The quantity _{me (sm)} [kg / s], the heat source heat generation rate Q _{f (sm)} [kW] at the start of the flue gas, and the smoke layer lower end height Z _(sm) [m] at the start of the flue gas If used and calculated, it is assumed to be safe. Therefore, each value m _e in flue gas beginning _{_{(sm), Q f (sm}} ), and calculates the smoke coefficients C _sm with Z _(sm). If the calculation is performed using the ceiling height H _f of the fire space instead of the smoke layer lower end height Z _(sm) at the start of smoke emission, a further safer assumption is made.

なお、上式４中の排煙開始時点の排煙量ｍ_e(sm) [kg/s]は、例えば、平成１２年建告第１４４１号の避難安全検証法に規定される排煙風量Ｅ[m³/分]を用いて下式５により算出できる。ここで、ρ_sは煙層密度[kg/m³]であるが、排煙開始時点は火災の初期段階であることを勘案して1.0 kg/m³と設定しておけば支障ない。
また、上式４中の排煙開始時点の火源発熱速度Ｑ_f(sm)[kW]は、下式６により算出される。
更には、上式４中の排煙開始時点の煙層下端高さＺ_(sm) [m]は、下式７により算出される。
Note that the smoke emission amount me _(sm) [kg / s] at the start of smoke emission in the above equation 4 is, for example, the smoke emission airflow amount E specified in the Evacuation Safety Verification Act of 2000 Decree No. 1441 Using [m ³ / min], it can be calculated by the following formula 5. Here, ρ _s is the smoke layer density [kg / m ³ ], but there is no problem if it is set to 1.0 kg / m ³ considering that the start of smoke emission is the initial stage of the fire.
Further, the heat source heat generation rate Q _{f (sm)} [kW] at the start of smoke emission in the above equation 4 is calculated by the following equation 6.
Further, the smoke layer lower end height Z _(sm) [m] at the start of smoke emission in the above equation 4 is calculated by the following equation 7.

ここで、Ａ_ｆは火災空間の床面積[ｍ^２]、Ｈ_ｆは火災空間の天井高さ[m]、Ｃ_ｍは煙発生係数[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]（=0.08又は0.076[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]）、αは火災成長率[kW/s²]、ρ_ｓは煙層密度[kg/m³]である。排煙開始時点は火災の初期段階であることを勘案して、ρ_ｓには1.0 kg/m³を設定しておけば支障ない。 Here, A _f is the floor area [m ² ] of the fire space, H _f is the ceiling height [m] of the fire space, and C _m is the smoke generation coefficient [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^{2 / 3} ] (= 0.08 or 0.076 [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ]), α is the fire growth rate [kW / s ² ], ρ _s is the smoke layer density [kg / m ³ ]. Flue gas at the start by considering that the initial stage of fire, [rho no problem by setting the 1.0 kg / m ³ in the _s.

ちなみに、上式７は、次のような考え方に基づいて導出される。火災発生からの経過時間ｔが排煙開始時間ｔ_sm以下の場合や排煙設備が設置されていない場合は、排煙効果を期待できないので、排煙係数Ｃ_smは零となる。よって、その場合の煙層下端高さＺの簡易予測式は、上記の式１における排煙係数Ｃ_smに零を入力したものとなり、つまり下式８のように表される。そして、同式８の経過時間ｔに、排煙開始時点の時間たる排煙開始時間ｔ_smを代入すれば上式７が得られる。
Incidentally, the above equation 7 is derived based on the following concept. When the elapsed time t from the occurrence of the fire is less than the smoke start time t _sm or when the smoke exhaust equipment is not installed, the smoke exhaust effect cannot be expected, so the smoke exhaust coefficient C _sm becomes zero. Therefore, the simple prediction formula of the smoke layer lower end height Z in that case is obtained by inputting zero to the smoke exhaustion coefficient _Csm in the above formula 1, that is, expressed by the following formula 8. Then, if the smoke start time t _sm, which is the time at which smoke starts, is substituted for the elapsed time t in the formula 8, the above formula 7 is obtained.

（５）煙層の密度ρ_s
煙層の密度ρ_sは、例えば1.0[kg/m³]としておけば概ね安全側の計算結果が得られるので、1.0[kg/m³]として計算しても良い。但し、排煙設備が作動して以降は、煙層の密度ρ_sが1.0未満となる可能性があるので、望ましくは、煙層温度Ｔ_s[K]を用いて下式９により算出すると、より精度の高い予測が可能となる。
なお、式９の「min（，）」という演算記号の意味は、算出された３５３／Ｔ_ｓの値と1.0とを比較し、小さい方の値を煙層の密度ρ_sにするという意味である。また、前者の「３５３／Ｔ_ｓ」は、ρ_ｓ×Ｔ_ｓ＝３５３（一定）という物理原則に則っている。 (5) Smoke density ρ _s
If the density ρ _{s of the} smoke layer is set to 1.0 [kg / m ³ ], for example, a calculation result on the safe side can be obtained. Therefore, it may be calculated as 1.0 [kg / m ³ ]. However, since the smoke layer density ρ _s may become less than 1.0 after the smoke evacuation facility is activated, preferably, the smoke layer temperature T _s [K] is used to calculate the following equation 9. More accurate prediction is possible.
The meaning of the operation symbol “min (,)” in Expression 9 is that the calculated value of 353 / T _s is compared with 1.0, and the smaller value is used as the smoke layer density ρ _s. is there. The former “353 / T _s ” is based on the physical principle of ρ _s × T _s = 353 (constant).

ここで、式９中の煙層温度Ｔ_ｓ[Ｋ]の求め方の一例を説明する。
ある時間に火源より発生した熱量Ｑ_ｆが、火源上の上昇気流に連行される空気量ｍ_p[kg/s]（初期温度Ｔ_∞）を煙層温度Ｔ_ｓまで暖めるために使われる熱量および周壁への熱伝達により失われる熱量に分配されると仮定する、すなわち、下式１０のエネルギー保存式が成り立つと仮定すると、煙層温度Ｔ_ｓ[K]は下式１１のように変形される。
Here, an example of how to obtain the smoke layer temperature T _s [K] in Equation 9 will be described.
The amount of heat Q _f generated from the fire source at a certain time is used to warm the air amount m _p [kg / s] (initial temperature T _∞ ) entrained by the rising airflow over the fire source to the smoke layer temperature T _s Assuming that heat is distributed to the amount of heat and the amount of heat lost by heat transfer to the peripheral wall, that is, assuming that the energy conservation equation of the following equation 10 holds, the smoke layer temperature T _s [K] is transformed as the following equation 11: Is done.

ここで、Ｑ_ｆは経過時間tにおける火源発熱速度[kW]、ｃ_ｐは定圧比熱[kJ/kgK]、ｍ_pは経過時間tの時点における煙発生量[kg/s]、Ａ_ｗは煙層が接する部分の天井および周壁面積[m²]、ｈ_ｋは経過時間tの時点の実効熱伝達率[kW/m²K]、Ｔ_∞は周囲空気温度[K]である。 Here, fire source heat generation rate in the Q _f is the elapsed time t [kW], c _p is the specific heat at constant pressure [kJ / kgK], smoke generation amount at the time of m _p is the elapsed time t [kg / s], A w is The ceiling and peripheral wall area [m ² ] of the part where the smoke layer contacts, h _k is the effective heat transfer coefficient [kW / m ² K] at the elapsed time t, and T _∞ is the ambient air temperature [K].

上式１１中の煙発生量ｍ_p[kg/s]は、避難安全上支障のある煙層下端高さ（限界煙層高さＨ_lim）における煙発生量と仮定し、下式１２により求めれば安全側の計算となる。また、上式１１中の限界煙層高さＨ_limは1.8[ｍ]とするのが一般的である。ここで、前述したように、Ｃ_ｍは煙発生係数（=0.08又は0.076）[kg/kJ^1/3m^5/3s^2/3]であり、Ｑ_ｆは経過時間tの時点の火源発熱速度[kW]である。なお、火源発熱速度Ｑｆ[kW]は、前述の式２により計算される。
The smoke generation amount m _p [kg / s] in the above equation 11 is obtained from the following equation 12, assuming the smoke generation amount at the smoke layer lower end height (limit smoke layer height H _lim ) that hinders evacuation safety. This is a safe calculation. Further, the limit smoke layer height H _lim in the above formula 11 is generally set to 1.8 [m]. Here, as described above, C _m is the smoke generation coefficient (= 0.08 or 0.076) [kg / kJ ^1/3 m ^5/3 s ^2/3 ], and Q _f is the fire source at the elapsed time t. Heat generation rate [kW]. The heat source heat generation rate Qf [kW] is calculated by the above-described equation 2.

また、上式１１中の熱伝達率ｈ_ｋ[kW/m²K]は、非特許文献３の「改訂版建築火災安全工学入門、p199」によれば、実効値として下式１３により算定できる。ここで、λ_ｃは天井（壁）材の熱伝導率[kW/mK]、ρ_ｃは天井（壁）材の密度[kg/m³]、ｃ_ｃは天井（壁）材の比熱[kJ/kgK]、ｔは経過時間[s]である。なお、火災の初期段階において式１３は非常に大きな値をとることがあるため、上限値として0.015〜0.023[kW/mK]の任意値を設定するのが好ましい。
In addition, the heat transfer coefficient h _k [kW / m ² K] in the above equation 11 Can be calculated as the effective value according to the following equation (13) according to “Introduction to Revised Architectural Fire Safety Engineering, p199” of Non-Patent Document 3. Here, lambda _c is a ceiling (wall) material thermal conductivity of [kW / mK], ρ _c is the density of the ceiling (wall) material ^{[kg / m 3], c} c is the specific heat of the ceiling (wall) material [kJ / kgK], t is the elapsed time [s]. In the initial stage of fire, Equation 13 may take a very large value, so it is preferable to set an arbitrary value between 0.015 and 0.023 [kW / mK] as the upper limit value.

以上、第１実施形態に係る煙層下端高さの算定方法について説明してきたが、ここで、この算定方法の作用効果について説明する。
先ず、この算定方法では、前述の式１におけるＡ_f、Ｈ_f、α、ρ_s、Ｃ_m、Ｃ_sm、ｔ、及び、t_smという入力パラメータに対して、該当する具体的数値を代入しさえすれば、煙層下端高さＺを即座に算定することができる。よって、特に専門職でなくても簡単に煙層下端高さＺを求めることが可能である。また、同式１は、排煙係数Ｃ_smや排煙開始時間t_smといった排煙に係る入力パラメータを有しているので、排煙設備の排煙効果も考慮して煙層下端高さを高い予測精度で算定可能となる。 As mentioned above, although the calculation method of the smoke layer lower end height which concerns on 1st Embodiment has been demonstrated, here, the effect of this calculation method is demonstrated.
First, in this calculation method, corresponding specific numerical values are substituted for the input parameters A _f , H _f , α, ρ _s , C _m , C _sm , t, and t _sm in the above-described equation 1. As long as it is done, the smoke layer lower end height Z can be immediately calculated. Therefore, it is possible to easily obtain the smoke layer lower end height Z even if it is not particularly a professional job. In addition, since Equation 1 has input parameters related to smoke emission such as smoke emission coefficient C _sm and smoke start time t _sm, the smoke layer lower end height is set in consideration of the smoke emission effect of the smoke removal equipment. It becomes possible to calculate with high prediction accuracy.

図２は、式１が奏し得る予測精度向上効果を検証するためのグラフである。縦軸には、算定結果である煙層下端高さＺ[ｍ]をとっており、また横軸には、火災発生からの経過時間ｔ[ｓ]をとっている。なお、同グラフには、比較のため、式１による算定結果以外に上述の避難安全検証法による算定結果とコンピュータモデルによる算定結果もプロットしている。ここで、コンピュータモデルによる算定結果は、文献（久次米真美子, 田中哮義：必要排煙量に基づいた居室避難安全評価手法, 日本建築学会環境系論文集第586号, p1-8, 2004）に示された詳細計算の結果であり、つまり、排煙設備による排煙効果を加味して厳密に計算した謂わば厳密解（最も正確な計算結果）と言えるものである。 FIG. 2 is a graph for verifying the prediction accuracy improvement effect that can be achieved by Equation 1. The vertical axis represents the smoke layer lower end height Z [m], which is the calculation result, and the horizontal axis represents the elapsed time t [s] from the occurrence of the fire. For comparison, the graph also plots the calculation result by the above-mentioned evacuation safety verification method and the calculation result by the computer model, for comparison. Here, the calculation results using the computer model can be found in the literature (Mamiko Kumeme, Tomoyoshi Tanaka: A method for evaluating evacuation safety based on the required amount of flue gas, The Architectural Institute of Japan Environmental Studies Vol.586, p1-8, 2004 In other words, it is a so-called so-called exact solution (the most accurate calculation result) calculated strictly in consideration of the smoke emission effect by the smoke emission facility.

また、何れのグラフも算定の前提条件として、火災成長率α＝0.0125kW/s²、床面積Ａ_f＝1000ｍ^２、天井高さＨ_ｆ＝2.8m、機械排煙設備（排煙風量Ｗ＝500m³/分）を用いているが、コンピュータモデルおよび式１に関しては、更に、排煙開始時間ｔ_smを215[ｓ]に設定している。 In addition, as for the preconditions for the calculation of each graph, the fire growth rate α = 0.0125 kW / s ² , the floor area A _f = 1000 m ² , the ceiling height H _f = 2.8 m, the machine smoke exhaust system (smoke exhaust air volume W = 500 m ³ / min), but for the computer model and Equation 1, the smoke start time t _sm is further set to 215 [s].

図２を参照すると、避難安全検証法では、経過時間ｔの全範囲に亘って、厳密解たるコンピュータモデルの算定結果と大きく乖離しているが、これに対して、第１実施形態に係る式１によれば、コンピュータモデルの厳密解とほぼ同じ算定結果が得られており、予測精度が飛躍的に向上しているのがわかる。また、避難安全検証法では、煙層下端高さＺが1.9[ｍ]辺りからコンピュータモデルよりも高値に予測されており、つまり、危険側に予測されているが、本第１実施形態に係る式１によれば、煙層下端高さＺは、2.4[ｍ]から少なくとも1.8[ｍ]までにかけては安全側に予測されている。よって、このことから、同式１を安心して建築物の火災時の避難安全性能の評価に使用可能と考えられる。 Referring to FIG. 2, in the evacuation safety verification method, the calculation result of the computer model that is rigorously solved is greatly deviated over the entire range of the elapsed time t. According to 1, the calculation result almost the same as the exact solution of the computer model is obtained, and it can be seen that the prediction accuracy is dramatically improved. Further, in the evacuation safety verification method, the smoke layer lower end height Z is predicted to be higher than the computer model from around 1.9 [m], that is, predicted to be dangerous, but according to the first embodiment. According to Equation 1, the smoke layer lower end height Z is predicted to be safe from 2.4 [m] to at least 1.8 [m]. Therefore, from this, it is considered that Formula 1 can be used for evaluation of evacuation safety performance at the time of fire of a building with peace of mind.

ところで、上述の式１による煙層下端高さＺの算定方法は、パーソナルコンピュータに代表される一般的なデータ処理装置（算定システムに相当）を用いて容易に実行することができる。例えば、前記データ処理装置としては、中央処理装置（ＣＰＵ：数値演算処理部に相当）、ハードディスク装置等のデータ記録装置、モニタ等の出力装置、キーボード等の入力装置、およびＣＤ−ＲＯＭドライブ装置等のデータ読み取り装置を備えた通常構成のパーソナルコンピュータを用いることができる。 By the way, the calculation method of the smoke layer lower end height Z by the above-mentioned formula 1 can be easily executed by using a general data processing apparatus (corresponding to a calculation system) represented by a personal computer. For example, the data processing device includes a central processing unit (CPU: equivalent to a numerical operation processing unit), a data recording device such as a hard disk device, an output device such as a monitor, an input device such as a keyboard, and a CD-ROM drive device. It is possible to use a personal computer having a normal configuration equipped with a data reading device.

そして、そのデータ記録装置には、予め、前述の式１を計算するための演算プログラムが格納されているとともに、前記ＣＰＵは当該演算プログラムを読み込んで実行する。つまり、前記入力装置によって入力された具体的数値を、式１中のＡ_f、Ｈ_f、α、ρ_s、Ｃ_m、Ｃ_sm、ｔ、及び、t_smという入力パラメータに代入して煙層下端高さＺを計算し、そして、この計算結果たる煙層下端高さＺをモニタ表示する。 The data recording apparatus stores in advance a calculation program for calculating the above-described equation 1, and the CPU reads and executes the calculation program. That is, by substituting specific numerical values input by the input device into input parameters A _f , H _f , α, ρ _s , C _m , C _sm , t, and t _sm in Equation 1, the smoke layer The lower end height Z is calculated, and the smoke layer lower end height Z, which is the calculation result, is displayed on the monitor.

ここで、上記の演算プログラムとしては、米マイクロソフト社「Microsoft Excel」（商標）等の汎用の表計算ソフト等を用いることができる。例えば、前記「Microsoft Excel」を起動すれば、モニタには、縦横に配された多数のセルからなるワークシートが表示され、設計者は、前記式１を所定のセル（参照元のセル）に入力する。この時、式１を構成する入力パラメータは、前記所定のセル（参照元のセル）内で計算可能にすべく、入力パラメータの具体的数値を入力するための参照先のセルに関連付けられている。よって、参照先のセルに具体的数値が入力されれば、この具体的数値に基づいて前記式１が自動計算されて、計算結果たる煙層下端高さＺが各参照元のセルに書き込まれ、モニター表示されるようになっている。 Here, general-purpose spreadsheet software such as “Microsoft Excel” (trademark) of US Microsoft Corporation can be used as the arithmetic program. For example, when “Microsoft Excel” is started, a worksheet composed of a large number of cells arranged vertically and horizontally is displayed on the monitor, and the designer can change Equation 1 to a predetermined cell (reference source cell). input. At this time, the input parameters constituting Equation 1 are associated with the reference destination cell for inputting a specific numerical value of the input parameter so that the input parameter can be calculated in the predetermined cell (reference source cell). . Therefore, if a specific numerical value is input to the reference cell, Equation 1 is automatically calculated based on this specific numerical value, and the smoke layer lower end height Z as the calculation result is written in each reference source cell. The monitor is displayed.

尚、このような演算プログラムは、予めデータ記録装置に記録しておいても良いし、またはＣＤ−ＲＯＭ等のデータ記録媒体に記録された演算プログラムを、前記データ読み取り装置によって読み取るようにしても良い。更には、前記パーソナルコンピュータをインターネット等の電気通信回線に接続して、この回線に接続されたサーバーコンピュータからダウンロードするようにしても良い。 Such a calculation program may be recorded in advance in a data recording device, or a calculation program recorded in a data recording medium such as a CD-ROM may be read by the data reading device. good. Furthermore, the personal computer may be connected to a telecommunication line such as the Internet and downloaded from a server computer connected to this line.

＝＝＝第１実施形態の算定方法を用いた建築物の火災時の避難安全性能の評価方法＝＝＝
図３は、上述の式１を用いて火災時の避難安全性能を評価する方法のフローチャートである。なお、この評価は、建築物の設計段階、または既存建築物のプラン変更もしくは用途変更段階等において適宜行われる。 === Evaluation Method for Evacuation Safety Performance in Building Fires Using the Calculation Method of the First Embodiment ===
FIG. 3 is a flowchart of a method for evaluating evacuation safety performance at the time of fire using the above-described equation 1. In addition, this evaluation is suitably performed in the design stage of a building, the plan change of an existing building, or a use change stage.

この評価方法では、火災の発生した居室から在室者が避難完了するまでの間に、火災により発生した煙が避難安全上支障のある高さ（限界煙層高さＨ_lim[m]）まで降下するか否かによって安全性を判定する。ここで、煙層下端高さＺは時間ｔの経過とともに徐々に降下するのが一般的である。よって、図４に示すように、避難完了時点（避難完了時間t_escape[s]）の煙層下端高さＺ_escapeと限界煙層高さＨ_limの大小関係のみを比較すれば安全性を評価できる。なお、限界煙層高さＨ_limには、通常1.8[m]が使用される。また、避難完了時間t_escape[s]の算定方法については後述する。 In this evaluation method, until the occupant completes evacuation from the room where the fire occurred, the smoke generated by the fire is at a height that hinders evacuation safety (limit smoke layer height H _lim [m]). Safety is judged by whether or not it descends. Here, the smoke layer lower end height Z generally decreases gradually as time t elapses. Therefore, as shown in FIG. 4, safety is evaluated by comparing only the magnitude relationship between the smoke layer lower end height Z _escape and the limit smoke layer height H _{lim at} the time of evacuation completion (evacuation completion time t _escape [s]). it can. In addition, 1.8 [m] is normally used for the limit smoke layer height _Hlim . A method for calculating the evacuation completion time t _escape [s] will be described later.

以下、この避難安全性能の評価方法の具体的手順について図３を参照しつつ説明する。
先ず、ステップＳ１０１では、建築物の設計図等から算定条件を取得する。すなわち、居室（火災空間）の床面積Ａ_ｆ、天井高さＨ_ｆ、火災成長率α、煙発生係数Ｃ_ｍ、排煙条件（排煙方式、排煙口寸法等）などを取得する。なお、煙発生係数Ｃ_ｍについては、予め、既定の常数として0.08又は0.076[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]を式１中に登録しておいても良い。 Hereinafter, a specific procedure of this evacuation safety performance evaluation method will be described with reference to FIG.
First, in step S101, calculation conditions are acquired from a design drawing or the like of a building. That is, the floor area A _f of the living room (fire space), the ceiling height H _f , the fire growth rate α, the smoke generation coefficient C _m , the smoke emission conditions (the smoke emission method, the smoke outlet size, etc.) are acquired. As for the smoke generation coefficient C _m , 0.08 or 0.076 [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] may be registered in advance in Equation 1 as a predetermined constant.

次にステップＳ１０２では、排煙開始時間ｔ_smを算定する。この排煙開始時間ｔ_smとしては、上述したように、火災感知器が火災を検知した時間ｔ_detect[s]や在室者の避難開始時間ｔ_start[s]等に基づいて、これらの値と同値またはこれらの値よりも大きな値が設定される。 Next, in step S102, the smoke emission start time t _sm is calculated. As described above, the smoke start time t _sm is based on the time t _detect [s] when the fire detector detects a fire, the evacuation start time t _start [s] of the occupant, and the like. Or a value larger than these values is set.

次にステップＳ１０３では、前述の式４〜式７に基づいて排煙係数Ｃ_smを算定する。なお、この算定に必要な床面積Ａ_ｆ、天井高さＨ_ｆ、火災成長率α、排煙風量Ｅ、排煙開始時間ｔ_smなどは、上記ステップＳ１０１で入力された各値や、上記ステップＳ１０２で算定された排煙開始時間ｔ_smが使用される。 Next, in step S103, the smoke emission coefficient C _sm is calculated based on the above-described equations 4 to 7. Note that the floor area A _f , ceiling height H _f , fire growth rate α, smoke exhaust air volume E, smoke start time t _{sm and the} like necessary for this calculation are the values input in step S101 and the steps described above. The smoke start time t _sm calculated in S102 is used.

次にステップＳ１０４では、避難完了時間ｔ_escapeを算定する。この避難完了時間ｔ_escapeは、火災発生から在室者が避難完了するまでに要する時間[s]であり、例えば、平成１２年建告第１４４１号の避難安全検証法に規定される方法を用いて、避難開始時間ｔ_start[s]と歩行時間ｔ_travel[s]と扉通過時間ｔ_queue[s]の総和として計算される。 Next, in step S104, the evacuation completion time t _escape is calculated. This evacuation completion time t _escape is the time [s] required for the occupant to complete evacuation after the occurrence of a fire. For example, the method specified in the Evacuation Safety Verification Act of 2000 Decree No. 1441 is used. The sum of the evacuation start time t _start [s], the walking time t _travel [s], and the door passage time t _queue [s] is calculated.

次にステップＳ１０５では、前述の式９〜式１３に基づいて、避難完了時点（避難完了時間ｔ_escape）の煙層の密度ρ_sを算定する。なお、この算定の際には、式９〜式１３に係る経過時間ｔには、上記の避難完了時間ｔ_escapeが代入される。 Next, in step S105, the density ρ _s of the smoke layer at the time of completion of evacuation (evacuation completion time t _escape ) is calculated based on the above formulas 9 to 13. In the calculation, the evacuation completion time t _escape is substituted for the elapsed time t according to the equations 9 to 13.

次にステップＳ１０６では、避難完了時点の煙層下端高さＺ_escapeを算定する。この算定は、前述の式１の各パラメータα、Ａ_ｆ、Ｈ_ｆ、Ｃ_ｍ、ｔ_ｓｍ、Ｃ_ｓｍ、ρ_ｓに、上述のステップＳ１０１〜Ｓ１０５で得られた数値を代入するとともに、同式１の経過時間ｔに避難完了時間ｔ_escapeを代入することによりなされる。 Next, in step S106, the smoke layer lower end height Z _escape at the time of completion of evacuation is calculated. This calculation is performed by substituting the numerical values obtained in the above-described steps S101 to S105 for the parameters α, A _f , H _f , C _m , t _sm , C _sm , and ρ _s of the above-described equation 1. This is done by substituting the evacuation completion time t _escape into the elapsed time t of 1.

そうしたら、最後のステップＳ１０７では、算定された煙層下端高さＺ_escapeを、既定の前記限界煙層高さＨ_limと比較し、前記Ｚ_escapeが限界煙層高さＨ_lim以上の場合には、建築物は安全であると判定して、避難安全性能の評価を終了する。他方、前記Ｚ_escapeが限界煙層高さＨ_lim未満の場合には、建築物は危険であると判定して、建築物を設計変更した後、ステップＳ１０１へ戻り、その変更図面に基づく新たな算定条件の下で、上述のステップＳ１０２〜ステップＳ１０７を繰り返す。 Then, in the last step S107, the calculated smoke layer lower end height Z _escape is compared with the predetermined limit smoke layer height H _lim, and when the Z _escape is equal to or greater than the limit smoke layer height H _lim. Determines that the building is safe and ends the evaluation of the evacuation safety performance. On the other hand, if the Z _escape is less than the limit smoke layer height H _lim , it is determined that the building is dangerous, the design of the building is changed, the process returns to step S101, and a new one based on the changed drawing is obtained. The above-described steps S102 to S107 are repeated under the calculation conditions.

＝＝＝第１実施形態の算定方法に係る式１の導出法について＝＝＝
ここで上述の式１の導出法について説明する。先ず、図１に示すような、天井高さが一定で、垂れ壁等の煙の流動の妨げとなるもののない室（平面形状は問わない）において、室内が煙層と空気層とに二層化した状態について考えると、排煙設備作動時の煙層の質量保存式は、煙層体積をＶ[m³]、煙等発生量をｍ_ｐ[kg/s]、有効排煙量をｍ_ｅ[kg/s]とすると、次のように表せる。
ここで、煙層密度ρ_ｓ[kg/m³]は煙層の温度によって変化するが、以下ではρ_ｓを一定と見なして式１４を展開する。 === About the derivation method of Formula 1 concerning the calculation method of the first embodiment ===
Here, the derivation method of the above-mentioned formula 1 is explained. First, as shown in FIG. 1, in a room having a constant ceiling height and having no hindrance to the flow of smoke such as a hanging wall (the planar shape is not limited), the room has two layers of a smoke layer and an air layer. Considering the state, the smoke layer mass conservation formula when the smoke exhaust system is operating is: smoke layer volume is V [m ³ ], smoke is generated m _p [kg / s], and effective smoke is m _e [kg / s], it can be expressed as follows.
Here, although the smoke layer density ρ _s [kg / m ³ ] varies depending on the temperature of the smoke layer, ρ _s is assumed to be constant and Equation 14 is developed below.

煙層体積Ｖは、火災室床面積Ａ_ｆ[m³]、天井高さＨ_ｆ[m]、煙層下端高さＺ[m]を用いて、下式１５のように表せる。
従って、式１４は、下式１６のように変形できる。
The smoke layer volume V can be expressed by the following equation 15 using the fire room floor area A _f [m ³ ], the ceiling height H _f [m], and the smoke layer lower end height Z [m].
Therefore, Expression 14 can be transformed as Expression 16 below.

ここで、非特許文献３の「改訂版建築火災安全工学入門」に記載されているように、煙層に貫入する煙発生量ｍ_ｐ[kg/s]が下式１７により与えられる場合には、下式１７を上式１６に代入することにより下式１８を得る。
なお、Ｃ_ｍ[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]は、上述した煙発生係数である。 Here, as described in Non-Patent Document 3 “Introduction to Revised Architectural Fire Safety Engineering”, when the smoke generation amount m _p [kg / s] penetrating into the smoke layer is given by the following equation 17, By substituting the following equation 17 into the above equation 16, the following equation 18 is obtained.
C _m [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] is the smoke generation coefficient described above.

上式１８を解析的に解くことは出来ないが、排煙設備作動後は煙発生係数Ｃ_ｍが見かけ上小さくなると考えると式１８は、下式１９のように表すことができる。
ここでＣ_sm [kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]は、下式２０により定義される、排煙の効果により煙等発生量が見かけ上減少する分の排煙係数である。
従って、上式１９を変形することにより、下式２１を得る。
Although the above equation 18 cannot be solved analytically, the equation 18 can be expressed as the following equation 19 when the smoke generation coefficient _Cm is apparently reduced after the operation of the smoke exhausting facility.
Here, C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] is defined by the following equation 20 and the amount of smoke that is apparently reduced due to the smoke emission effect. It is a coefficient.
Therefore, the following equation 21 is obtained by modifying the above equation 19.

ところで、排煙係数Ｃ_smは、排煙量ｍ_e、発熱速度Ｑ_ｆおよび煙層下端高さＺの変動に伴い時々刻々と変化するが、ここでは、排煙係数Ｃ_smは、排煙設備の起動時たる排煙開始時点（排煙開始時間ｔ_sm）における排煙量ｍ_e、発熱速度Ｑ_ｆ、および煙層下端高さＺを用いて安全側に与えられるものと仮定して以降の議論を行う。 However, the flue gas coefficient C _sm is Haikemuriryou m _e, varies with time with the variation of the heat generation rate Q _f and Kemuriso lower height Z, where flue gas coefficient C _sm is flue gas facilities Assuming that it is given to the safe side using the smoke emission amount m _e , the heat generation rate Q _f , and the smoke layer lower end height Z at the smoke emission start time (smoke emission start time t _sm ) at the start of Discuss.

また、ここでは、火災に係る火源を、時間ｔの二乗に比例して成長する火源と考え、これによれば、発熱速度Ｑ_ｆは下式２２により与えられると仮定して以降の議論を行う。
なお、α[kW/s²]は、前述した火災成長率（火災の拡大速度を表す係数）である。 Here, the fire source related to the fire is assumed to be a fire source that grows in proportion to the square of time t, and according to this, it is assumed that the heat generation rate Q _f is given by the following equation 22 I do.
Α [kW / s ² ] is the above-described fire growth rate (a coefficient representing the rate of fire expansion).

排煙設備の起動以前はＣ_sm＝０であるので、上式２２を上式２１に代入し積分すると、下式２３が得られる。
そして、火災発生時点では(ｔ₀,Ｚ₀)=(０,Ｈ_ｆ)であるので、上式２３は下式２４のように書ける。
さらに、上式２４を変形すると、排煙設備の起動以前における煙層下端高さの簡易予測式は、下式２５のように書ける。
従って、排煙設備の起動時点たる排煙開始時点ｔ＝ｔ_smにおける煙層下端高さＺ_(sm)は、下式２６のように書ける。
Since C _sm = 0 before the start of the smoke evacuation facility, when the above equation 22 is substituted into the above equation 21 and integrated, the following equation 23 is obtained.
Since (t ₀ , Z ₀ ) = (0, H _f ) at the time of the fire occurrence, the above equation 23 can be written as the following equation 24.
Furthermore, when the above equation 24 is modified, a simple prediction equation for the smoke layer lower end height before the start of the smoke exhausting facility can be written as the following equation 25.
Therefore, the smoke layer lower end height Z _(sm) at the smoke start time t = t _{sm, which} is the start time of the smoke exhaust equipment, can be written as the following Expression 26.

同様に、排煙設備の起動以降たる排煙開始時点以降（ｔ≧ｔ_sm）において上式２１に上式２２を代入し積分すると、下式２７となる。更に、下式２７において(ｔ₀, Ｚ₀)=(ｔ_sm,Ｚ_(sm))であるので、下式２８を得る。
従って、排煙設備起動後の時間ｔにおける煙層下端高さＺは、上式２８を変形して、下式２９のように書ける。
また、上式２９は、上式２６を代入することにより、下式３０のように変形できる。
Similarly, when the above equation 22 is substituted into the above equation 21 and integrated after the start of smoke emission after the start of the smoke emission facility (t ≧ t _sm ), the following equation 27 is obtained. Further, since (t ₀ , Z ₀ ) = (t _sm , Z _(sm) ) in the following expression 27, the following expression 28 is obtained.
Therefore, the smoke layer lower end height Z at time t after the start of the smoke exhausting equipment can be expressed as the following expression 29 by modifying the above expression 28.
The above equation 29 can be transformed into the following equation 30 by substituting the above equation 26.

以上より、任意の時間ｔにおける煙層下端高さＺは、下式３１のように表せる。
この式３１の第二式が、排煙設備作動以降の煙層下端高さＺを与える簡易予測式、つまり、上述した式１である。 From the above, the smoke layer lower end height Z at an arbitrary time t can be expressed as the following Expression 31.
The second formula of the formula 31 is a simple prediction formula that gives the smoke layer lower end height Z after the operation of the smoke exhausting equipment, that is, the formula 1 described above.

また、上式３１を変形することで、煙層下端高さがＺとなる時間ｔを求める式は、下式３２のように書ける。
ここでＺ_(sm)は、下式３３（式２６と同じ）により表される、排煙開始時点（排煙開始時間ｔ_sm）における煙層下端高さである。
Further, by modifying the above equation 31, the equation for obtaining the time t when the smoke layer lower end height is Z can be written as the following equation 32.
Here, Z _(sm) is the smoke layer lower end height at the smoke start time (smoke start time t _sm ) represented by the following formula 33 (same as formula 26).

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態の算定方法は、火災により生じる煙層下端高さが所定高さＺ[m]に達するまでの経過時間ｔ[s]の算定方法であり、具体的には、下式３４のように表される。
=== Second Embodiment ===
The calculation method of the second embodiment is a calculation method of the elapsed time t [s] until the smoke layer lower end height caused by the fire reaches a predetermined height Z [m]. It is expressed as follows.

なお、当該式３４は、第１実施形態に係る式１を経過時間ｔについて解いたものであり、つまり、上述の式３２の第二式と同じものである。
そして、上式３４が有する入力パラメータＡ_f、Ｈ_f、α、ρ_s、Ｃ_m、Ｃ_sm、Ｚ、t_smに、該当する具体的数値を代入しさえすれば、火災発生時点から煙層下端高さが所定高さＺに到達するまでの経過時間ｔ[s]を容易に求めることができる。
ちなみに、上述の式３４による経過時間ｔの算定方法は、第１実施形態の算定方法で説明したのと同構成のデータ処理装置を用いて実行できるのは言うまでもない。 The equation 34 is obtained by solving the equation 1 according to the first embodiment with respect to the elapsed time t, that is, the same as the second equation of the equation 32 described above.
Then, as long as the corresponding specific values are substituted into the input parameters A _f , H _f , α, ρ _s , C _m , C _sm , Z, t _sm of the above equation 34, the smoke layer from the point of fire occurrence The elapsed time t [s] until the lower end height reaches the predetermined height Z can be easily obtained.
Incidentally, it goes without saying that the calculation method of the elapsed time t by the above-described equation 34 can be executed by using the data processing apparatus having the same configuration as described in the calculation method of the first embodiment.

＝＝＝第２実施形態の算定方法を用いた建築物の火災時の避難安全性能の評価方法＝＝＝
図５は、上述の式３４を用いて火災時の避難安全性能を評価する方法のフローチャートである。なお、この評価も、建築物の設計段階、または既存建築物のプラン変更もしくは用途変更段階等において適宜行われる。
この評価方法では、火災により発生した煙が避難安全上支障のある高さ（限界煙層高さＨ_lim[m]）まで降下する時間ｔ_limと、避難に要する時間である避難完了時間ｔ_escapeとを比較することにより安全性を判定する。
以下、この避難安全性能の評価方法の具体的手順について図５を参照しつつ説明する。 === Evaluation Method for Evacuation Safety Performance at Fire of Buildings Using Calculation Method of Second Embodiment ===
FIG. 5 is a flowchart of a method for evaluating evacuation safety performance at the time of fire using the above-described equation 34. This evaluation is also appropriately performed at the design stage of the building or at the plan change or usage change stage of the existing building.
In this evaluation method, the time t _lim when the smoke generated by the fire falls to a height that hinders evacuation safety (limit smoke layer height H _lim [m]) and the evacuation completion time t _escape that is the time required for evacuation. To determine safety.
Hereinafter, a specific procedure of this evacuation safety performance evaluation method will be described with reference to FIG.

先ず、ステップＳ２０１では、建築物の設計図等から算定条件を取得する。すなわち、居室（火災空間）の床面積Ａ_ｆ、天井高さＨ_ｆ、火災成長率α、煙発生係数Ｃ_ｍ、排煙条件（排煙方式、排煙口寸法等）などを取得する。なお、煙発生係数Ｃ_ｍについては、予め、既定の常数として0.08又は0.076[kg/kJ^1/3/m^5/3/s^2/3]を式３４中に登録しておいても良い。 First, in step S201, calculation conditions are acquired from a design drawing of a building. That is, the floor area A _f of the living room (fire space), the ceiling height H _f , the fire growth rate α, the smoke generation coefficient C _m , the smoke emission conditions (the smoke emission method, the smoke outlet size, etc.) are acquired. As for the smoke generation coefficient C _m , 0.08 or 0.076 [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] may be registered in advance in Equation 34 as a predetermined constant.

次にステップＳ２０２では、限界煙層高さＨ_lim（避難安全上支障のある高さ）を設定する。この高さＨ_limは、例えば1.8[m]を基本とするが、安全性を高める必要がある場合にはそれに応じて適宜1.9[m]や2.0[m]などと大きな値としても良い。 Next, in step S202, the limit smoke layer height H _lim (a height that hinders evacuation safety) is set. The height H _lim is based on, for example, 1.8 [m], but may be set to a large value such as 1.9 [m] or 2.0 [m] as appropriate when safety needs to be improved.

次にステップＳ２０３では、煙層密度ρ_sを設定する。この煙層密度ρ_sは、居室の大きさや可燃物量などに応じて、1.0[kg/m³]、0.7[kg/m³]、0.4[kg/m³]に設定する。なお、これらの数値1.0[kg/m³]、0.7[kg/m³]、及び0.4[kg/m³]は、それぞれ、非特許文献３の改訂版建築火災安全工学入門、非特許文献２の平成１２年建告第１４４１号、及び前述の文献（久次米真美子, 田中哮義：必要排煙量に基づいた居室避難安全評価手法, 日本建築学会環境系論文集第586号, p1-8, 2004）に記載もしくは前提として使用されている。 Next, in step S203, the smoke layer density ρ _s is set. The smoke layer density ρ _s is set to 1.0 [kg / m ³ ], 0.7 [kg / m ³ ], and 0.4 [kg / m ³ ] according to the size of the room and the amount of combustible material. In addition, these numerical values 1.0 [kg / m ³ ], 0.7 [kg / m ³ ], and 0.4 [kg / m ³ ] are respectively an introduction to the revised version of architectural fire safety engineering of Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 2 2000 Decree No. 1441 and the above-mentioned literature (Kumume Mamiko, Tanaka Tomoyoshi: A Method for Evaluating Safety of Room Evacuation Based on Required Smoke Volume, Architectural Institute of Japan Environmental Studies Vol. 586, p1- 8, 2004) or used as a premise.

次にステップＳ２０４では、排煙開始時間ｔ_smを算定する。なお、この算定方法は、上述した第１実施形態に係る評価方法のステップＳ１０２と同じである。 Next, in step S204, the smoke start time t _sm is calculated. This calculation method is the same as step S102 of the evaluation method according to the first embodiment described above.

次にステップＳ２０５では、排煙開始時点（排煙開始時間ｔ_sm）における煙層下端高さＺ_(sm)を算定する。この算定は、前述の式３２の第一式又は式８の各パラメータα、Ａ_ｆ、Ｈ_ｆ、Ｃ_ｍ、ｔ_ｓｍ、ρ_ｓに、上述のステップＳ２０１〜Ｓ２０４で得られた数値を代入するとともに、同式３２又は式８の経過時間ｔに排煙開始時間ｔ_smを代入することによりなされる。 In step S205, calculating the smoke layer lower height Z _(sm) in the flue gas beginning (flue start time t _sm). In this calculation, the numerical values obtained in the above-described steps S201 to S204 are substituted for the parameters α, A _f , H _f , C _m , t _sm , and ρ _s of the first equation of the above equation 32 or the equation 8. At the same time, the smoke emission start time t _sm is substituted into the elapsed time t of the equation 32 or the equation 8.

次にステップＳ２０６では、算定された排煙開始時点における煙層下端高さＺ_(sm)を、ステップＳ２０２で設定された限界煙層高さＨ_limと比較し、前記Ｚ_(sm)が限界煙層高さＨ_lim以上の場合には、「当該建築物は問題無し」と一次判定して、次のステップＳ２０７へ移行する。他方、前記Ｚ_(sm)が限界煙層高さＨ_lim未満の場合には、排煙設備の作動前に煙層高さが避難上支障のある高さに達してしまうこととなるので、「当該建築物は問題有り」と判定して建築物を設計変更した後、ステップＳ２０１へと戻る。そして、その変更図面に基づく新たな算定条件の下で、上述のステップＳ２０２〜ステップＳ２０６を繰り返す。 Next, in step S206, the smoke layer lower end height Z _(sm) at the start of smoke emission is compared with the limit smoke layer height H _lim set in step S202, and the Z _(sm) is the limit smoke. When the height is equal to or higher than the layer height H _lim , primary determination is made that “the building has no problem”, and the process proceeds to the next step S207. On the other hand, if Z _(sm) is less than the limit smoke layer height H _{lim, the} smoke layer height will reach a height that hinders evacuation before the operation of the smoke exhausting equipment. After determining that the building has a problem and changing the design of the building, the process returns to step S201. And above-mentioned step S202-step S206 are repeated under the new calculation conditions based on the change drawing.

そして、ステップＳ２０６にて「問題無し」と一次判定されてステップＳ２０７へ移行したら、ステップＳ２０７では、排煙係数Ｃ_smを算定する。この算定方法は、上述した第１実施形態に係る評価方法のステップＳ１０３と同じである。 Then, when it is primarily determined “no problem” in step S206 and the process proceeds to step S207, the smoke emission coefficient C _sm is calculated in step S207. This calculation method is the same as step S103 of the evaluation method according to the first embodiment described above.

次にステップＳ２０８では、煙層下端高さが前記限界煙層高さＨ_limに達するまでの限界時間ｔ_limを算定する。この算定は、前述の式３４の各パラメータα、Ａ_ｆ、Ｈ_ｆ、Ｃ_ｍ、ｔ_ｓｍ、Ｃ_ｓｍ、ρ_ｓに、上述のステップＳ２０１〜Ｓ２０７で得られた数値を代入するとともに、同式３４の煙層下端高さＺに限界煙層高さＨ_limを代入することによりなされる。 In step S208, the smoke layer lower height to calculate the limit time t _lim to reach the limit smoke layer height H _lim. This calculation is performed by substituting the numerical values obtained in the above-described steps S201 to S207 for each parameter α, A _f , H _f , C _m , t _sm , C _sm , and ρ _s in the above-described equation 34. This is done by substituting the limit smoke layer height H _lim for 34 smoke layer lower end height Z.

次にステップＳ２０９では、避難完了時間ｔ_escapeを算定する。この避難完了時間ｔ_escapeは、火災発生から在室者が避難完了するまでに要する時間[s]であり、その算定方法は、上述した第１実施形態に係る評価方法のステップＳ１０６と同じである。 Next, in step S209, the evacuation completion time t _escape is calculated. The evacuation completion time t _escape is the time [s] required for the occupant to complete evacuation after the occurrence of a fire, and the calculation method thereof is the same as step S106 of the evaluation method according to the first embodiment described above. .

そうしたら、最後のステップＳ２１０では、ステップＳ２０８で算定された前記限界時間ｔ_limを、ステップＳ２０９で算定された前記避難完了時間ｔ_escapeと比較し、前記ｔ_limが避難完了時間ｔ_escape以上の場合には、建築物は安全であると判定して、避難安全性能の評価を終了する。他方、前記ｔ_limが避難完了時間ｔ_escape未満の場合には、建築物は危険であると判定して、建築物を設計変更した後、ステップＳ２０１へ戻り、その変更図面に基づく新たな算定条件の下で、上述のステップＳ２０２〜ステップＳ２１０を繰り返す。 Then, in the last step S210, the limit time t _lim calculated in step S208 is compared with the evacuation completion time t _escape calculated in step S209, and the t _lim is equal to or longer than the evacuation completion time t _escape. Therefore, it is determined that the building is safe, and the evaluation of the evacuation safety performance is finished. On the other hand, if the t _lim is less than the evacuation completion time t _escape , it is determined that the building is dangerous, the design of the building is changed, and the process returns to step S201, and new calculation conditions based on the changed drawing Step S202 to Step S210 described above are repeated.

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。 === Other Embodiments ===
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment, The deformation | transformation as shown below is possible in the range which does not deviate from the summary.

上述の実施形態では、建築物の火災時の避難安全性能の評価方法を行う主体について特に触れていないが、第１実施形態の算定方法で説明したのと同構成のデータ処理装置が、図３又は図５のフローを実行するようにしても良い。ここで、データ処理装置のデータ記録装置には、予め、上記の図３又は図５のフローを実行するための演算プログラムが格納されているとともに、中央処理装置（ＣＰＵ）は当該演算プログラムを読み込んで実行するのは言うまでもない。 In the above-described embodiment, the subject performing the evaluation method of the evacuation safety performance at the time of fire of the building is not particularly mentioned, but the data processing apparatus having the same configuration as described in the calculation method of the first embodiment is shown in FIG. Or you may make it perform the flow of FIG. Here, the data recording device of the data processing device stores in advance an arithmetic program for executing the flow of FIG. 3 or FIG. 5, and the central processing unit (CPU) reads the arithmetic program. It goes without saying that it will be executed.

天井に排煙口（排煙設備）を備えた建築物の居室における火災モデル図である。It is a fire model figure in the room of the building provided with the smoke exhaust port (smoke exhaust equipment) on the ceiling. 第１実施形態の算定方法に係る式１が奏し得る予測精度向上効果を検証するためのグラフである。It is a graph for verifying the prediction accuracy improvement effect which Formula 1 concerning the calculation method of a 1st embodiment can show. 第１実施形態の算定方法に係る式１を用いて火災時の避難安全性能を評価する方法のフローチャートである。It is a flowchart of the method of evaluating the evacuation safety performance at the time of a fire using Formula 1 which concerns on the calculation method of 1st Embodiment. 避難完了時点の煙層下端高さＺ_escapeと限界煙層高さＨ_limの説明図である。It is explanatory drawing of smoke layer lower end height Z _escape at the time of evacuation completion, and limit smoke layer height _Hlim . 第２実施形態の算定方法に係る式３４を用いて火災時の避難安全性能を評価する方法のフローチャートである。It is a flowchart of the method of evaluating the evacuation safety performance at the time of a fire using Formula 34 concerning the calculation method of a 2nd embodiment.

Explanation of symbols

１０排煙口（排煙設備） 10 Smoke exhaust (smoke exhaust facility)

Claims

When a fire occurs in a room of a building where smoke exhausting equipment is installed, a method for calculating a lower end height Z [m] of a smoke layer formed by the smoke of the fire,
Floor area A _f [m ² ] of the living room, ceiling height H _f [m] of the living room, fire growth rate α [kW / s ² ] of the fire, density ρ _s [kg / m ^{3 of the} smoke layer] ], Smoke generation coefficient C _m [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] related to generation of smoke due to the fire, smoke emission related to smoke emission from the room by the smoke exhausting equipment Coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ], elapsed time t [s] from the occurrence of fire, and smoke start time t _sm required from the start of fire to the start of smoke emission Using [s], the lower end height Z [m] of the smoke layer is calculated according to the following equation.

It is a calculation method of the lower end height of the smoke layer according to claim 1,
The smoke emission start time t _sm [s] is
The time t _detect [s] required from the occurrence of the fire until the fire detector in the room detects the fire, or the time t _start [s] required for the occupant in the room to start evacuation from the occurrence of the fire s] A method for calculating the lower end height of the smoke layer, characterized by having a value equal to or greater than.

It is a calculation method of the lower end height of the smoke layer according to claim 1 or 2,
The smoke emission coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] is
Smoke amount per unit time at the start of smoke emission _{me (sm)} [kg / s], heat generation rate Q _{f (sm)} [kW] at the start of smoke emission, and smoke at the start of smoke emission A method for calculating the lower end height of a smoke layer, wherein the lower end height Z _(sm) [m] of the layer is used to calculate the lower end height.

It is a calculation method of the lower end height of the smoke layer according to claim 3,
The lower end height Z _(sm) [m] of the smoke layer at the start of smoke emission is
Floor area A _f [m ² ] of the living room, ceiling height H _f [m] of the living room, fire growth rate α [kW / s ² ] of the fire, smoke generation coefficient C _m [kg / kJ ^{1 / 3} / m ^5/3 / s ^2/3 ], the smoke layer density ρ _s [kg / m ³ ], and the smoke start time t _sm [s] The calculation method of the lower end height of the smoke layer characterized by

A method for calculating the lower end height of a smoke layer according to any one of claims 1 to 4,
The density ρ _s [kg / m ³ ] of the smoke layer is calculated by the following equation using the temperature T _s [K] of the smoke layer at the elapsed time t [s]. Of calculating the bottom edge height

A method for evaluating evacuation safety performance at the time of fire of a building based on the calculation method of the lower end height of the smoke layer according to any one of claims 1 to 5,
When the time from the occurrence of the fire until the occupant in the room completes evacuation is defined as t _escape , the time t _escape is substituted for the elapsed time t, so that the lower end of the smoke layer at the time of evacuation completion Calculating the height Z _escape ;
A step of comparing the calculated lower end height Z _escape of the smoke layer with a limit smoke layer height H _{lim for} evacuation safety, comprising the steps of: Evaluation method.

Elapsed time t [s] from when a fire breaks out in the living room of a building where smoke removal equipment is installed until the lower end height of the smoke layer caused by the smoke from the fire reaches a predetermined height Z [m] The calculation method of
Floor area A _f [m ² ] of the living room, ceiling height H _f [m] of the living room, fire growth rate α [kW / s ² ] of the fire, density ρ _s [kg / m ^{3 of the} smoke layer] ], Smoke generation coefficient C _m [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] related to generation of smoke due to the fire, smoke emission related to smoke emission from the room by the smoke exhausting equipment Using the coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] and the smoke start time t _sm [s] required from the start of the fire to the start of smoke emission, A method for calculating an elapsed time from the occurrence of a fire until the lower end height of the smoke layer reaches a predetermined height, characterized by calculating an elapsed time t [s].

A program for causing a computer to execute the calculation method according to any one of claims 1 to 5 .

A calculation system for calculating the lower end height Z [m] of a smoke layer formed by smoke of a fire when a fire occurs in a building room where smoke exhausting equipment is installed,
It has a numerical operation processing unit that performs numerical operations,
The numerical operation processing unit
The floor area A _f [m ² ] of the living room, the ceiling height H _f [m] of the living room, the fire growth rate α [kW / s ² ] of the fire, and the density of the smoke layer as input parameters in the following equation ρ _s [kg / m ³ ], smoke generation coefficient C _m [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ] related to the generation of smoke due to the fire, Smoke emission coefficient C _sm [kg / kJ ^1/3 / m ^5/3 / s ^2/3 ], elapsed time t [s] from the occurrence of fire, and from the start of fire to the start of smoke emission Calculating the lower end height Z [m] of the smoke layer by substituting a corresponding numerical value for the smoke start time t _sm [s] of the smoke layer, respectively. system.

A program for causing a computer to execute the evaluation method according to claim 6.

A program for causing a computer to execute the calculation method according to claim 7.