本文由警大消防所副教授簡賢文提供

　　高科技廠房，特別是愈特殊精密者，所處理使用之物質(zhì)多具火災危險性，因此有關(guān)高科技廠房之火災、爆炸事件，世界各國(包括臺灣)均時有所聞。這證明一件事實∶高科技廠房是潛藏物質(zhì)火災危險性、設(shè)備機件故障率及人為偶發(fā)疏失之空間。

　　由於各級高科技廠房分別為擔負產(chǎn)業(yè)開發(fā)、學術(shù)研究之重要部門，設(shè)備機具儀器昂貴、研究人員培養(yǎng)不易，一旦發(fā)生火災，損失往往不能容忍。因此，高科技廠房之防火設(shè)計管理，及火災時早期偵知警報(early warning)與初期滅火設(shè)備功能之保障，便是防災及安全工程設(shè)計最重要之一環(huán)。\r\n

　　本文將針對高科技廠房共通性火災危險特性及可能的初期火災現(xiàn)象，提出適用之早期火警系統(tǒng)之建言;并分析可選用於高科技廠房精密儀器防護對象空間之初期滅火設(shè)備種類，希望對各級高科技廠房及精密儀器中心之安全與防災工作有所助益。

　　高科技廠房之火災危險特性及早期燃燒現(xiàn)象

　　高科技廠房往往基於特殊工作需求，而必須處理或使用各種易燃性液體或氣體、活性金屬、過氧化物，甚至劇毒、猛爆性之特殊氣體(如SiH4、PH3等)，故在火災樣態(tài)上，多呈B類火災(偶有D類火災發(fā)生)特性;加上室內(nèi)各種精密儀器、電氣設(shè)備散布各處，C類火災也是常見之火災類型。雖然紙張、布、木材一般可燃物幾乎無所不在，但高科技廠房內(nèi)反而不如一般空間之使用量，故可不必特別強調(diào)。吾人可針對上述之高科技廠房火災危險特性，歸納可能的早期燃燒現(xiàn)象如下∶

　　1. 電氣設(shè)備或精密儀器之過熱熏燒現(xiàn)象。

　　2. 易燃性液體、氣體之快速延燒現(xiàn)象。

　　3. 無煙火災。

　　4. 一般可燃物(A類)火災。

　　高科技廠房適用之火警自動警報設(shè)備

　　為及早偵知高科技廠房可能之燃燒現(xiàn)象，俾采取適切因應行為，有效控制、撲滅火災，達成減少財物損失及確保人員安全避難之目的，吾人需要一套能穿墻透壁，隨時處於待機狀態(tài)之「火警自動警報設(shè)備」(automatic detection system, AFD系統(tǒng))，以補足人員機動巡回保全偵知能力之不足。AFD系統(tǒng)一般系藉由對火災生成物(煙、熱、光)之偵知(detection)而發(fā)信，信號經(jīng)受信機(control unit)受信辨認處理後(signal processing)，再行連動警報音響裝置鳴動(alarm)，并進一步連動其他防災設(shè)備(automatic fire protection systems)等流程而展現(xiàn)其防救災功能。其中第一要務(wù)便是火警偵知(detection)。為達快速又正確無誤之設(shè)計功能需求，如何選用具一定靈敏度 (sensitivity)但誤報(false alarm)率低之火警探測器(fire detectors)，便是關(guān)鍵所在?！高m材適所」是最佳之設(shè)計指導原則，但工程實務(wù)上仍充滿困難。

　　高科技廠房火警探測器之選用原則

　　選用火警探測器時最好先充分掌握防護空間平時作業(yè)環(huán)境狀態(tài)及可能的火災分類和早期的燃燒現(xiàn)象，再據(jù)以選擇已充分明了其適用功能之特定火警探測器種類，茲將依火災特性選用火警探測器之參考原則列示如下。

　　(1) 火警探測器選用通則

　　火災初期有悶燒現(xiàn)象(smoldering)，會產(chǎn)生大量煙、少量熱、很少或無火焰輻射情形者，應選用偵煙式探測器(smoke detectors)。

　　火災初期發(fā)展迅速，會產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射情形者，可選用感熱式探測器(heat detectors)、偵煙式探測器及火焰式探測器(flame detectors)。

　　火災初期發(fā)展迅速，會產(chǎn)生強烈火焰輻射和少量煙熱情形者，應選用火焰式探測器。

　　(特定空間其火災形成特性不明者，可藉模擬實驗結(jié)果，選擇適用之探測器(如air sampling detecting systems)。

　　(2) 適宜選用離子式偵煙探測器(Ionization Smoke Detectors)或光電式偵煙探測器之場所(Photo-electrical Smoke Detectors)

　　電子計算機室、通訊機房、電影或電視放映室等。

　　樓梯、走廊、電梯機房等。

　　書庫、檔案室等。

　　有電氣火災危險之場所。

　　辦公室、臥室。

　　(3) 不宜選用離子式偵煙探測器之場所

　　相對濕度長期大於93%者。

　　氣流速度大於1.5m/s者

　　平時室溫達38℃或低於0℃以下者

　　有大量粉塵、水霧滯留者。

　　可能產(chǎn)生腐蝕性氣體者。

　　正常情形下有煙滯留者。

　　可能產(chǎn)生醇類、醚類、酮類等有機物質(zhì)者。

　　(4) 不宜選用光電式偵煙探測器之場所

　　上述不宜選用離子式偵煙探測器之場所特性之前三項。

　　可能產(chǎn)生黑煙者。

　　有大量積聚粉塵之虞者。

　　可能產(chǎn)生蒸氣和油霧者。

　　在正常情況下有煙滯留者。

　　存在高頻電磁干擾問題者。

　　(5) 適宜選用感熱式探測器之場所

　　相對濕度經(jīng)常高於93%者。

　　可能發(fā)生無煙火災者。

　　有大量粉塵發(fā)生之虞者。

　　在正常情況下有煙和蒸氣滯留者。

　　廚房、鍋爐房、發(fā)電機室、茶水間、乾燥室等。

　　室內(nèi)停車空間。

　　吸煙室、小會議室。

　　其他不宜安裝偵煙式探測器之場所。

　　室溫在0℃以下者，不宜使用定溫式探測器(fixed-temperature heat detectors)

　　(6) 適宜選用火焰探測器之場所

　　火災初期有強烈火焰輻射者

　　無悶燒階段之火災現(xiàn)象

　　需要對火焰作出快速反應者

　　(7) 不宜選用火焰探測器之場所

　　可能發(fā)生無焰火災者。

　　在火焰出現(xiàn)前有明顯濃煙擴散情形者。

　　探測器鏡頭易被污染者。

　　探測器易受陽光或其他光源直接或間接照射者。

　　探測器視界內(nèi)有明顯障礙者。

　　正常情形下，有明火作業(yè)及X光線、弧光等影響者。

　　高科技廠房火警探測器設(shè)置時應考量因素

　　針對高科技廠房內(nèi)部空間火災特性而選用了合適之火警探測器後，在安裝前仍應詳細考量該空間內(nèi)相關(guān)特性因素，才能確立最佳安裝位置、配置間距、應設(shè)個數(shù)，擔負起快速且無誤之早期火災探測通報功能。

　　(1) 天花板高度(Ceiling Height)之影響

　　淺顯的道理可讓我們推知相同之探測器安裝高度愈高，要在(與安裝在低處時)相同的時間發(fā)信，地面火源之強度(intensity)及火災猛烈度(fire severity)勢必增大不可。因此，經(jīng)公正檢測機構(gòu)(如UL、FM)認證之標準配置間距(listed spacing)，設(shè)計安裝者應隨著安裝高度的提升，推算為確保既定偵知能力而必須縮小之實際安裝間距，美國消防工程師學會(Society of Fire Protection Engineers)之建議，可供吾人參考(如表1)。

　　表1探測器配置間距與安裝高度之關(guān)係

　　天花板高度 標準間距之百分比

　　0-10 ft(0-3.05m)100%

　　10-12 ft(3.05-3.66m)91%

　　12-14 ft(3.66-4.27m)84%

　　14-16 ft(4.27-4.88m)77%

　　16-18 ft(4.88-5.49m)71%

　　18-20 ft(5.49-6.10m)64%

　　20-22 ft(6.10-6.71m)58%

　　22-24 ft(6.71-7.32m)52%

　　24-26 ft(7.32-7.93m)46%

　　26-28 ft(7.93-8.54m)40%

　　28-30 ft(8.54-9.14m)34%

　　按表1所示，一30ft(9m)高的安裝位置，對一局限型感熱式探測器(spot-type heat detectors)而言，其實際配置間距只剩下通過檢驗認證時標準間距之1/3，即實際配置之探測器個數(shù)明顯較法定的增加許多。

　　(2) 層流現(xiàn)象(Stratification)之影響

　　挑高空間或特殊屋頂材質(zhì)構(gòu)造，可能使初期熏燒的火煙因?qū)恿鳜F(xiàn)象(爬升的熱煙抵達與它具相同溫度之空氣層)或在屋頂直下方形成之熱阻滯層(thermal barrier)而停止不前，致按一般安裝原則置于屋頂或高天花板上之火警探測器無法捕捉到早期之火災生成物，延誤發(fā)信而造成災變。因此，美國國家防火協(xié)會(National Fire Protection Association, NFPA)在其出版之第72號National Alarm Code上建議在距天花板下方1m以外，另行配置一層可捕捉自地面上升初期煙熱之火警探測器(如圖1)。

　　圖1　克服屋頂/天花板空氣層流現(xiàn)象之探測器配置方式

　　(3)居室通風換氣之影響(Room Ventilation)

　　高科技廠房內(nèi)通風換氣設(shè)備對偵煙型探測器之設(shè)置，具關(guān)鍵性影響，一般均要求偵煙型探測器應遠離出風口(supply registers)，而接近回風口(return registers)，甚至直接建議裝在回風管內(nèi)(duct detectors,如圖2)。值得吾人注意的是，火災時高科技廠房之HVAC系統(tǒng)可能自動關(guān)閉，故不能因回風管內(nèi)增設(shè)偵煙型探測器，而免設(shè)居室內(nèi)原應設(shè)置之火警探測器

　　(room detectors)。

　　圖2　風管內(nèi)偵煙探測器之設(shè)置例

　　再者，吾人必須注意高科技廠房內(nèi)部各空間通風換氣次數(shù)對探測器靈敏度之影響。一換氣頻次高的居室(high air movement)勢必造成初期火災所生成的煙、熱、粒子被明顯稀釋，故為維持既定早期偵知功能，所設(shè)偵煙式探測器之配置間距勢必縮減。但是，高架地板及天花板內(nèi)部空間由于體積小(一般在居室空間體積1/10以下)，故毋需縮小所設(shè)探測器之既定防護面積。

　　工程實務(wù)上之參考依據(jù)，可引用NFPA NFC72 Fire Alarm Code之規(guī)定(如圖3及表2所示)。

　　圖3　High air movement areas之探測器配置原則(不適用under-floor or above-ceiling spaces)。

　　表2　換氣次數(shù)與偵煙式探測器之配置關(guān)系。

　　Min/Air

　　ChangeAir

　　Changes/hrft2(m2)Detector

　　160125(11.51)

　　230250(23.23)

　　320375(34.84)

　　415500(46.45)

　　512625(58.06)

　　610750(69.68)

　　78.6875(81.29)

　　87.5900(83.61)

　　96.7900(83.61)

　　106900(83.61)

　　(4) 高科技廠房各空間室溫之影響

　　很多新式的火警探測器均具有極易受外界溫度影響之電子組件。因此，一般的偵煙式探測器均在型錄上載明不適合裝在室溫超過100℉(38℃)或低于 32℉(0℃)之場所。至于定溫式或差動式(rate-of-rise )等感熱式探測器，則可依安裝場所平時作業(yè)溫度而選用合適之種類與型式，NFPA對此有較我國詳細而明確之規(guī)定可供參考，如表3所示。

　　表3　感熱式探測器適用溫度之區(qū)分

　　溫度分類探測器標稱動作

　　溫度範圍平時天花板

　　最高溫度顏色區(qū)分

　　℉℃℃℉

　　Low100-13439-5720below11belowUncolored

　　Ordinary 135-17458-7910038Uncolored

　　Intermediate175-24980-12115066White

　　High 250-324122-162225107Blue

　　Extra high 325-399163-204300149Red

　　Very extra high400-499205-259375191Green

　　Ultra high500-575260-302475246Orange