第五章 全尺寸性能實驗
第五節 實驗結果分析
彙整本研究全尺寸實驗結果，探討不同水自動滅火設備對機構住 房內泡棉床墊之滅火效果及起火位置對火警偵煙探測設備之偵知時 間影響。其實驗結果分析如下：
一、水自動滅火設備對泡棉床墊之滅火效果關係分析(實驗1~12) (一)火警偵煙探測設備偵知時間比較：
假設住房為人為縱火(火勢成長極快、煙生成量大)的情境，
彙整火勢成長極快的六組實驗結果(表5-6)，可發現：
1. 吸氣式偵煙探測系統相較於光電式局限型偵煙探測器 (二種)偵知時間提早約16～60%。
2. 吸氣式偵煙探測系統相較於光電式局限型偵煙探測器 (一種)偵知時間提早約8～38%。
3. 光電式局限型偵煙探測器(一種)相較於光電式局限型 偵煙探測器(二種)偵知時間提早約7～38%。
假設住房床鋪受微火源引燃(火勢成長緩慢、煙生成量小) 的情境，彙整火勢成長緩慢的六組實驗結果(表5-7)，可發現：
1. 吸氣式偵煙探測系統相較於光電式局限型偵煙探測器 (二種)偵知時間提早約48～72%。
2. 吸氣式偵煙探測系統相較於光電式局限型偵煙探測器 (一種)偵知時間提早約5～44%。
3. 光電式局限型偵煙探測器(一種)相較於光電式局限型 偵煙探測器(二種)偵知時間提早約12～68%。
表 5-6 火災偵知時間與撒水啟動時間表(火勢成長極快) 火勢成長極快_實驗結果
項次
偵煙探測啟動時間(min：sec) 吸氣式
偵煙探測系統
光電式局限型 (一種)
光電式局限型 (二種)
撒水頭 啟動時間
實驗一 00：11 00：12 00：15 00：21 (熔斷啟動)
實驗二 00：13 00：16 00：18 00：21 (熔斷啟動)
實驗五 00：08 00：13 00：20 00：20 (連動啟動)
實驗六 00：10 00：13 00：21 00：21 (連動啟動)
實驗九 00：10 00：11 00：12 00：15 (熔斷啟動)
實驗十 00：11 00：13 00：14 00：19 (熔斷啟動) (資料來源：本研究整理)
圖 5-41 偵知火災與撒水啟動時間圖(火勢成長極快)
(資料來源：本研究整理)
表 5-7 火災偵知時間與撒水啟動時間表(火勢成長緩慢) 火勢成長緩慢_實驗結果
項次
偵煙探測啟動時間(min：sec) 吸氣式
偵煙探測系統
光電式局限型 (一種)
光電式局限型 (二種)
撒水頭 啟動時間
實驗三 00：15 00：18 00：33 N/A
實驗四 00：19 00：20 00：53 22：46 (熔斷啟動)
實驗七 00：15 00：27 00：31 00：31 (連動啟動)
實驗八 00：22 00：26 01：09 01：09 (連動啟動)
實驗十一 00：13 00：14 00：25 02：13 (熔斷啟動)
實驗十二 00：13 00：15 00：47 25：12 (熔斷啟動) (資料來源：本研究整理)
圖 5-42 偵知火災與撒水啟動時間圖(火勢成長緩慢)
(資料來源：本研究整理)
根據實驗結果，不管火勢成長極快或緩慢的情境下，吸氣
2. 一般水自動滅火系統(實驗十一、十二)：
66℃以下維持了約23分鐘，直至火焰逐漸延燒至枕頭處，
產生較大火勢使溫度與氣流速度上升，撒水頭玻璃球才 破裂撒水。
圖 5-43 實驗11、12_溫度量測曲線比較圖(距離地面3.0m處)
(資料來源：本研究整理)
3. 水道連結型自動撒水設備(實驗一～四)：
本研究所採用之水道連結型自動撒水設備撒水頭 為第一種感度易熔元件型水道式撒水頭，其標示溫度為 72℃，依據《密閉式撒水頭認可基準修正規定》，易熔 元件型撒水頭作動溫度應在標示溫度之97～103%之間，
即為69.8～74.1℃之間。在試驗氣流溫度135℃，氣流速
度1.8m/s的條件下，若室溫假定30℃，其動作時間依《密 閉式撒水頭認可基準修正規定》第10頁的公式計算，應 在26秒內。
依據實驗一、二的實驗結果，假設住房為人為縱火 (火勢成長極快)的情境下，水道連結型自動撒水設備均 在21秒內撒水作動，此時天花板溫度約130～140℃左右，
符合密閉式撒水頭認可基準之規定。
但在實驗三的過程中，點火後30分鐘內，水道連結 型自動撒水設備未啟動，此時天花板溫度約為140～150
℃。而實驗四至22分46秒時，水道連結型撒水頭熔斷撒 水，此時天花板溫度約為180℃。依據實驗觀察，推測 水道連結型自動撒水設備未啟動或是啟動時間較長的 原因，可能是因為實驗三、四是假設住房床鋪受微火源 引燃(火勢成長緩慢)的情境，火勢較小使得氣流速度不 足所致。
由此可知，即使環境溫度已達認可基準之氣流溫度，
但若是氣流速度未能一併滿足，則有可能導致延遲水道 連結型自動撒水設備撒水頭作動反應。
圖 5-44 實驗3、4_溫度量測曲線比較圖(距離地面3.0m處)
(資料來源：本研究整理)
(三)不同水自動滅火設備控火情況及溫度比較：
水道連結型自動撒水設備共計四次實驗，除實驗1、2有完 全滅火外(實驗1撒水後2分40秒滅火；實驗2撒水後1分04秒滅 火)，實驗3、4均未能完全滅火。推論原因係實驗1、2在火勢成 長極快的情況下，在點火後21秒時便啟動撒水設備，有效防止 床墊延燒並及時撲滅火勢。而實驗3、4因火勢較小，推測因氣 流速度不足無法使撒水頭於火災熔斷啟動或是啟動時間較晚。
細水霧自動撒水設備共計四次實驗(實驗5～8)，四次實驗
皆可完全滅火(實驗5撒水後5分01秒滅火；實驗6撒水後23分滅
15秒，平均降溫速度為1.06～1.97℃/秒。
蔽率100%的時間約為4分鐘，細水霧自動撒水設備約為50秒，
而一般水自動滅火系統約為3分47秒。由實驗結果顯示細水霧自 動撒水設備啟動後，在很短的時間內將導致空間內的能見度大 幅下降，推論係由於細水霧自動撒水設備本身所噴撒的水霧液 滴粒徑非常細小，同時空間內亦不斷產生濃煙，兩者混合後導 致能見度不佳。
由圖5-48～圖5-50 CO2氣體濃度變化圖可知，在CO2氣體濃 度部份，水道連結型自動撒水設備在四次實驗中，最高量測到 約5000ppm(設備上限濃度)，一般水自動滅火系統最高量測到約 4210ppm，而細水霧自動撒水設備最高量測到約2088ppm，約為 另外兩種設備的42~50%。而由圖5-51～圖5-53 CO氣體濃度變 化圖可知，在CO氣體濃度部份，水道連結型自動撒水設備在四 次實驗中，最高量測到300ppm(設備上限濃度)，一般水自動滅 火系統最高量測到約138ppm，而細水霧自動撒水設備最高量測 到約95ppm約為另外兩種設備的32~69%。
若同時將所量測到的煙層遮蔽率與有害氣體濃度交叉分析 後可知，細水霧自動撒水設備啟動後雖然會在很短的時間內使 得空間內的能見度大幅下降，但無論是CO或CO2所量測到的氣 體濃度均低於水道連結型自動撒水設備及一般水自動滅火系統，
表示細水霧自動撒水設備滌煙效果優於另外兩者。而一般水自 動滅火系統可能由於放水量高於水道連結型自動撒水設備，故 有害氣體的濃度低於水道連結型自動撒水設備。
圖 5-45 水道連結型設備_煙層遮蔽率變化圖(1m)
圖 5-46 細水霧設備_煙層遮蔽率變化圖(1m)
圖 5-47 一般自動撒水型設備_煙層遮蔽率變化圖(1m)
(圖5-45、5-46、5-47資料來源：本研究整理)
圖 5-48 水道連結型設備_CO2氣體濃度變化圖
圖 5-49 細水霧設備_CO2氣體濃度變化圖
圖 5-50 一般自動撒水型設備_ CO2氣體濃度變化圖
(圖 5-48、5-49、5-50 資料來源：本研究整理)
圖 5-51 水道連結型設備_CO 氣體濃度變化圖
圖 5-52 細水霧設備_CO 氣體濃度變化圖
圖 5-53 一般自動撒水型設備_ CO 氣體濃度變化圖
(圖 5-51、5-52、5-53 資料來源：本研究整理)
二、水道連結型自動撒水設備若為開放式系統之可行性評估
5-55、5-56所示：
將本次開放式實驗與實驗一之實驗結果進行比較，實驗一 約於1分20秒時量測到CO2濃度為5000ppm(設備量測上限)，而 開放式實驗最高CO2濃度為1500ppm左右。
圖 5-54 開放式實驗溫度量測曲線圖(離地 3m 處)
圖 5-55 開放式實驗溫度量測曲線圖(離地 1m 處)
圖 5-56 開放式實驗煙層遮蔽率
(圖5-54、5-55、5-56資料來源：本研究整理) 吸氣式偵煙
探測設備 啟動時間
光電式局限型 (一種)
及 光電式局限型
(二種) 啟動時間
撒水設備 啟動時間
開放式系統主要動作流程係平時管內無水，作用時由探測器自動 啟動或經由手動操作啟動，整個放水區域同時撒水，此種滅火方式勢 必造成較大的水損傷害。若安裝於長照機構之開放式系統誤動作，恐 有造成財產損失與住民傷害之虞。其中，由於長照機構住房內可能會 有無法自主行動或需仰賴供氧設備之住民，若開放式系統誤動作，撒 水可能影響其供氧設備運作或是造成住民因水而嗆到，恐非相關業者 所能承擔之責任。因此，雖開放式系統其效果優於密閉濕式系統，但 若要安裝於長照機構中，應考量避免裝設於住房內。
圖 5-57開放式實驗與實驗一之煙層遮蔽率比較(離地3m處)
圖 5-58開放式實驗與實驗一之煙層遮蔽率比較(離地1m處)
圖 5-59開放式實驗與實驗一之CO濃度比較
圖 5-60開放式實驗與實驗一之CO2濃度比較
(圖5-57～5-60資料來源：本研究整理)
三、起火位置對火警偵煙探測設備關係分析(實驗13~18)
由火警偵煙探測設備實驗結果發現，火勢較大(煙生成量大) 的情境下，吸氣式偵煙探測系統啟動時間與光電式局限型偵煙 探測器(一、二種)相近，均在23秒內偵知啟動；而火勢較小(煙 生成量小)的情境，吸氣式偵煙探測系統與光電式局限型偵煙探 測器(一、二種)在偵知時間上有明顯差異。
以實驗18為例，吸氣式偵煙探測系統偵知時間為38秒，較 光電式局限型偵煙探測器(一種)提早47%(光電式局限型偵煙探 測器(一種)偵知時間為1分12秒)；較光電式局限型偵煙探測器 (二種)提早66%(光電式局限型偵煙探測器(二種)偵知時間為1分 53秒)。因此吸氣式偵煙探測系統對於火勢成長緩慢(煙成長成 量小)的情況，有較佳的偵知表現。
圖 5-61 起火位置與偵煙探測器距離示意圖
(資料來源：本研究整理)
由實驗結果發現，當油盤位於角落(靠兩面牆)時，無論採 用大火盤或小火盤，由於距離偵煙探測器最遠，故偵知時間最 長。在小火盤(煙生成量小)的情境下，油盤位於靠一面牆相較 於火盤放置於居室中間(最接近探測器)的位置，光電式局限型 偵煙探測器(一、二種)偵知時間均約增加54%。油盤位於角落(靠 兩面牆)相較於火盤放置於居室中間(最接近探測器)的位置，光 電式局限型偵煙探測器(一、二種)偵知時間均約增加176%。
光電式局限型偵煙探測器(一、二種)的有效探測範圍依據
《各類場所消防安全設備設置標準》第122條之規定，在天花板 高度未滿4公尺的情況下有效探測範圍雖為150m2，但當偵煙探 測器至角落距離若大於偵煙探測器至最近牆面距離2倍以上時，
該居室應考慮增設偵煙探測器，避免火源距離偵煙探測器過遠，
導致偵知時間過久。
第六節 小結