細水霧滅火系統國際相關測試規範介紹

目前國際上許多機構都在發展細水霧滅火系統測試協定，目的在進行細水 霧滅火系統效能驗證，確保系統有效性。因此 NFPA750 也針對測試機構進行調 查列表，如表 3-2，包含 UL( Underwriters Laboratories, Inc.)、FM Global、

IMO(International Maritime Organization)及 VDS(Verband der Schadenversichen e.V.)等測試機構及測試規範名稱，其中 IMO 只制定規範而非測試機構，UL 及 FM 的測試規範大都延自 IMO 的規範，但加上 UL 及 FM 的一些自定測試項目，

目前 UL 及 FM 可說是美國在細水霧滅火系統測試的主要廠家，要進入美國市場 一定要通過 UL 或 FM 的測試認證。目前國內尚未建立相關符合國外細水霧滅火 系統之測試規範，故本研究收集整理國際測試規範及測試空間需求，依此規劃一 個符合性能式理念的標準測試場所與進行效能評估模式，以提供國內業者、研究 機構在細水霧滅火系統實場測試或電腦數值模擬應用方面的參考工具。

UL UL2167 3000m³

MSC/Circular

由 IMO Res.A.800(19)， 設置撒水系統認可 準則，包括：細水霧噴頭組件製造標準，

客船住宿區、公共區及服務區之撒水系統 同等性能火災測試

VDS VDS2498 纜線管溝細水霧噴頭要求 附註：

FMRC：Factory Mutual Research Corporation UL：Underwriters Laboratories, Inc.

IMO：International Maritime Organization VDS：Verband der Schadenversichen e.V.

一、細水霧滅火系統國際相關測試之測試空間需求

本節針對上節所述之測試規範進行整理，將各測試規範之測試項目及其空間 需求進行列表整理。表 3-3 為針對 FM 的測試規範所整理出的空間需求，表 3-4 為針對 UL 的測試規範所整理出的空間需求，而表 3-5，表 3-6 及表 3-7 則為針對 IMO 的測試規範所整理出的空間需求

表 3-3 FM 之測試規範空間需求列表(本研究)

測試規範 防護對象 測試空間需求 備註

5.6 x 3.6 x 3.9(m) 防護空間小於 80m³ 燃氣渦輪機房

7.31 x 7.31 x 4.7(m) 防護空間小於 260m³ 機械空間 7.31 x 7.31 x 4.7(m) 防護空間小於 260m³

濕式清洗台 5.5x3.7x 5(m)

直徑 12in(0.3m)油池 火災

輕度危害空間 天花板面積 80m², 高度

不低於 2.5m 3 x 4 x 2.4(火源) 工商業用油鍋 2.6x2.6x0.5(m)

FM

局部放射 3x3 (m) 油池

Class 3:

地板面積 300m², 高 10m

船舶乘客客艙空間 3x4x2.4(m) 船舶公共區域 3.66x7.32x2.4(m)

輕度危害空間 可容納 4 個撒水頭的空間 中度危害群組 1

(開放空間)

天花板面積 232m² 高度不低於 2.5m UL2167

中度危害群組 2 (開放空間)

天花板面積 232m² 高度不低於 2.5m

表 3-5 IMO MSC/Circ 668/728

液壓油：150 bar

500 m³

低壓0.4-0.6 kg/s於3-8 bar 高壓0.030 kg/s於250 bar 潤滑油：3-5 bar

低壓0.7-1.0 kg/s於3-8 bar 高壓0.20 kg/s

潤滑油：3-5 bar 液壓油：150 bar

>3,000 m³

4 盤30秒預燒，測試油盤離地面0.75 mT

UL 1626木板疊架 (wood crib)及庚烷

12

表 3-7 油料噴灑測試參數(本研究)

測試參數 分類 A 引擎室

火災型式 低壓 低壓,低流 高壓

Spray nozzle 廣角(120 –125°) 全 錐形

廣角(80°) 全錐形 標 準 角 [ 在 6 Bar (87 psi)] 全錐形 公稱燃油壓力 8 Bar (116 psi) 8.5 Bar (123 psi) 150 Bar (2125 psi) 燃油流量 0.160.01 kg/s 0.030.005 kg/s 0.0500.002 kg/s 燃油溫度 20.5°C (68.9°F) 20.5°C (68.9°F) 20.5°C (68.9°F) 公稱熱釋放率 5.8 6 MW0. 1.10.1 MW 1.80.2 MW l燃油 商用燃油或柴油 商 用 燃 油 或 柴 油 供

火災測試6次及庚烷 供火災測試12次

商用燃油或柴油

二、細水霧滅火系統相關測試規範之測試對象及項目說明 (一)FM 測試對象及項目整理

本節將 FM 細水霧滅火系統測試規範中的測試對象及項目整理如下表（表 3-8）：

2 燃氣渦輪機房

易燃性液體油池火災

具有 5in 深的自燃溫度火源(mock-up A，Hood down )

具有 5in 深的自燃溫度火源( mock-up B，Hood up )

具有 5in 深的自燃溫度火源(mock-up B，Hood down )

Offset 正方形柴油油池火災

具有外部點火源的 6MW 柴油噴撒火源 (二)UL2167 測試對象及項目整理

本節將 UL2167 細水霧滅火系統測試規範中的測試對象及項目整理如下表 Class 1：500m³ Class 2：3000m³

：10 x 10 x 5m 的密閉空間進行測試。

：樓地板面積大於 100m²密閉空間，天花板高度 介於 5~7.5m，最大體積 3000m³。

4 兩面 4.8m(15.7ft)寬的牆構成的轉角進行。

5 住宅區火災測試 3.7 x 7.4 x 2.4m(12x24x8ft)的測試空間進行。

開放空間測試：在一個尺寸不小於 15m(50ft) 的區域中，安裝一個面積最少 232m²(2500ft²)

開放空間測試：在一個尺寸不小於 15m(50ft) 的區域中，安裝一個面積最少 232m²(2500ft²)

第三節 火源與場景測試規範

針對位於台南建研所所提供的測試場地，場地大小為長 12m、寬 4m、高度 3.5m，可對於排煙風量、排煙口位置、火源位置和火源類型，以及噴頭來做測 試。

(一)排煙設備

根據消防法規規定，排煙機之排煙量需在 120m³/min 以上；在防煙區劃內每 平方公尺每分鐘要有一立方公尺以上的排煙能力。因為實驗場地面積約 48 m²， 故排煙最小通風量需為 50m³/min；由於小空間的關係，其排煙量往往會大於規 定的每平方公尺每分鐘一立方公尺，因此須探討不同風量之影響，找出最適風 量。依不同設計之排煙口位置也可做探討。

(二)火源

可用 A 類和 B 類火災來最做為此場地的標準火源，例如本研究是採用的 A 類火災是參考 CNS3658 Z1021 乙種標準模型；而 B 類火災是使用長 40cm、寬 40cm、高 15cm 的油盆來作為標準火源。而火源位置可依照所使用的噴頭之防 護半徑，來測試所架設細水霧噴頭對各位置的滅火能力，以建立更好的細水霧 噴頭架設依據。

(三)測試配置

應建立多組熱電偶樹，來記錄火場空間的溫度變化，例如：在火源的正上方 來記錄火源溫度、排煙口下方來記錄排煙對溫度的影響和遠離火源的熱電偶樹 來記錄火場的溫度情況。

第四章 火災實驗與模擬結果討論

本實驗主要是針對在區劃空間中排煙對細水霧的影響來進行滅火的實驗，

對於滅火時間、濃煙的情況，以及人員逃生來加以探討。

在火源方面，有使用油盆火源和木堆火源兩種。油盆火源預燃時間為 1 分 鐘，在點火後第 55 秒的時候啟動排煙裝置，及第 60 秒的時候啟動細水霧裝置；

木堆火源預燃時間為 3 分鐘，在點火後第 55 秒的時候啟動排煙裝置，及第 3 分 鐘的時候啟動細水霧裝置。實驗結果所標示的時間為細水霧系統啟動後至火源撲 滅的時間。

火源被撲滅以後會進行復燃的動作，將油盆內部在做一次點火的步驟，如果 能夠再次點燃即為可復燃；反之，無法再次點燃即為無法復燃，表示油盆內部油 料已經燒完了。確認火源是被細水霧撲滅或是油料燒完而熄滅。

表 4-1 為改變的參數包括不同的油量、排煙口的位置、排煙風量的大小，以 及細水霧與傳統撒水頭對木堆火場抑制的影響，最後會加入 Firedass 的模擬，來 對實驗結果進行比較。

表 4-1 實驗參數(本研究)

參數 類別

油量 1500C.C.、3000C.C.

排煙口位置 中央、角落

排煙風量 0 m³/min、50m³/min、75m³/min、120m³/min

噴頭 細水霧、傳統撒水頭

火源 油盆、木堆

圖 4-1 不同油量的油面高度(本研究) 一、汽油 1500C.C.的滅火時間

在汽油量 1500C.C.的測試實驗，主要針對排煙口位置和火源位置在不同風量 下的滅火測試，其滅火時間如表 4-2 所示：

由實驗結果可得知，火源位置在中央的情境，當無風量和排煙位置在角落風量

在本次汽油量 1500C.C.的滅火實驗中，當火源和排煙口位置在中央的時候，

無風量和有風量的火焰撲滅情況如前面所敘述，其對火焰撲滅的情況有很大的不 同，加上風量 120m³/min 火勢熄滅時間為 3 分 02 秒，與風量 50m³/min 和 75m³/min 的時間相差不多，所以將油料增加至 3000C.C.在火源和排煙口位置在中央的情境 下來做實驗，來判斷油量的多寡是否為造成撲滅情況差異的影響。

中央 0:25 0:54 1:42 油料 燒完

從實驗結果可以得知，當油量增加至 3000C.C.的時候，隨著風量的增加，其 滅火的時間亦增加。在無風量、風量 50m³/min 和風量 75m³/min 的情況下，其滅 火情況是一致的。在細水霧啟動的初期，火焰受到細水霧的影響，會有左右劇烈 晃動的情況出現，受到細水霧瞬間蒸發膨脹所產生的氧氣置換效果，而將火焰與 燃油進行隔離，使火焰離開油盆燃料而撲滅，且在復燃測試中，復燃的情況也相 當良好；而在風量 120m³/min 的情況下，在細水霧啟動的初期，亦有劇烈晃動的 現象，卻無法有效將火焰與燃油進行隔離，經過一段時間後，火焰被細水霧抑制 在油盆底部竄燒，爾後將火焰給撲滅，且在復燃測試中亦無法復燃。故在中央風 量 120m³/min 時，其排煙裝置對細水霧滅火的影響很大。

由此小節結果可得知，當排煙風量啟動時，由於部份細水霧會隨排煙而排放 出去，因此會延長滅火時間；隨著排煙風量愈大，滅火時間就愈長，但油量 1500C.C.在風量 50m³/min 和 75m³/min 有相反趨勢，是由於火焰非常不穩定，在 油料快燒完時撲滅，故復燃情況不佳。而油量 3000C.C.的滅火時間在相同排煙風 量下都比油量 1500C.C.的滅火時間還要快，主要是因為不同油量造成油面高度不 同(圖 4-1 所示)，由於盆高的關係，細水霧的吸入效應（entrainment effect）使得 較易進入油量 3000C.C.來對油料表面進行氧氣置換的效果(如圖 4-2)，因此滅火 時間較油量 1500C.C.還要來的短。

圖 4-2 不同油量-細水霧滅火示意圖(本研究)

圖 4-3 排煙與細水霧的影響之煙濃度圖(本研究)

圖 4-4 排煙與細水霧的影響之 CO²濃度圖(本研究)

圖 4-6 排煙與細水霧的影響之 CO 濃度圖(本研究)

(一)60 秒~115 秒

在點火之後和排煙裝置啟動之前，曲線會有一個起伏，是因為受到煙上升至 頂部後往兩側擴散，當接觸到牆壁時，會開始往下擴散，從圖 4-3 至圖 4-5 中可 以看到煙濃度上升的同時，CO2濃度也隨之上升，而 O2濃度下降，主要是因為 火場內部煙流的影響。

(二)115 秒以後

第 115 秒為排煙裝置啟動的時間，當風量從 0 上升至 120m³/min 穩定的時間 約為 8 秒左右，從無風量和風量 120m³/min 全尺寸燃燒的煙濃度曲線可以看出風 量對煙濃度的影響，排煙裝置的啟動減緩了煙濃度上升的趨勢，同時使 CO₂ 濃 度的曲線趨緩上升，進而下降；而 O2濃度的曲線趨勢則為相反。

細水霧系統在第 120 秒的時候開始啟動，在煙濃度的比較圖中，可以看到風 量 120m³/min 的細水霧滅火曲線在細水霧啟動後，先是急速下降後再急速上升，

其下降的幅度比風量 120m³/min 的全尺寸燃燒還更大，急速下降的部份是因為除

了排煙裝置減緩煙濃度的上升趨勢外，細水霧對空間中的粒子和 CO2 會有洗滌