消防防火工程

防火與消防工程

王國光消防設備師消防設備師(士)訓練班

中華民國94年10月5日2023/11/21

王國光消防設備師

73年中原大學機械系75年國立清華大學動力機械碩士(熱流組)79年國立清華大學動力機械工學博士83年冷凍空調技師高考及格85年消防設備師特考及格中原大學機械系兼任副教授(79-92年)台灣警察專科學校消防平安科兼任副教授國立交通大學產業平安與防災碩士班兼任副教授2023/11/21火災案例(一)火災案例：台中市衛爾康西餐廳火災案1.時間：84年2月15日2.地點：台中市中港路一段52、54、56號3.死傷人數：死亡人數64人受傷11人4.火災概要：台中市台中港路一段52、54、56號之衛爾康餐廳，由於瓦斯外洩迅速燃燒，同時引燃室內可燃性裝潢材料，火勢一發不可收拾，又適逢當時為用餐人潮聚集時間，而且起火位置又在靠正面的主樓梯旁，造成內部人員避難逃生不及，共有64人死亡，11人受傷。

2023/11/21火災案例(二)火災案例：桃園縣永興樹脂塗料工廠火災爆炸案時間：85年10月7日地點：桃園縣蘆竹鄉南山路三段17巷12號死傷人數：死亡人數10人(消防人員3人、義消3人、民眾4人)輕重傷共計：47人(消防人員4人、義消6人、民眾37人)4.火災概要：起火現場存放大量易燃物品及接著劑，發生火警後，引起連續爆炸，並延燒廣鑫等鄰近六家工廠，致火勢一發不可收拾。2023/11/21火災案例(三)火災案例：東方科學園區大樓A,B,C棟時間：90年5月12日凌晨四時起延燒43小時地點：台北縣汐止鎮東方科學園區大樓損失：財務損失約100億火災概要：A棟三樓起火，撲滅後於十六樓復燃，因防火區劃被破壞再延燒至B,C棟，復因自動撒水設備故障無法動作，以致延燒43小時，造成重大財務損失。2023/11/21火災案例(四)火災案例：南韓大邱市地鐵縱火案時間：92年2月18日上午9:55地點：南韓大邱市死傷人數：死亡人數134人，99人失蹤，至少136人受傷(正確人數尚在統計中)火災概要：一名精神病患在地鐵車廂內以油類縱火，造成兩班列車共十二節車廂起火，地鐵站電力受火災影響而自動斷電，車廂也因斷電而無法開啟，因而造成慘重的人員傷亡。2023/11/21台灣地區83-92年火災次數統計表2023/11/21台灣地區83-92年火災人員傷亡統計表2023/11/21台灣地區83-92年火災財物損失統計表2023/11/21台灣地區83-92年火災原因統計表2023/11/21燃燒與滅火根本原理燃燒與滅火基本原理燃燒條件方法名稱滅火原理滅火方法可燃物(固液、氣、體)拆除法搬離或除去可燃物將可燃物由火場搬離或自燃燒的火燄中除去助燃物(氧)窒息法除去助燃物排除隔絕或稀釋空氣中的氧氣熱能冷卻法減少熱能使可燃物的溫度降低到燃點以下連鎖反應抑制法破壞連鎖反應加入能與游離基結合的物質以破壞或組阻礙連鎖反應2023/11/21燃料連鎖反應空氣(氧)點火源(熱)火災四邊形2023/11/21氣體燃料－可燃性氣體爆炸範圍氣體爆炸範圍(%)爆轟範圍(%)氣體爆炸範圍(%)爆轟範圍(%)乙炔2.5-81.04.1-50.0(空氣)甲烷5.3-14.03.2-37.0(氧氣)乙炔2.5-81.03.5-92.0(氧氣)乙烷3.0-12.5－氫氣4.0-75.018.3-59.0(空氣)丙烷2.2-9.5－氫氣4.0-75.015.0-50.0(氧氣)丁烷1.9-8.5－乙醚－2.8-4.5(空氣)氰化氫6.0-41.0－CO12.5-74.23.8-90.0(氧氣)氨16.0-25.0－

例：甲烷－氧，甲烷濃度33.3%(vol)時，爆轟速度2146m/s2023/11/21建築物火災燃燒成長過程

初期成長期(GrowthDevelopmentPeriod)閃燃(FlashOver)發生後即無逃生機會燃燒期或旺盛期(BurningPeriodorFullyDevelopmentPeriod)衰退期(DecayPeriod)2023/11/21火災成長趨勢圖溫度引燃成長期旺盛期衰退期時間火災行為人類行為偵測主動式控制被動式控制受燃料影響逃生熱/煙偵測器灑水系統/消防隊/煙控易燃性/火燄傳播受通風影響死亡外部火/煙消防隊防火材/區劃/其他閃燃防焰材料耐燃材料防火材料2023/11/21火災時的平安對策〔防火對策)概可分為三大根本工作策略項目，亦即(1)火災預防(2)火災控制(3)避難救助因此，在防火對策上應儘量朝四方面努力，亦即(1)防止起火〔預防失控燃燒狀況發生〕(2)延緩或防止室內延燒及向外擴大(3)減低煙毒氣體生成量(4)確保火災時避難救助行動的平安性、有效性2023/11/21防火手段可區分為主動式防火(Activefireprecaution)以消防平安設備為主，是隨著建築物本體的規模、複雜程度變大而賦予之強化措施。被動式防火(Passivefireprecaution)以材料、構件、構造為主，是建築物防火平安設計的根本措施2023/11/21防火平安區劃功能目標及其構成部件區劃類型區劃之功能目標區劃構成防火區劃以防止火焰擴大及侷限延燒範圍為目標。要求具有一定時間以上之耐火性（主要為遮焰性），亦可兼具遮煙性（兼防煙區劃）。以耐火構造之牆壁、樓梯、防火門構成為原則。防煙區劃為控制煙的擴散及流動而設置的區劃，並不須要求如同防火區劃一般的遮焰性，但須要求遮煙性。一般被認定為與防火區劃或安全區劃不同之垂壁(curtain)區劃。以具有氣密性不燃材料構成區劃為原則。固定垂板（壁）或活動板（幕、捲簾皆可採用）避難安全區劃為確保人員避難安全而必須防止火陷、煙氣侵入避難通路及提供遮熱性保護所設置的區劃。依循避難的通路，走廊、大廳、附室等以不燃區劃構成。以具有某程度耐火性、氣密性之耐火材料構成區劃為原則。2023/11/211.面積區劃〔或分區區劃〕一定樓板面積(1500m2)以內實施之防火(煙)區劃，用以防止火災之火焰及煙之大範圍擴大，通常以防止水平方向之延燒及煙流動為目的，亦即在一定較大面積之樓層做分區區劃，使發生火災區域與同樓層之其他區域隔離。2.層間區劃〔或樓層區劃〕為防止火災向其他樓層，特別是向上樓層延燒擴大，在各樓層所設定之區劃。此層間區劃之構成，以樓地板層〔防止室內向其他樓層之延燒〕及外壁拱肩牆、屋簷等〔防止自建築物周圍向其他樓層之延燒〕為根本構造。一般要特別注意，殘留在樓地板內埋設錯誤的給(排)水管、電線(纜)管等管路，可能成為火災區劃疏於保護之處。2023/11/213.豎道區劃〔垂直區劃〕樓梯間〔含電梯、電扶梯、物梯〕、排煙道、豎井〔垂直管道間〕等非水平樓板區劃部份皆可視為豎道區劃。由於垂直動線空間，在火災時容易形成火焰傳播及煙氣擴散的通道，所以應特別慎重加以區劃，另外構成建材為防火構造或以不燃材料建造的牆壁為原則，並配合使用甲種或乙種防火門。垂直通道中熱氣流擴散速率遠高於水平通道者，倘被煙氣竄進，常會成為煙氣遠距離擴散之途徑，因此應特別注重區劃之完整性、閉合性。4.使用區劃〔異種用途區劃〕在同一建築物內兩種以上不同使用方式及管理形態的空間同時存在時，為防止危險相乘應予以區劃。起火危險及延燒危險性較高的局部須與其他局部隔離，又避難者較多時可能造成避難混亂的場所亦須與其他局部隔離加以保護。另其構成部材為防火構造或以不燃材料建造，及開口部使用甲種防火門。2023/11/21火災延燒之可能途徑

依據國際標準化組織防火平安技術委員會(ISO/TC92)之最新防火平安工程

技術報告草案(ISO/DTR13387)，起火居室，可歸納整理成以下12種類型：

1.穿越牆壁延燒2.穿越開口部延燒3.越過屋頂上方延燒4.透過屋頂內部延燒5.由天花板上方空間延燒6.穿越樓板下方空間延燒7.藉由水平或垂直風管延燒8.藉由垂直管道間〔升降機道、樓梯間〕延燒9.穿越樓板延燒10.經由窗戶延燒11.透過建築物立面(Façade)內側延燒12.經由建築物立面外表延燒2023/11/212023/11/21滅火器—初期滅火的消防器材乾粉滅火器二氧化碳滅火器海龍滅火器泡沫滅火器2023/11/21緊急照明燈—輔助逃生的消防器材火災停電時自動照明有效照明時間至少30分鐘雙燈泡式PL燈管式2023/11/21標示設備—輔助逃生的消防器材平時或緊急時指引逃生路徑有效照明時間至少30分鐘出口標示燈避難方向指示燈2023/11/21火警自動警報系統—火災初期預警的消防器材P型與R型受信總機差動式探測器定溫式探測器偵煙式探測器P型一級受信總機火警綜合盤2023/11/21避難設備—火災中逃生用消防器材緩降機避難梯2023/11/21避難設備—火災中逃生用消防器材直降式救助袋斜降式救助袋2023/11/21室內(外)消防栓系統—火災初期用消防器材火災初期自行搶救用第一種室內消防栓第二種室內消防栓加壓用消防泵浦組2023/11/21自動撒水系統—自動撲滅火災最有效的系統常用型態為密閉濕式系統正常時滅火效果可達98%以上2023/11/21各種撒水頭撒水頭構造感溫玻璃球式撒水頭破裂作動過程2023/11/21水霧滅火系統—用於防護電器設備的系統各種水霧噴頭水霧系統圖2023/11/21泡沫滅火系統用於油類火災(B類)常用於儲油槽與汽車停車場泡沫噴頭泡沫滅火系統放射情形2023/11/21二氧化碳滅火系統低壓式(大區域防護用)高壓式(小區域防護用)高壓系統鋼瓶2023/11/21海龍替代品

類型種類替代品氣體替代品鹵碳化合物氟氯碳化合物HCFCFE-241,NAFS-III氟碳化合物HFCFM-200,FE-25,FE-13全氟化合物PFCPFC-410氟碘化合物FICFIC-13I1惰性氣體N2IG-10ArIG-01N2/Ar混合IG-55N2/Ar/CO2混合IG-541水氣霧系統單流低/中壓系統單流高壓系統雙流系統

粉末氣膠

氣膠狀態藥劑2023/11/21國內目前通過審查之鹵碳化合物海龍替代品的比較

名稱Halon1301FM-200FE-13NAFS-IIIPFC-410化學式CF3BrCF3CHFCF3CHF3HCFCblendACHCl2CF3:4.75%CHClF2:82.0%CHClFCF3:3.75%C4F10環境影響ODP10000.00360溫室效應560029001170014507000大氣滯留時間(年)6531~42264122600安

全

性LC50*

>80%>80%>65%64%>80%NOAEL**5.0%9.0%50%10%40%LOAEL***7.5%10.55>50%>10%>40%設計濃度5%7%16%11.9%6%熱分解物皆會生成具腐蝕性、毒性的HF氣體系統比較儲存壓力(psi@21

C)360360609360360藥劑儲存體積比(vs海龍)11.62.22.01.7替代對象

Halon1301Halon1211Halon1301Halon1301Halon13012023/11/21名稱缺點優點FM-200溫室效應ODP=0,LC50>80%低壓系統藥劑儲存體積最低（與海龍比較）適用於人員長駐區FE-13溫室效應高大氣滯留時間長ODP=0適用於人員長駐區NAFS-III溫室效應ODP=0.00362020年停產PFC-410溫室效應ODP=0LC50>80%低壓系統適用於人員長駐區國內目前通過審查之鹵碳化合物海龍替代品優缺點比較2023/11/21特性Halon1301IG-541IG-55IG-01化學式CF3BrN2：52%Ar：40%CO2：8%N2：50%Ar：50%Ar：100%環境影響ODP10

溫室效應5600

大氣滯留時間(年)65

安

全

性LC50>80%N/AN/AN/ANOAEL5.0%43%43%43%LOAEL7.5%52%52%52%設計濃度5%37.5%33.6%38.0%熱分解物無系統比較

儲存壓力(psi@21

C)3602180or290022202370藥劑儲存體積比(vs海龍)110108替代對象

Halon1301

Halon1301Halon1301惰性氣體滅火系統與海龍滅火系統之比較2023/11/21考量因素條件要求(1)環保臭氧層破壞潛能(ODP)溫室效應(GWP)大氣滯留時間(lifttime)0愈低愈好愈短愈好(2)人員安全替代品本身的毒性滅火時分解之二次毒害可能產生之化學破壞的評估

(3)經濟與原系統的相容性成本(藥劑、硬體、教育)

(4)滅火效能放射濃度值滅火速率

NOAEL，LOAEL，熱分解物，人命安全量(5)法規符合NFPA2001清淨滅火劑標準通過具公信力之機構認證,如FM/UL經消防署審查通過之替代品

選擇海龍替代品之考量因素2023/11/21排煙設備排煙閘門排煙機2023/11/21緊急發電機所有消防設備都應連接緊急發電機日常勤保養緊急時才能派上用場2023/11/21工廠消防安全設備檢修申報與建築物公共安全檢查簽證及申報比較(一)

消防安全設備檢修申報建築物公共安全檢查簽證及申報依據法源消防法第九條建築法第七十七條第五項主管官署內政部消防署內政部營建署工廠分類丁類C類第2組申報義務人管理權人建築物所有權人、使用人檢查人員消防設備師（士）或專業檢修機構建築師、土木技師、結構技師、電機技師、機械技師、冷凍空調技師、消防設備師等或專業機構檢查項目消防安全設備(不含緊急發電機)1.

防火避難設施(防火區劃等11項)2.

安全設備(昇降設備等6項)2023/11/21工廠消防安全設備檢修申報與建築物公共安全檢查簽證及申報比較(二)

消防安全設備檢修申報建築物公共安全檢查簽證及申報起始日期87年7月1日88年7月1日(面積1000m2以上)88年7月1日(面積大於200m2但未達1000m2)申報頻率每年一次每二年一次(面積1000m2以上)每四年一次(面積大於200m2但未達1000m2)申報期間十二月底前每兩年或四年7月1日至8月31日2023/11/21工廠消防安全設備檢修申報與建築物公共安全檢查簽證及申報比較(三)

消防安全設備檢修申報建築物公共安全檢查簽證及申報申報人違反之處罰消防法第三十八條第二項經通知限期改善逾期不改善者處其管理權人新台幣一萬元以上五萬元以下罰鍰，仍不改善者得連續處罰建築法第九十一條第一項處新台幣六萬元以上三十萬元以下罰鍰，逾期仍未改善或補辦手續者得連續處罰並停止其使用檢查人檢查不實之處罰消防法第三十八條第三項檢修申報不實者新台幣二萬元以上十萬元以下罰鍰建築法第九十一條第四項檢查簽證內容不實者處新台幣六萬元以上三十萬元以下罰鍰，並移送各該主管機關依法懲處

2023/11/21在過去有關防火測試項目，根本上是採取所謂Pass/Fail的方式來認定材料之防火性能以對材料於火場中遇火反應〔Reaction-to-Fire〕的測試來對材料之防火性能分級應該遠較傳統者合理，而且可以量化材料防火性能，包括有引燃時間，熱釋放率及其峰值以及煙濃度，甚至可作到煙毒性分析單燃體燃燒測試設備(SBI)逐漸成為材料防火性能測試的主流。被動式防火

以歐體建築構造物防火性能

分級測試方法為例

2023/11/21小尺寸測試(表面試驗,圓錐量熱儀)大尺寸測試(ISO9705)全尺寸測試(KTV火災)材料、構件防火性能試驗法中尺寸測試(SBI)2023/11/21熱釋放率的計算原理對於有機固體而言，消耗每單位質量氧氣所釋放出來的熱量，趨近一個定值，其常數為13.1MJ/kgO2。因此可將此氧消耗率為定數的原理藉由儀器裝置量測燃燒產物之氧濃度以計算可燃物在燃燒過程中所釋放出來的能量〔通稱為熱釋放律〕2023/11/21建材外表試驗裝置

BuildingMaterialCombustibilitytester功能：測試各種建築材料之發煙量及排氣溫度，判定其耐燃等級參考規範：日本建設省告示第1321號JISA1321，CNS65322023/11/21耐燃材料及防火漆類耐燃材料：一級〈不燃材料〉二級〈耐火板〉三級〈耐燃材料〉防火漆類：只限核可三級2023/11/21圓錐量熱儀

ConeCalorimeter

功能：在特定均勻的輻射熱條件下，測試材料燃燒後之熱釋放率、重量損失率、引燃時間(著火性)及煙濃度數據參考規範：ASTME1354ISO56602023/11/21ISO9705火災房間測試示意圖2023/11/21貨櫃屋火災實場測試2023/11/21問題圓錐量熱儀試片尺寸太小，試驗結果不具有火場代表性質ISO9705房間火災能呈現材料於火場中的對火反應，但試驗太耗費人力及經費採折衷辦法-中尺寸之火災試驗(SingleBurningItem;SBI)2023/11/21單燃體燃燒測試設備SBItester

2023/11/21Euroclass對建築材料的分級分為A1,A2,B,C,D,E,F等級，再根據此材料受測等級應用至危險等級有所區分的建築物上，而不是所有建築物只能應用通過檢測的建材，以提昇經濟效益A2級以上即可視為不燃材料。大部份可引燃的材料（B,C,andD級）均須使用SBI中尺寸單燃體耐燃測試，而且同時也要使用小燄引燃法（B,C,DandE級）2023/11/21

1.ENISO1182難燃性基材試驗爐2.ENISO1716燃燒熱測試儀3.ENISO11925引燃性測試機4.ENISO9239-1地板材水平燃燒測試儀5.EN13823單燃體耐燃測試(SingleBurningItem，SBI)設備Euroclass分級測試設備2023/11/21ENISO1182難燃性基材試驗爐

Non－combustibilityApparatus

功能：測試一般建材及海軍艦艇上之建材在750℃之輻射條件下是否會燃燒

參考規範：ISO1182CNS6532耐燃一級

1640092023/11/21ENISO1716燃燒熱測試儀

OxygenBombCalorimeter

功能：測試物質經燃燒反應所釋出之熱量參考規範：ASTMD2015-66、D240-76廠牌：美國ParrCo.Model12412023/11/21ENISO11925引燃性測試機

Ignitibilitytester