第四章 滅火系統全尺寸性能實驗
第三節 滅火設備設置說明
為了確認適用於目前營業中既有合法安養及長照服務機構之滅 火設備，本研究之全尺寸實驗除了設置簡易式自動水滅火設備外，並 於實驗空間內同時裝設套裝型自動滅火設備，以比較不同滅火設備之 滅火性能，其系統主要規格如下所示：
一、簡易式自動水滅火設備
設備構成： 不鏽鋼水塔(1 噸)、幫浦(0.5HP)、不鏽鋼管件、水道 連結型撒水頭。
設置基準： 依據各類場所消防安全設備設置標準第 46 條第三 項之規定，任一點至撒水頭之水平距離在 2.6m 以 下，撒水頭間距在 3m 以上，且任一撒水頭之防護 面積在 13m2以下。
啟動方式： 撒水頭感溫熔斷啟動撒水 滅火藥劑： 水
撒水頭規格： 第一種感度、防護半徑 2.6m、防護面積 13m2、標 示溫度 72℃、流量特性係數 K30、K43。
設置費用： 約 5 萬元
圖 4-5 水道連結型撒水頭防護範圍示意圖
(資料來源：本研究整理)
設備構成： 滅火藥劑儲存鋼瓶(110L×2，SUS304)、加壓氣體容 器(20L，氮氣)、選擇閥、受信總機、不鏽鋼管件、
釋放口、探測器。
設置基準： 依據內政部消防安全設備審核認可書，同時放射區 域最大為 21m2、1 個同時放射區域中最多設置 9 個 釋放口、最大配線長約 600m、1 台受信裝置最多連 接 3 組滅火藥劑組件。
撒水頭規格： 防護半徑 1.8m、放射量 11.3L/min、最大設置高度 6m。
啟動方式： 差動式及定溫式局限型探測器均感知火災後啟動 滅火藥劑： 添加第三種浸潤劑之水性滅火藥劑
設置費用： 約 40～50 萬元
圖 4-6 套裝型自動滅火設備撒水頭防護範圍示意圖
(資料來源：本研究整理)
第四節 實驗儀器與設備 一、溫度量測設備
測試時在火源附近架設熱電偶樹 (Thermocouple Tree)以便量測 實驗空間內之溫度變化。其熱電偶規格為 K-type，直徑為 0.3mm，
最高溫度可量測到 1,400℃，熱電偶樹距離地面 1m 處為第一點，
其後每 0.5m 設置一點，一束熱電偶樹共五點量測點。為避免熱 電偶之訊號線受到煙流溫度影響而損毀，因此在熱電偶的外部包 覆一層耐熱材料。
數據擷取裝置的主要作用是將測試過程中熱電偶、煙層光學量測 系統所量測到的數值傳輸並記錄下來，並要求數據收集系統的數 據採集頻率能夠到達一個較高的頻率，即達到即時傳輸、即時紀 錄，而且還必須具有多點採集的功能，如下圖所示。
圖 4-7 無紙式紀錄器數據收集系統主機
圖 4-8 無紙式紀錄器數據畫面
(圖 4-7、圖 4-8 資料來源：本研究整理)
在測試進行時，可以錄下測試空間內火源燃燒的狀態、撒水頭的 作動情形與煙層的流動。
四、燃料
以安養及長照服務機構所報廢之被褥、床墊、床單、枕頭做為模 擬火災所需之火載量，並以甲醇作為縱火劑，以模擬真實火災燃 燒情況。
五、測試雜項設備
除上述精密測試量測儀器外，現場仍須準備各種雜項設備，例 如：滅火器、防火棉、碼表等設備。
六、煙層光學量測設備
煙層光學量測設備主要分為發射端之發射源與接收端之接收 源，用以量測實煙測試過程中之煙霧能見度及煙層高度，實驗時 設置於離地 1.2m 及 2.5m 處，其設備如下圖所示。
圖 4-9 煙層光學量測設備
(資料來源：本研究整理)
上升，最後才產生火燄，因此火災初期所能偵測到的因子乃是煙，
所以此一煙層光學量測系統的創作是採用同一平面、不同高度可 多點設置之偵測點於發射端與接收端間若有煙霧產生必會造成接 收端電壓訊號的改變，再結合 PC 來做訊號處理與輸出，其相關 的參數包括了時間（
t
）、遮蔽率（S）及探測數目（N）等，其 系統方塊圖如圖 4-10 及圖 4-11 所示。相關參數所代表的意義如下：
1. 時間（
t
）：代表同一高度不同位置偵測到煙的時間差（如 圖 11 所示之 1A 至 2A），並可依此來判斷火源的相對位置 與煙流流向及是否為火災誤報的依據（如果 1A 先偵測到 煙而 2A 未接續偵測到煙即表示誤報）。2. 遮蔽率（S）：本系統可偵測到同一偵測點之遮蔽率連續變 化，以此做為不同場所之危害程度的判斷依據。
3. 偵測數目（N）：可依所設置之場所來決定以便作為快速偵 測到火災的依據。
圖 4-10 同一平面不同高度多點偵測裝置情形
(資料來源：本研究整理)
圖 4-11 煙層光學量測系統示意圖
(資料來源：本研究整理)
圖 4-12 煙層光學量測現況圖
(資料來源：本研究整理)
光學量測設備主要分為發射端之發射源與接收端之接收源，
用以量測實煙測試過程中之煙霧能見度及煙層高度，採用「雷射 煙層量測設備─光敏電阻法」，運用 Beer–Lambert 定律平行單色 可見光能量之衰減原理，透過功率 5mW、波長 650nm 之雷射光 源投射至光敏電阻上，光源受煙層遮蔽而導致接收端之電壓值變
轉換成遮蔽率。
為求測試之準確性，須驗證其設備量測結果是否準確，利用 吸收式衰減片(Neutral density filter)對不同波長之光線均勻減光原 理，選取不同光學密度(Optical Density，OD)之衰減片，與經驗公 式計算其透光率，再利用雷射光源穿透其衰減片，投射至受光元 件所得之電壓值，與經驗公式計算，若所得結果與衰減片透光率 相符，表示其量測設備量測之數值具有一定的準確度，可用於實 驗上，如圖 4-13 所示。
吸收式衰減片為玻璃本身、厚度或在材料中加入某些元素 後，對光能量有吸收作用，放在光軸上，來減少光能量的強度，
吸收式衰減片又可分為有寬帶的抗反射塗層及無塗層兩種，有寬 帶的抗反射塗層主要功能是減少或消除光學表面的反射光，增加 鏡片的透光量，減少或消除雜散光，無塗層僅使用鏡片本身的材 料或厚度來吸收光能量，可將數個衰減片組合，調節較微量的光 能量，通常吸收式衰減片的損傷臨界值較低，長時間使用會有發 熱的現象，不適合用在高功率光能量衰減，如圖 4-14 所示。
圖 4-13 吸收式衰減片
吸收式衰減片 光源
(
光被衰減片吸收
一般使用 安裝衰減片
圖 4-14 驗證光學量測設備準確性
(資料來源：本研究整理)
此種採用光學量測技術進行煙層高度及能見度的量測，可由 多點的量測數值準確提供一整個剖面的煙層高度及能見度的狀 況，對以往僅有單點數值的量測方式有很大的改進。