細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究

全文

(1)細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究. 內政部建築研究所九(十八年度. ).

(2) . 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國 98 年 12 月.

(3) . 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究. 研究主持人：何明錦協同主持人：謝煒東研究人員：蒲仁勇、王天志、李其忠研究助理：陳科任、胡幃傑. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國 98 年 12 月. .

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(5) . . 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究出版機關：內政部建築研究所電話：（02）89127890 地址：台北縣新店市北新路三段 200 號 13 樓網址：http://www.abri.gov.tw 編者：何明錦、謝煒東出版年月：98 年 12 月版次：第一版 ISBN：978-986-02-1456-7 （平裝）. . I.

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(7) 目次 . . 目次目次 .................................................................................................. I 表次 ............................................................................................... III 圖次 ................................................................................................. V 摘要 ............................................................................................... IX Abstract...................................................................................... XIII 第一章研究背景與目的.................................................................1 第一節研究緣起與背景...........................................................1 第二節研究目的 ......................................................................2 第二章研究方法與流程.................................................................5 第三章文獻回顧 ............................................................................7 第一節細水霧發展概況...........................................................7 第二節細水霧實驗國內外研究.............................................13 第三節細水霧於建築空間應用探討.....................................16 第四節機械式停車設備相關規範.........................................17 第五節國內機械式停車空間調查.........................................18 第六節汽車火災研究.............................................................21 第四章細水霧規範研究...............................................................27 第一節細水霧噴頭檢測規範草案.........................................27 第二節細水霧實場測試規範草案.........................................32 第五章預備實驗與細水霧噴頭特性量測...................................41 第一節燃燒熱釋放率實驗.....................................................41 第二節細水霧噴頭粒徑量測實驗.........................................45 第六章細水霧滅火實驗...............................................................51 第一節車輛空燒實驗.............................................................51 第二節車輛泡沫滅火實驗.....................................................59 第三節車輛水霧滅火實驗.....................................................65 第四節細水霧噴射位置對滅火能力影響實驗.....................72 第五節遮蔽環境下細水霧滅火實驗.....................................77 第七章結論與建議 ......................................................................93 第一節結論 ............................................................................93. . I.

(8) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究. 第二節建議 ............................................................................94 附錄一期中審查意見與回復.......................................................97 附錄二期末審查意見與回復.....................................................103 附錄三細水霧設計、施工與驗收規範.....................................107 參考書目 ......................................................................................141. II.

(9) 表次 . . 表次表 3-1 水滅火利用方式的發展 .......................................................7 表 3-2 國內細水霧相關研究與主要成果 ....................................14 表 3-3 各國車輛火災起因比較表 ................................................25 表 3-4 不同車輛的最大熱釋放率與總熱量 .................................26 表 4-1 噴頭測試項目比較表 ........................................................28 表 4-2 辦公室火載量 ....................................................................33 表 4-3 ISO5660-1 中圓錐測熱儀的泡綿測試結果 ......................35 表 4-4 火災測試 .............................................................................39 表 5-1 研究中使用噴頭之概略特性表 ........................................46 表 5-2 DANFASS 細水霧噴頭粒徑量測結果 ..............................49 表 5-3 建研所專利噴頭搭配 5 顆子噴頭粒徑量測結果 .............50 表 6-1 車輛空燒實驗歷程 .............................................................53 表 6-2 車輛水霧滅火實驗歷程 .....................................................60 表 6-3 車輛細水霧滅火實驗歷程 .................................................66 表 6-4 油盆滅火變因及結果 .........................................................73. . III.

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(11) 圖次 . . 圖次圖 2-1 研究流程圖 ...........................................................................6 圖 3-1 水霧直徑分佈分類圖 ...........................................................8 圖 3-2 機械式停車格泡沫消防管路實例 ....................................18 圖 3-3 泡式噴頭與泡沫噴頭配置方式 ........................................19 圖 3-4 車輛火災起因分佈圖 (資料來源 Li et.al (2004) [34]) ....25 圖 3-5 車輛火災起因與起火位置分佈圖 .....................................26 圖 4-1 粒徑測量位置圖 .................................................................31 圖 4-2 辦公室整體概觀 .................................................................34 圖 4-3 桌部件配置圖 .....................................................................34 圖 4-4 桌上物件配置圖 .................................................................36 圖 4-5 引火源配置圖 .....................................................................37 圖 4-6 噴頭配置圖 .........................................................................39 圖 5-1 汽車座椅於 ISO9705 下燃燒情形 ....................................41 圖 5-2 汽車座椅於 ISO9705 下燃燒熱釋放率 ............................42 圖 5-3 汽車座椅燃燒實驗測溫點佈設位置 .................................42 圖 5-4 以 500cc 酒精膏引燃汽車座椅所量得溫度變化圖..........43 圖 5-5 以 1000cc 汽油引燃汽車座椅所量得溫度變化圖...........43 圖 5-6 輪胎燃燒熱釋放率變化 .....................................................44 圖 5-7 輪胎燃燒溫度變化 .............................................................44 圖 5-8 儀表板總成含座倚一張燃燒溫度變化 .............................45 圖 5-9 Malvern 粒徑量測結果-粒徑累積分佈圖 ........................47 圖 5-10 細水霧粒徑量測位置 .......................................................47 圖 6-1 車輛擺設方向圖 .................................................................51 圖 6-2 車內熱電偶擺設位置圖 .....................................................52 圖 6-3 車外熱電偶擺設位置圖 ....................................................52 圖 6-4 車輛空燒實驗相片 .............................................................54 圖 6-5 總熱量及熱釋放率圖(車輛空燒).......................................55 圖 6-6 車內溫度圖(車輛空燒).......................................................56 圖 6-7 車輛上方溫度圖(車輛空燒)...............................................57 圖 6-8 車輛側面溫度圖(車輛空燒)...............................................58. . V.

(12) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究. 圖 6-9 鋼板上方熱電偶擺設位置圖與泡沫噴頭配置平面圖 .....59 圖 6-10 車輛泡沫滅火實驗相片 ...................................................60 圖 6-11 總熱量及熱釋放率圖(車輛泡沫滅火).............................61 圖 6-12 車內溫度圖(車輛泡沫滅火).............................................62 圖 6-13 鋼板上方溫度圖(車輛泡沫滅火).....................................62 圖 6-14 車輛上方溫度圖(車輛泡沫滅火).....................................64 圖 6-15 車輛側面溫度圖(車輛泡沫滅火).....................................65 圖 6-16 車內熱電偶擺設位置圖 ...................................................66 圖 6-17 車外熱電偶擺設及噴頭位置圖 .......................................67 圖 6-18 車輛水霧滅火實驗相片 ...................................................67 圖 6-19 總熱量及熱釋放率圖(車輛水霧滅火).............................68 圖 6-20 車內溫度圖(車輛水霧滅火).............................................69 圖 6-21 鋼板上方溫度圖(車輛水霧滅火).....................................69 圖 6-22 熱電偶樹溫度圖(T1~T6) .................................................71 圖 6-23 熱電偶樹溫度圖(T7~T12) ...............................................72 圖 6-24 油盆位置圖 .......................................................................74 圖 6-25 油盆滅火實驗相片(續)....................................................75 圖 6-26 噴頭及熱電偶配置圖 .......................................................77 圖 6-27 車輛油盆滅火實驗相片(空燒).........................................78 圖 6-28 車輛油盆滅火溫度變化圖(空燒).....................................79 圖 6-29 車輛油盆滅火實驗(開放空間).........................................79 圖 6-30 車輛油盆滅火溫度變化圖(開放空間).............................81 圖 6-31 車輛油盆滅火實驗(半開放空間).....................................82 圖 6-32 車輛油盆滅火溫度變化圖(半開放空間).........................83 圖 6-33 車輛油盆滅火實驗(半開放空間，半直噴).....................83 圖 6-34 車輛油盆滅火溫度變化圖(半開放空間，半直噴).........84 圖 6-35 車輛油盆滅火實驗(半開放空間，未直噴).....................85 圖 6-36 車輛油盆滅火溫度變化圖(半開放空間，未直噴).........86 圖 6-37 車輛油盆滅火實驗(半開放空間，前後噴射，車窗遮蔽) ..........................................................................................87 圖 6-38 車輛油盆滅火實驗(半開放空間，前後噴射，車窗遮蔽) ..........................................................................................89. VI.

(13) 圖次 . . 圖 6-39 車輛油盆滅火實驗(接近密閉空間，直噴).....................89 圖 6-40 車輛油盆滅火實驗(接近密閉空間，直噴).....................91. . VII.

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(15) 摘要 . . 摘要關鍵字：細水霧、泡沫滅火、車輛火災、停車空間、機械式停車格、細水霧規範、性能測試一、研究緣起細水霧省水、高效能且應用廣，為近年來被先進國家大力研發的消防產品，歐美各國已有相關規範(如 UL2167、NFPA750、ISO6182-9…)，且有大量民間資源投入研發。惟台灣無相關規範，國內業界均持觀望態度，整體競爭力已大幅落後世界先進國家甚多，應用規範之擬定，刻不容緩，若能對細水霧之性能認定有明確的定義，則可使用性能式設計認定的方式，對細水霧系統進行審核。細水霧之耗水量遠小於撒水頭和水霧噴頭，災後的清理也較容易，且對於環境較友善（ECO-Friendly），值得推廣，但限於台灣目前並未針對細水霧有明確的規範，因此需建立一細水霧噴頭檢測規範草案以及實場測試規範草案，供作細水霧性能評估之依據。此外，車輛火災成長速度快，危險性極高。依據建研所細水霧對機車火災防護效果之實驗發現細水霧若設計得當，可以壓制機車火災，而國內對於停放汽、機車等的室內停車場空間應用細水霧滅火之可行性未有相關研究，因此本研究使用室內停車空間作為對象，進行實驗測試，探討細水霧應用於此種空間之可行性。. 二、研究方法及過程本研究分成兩個重點，分別為細水霧規範草案的擬定以及細水霧噴頭設置對於滅火能力影響之實驗研究。於規範草案擬定部分，將先針對現有細水霧相關規範以及文獻進行文獻回顧，並參考文獻資料草擬出細水霧噴頭檢測規範草案以及實場測試規範草案。實驗研究部分則是以室內機械式停車空間作為模擬空間，測試評估細水霧系統應用於室內停車空間之可行性，並經由不同的細水霧噴頭設置位置，探討細水霧噴頭設置對於滅火能力影響。. 三、重要發現. . IX.

(16) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究一、汽車火災若無適當防護，將會造成相當大的危害，以本研究為例，車輛空燒熱釋放率可達 5MW。二、本研究之泡沫滅火實驗，係用以作為細水霧噴頭性能評估比較，泡沫作動後可以有效抑制火勢，但以本研究配置下，泡沫無法進入車室內達到進一步滅火作用。細水霧由於使用水量甚小於泡沫系統，且開放空間包覆性不佳，因此以泡沫系統同樣配置下之細水霧系統並無法達到火勢抑制功能。三、由細水霧於開放/半開放/接近封閉空間中，對於開放油盆/遮蔽油盆/高度遮蔽油盆的眾多實驗資料顯示，細水霧基本上僅對於暴露於空間中的火源才有影響。對於遮蔽性火源，細水霧設置位置影響性不大，且空間密閉性若不足，則細水霧濃無法累積產生窒息效果，而無法達到滅火目的。因此，細水霧應用在滅火上必須考慮空間密閉程度與細水霧噴灑密度。. 四、主要建議事項一、細水霧滅火系統應用限制和適用場所研究—立即可行建議主辦單位：內政部建築研究所協辦單位：內政部消防署由本研究實驗結果指出，細水霧在未密閉的環境中，由於水氣無法累積或者有外界新鮮空氣補入，使得火焰存在的三要素（氧氣、熱源、燃料）無法被破壞，而使得細水霧僅具降溫作用卻無法滅火。因此在細水霧滅火系統應用限制和適用場所研究上，需加以進一步研究確認。由於空間密閉性、細水霧濃度、火源大小等，對於細水霧滅火性能有決定性因素，而且這些參數間又有交互作用，因此需加以研究各參數對於細水霧滅火效能影響程度，進而提供細水霧應用限制以及適用場所，或者由空間條件反推求得適合的細水霧系統選擇方式。如此一來，對於細水霧系統的應用限制才能夠加以界定，讓細水霧系統可以發揮滅火的功效。. X.

(17) 摘要 . . 二、細水霧實場驗證規範研究—立即可行建議主辦單位：標檢局、內政部建築研究所協辦單位：內政部消防署本研究於第四章第二節中，已參考EN14972 建立細水霧實場測試規範草案，按照其通則，應積極參考細水霧可能應用以及目前正在應用之案例，建立相關場景之測試規範，如此有助於細水霧系統之驗證以及國內細水霧市場的活絡。. 三、細水霧粒徑量測方法標準—立即可行建議主辦單位：標檢局協辦單位：內政部消防署由於目前在細水霧粒徑量測上，尚未有國家標準，因此在細水霧採購廠商在制訂採購與驗收規格上，對於粒徑該如何量測與決定，無從參考。此外，對於細水霧研發廠商，亦需要有一套標準依循，以瞭解其產品性能，以制訂規格，因此本案所研提之細水霧粒徑量測方法標準，可經討論後，提出細水霧粒徑量測方法標準。. 四、現行泡沫滅火系統於車輛火災滅火能力評估—立即可行建議主辦單位：內政部消防署、營建署協辦單位：內政部建築研究所由本研究結果指出，泡沫滅火系統的設置位置與啟動時機，對於停車場車輛火災能否滅火有決定性因素，若泡沫設置位置無法進入火源處，則泡沫系統僅具有抑制火勢之作用，以本案實驗結果顯示，一般車輛空燒時間相當長，若有滅火系統抑制下，則燃燒時間會因為缺氧燃稍而更為拉長，現行泡沫系統的設置規範上，並無界定與車輛之相對位置，僅就泡沫涵蓋面積予以界定安裝位置，於實際著火時，是否可以有效壓制進而滅火，值得進一步研究釐清。. . XI.

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(19) Abstract . . Abstract Keywords：watermist, pool fire, car fire, parking space, mechanical parking devices, watermist standsrd, performance test The purpose of this research is to evaluate the applicability of watermist on the interior parking space, especially for the mechanical parking device. Real scale car fire test, car fire extinguished by foam system and car fire extinguished by watermist were performed for the evaluation. Results show the car fire is dangerous without proper fire fighting system. If the foam system is used, the car fire can be suppressed only under the current setup because the foam can not reach the fire source due to shield effect. By using watermist, the fire fighting capability is worse compared with foam system. Watermist can not cover the car fire well under the open boundary condition. It needs either ejecting directly to the fire source or a sealed space, which is not practical in the interior parking space. Therefore, the watermist used in this research is not recommended for interior parking space. This research also shows that the “entrainment effect＂exists. However, if the space is not confined enough, the entrained gas contains not only watermist but also combustible fresh gas. Therefore, the watermist needs applied directly to the fire. Otherwise, it fails to suppress the flame. This project comes to the immediate strategies as follow: 1. In our research, it is indicated that the watermist is not applicable for the open space. Therefore, the applicability and restrictions on the watermist system should be further clearified. 2. The standard drafts of watermist verification and watermist measurement needs to be further polished and send to the authorities for making standards on the watermist system.. . XIII.

(20) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究 3. The foam system has been widely used in the parking space. However, in our research, it is indicated that the foam system can not extinguish the car fire due to the protective car shell. Therefore, it is suggested that the foam system. XIV.

(21) 第一章研究背景與目的 . . 第一章研究背景與目的第一節研究緣起與背景海龍滅火劑無色、無臭、不導電、能迅速滅火，且滅火後無腐蝕性、不留殘渣，廣泛應用於 Class B 與 Class C 的消防滅火上。然而因海龍會破壞臭氧層，蒙特婁議定書要求自 1994 年 1 月 1 日起除必要用途外禁止生產海龍，我國亦自該日起禁止輸出入海龍藥劑，並自 2000 年 1 月 1 日起禁止含海龍藥劑之滅火器進口。目前海龍替代品的發展已趨成熟，美國環保署之 SNAP(Significant New Alternatives Policy ) program 曾公告一系列可接受之海龍替代品名單，主要包括下列幾種：HFC、PFC、非鹵素碳化物及其他（如使用自來水或天然海水的水霧系統等）。細水霧與自動撒水的滅火劑同樣是水，最大的差別在於細水霧的水滴遠比自動撒水的水滴小，NFPA 750 規範中定義細水霧為水滴直徑在 1000μm 以下。理想的細水霧滅火模型是水滴攻擊到火源中心，並迅速汽化，大部分的水均參與滅火作用，因此細水霧被認為具有高效能、低水耗、低水損的特性。理論上，細水霧可以應用於一般（A 類）火災、油類（B 類）火災及電器（C 類）火災。燃燒持續的三要素為可燃物、氧氣及熱量，降低燃燒三要素的數量與濃度可以抑制火勢，除去燃燒三要素之一則可以撲滅火災。由於細水霧水滴顆粒小，因此在火場中十分容易汽化而吸收大量的熱量；另一方面水變成水蒸氣後體積膨脹 1700 倍，不僅稀釋氧氣濃度，也阻擋了燃燒火焰的熱量回饋到可燃物，降低可燃物繼續揮發或分解出可燃氣體的趨勢；理論上，細水霧顆粒小到足以隨火場的氣流方向飄散，故可隨著火源補充新鮮空氣的氣流，進入遮蔽處的火源。細水霧具有省水、高效能且應用廣之特性，為近年來被先進國家大力研發的消防產品，歐美各國已有相關規範(如 UL2167、NFPA750、ISO6182-9…)，且有大量民間資源投入研發。且在瞬息萬變的火場中，使用大量出水的自動撒水來滅火尚發生力有未逮的時候，這種新科技的細水霧要使用適當（更少量）的水量來滅火，技術上仍有. . 1.

(22) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究許多待研究之處，目前國內外的細水霧仍處於各家廠商競相研發的萌芽期，對於噴頭設計與噴頭配置還沒有統一的規範，國外的規範如 UL2167，規定細水霧應經過實場測試驗證滅火能力後，才能實際應用於建築物。惟台灣無相關規範，國內業界均持觀望態度，整體競爭力已大幅落後世界先進國家甚多，應用規範之擬定，刻不容緩，若能對細水霧之性能認定有明確的定義，則可使用性能式設計認定的方式，對細水霧系統進行審核。依據消防署各類場所消防安全設備設置標準，第 18 條規定，停車場可選擇水霧、泡沫、二氧化碳、乾粉等滅火設備。此標準中所謂水霧係指噴霧粒徑介於細水霧與撒水頭之間之噴霧系統，此規定所指水霧系統之用水量與撒水頭相仿，且一般大眾對於其應用於撲滅油類火災之信賴度不如泡沫系統，因此目前室內停車空間多以配置泡沫系統為主。車輛火災成長速度快，火焰高度可超過 3.5m，危險性極高。依據建研所細水霧對機車火災防護效果實驗觀察，細水霧若設計得當，可以壓制機車火災，而國內對於停放汽、機車等的室內停車場空間應用細水霧滅火之可行性未有相關研究，因此本研究使用室內停車空間作為對象，進行實驗測試，探討細水霧應用於此種空間之可行性。一般於建築物室內之停車空間，多為四面牆之廣大空間，因此於停放車輛的空間上，其左右邊界基本上可視為自由（開放）邊界，又由於建築物室內停車空間類型過於廣泛，因此本研究將以上下邊界條件較明確且常見之機械式停車格作為探討對象，進行實驗研究。細水霧之耗水量遠小於撒水頭和水霧噴頭，災後的清理也較容易，且對於環境較友善（ECO-Friendly），值得推廣，但限於台灣目前並未針對細水霧有明確的規範，因此需建立一細水霧噴頭檢測規範草案以及實場測試規範草案，供作細水霧性能評估之依據，以利細水霧的推廣應用。. 第二節研究目的本研究主要包含兩大部分，分別為草案擬定以及實驗分析。其中草案擬定之部分包含噴頭檢測規範草案、實場測試規範草案以及實驗中心細水霧測試技術手冊建置。. 2.

(23) 第一章研究背景與目的 . . 實場測試部分則是以室內停車空間作為探討對象，由於室內停車空間類型過於廣泛，因此本研究將聚焦於上下邊界條件較清楚且常見之機械式停車格，分析細水霧噴頭設置位置對火源抑制能力的影響。主要研究目的分述如下： 1.. 蒐集整理美國、歐洲、澳洲、中國之細水霧相關規範，於這些規範中歸納出細水霧噴頭的共通性能認定方式以及性能驗證空間，以研擬細水霧噴頭檢測規範草案以及實場測試規範草案。. 2.. 以室內停車空間常見之機械式停車格作為對象作為模擬對象，於建築研究所防火實驗中心建置實驗環境，進行細水霧滅火實驗，探討細水霧噴頭設置位置對於固定火源之抑制能力之影響。. . 3.

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(25) 第二章研究方法與研究流程 . . 第二章研究方法與流程本案研究流程如圖 2-1 所示，於草案擬定之部分，本研究擬先針對國內外相關細水霧規範、測試條件進行蒐集，主要彙整美國、歐洲、澳洲、中國等細水霧相關規範，以及歷年來於政府研究單位或國內學者對於細水霧規範之研究，於這些規範中選取適當細水霧噴頭的性能認定方式以及性能驗證空間，進行細水霧噴頭檢測規範草案以及實場驗證規範草案之研擬。本研究另一重點為細水霧應用於室內停車空間之可行性研究，實驗研究部分主要是以室內停車空間之機械式停車格作為模擬對象，之所以選擇機械式停車格，主要是因為其幾何外型與邊界條件較為確定。選定模擬對象後，便於建築研究所防火實驗中心建置測試場景，進行細水霧滅火實驗，評估細水霧應用於室內停車空間之可行性以及探討細水霧噴頭設置位置對於固定火源之抑制能力之影響。於實際實驗進行前，將先進行細水霧噴頭粒徑量測瞭解噴頭噴霧特性，再對本研究之室內停車空間中最主要可燃物－汽車，進行燃燒測試與相關文獻回顧，以瞭解建築物室內停車空間火災之危害度以及後續實驗火源之設定條件。確認好實驗設計後，便針對火源位置，空間邊界條界等改變，透過細水霧於開放 /半開放/接近封閉空間中，對於開放油盆/遮蔽油盆/高度遮蔽油盆滅火能力之實驗研究，已評估細水霧於室內停車空間之應用性，實驗部分之詳細規劃與研究結果將詳述於第五、六章。. . 5.

(26) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究. 圖 2-1 研究流程圖 (資料來源：本研究). 6.

(27) 第三章文獻回顧 . . 第三章文獻回顧第一節細水霧發展概況「水火不相容、水火相剋」遠古時代就人所共知，因此可說水是人類最早應用的滅火劑，隨著人類社會的發展與科技的進步，火災種類和形式發生了很大的變化，人類利用水來滅火的方法也向前發展。水滅火利用方式的發展見表 3-1。. 表 3-1 水滅火利用方式的發展水利用方式. 水滴直徑(mm). 適用場合. 用水量. 水流. /. 固體火災. 很大. 撒水頭. 1~4. 固體火災. 大. 水噴霧. <1. 固體、閃火點高於 60℃液體火災、電器較小火災、氣體火災. 細水霧. < 0.4. 固體表面火災、液體火災、電器火災、氣體火災. 很小. (資料來源：本研究) 細水霧滅火技術在消防方面的應用始於 20 世紀 40 年代，當時主要用於特殊的場所，如運輸工具等。由於當時以撒水頭滅火技術作為主要發展和研究方向，細水霧滅火技術沒有得到深入研究，故細水霧發展比較緩慢。隨著科學技術的進步、人們防滅火觀念的轉變，特別是發現鹵代烷滅火劑對大氣臭氧層有破壞作用以及 1987 年關於消耗臭氧層物質的『蒙特利爾議定書』簽署之後，細水霧滅火技術作為海龍主要替代技術之一得到各界的關注和青睞並在 20 世紀 90 年代才得到飛躍性地發展。 1996 年，在美國的馬薩諸塞州波士頓市美國消防協會每年 5 月的年會上，細水霧滅火系統技術委員會提交了細水霧滅火系統標準，並獲得美國消防聯合會的批准。並於同年 7 月 18 日頒布，8 月 9 日開始實施。同年 7 月 26 日，96 版 NFPA 750 被批准為美國國家規範。這是世界上第一本細水霧滅火系統的設計安裝規範，而且是一本性能化的規範。它的出現進一步推動了細水霧滅火技術的深入研究，也預示著細水霧. . 7.

(28) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究應用將進入一個新階段。歐美國家在經歷了多年的理論性試驗探索以及應用性研究後，已經相繼開發出多種類型的細水霧滅火系統。並且開始廣泛應用在相關領域和場所，目前已有產品進入國內市場，有的已投入使用。. 3-1-1 細水霧的定義細水霧：依據 NFPA 750 定義，在噴頭最小設計壓力下，以距噴頭 1m 處的平面上，測得水霧最粗部位的霧滴直徑 DV0.99 不超過 1000μm。這是用體積法表示霧滴直徑的一種方法，DV0.99 表示液低粒徑小於 1000μm 的液滴體積佔水霧體積的 99%，即表示噴霧液滴總體積中，1%是由直徑大於該數值的液滴，另 99%是由直徑小於該數值的液滴組成的。一般情況下細水霧是指霧滴直徑 DV0.99≦400μm 的水霧。. 3-1-2 細水霧分類按照噴射水霧中水微粒的大小分佈，細水霧可分為 3 類，如圖 3-1 所示。. 圖 3-1 水霧直徑分佈分類圖 (資料來源：本研究) I 類細水霧：累積百分容積分佈曲線全部位於連接 DV0.1=100μm 和 DV0.9=200μm. 8.

(29) 第三章文獻回顧 . . 連線的左邊，這代表了最精細的水霧。目前大多數生產廠商生產的是 I 類細水霧噴頭。 II 類細水霧：是累積百分容積分佈曲線的一部分，位於 I 類噴霧界限以外，但全部在連接 DV0.1=200μm 和 DV0.9=400μm 連線的左邊。這類細水霧可以通過壓力噴射噴頭，雙相流噴頭及許多衝擊式噴頭產生，由於有較大水滴出現，相對於 I 類細水霧，II 類細水霧更容易產生較大的流量。 III 類細水霧：DV0.9 大於 400μm，或者曲線任何部分超過 II 類分界線的右邊(但 DV0.9<1000μm)，這種細水霧主要由中壓，小孔口噴頭，各種衝擊式噴頭產生的，並且它們可以得到較大流量。這類細水霧適於 A 類易燃物，在某些特定環境下，也可用來控制或撲滅 B 類火災。. 3-1-3 水滴粒徑大小與滅火能力的關係細水霧的滅火功能比較複雜，它與可燃物的類型、可燃物的數量以及燃燒速度和細水霧的粒徑等有關。水滴粒徑大小和細水霧的滅火能力之間的關係是相當複雜的，一般地說，I 類和 II 類細水霧用於撲滅液體油池內的火災效果較好，而且不會攪動油池內的液面。通常情況下，很難用 I 類細水霧滅 A 類易燃物，因為 I 類細水霧不能穿透碳化層而浸濕燃燒物質。但是，如果噴霧速度很高，在表面燃燒，或者封閉體有較大程度的氧氣減少的情況下，A 類火卻能用 I 類細水霧滅掉。這個現象說明，僅僅水滴大小分佈不能確定細水霧滅掉一個給定的火災的能力。火災能否被撲滅，取決於諸如燃料特性、封閉空間效應、水霧強度和水霧速度(動量)等多種因素。對於一個給定的保護對象來說，細水霧霧滴的尺寸不是判定水霧能力和適用性的唯一依據，它還與噴霧方向、水霧強度、噴射速度以及火源強度有關。. 3-1-4 細水霧的成霧原理根據國內外目前的研究成果及產品情況，成霧原理主要有以下幾種: (1)液體以相對於周圍的空氣很高的速度被釋放出來，由於液體與空氣的速度差而被撕碎成為細水霧；. . 9.

(30) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究 (2)液體射流被衝擊到一個固定的表面，液體在表面的衝擊，將液體射流打散成細水霧； (3)兩股成分類似的液體射流相互碰撞，兩股射流碰撞將液體射流打散成細水霧； (4)液體振動或電子粉碎成細水霧(超聲波和靜電霧化器)； (5)液體在壓力容器中被加熱到高於沸點，突然被釋放到大氣壓力狀態(突發液體噴霧器)。. 3-1-5 細水霧滅火機理細水霧滅火系統對保護對象可實施滅火、抑制火、控制火、控溫和降塵的多種方式的保護，其滅火機理可歸納如下: 冷卻：粒徑越小，相對表面積越大，受熱後更易於汽化，在汽化的過程中，從燃燒物表面或火災區域吸收大量的熱量，從而使燃燒物表面溫度迅速降低，當溫度降至燃燒臨界值以下時，熱分解中斷，燃燒隨即終止。窒息：細水霧噴入火場後，迅速蒸發形成蒸氣，體積急劇膨脹，最大限度地排除火場空氣，使燃燒物周圍的氧含量迅速降低。當燃燒物周圍的氧氣濃度降低到一定程度時，燃燒即會因缺氧而受到抑制或中斷。阻隔熱輻射：細水霧噴入火場後，蒸發形成的蒸氣迅速將燃燒物、火焰和煙羽籠罩，對火焰的輻射熱具有極佳的阻隔能力，能夠有效抑制輻射熱引燃周圍其它物品，達到防止火焰蔓延的效果。浸潤作用：顆粒大衝量大的霧滴會衝擊到燃燒物表面，從而使燃燒物得到浸濕，阻止固體揮發可燃氣體的進一步產生，到達滅火和防止火災蔓延的目的。另外還有對液體的乳化和稀釋作用，在滅火的過程中，往往會有幾種作用同時發生，從而有效滅火。. 3-1-6 細水霧滅火系統分類按介質分為單相流系統：是指採用單管供水至每個噴頭的細水霧滅火系統。. 10.

(31) 第三章文獻回顧 . . 雙相流系統：是指水和霧化介質分開來供給並在細水霧噴頭上混合的細水霧滅火系統。按系統工作壓力分為低壓系統：系統管網工作壓力小於或等於 1.21MPa 的細水霧滅火系統。中壓系統：系統管網工作壓力大於 1.21MPa，小於或等於 3.45MPa 的細水霧滅火系統。高壓系統：系統管網工作壓力大於 3.45MPa 的細水霧滅火系統。按應用方式分為局部應用系統：系統被設計和安裝成向保護對象直接噴射細水霧的應用方式。全空間應用系統：是指設計和安裝成用來保護整個封閉空間裡的所有危險的應用方式。分區應用系統：系統被設計和安裝成用於保護在一個封閉空間的某個預定部分的危險的應用方式。按動作方式分為開始系統(雨淋系統)和閉式系統(即濕式系統、乾式系統和預作用系統)。按供水方式分為泵組式系統：採用泵組進行供水的細水霧滅火系統。容器式系統：採用儲水容器、儲氣容器進行加壓供水的細水霧滅火系統。按保護區多少分為組合分配系統：用一套滅火系統保護兩個或兩個以上保護區或保護對象的細水霧滅火系統。單元獨立系統：用一套滅火系統保護一個保護區或保護對象的細水霧滅火系統。. 3-1-7 細水霧滅火系統限制（缺陷）與待解決的技術問題目前所細水霧系統的發展上，主要有以下幾點限制（缺陷）以及需要解決的技術問題： 1、水漬損失：發生火災時細水霧滅火系統開啟後，水霧珠對保護對象會造. . 11.

(32) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究成浸漬損失，目前細水霧噴頭尚無相關國家標準可依循；因而不能用來保護不能受潮的貴重紙質檔案等。 2、對保護電器火災有其特定限制條件，細水霧粒徑若過大（超過 100μm 以上），當其與帶電設備接觸時，由於水的導電性，一方面引起設備電器短路損壞設備；另一方面有可能對現場人員造成人身傷害；同時，電流還可能穿過水霧，從水霧噴頭沿供水管路傳播，有安全隱患，因此在帶電設備（如變電箱）內需使用細水霧時，需更加謹慎評估。 3、技術的可靠性問題：細水霧同樣存在誤動作，同時，從噴頭到水管至水泵，只要是一個環節出現問題，整個系統將失去作用。 4、局部應用方面：細水霧滅火系統在局部應用方面也有一定優勢，主要表現在滅層火災方面，如木材棉花之類的A類火災，但對一些燃燒猛烈的火災，由於細水霧滅火時間太長，往往等火災撲滅了，其保護的物品也沒有什麼價值了，更由於水浸漬的二次損害，有很多場所不適合採用細水霧進行局部滅火。 5、全區放射（total flooding）細水霧滅火系統不能等同於全區放射氣體滅火系統，與全區放射氣體滅火系統相比，細水霧的滅火能力更多地依賴於噴頭工作參數的選擇以及與保護對象相對位置的確定。就目前細水霧產品還達不到將細水霧霧滴均勻地分佈於整個被保護空間。 6、根據試驗證明細水霧滅火系統滅遮擋火有很大的難度,當在噴頭和火焰之間放置障礙物時,火焰附近的溫度不能很快地降下來，滅火時間將有很大變化，有時將不能達到滅火目的。這是由於障礙物的阻擋作用使細水霧在障礙物的表面沉積下來,減少了水霧的數量和動量所致。 7、細水霧滅火系統的性能主要取決於兩個能力。一個是其產生足夠小的水滴的能力，一個是將足夠數量的水分佈到整個空間的能力。這兩種能力又受液滴大小、速度分佈、衝量以及噴頭幾何特性等因素的影響，同時. 12.

(33) 第三章文獻回顧 . . 也受保護對象的幾何形狀和被保護空間大小等其它客觀因素的影響。如何提高上述兩個能力，將是細水霧滅火系統應用和發展的關鍵。 8、細水霧系統不得直接用於和水產生劇烈化學反應或產生一定有害物的物質上，如鋰、鈉、鉀、鎂、鈦、鋯、鈾等金屬或其化合物。細水霧系統不能直接應用於有低溫液化氣體的場合(如液化天然氣)。. 第二節細水霧實驗國內外研究於細水霧實驗部分，國內研究成果與建築研究所之研究整理如表 3-2 所示。張尚文[1]於細水霧與自動撒水在騎樓機車火災之防護效果實驗中，使用不同配置方式的水霧噴射方式，探討撒水頭與細水霧的火災抑制特性，結果顯示自動撒水與細水霧可以抑制機車火災，阻止火焰向上延燒。撒水頭或細水霧噴頭配置得宜的話，可以阻止火焰橫向延燒。細水霧噴頭如配置得宜，可以在節省水源的情形下，撲滅火災。國外研究上，Kim與Ryou[2]使用實驗與數值模擬方式對細水霧於封閉空間的滅火性能進行探討，使用溫度作為細水霧性能的評比參數，並提出細水霧在熱煙層的降溫分成兩階段，首先是以細水霧直接蒸發造成的快速降溫，在超過臨界冷卻時間後，便是緩慢的空間降溫現象。Liu[3]等人針對細水霧系統的噴頭特性與噴射技術對於水霧性能的影響進行文獻回顧，顯示水霧技術在穩定成長的火源控制上有優勢，且在水霧作用下，火災空間內仍可讓人員進入，但是相對地火災源頭不易被直接撲滅，但水霧可以用作控制閃燃的防禦性工具。 Jug[4]的研究指出，細水霧應用於地下停車空間是一可行的選擇，若以純水做為滅火媒介可能無法順利滅火，但是就算細水霧未直接接觸火焰，細水霧顆粒蒸發所造成的冷卻與稀釋熱量的火勢壓制效應依舊存在，且細水霧的輻射阻擋效應可有效減少火勢傳播的速率。. . 13.

(34) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究. 表 3-2 國內細水霧相關研究與主要成果年度. 研究題目. 研究人員主要成果. 92. 細水霧滅火系統審查作業制度與認可基準之研究[5]. 簡賢文、 1. 趙鋼. 以 UL2167 為藍本，配合國內撒水頭測試項目，編定細水霧滅火系統審查作業制度與認可基準. 92（委）水系統火災控制技術之研究（II）細水霧滅火系統技術研發之規劃研究[6]. 陳俊勳、 1. 陳皓然. 蒐集細水霧滅火系統各項元件及系統測試規範，並將這些資料依各種須求分門別類予以整理，提供作相關測試試驗場設施的重要依據。使用 FIREDASS 執行細水霧應用於半導體廠中排氣管路火災防護之數值效能分析，並應用性能設計程序介紹整體的防火性能，作為實場火災測試的設計依據。. 2.. 93（委）滅火系統技陳俊勳、 1. 術研發之規劃研究（II）細水霧滅火系統技術研 2. 發之規劃研究[7] 3.. 利用 FDS 模擬撒水頭效能與 FIREDASS 模擬細水霧效能。並於 6.13x3.26x2.94m 的空間中進行 FMRC 機械空間火災情境模擬，並使用撒水頭與細水霧進行滅火比較。撒水頭與細水霧均可撲滅遮蔽與非遮蔽火源，其中細水霧所需滅火時間較撒水頭短。滅火時間定義為火源引然後到其溫度降至 328K（55℃）所需的時間。. 93（自）細水霧系統火災控制與應用之研究（1/3）[8]. 陳建忠、 1. 蘇鴻奇、張尚文 2.. 建立建研所細水霧噴頭特性實驗室、量測設備與技術。提出「內政部建築研究所細水霧粒徑速度量測方法（草案）」. 94（自）細水霧系統火災控制與應用之研究（2/2）[9]. 陳建忠、 1. 蘇鴻奇、張尚文、謝煒東. 進行細水霧噴頭特性檢測，包含撒水分佈、粒徑量測並以 30x30x30cm 油盤，置入 2L 汽油進行細水霧滅火實驗，結果顯示噴頭高度對於滅火效能影響最明顯，其次是細水霧做動時間，噴水壓力影響最小。細水霧工作壓力高，因此在抗洩漏試驗、液體靜壓強度試驗需嚴格要求。附錄中節錄 FM、UL2167 測試規範與自動撒水設備技術規範以及 UL2167 之全文。. 2. 3.. 14.

(35) 第三章文獻回顧 . . 年度. 研究題目. 94（委）水霧式隔煙系統之技術與應用研究（1/3）[10]. 研究人員主要成果蔡榮豐、 1. 李正國、陳亮廷 2.. 3. 95（協）水霧式隔煙系統之技術與應用研究（2/3）[11]. 蔡榮豐、 1. 李正國、陳亮廷 2.. 3. 4.. 建立水霧式隔煙系統實驗室，並採用市售規格品扇形與實圓錐噴霧器組成水霧幕，實驗結果顯示其可有效降溫，且滌煙效果良好。提高噴射壓力，可增加水霧射程、縮短水霧與火源之距離，使水霧容易隨空氣進入火焰，降低燃燒反應速率，抑制火勢並降低溫度。提出「水霧式隔煙系統」與「水霧幕分區消防滅火之方法及其裝置」專利申請。建構水霧幕滌煙/隔煙系統，探討排煙設備的啟動（強制通風）對水霧系統隔煙效果影響。排煙設備雖可將濃煙排出，卻也引入空氣，擴大火勢，造成更大濃煙，反而不力逃生與救災。僅用單邊水霧幕，雖可藉引流效應將水霧送入火盆，但僅具隔煙熱功能，五法面火。雙邊水霧可迅速達滌煙、隔煙與隔熱之目的。. 96（協）水霧式隔煙系統之技術與應用研究（3/3）[12]. 何明錦、 1. 蔡榮豐、周奕廷、黃俊友 2.. 實驗證實，只要結合國產之柱塞水泵、水霧噴頭，即可建構「水霧幕」，達成隔煙、隔熱、滌煙、滅火、抑制閃然及防止竄燒等多功能消防系統。適當設計水霧幕、可藉由捲吸作用撲滅開放式與遮蔽性油類火災. 96（協）建築物水系統對火災熱輻射危害控制與驗證. 何明錦、 1. 鐘基強、吳友烈、陳又嘉. 研究水霧粒徑與撒水頭裝設高度對抑制火焰之影響，透過理論與實尺寸實驗，找出不同水霧粒徑之差異。結果顯示高度對於水霧撒水系統有影響，且粒徑越大所造成的影響程度也越高。水霧撒水系統相較於一般傳統撒水頭更有吸收與遮蔽熱輻射之效果，尤其是火災初期，使用水霧撒水系統對於控制火焰延燒相當有幫助。防火區劃兩側需要求淨空距離以防止熱輻射造成延燒，本研究結果證明水霧撒水系統之裝設可替代淨空距離之要求。水霧撒水系統對熱輻射的遮蔽率大約是傳統撒水系統的 5~6 倍，降溫效果為 2~4 倍。. [13] 2.. 3.. 4.. . 15.

(36) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究 97（委）細水霧系統火災控制整合應用技術研究[14]. 陳俊勳、 1. 徐一量、黃勝安、周枝興 2. 3.. 4.. 5.. 細水霧在排煙情況下，亦能有效撲滅油盆火災。滅火時間隨排煙風量增加而增長，且能有效降低火場濃煙度、CO、CO2 與溫度，降低火場內部危害，延長火場內人原避難逃生時間。細水霧對於木堆火源抑制能力與降溫效果都比傳統撒水頭佳。由 FIREDASS 模擬結果顯示，細水霧作動可強化排煙效果，有效降低火場溫度與危害氣體濃度，且排煙量越大，細水霧降低危害的效果越佳，與實驗吻合。彙整國際細水霧規範 FMRC 5570、UL2167、 IMO668、IMO728、IMO Res. A.800、VDS2498 等。提出「細水霧測試火源與場景設立規範草案」供未來相關實驗參考。. (資料來源：本研究) 由以上文獻回顧可初步得知，細水霧系統對於在半開放或者通風環境下火災仍然有良好抑制效用，且細水霧噴射特性與其抑制效應有明顯的關聯性，值得進一步研究。. 第三節細水霧於建築空間應用探討細水霧適用於A、B、C類及帶電設備火災，可用於保護經常有人場所。細水霧廣泛應用於火源相對確定且密閉或侷限空間中，如計算機房、交換機房等火災；配電室、電纜夾層、電纜隧道、柴油發電機房、燃氣輪機、鍋爐房、直燃機房等；船舶A 類機器處所：如機艙中的柴油發動機、柴油發電機、燃油鍋爐、焚燒爐、燃油裝置等。對於一般建築空間的應用鮮少，目前有報導過的建築空間應用，主要也是在侷限的空間中使用，像是檔案櫃、圖書館、地下變電站等[15-18]，主要原因與細水霧的滅火機制以及建築火災火源多樣性有關係。李炎峰等人[19]對於細水霧系統應用於建築滅火中的理論研究指出依據細水霧的滅火特性，如何降低受限空間中的氧氣濃度是細水霧. 16.

(37) 第三章文獻回顧 . . 能否滅火的關鍵因素，透過接歇式的水霧噴射有利於提高細水霧的滅火效果，同時可以節省水量，隨著「關」的時間增加，火焰更容易被熄滅。建築當中長有狹長型的空間，此種空間差異，對於細水霧效果的影響，於劉江虹等人[20]研究指出，細水霧噴入之後，能降低空間溫度，且降溫效果與噴霧量呈正相關。. 第四節機械式停車設備相關規範對於機械式停車空間的相關規範，於建構空間規定上，主要是建築技術規則建築施工篇第 60 條所規定，「機械停車設備每輛為寬二‧二公尺，長五‧五公尺及淨高一‧八公尺」。建築物機械停車設備設置及檢查管理辦法，則是針對機械式停車設備的設置、樣式、檢查項目以及檢查資格等有詳細的規定。與機械式停車設備消防安全有直接關係者係屬消防署所公告的各類廠所消防安全設備設置標準第 18 條第四款，昇降機械式停車場可容納十輛以上者應就水霧、泡沫、二氧化碳、乾粉滅火設備等選擇設置。依據內政部消防署訂定之各類場所消防安全設備設置標準規定，室內停車空間屬丙類場所，於第 18 條第三項中明訂汽車修理廠、室內停車空間在第一層樓地板面積五百平方公尺以上者；在地下層或第二層以上樓地板面積在二百平方公尺以上者；在屋頂設有停車場樓地板面積在三百平方公尺以上者，可選擇設置水霧、泡沫、二氧化碳或乾粉滅火設備；第四項則對於昇降機械式停車場可容納十輛以上者有同樣的規定。雖然消防法規上有指出可以使用水霧做為滅火設備，但由於水系統對於油類火災或者遮蔽性火災的適用性以及可靠度仍不被大眾所接受，因此停車空間中主要使用泡沫滅火設備或者是二氧化碳滅火設備(如停車塔)，因此細水霧系統於停車空間的應用，可說是沒有。然而泡沫滅火設備災後的清理不易，二氧化碳則是需要在人員淨空的環境下才能夠啟動，否則會對人員產生極大的危險。目前坊間常見的機械式停車格滅火設備，主要是以泡沫噴頭為主，其設置欲配. . 17.

(38) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究置如圖 3-2 與圖 3-3 泡式噴頭與泡沫噴頭配置方式 (資料來源：本研究) 所示。停車場主要使用泡沫為主的原因是泡沫設置規定上比較簡易，不像是利用水霧滅火，因為油浮於水上或有火勢隨水流擴大之可能性，因此須額外設置滅火坑，且此滅火坑應具備油水分離裝置，並設於火災不易殃及之處所。. 圖 3-2 機械式停車格泡沫消防管路實例 (資料來源：本研究). 第五節國內機械式停車空間調查所謂的機械式停車場泛指所有使用機械操作行為之裝置，作為停放或搬運機動車輛達到放置車輛之停車設施者，均可通稱為機械式停車場。以下將就機械式停車空間之分類進行探討：. 18.

(39) 第三章文獻回顧 . . 圖 3-3 泡式噴頭與泡沫噴頭配置方式 (資料來源：本研究). 3-5-1 依構造型式之之分類構造方式分類主要是根據裝置內置車板之主要運轉機構來區分，敘述如下：（1）垂直循環式：垂直循環式是結合循環式及垂直式；亦即由多數之置車板以垂直排列方式循環移動。其中可區分三種方式：一、車輛由裝置之最底層進入裝置者稱為底層入庫式；二、由裝置中間部份進入裝置者稱為中間入庫式；三、由裝置之最上層進入裝置者稱為上部入庫式。一般而言，此種裝置安裝於獨立的停車塔內，或附設於大廈成為建築物之一部份。（2）多層循環式：多層循環式是結合往復式及多層式及循環式；亦即由多數的置車板以兩列、多層方式排列，在任意兩層間之兩端做置車板的升降移動，各層間層或兩層以上排列循環移動。置車板是以一作水平循環移動。該型式又可區分為二種方式：一、置車板在兩端部份以圓弧運動方式升降者稱為圓形循環式；二、置車板在兩端部份以垂直方式升降者稱為箱型循環式。此一停車之方式一種是直接將車輛開進置內之置車板，另一種是與設置在裝置底層或上層之小型升降機等升降設備搭配使用。. . 19.

(40) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究（3）水平循環式：水平循環式是結合往復式及水平式及循環式；亦即由多數置車板以平面兩列或兩列以上排列循環移動。其中區分兩類：一是置車板的移動型態以圓弧狀移動者稱為圓形循環式；二是以直線運動方式移動者稱為箱型循環式，該停車之方式一種是將車輛開進裝置內的置車板外，另一種情形是與設置在最底層或最頂層之小型升降機等升降設備搭配使用。（4）升降機式：升降機式是結合往復式及升降式；亦即由供停放車輛之車位和車輛用升降機搭配而成。該停車型式又區分為三：一、在車輛的前後方設置車位者稱為縱式；二、在車輛的左右方設置車位者稱為橫式；三、在電梯升降道的周圍上設置車位者稱為旋轉式。（5）升降滑動式：升降滑動式是結合往復式及升降式及平面式或橫移式；實際上，此式與升降機式頗為類似，但升降機之置車板不只可以升降移動，也能往橫方向移動。橫行移動大致可分為升降道本身水平的移動和只有車箱水平的移動二種方式。汽車之收容方式有縱式和橫式二種，且應用於獨立的停車塔。（6）平面往復式：平面往復式是結合往復式及平面式；亦即指以平面方式排列供停車用之置車板，而由車板之往復移動來停車，該方式為由車板閒歇的往復移動來進出庫，此時車板除兼具有車位之功能外，且為置車板在車位和出入口之間往復移動來進出庫。此型式常與汽車升降機併用，多應用在大樓之地下室或頂樓。（7）多段式：多段式是結合往復式及升降式；此式是將車位分為二層或二層以上，以簡易而有效的利用地板面積。此式可分成二段式及三段以上。而在結構方面，有升降與升降橫移組合及升降與橫移組合兩種方式。（8）簡易式：簡易式是將停車位分為二層或二層以上，藉著升降動作（無橫移動作）完成停車動作。此式可分為斜置車板式、單置車板式、雙置車板式、多層置車板式。. 20.

(41) 第三章文獻回顧 . . 3-5-2 依操作方式分類為了確保使用停車裝置的人員與車輛之安全，依停車裝置之操作方法必須附上操作順序，而每個方式都有下列之特質：（1）無人式：此方式是由停車裝置與搬移車輛的機械裝置組合而成的，所以人員不進入停車裝置之內部。（2）準無人式：人離開了停車裝置之後才驅動機械，停車裝置中很多採用這種方式。此種方式因為汽車在進出庫時人員也進出裝置內，因此為確保人員的安全以及防止其他人員在驅動時靠近，有必要設置安全裝置。（3）同乘式：此式以汽車升降機為代表，因此人和車同乘在置車板內，除了各種安全裝置應完備外，設計該項設備所使用的安全係數也較高。. 第六節汽車火災研究 Mangs與Keski-Rahkonen[21]做了三個全尺度的小客車燃燒實驗。這些車子都依實際狀況配備機油、汽油、乘客艙材料。實驗是在室內進行，燃燒產物由集氣罩收集，並由氧氣消耗法計算熱釋放率。點火的位置分別在乘客艙或引擎下方，火源是一個庚烷油盤。實驗中記錄質量消耗率、熱釋放率、CO及CO2 產生率、煙氣產生率、汽車上方及內部溫度隨時間的變化。 Mangs與Keski-Rahkonen[22]針對其小客車火災實驗提出一個簡單的物理模型來描述小客車火災的行為。實驗的熱放率曲線利用一條Boltzmann曲線和三條Gaussian 曲線做疊加模擬。小客車火災由兩個火羽流(fireplume)來代表：一個從擋風玻璃的中央竄出，另一個由後車窗中央竄出。煙氣溫度由Alpert’s計算最大天花板流溫度之方程式計算並與實驗測量的溫度比較。計算與實驗結果還算符合。 Jensen與Santrock[23]此文主要討論汽車火災實驗設計原則。主要針對美國通用（GeneralMotors）所要進行的一系列汽車碰撞與火災實驗。其中包括了箱形車、後輪驅動小客車、前輪驅動小客車、和跑車。此文希望能建立標準的汽車火災測試方法。. . 21.

(42) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究點火方式包含汽油潑濺引火、電線著火、非汽油可燃液體於進氣歧管之點燃等。實驗目的主要在發現火勢進入乘客艙的途徑以及最易著火的元件。文中列出火勢進入乘客艙的路徑如下：1.在乘客艙週圍的電路、流體或機械孔道，通常由塑膠或橡膠環封住。 2.破裂的玻璃，其破裂來自於火災的熱度或因為撞擊。3.藉由金屬板的熱傳而導致乘客艙內的可燃物被引燃。文中提及擋風玻璃通常會破裂但會保持在原來位置上，但其他玻璃窗則會碎開掉落。 Santrock[24-26]針對一輛已做過撞擊測試的汽車做全尺度汽車火災實驗。其中 Santrock[24]針對跑車(1996Dodge Caravan Sport)做汽車全尺度火災實驗。車子被放在一個大油盤上(7.6mx4.6m)，然後在引擎室的下方潑灑機油、煞車油及各種汽車上之流體。點火方式為塑膠片纏繞電熱絲，放置於電瓶旁。火焰由引擎室向乘客艙蔓延，其主要途徑為經由擋風玻璃進入。而部分火焰則經由擋火牆之冷氣管線孔道進入乘客艙。由擋風玻璃進入之火焰佔主要部分。火焰在進入乘客艙 11 分鐘後被撲滅。 Santrock[25]針對一輛已做過撞擊測試的小型客貨車(1998 Ford Explorer)做汽車全尺度火災實驗。車子被放在一個大油盤上(25ftx15ft)，原來的油箱位置被一個汽油供應系統代替，以模擬油箱破裂汽油漏出之情境。汽油供應系統持續將流量為 350cc/min的汽油流到車子底下。點火方式為丙烷火焰，在汽油開始流出後 28 秒點燃。火焰傳入乘客艙，其主要途徑為經由左側座位之電線通路孔及排水孔。滅火系統在點火後 250 秒啟動。 Santrock[26]針對一輛已做過撞擊測試的小客車(1998HondaAccord)做汽車全尺度火災實驗。其主要模擬情境為引擎室的起火狀況。點火方式採用手持的噴霧器來噴灑動力轉向油，利用一個丙烷火焰點燃之後，噴向洗窗液容器之開口處，如此可點燃洗窗液中的甲醇蒸汽。約 4 分鐘後洗窗液容器被引燃。十多分鐘後火焰延燒到左前輪和左前大燈。約 20 分鐘火焰延燒到引擎室，再數分鐘後經由擋風玻璃及孔洞進入乘客艙，實驗在 27 分鐘撲滅結束。Santrock[24-26]三個實驗之主要記錄的數據為熱釋放率(氧氣消耗法)、溫度分佈圖(紅外線測溫儀)、不同位置的溫度變化(熱電偶)、熱輻射. 22.

(43) 第三章文獻回顧 . . 通量(熱輻射計)、乘客艙中各種有毒氣體濃度(GC)。 Ohlemiller與Shields[27]測試一般跑車(sports coupe)中可燃的汽車元件之燃燒特性。點火方式是利用一個瓦斯燃燒器，測量之數據為熱釋放率及熱輻射通量。實驗目的在評估汽車可燃元件的延燒特性，以便與全尺度汽車火災實驗做對照。在本實驗中的汽車元件都是被另外安裝在一個部分汽車構架上來做燃燒測試，而不是在原來汽車上的位置。所以各元件間的交互作用會跟它們在實際汽車上的交互作用不同，這一點必須特別注意。實驗中發現所有的塑膠元件都會燃燒，只是有快有慢。每個汽車可燃元件之燃燒特性不只受到所含塑膠與橡膠分量影響，其形狀、大小、與內部構造也會對延燒特性有重大影響。 Liu等人[28]以實驗模擬停車空間的火災，實驗對象為Cherokee Jeep吉普車，實驗目的在評估灑水系統對於汽車火災的滅火效果，實驗空間為 5.8m×4.8m×2.8m，汽車油箱中含 15L汽油約占油箱總量之百分之二十五，點火源是在駕駛座上潑灑 100mL 汽油。實驗中記錄了熱釋放率，溫度等數據，根據實驗觀察，灑水系統之水壓及設置之位置是很重要的兩個參數，水壓太強或太弱皆不合適，而灑水頭設置位置必須要使灑水能覆蓋所有的可燃物，另外實驗中亦觀察到灑水系統只能抑制火勢而無法將火撲滅，其原因是汽車有太多遮蔽物會阻擋灑水，若灑水系統一停下來，復燃就會發生。 Hamins[29]評估了不同的汽車火災滅火系統的優劣，包括主動火災抑制系統、被動防火系統、和防火材料應用等。評估的滅火系統包含噴霧滅火器、傳統乾粉滅火系統、傳統水霧系統、傳統水基泡沫系統、以及引擎室的氣體產生器等複合系統。文中認為液體的滅火材料結合界面活性劑，要比泡沫或乾粉表現更好，原因是它能流動並覆蓋會著火的液體或固體燃料。因此可以避免複燃。文中亦提及引擎室的火災頻率會有增加的趨勢，原因是引擎室中使用的塑膠材料越來越多。 Okamoto[30]針對四門小客車做了四次全尺度的火災實驗。點火位置有兩個：一個在右後車輪的擋泥板旁用酒精膏點燃，另一個在乘客艙的左前座利用汽油潑濺點. . 23.

(44) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究燃。實驗中記錄熱釋放率、汽車四周溫度、及質量損失率。汽車火災可以描述成三個區劃空間的火災：引擎室、乘客艙、和後車廂(含油箱)。汽車火災中有兩個影響火勢的重要因素：其一是窗戶之破裂與否；其二是油箱中的汽油量。汽車內部溫度可達到攝氏 1000 度。熱釋放率曲線有數個峰值，主要差異來自於三個區劃空間的燃燒順序。最高熱釋放率約在 3MW左右。 Wichman[31]在 2003 年對交通工具相關的火災研究做了詳盡的文獻回顧。文中的第五章討論整輛汽車的起火燃燒。整輛汽車的燃燒，除開縱火的因素，最主要的原因是交通事故中之碰撞。文中強調汽車火災與居室火災之最大不同是在火災的進展時間。汽車火災在一兩分鐘內會點燃而在十分鐘內就會達到最大熱釋放率。而對於人員之逃生，除非碰撞嚴重毀損汽車結構，不然人員的逃生是相當容易的。文中亦提及：針對整輛汽車的燃燒實驗的例子並不多，但卻是非常重要的，因為全尺寸的燃燒實驗可以找出火災傳播途徑、火災進展時程、主要點燃元件、並且可以測量溫度、熱釋放率以及煙濃度。另外強調在汽車乘客艙與外界相通的孔洞，若能塞入防火材料，可以有效延緩火與煙進入乘客艙的時間。 Ohlemiller[32]針對汽車常用零件做燃燒測試，測試對象有電瓶，進氣管，煞車油缸，儀表板，座位，油箱，動力轉向油缸，車廂內裝潢，後車箱飾板等等可燃之汽車零件．主要量測為熱釋放率隨時間之變化．根據實驗觀察，所有測試的汽車零件皆可持續自己燃燒；每種零件的火勢大小，大略與其可燃物重量成比例，但其幾何形狀及含塑膠及橡膠量亦有影響．零件之點燃特性與其火勢大小没有比例關係． Chang[33]研究高壓水霧系統之滅火效果，實驗對象為油盤火災，實驗為開放空間，所以火勢為燃料控制。實驗參數有燃油種類，水霧噴嘴角度，添加劑體積百分比。使用的燃油有庚烷，汽油，柴油。水霧噴嘴角度有 30、45 和 60 度。添加劑體積百分比有 0%(水)、3、6 與 10%。實驗發現水霧噴嘴角度及添加劑體積百分比對滅火效能有重要影響，另外，水霧可有效降低熱輻射。除前述實驗外，各類統計資料亦為本研究的實驗設計依據。如Li[34]對紐西蘭停. 24.

(45) 第三章文獻回顧 . . 車空間的車輛火災進行統計(圖 3-4)，結果顯示在紐西蘭的停車空間中，車輛起火之主因為人為縱火(26.7%)，其次為電路故障(24.8%)與機械故障(16.8%)。. 圖 3-4 車輛火災起因分佈圖 (資料來源 Li et.al (2004) [34]) 而在此份報告中Li亦對紐西蘭、英國及美國等地的車輛火災起因交互比較，其結果如表 3-3 各國車輛火災起因比較表，可發現在不同國家的統計中，主要的火災起因皆是以人為縱火、電路故障與機械故障為最大因素。. 表 3-3 各國車輛火災起因比較表 FireCauses NewZealandParking BuildingVehicleFire s(1995-2003). Rank. UKVehicleFires(1987). USPassengerRoad VehicleFires(19941998). USHighwayVehi cleFires(1998) Mechanical ordesign problems（老舊機械設計）. 1. Deliberatelylit （縱火）. Part failure，leak or deliberate/possibledelibe break(零檢損壞、 rate（縱火/可能縱火）洩漏或破損). 2. Electrical faults （電路故障）. Electrical Circuit or ground appliances&installations fault（短路或者接 Arson （縱火）（電子設備與安裝）地故障）. 3. Mechanical failure or malfunction（機械故障或異常）. oiled&petrol fuelled appliances and installations（上油或填充油品與安裝）. Incendiary or suspicious （意外或者疑似縱火）. Carelessness （不小心）. (資料來源 Li et.al (2004) [34]) 而增田秀昭[35]則對一般自用車輛的熱釋放率與總熱量進行實驗與統計，如表. . 25.

(46) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究 3-4 即為不同車輛的最大熱釋放率與總熱量表。Ken[36]則對日本的地下停車場中的起火原因與起火位置等進行統計，其結果顯示起火原因前三位分別是引擎問題、電路問題與縱火；而起火位置主要為引擎室與車體下部（圖 3-5）。. 表 3-4 不同車輛的最大熱釋放率與總熱量. wagon. （資料來源（曾田秀昭，2005）[35]）（引擎系）（油管系）（疑似縱火）（香菸、打火機）（其他）. （引擎室）. （保險桿）. 圖 3-5 車輛火災起因與起火位置分佈圖（資料來源（曾田秀昭，2005）[35]）. 26.

(47) 第四章細水霧規範研究 . . 第四章細水霧規範研究在標準規範之研究上，目前國外已有針對細水霧之設置以及驗收規範，包含 FM750、UL-2167、EN14972、AS4587、河南省工程建設標準-細水霧系統設計、施工及驗收規範[37-39]等規範。而國內之研究，陳俊勳[6]於 92 年建研所委託研究報告中，針對細水霧系統的適用性、國際相關測試協定以及各個測試協定中的測試空間與實驗項目做一整理，並以UL-2167 作為主體，與國內現有之密閉式撒水頭認可基準測試項目進行比對。簡賢文等人[5]於 92 年針對細水霧滅火系統審查作業制度及認可基準進行研究，以國內現有之密閉式撒水頭認可基準以及泡沫噴頭認可基準為藍本，融合 UL2167 之項目，建立出細水霧噴頭認可基準草案。. 第一節細水霧噴頭檢測規範草案本研究欲擬定之細水霧噴頭檢測規範草案，主要分成兩部分，分別為「細水霧噴頭一致性與功能性檢查」以及「細水霧噴頭粒徑量測」。於「細水霧噴頭一致性與功能性檢查」則主要參考EN 14972 附錄C 「Testing of nozzles」的測試項目，基本上與FM 750、UL-2167 類似，均源自於撒水頭的測試規範，再依據細水霧噴頭之特性加以增減測試項目；細水霧粒徑噴頭量測上，主要參考EN 14972 附錄B的「droplet size distribution determining procedure」與UL-2167 噴霧粒徑速度量測部分，予以整理所得。. 細水霧噴頭一致性與功能性檢查國內之「密閉式撒水頭認可基準」測試項目與細水霧噴頭規範，如UL-2167，有許多相似之處。UL-2167 與IMO試驗內容大致相同，以船艙為主要考慮之使用空間，測試條件以海上之環境為參考依據，惟試驗條件稍有修改，對於不同噴頭（自動噴頭與開放式噴頭等），有更明確之試驗要求，內容也更完善，因此簡賢文[5]建議以 UL-2167 作為研訂國內細水霧規範之主要參考依據。但UL-2167 主要還是基於IMO而. . 27.

(48) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究來，因此其於測試空間上，仍偏向船舶空間，相較之下，EN14972 則具有一般建築物空間的細水霧性能測試，因此EN14972 較適用於作為建築物用細水霧規範參考，尤其是實場驗證部分，以下就EN14972 噴頭測試項目部分，與我國密閉式撒水頭認可基準及UL-2167 進行比較：. 表 4-1 噴頭測試項目比較表編號測試項目. 我國 UL-2167 EN14972 （水系統）（細水霧）（細水霧）. 1. 標稱動作溫度(Nominal Operationg Temperatures). ○. ○. 2. 作動溫度測試(Operation Temperature Test). ○. ○. ○. 3. 流量測試(Water Flow Test). ○. ○. ○. 4. 水量分布測試(Water Sistribution Test). ○. ○. ○. 5. 水滴粒徑大小與速度(Water Droplet Size and Velocity). ○. ○. 6. 功能測試(Function Test). ○. ○. 7. 迴水板/限流孔配件測試(Deflector/Orifice Assembly Test). 8. 本體強度測試(Body Strength Test). ○. ○. ○. 9. 玻璃球元件強度(Strength of Glass Bulb Elements). ○. ○. ○. ○. ○. 10 易熔元件強度(Strength of Fusible Elements) 11 抗洩漏(Leak Resistance) 12 液體靜壓強度(Hydrostatic Strength) 13 熱暴露(Heat Exposure) 14 熱陡震(Thermal Shock) 15 腐蝕測試(Corrosion Tests) 16 噴頭塗層完整性(Integrity of Nozzle Coatings) 17 水錘測試(Water Hammer) 18 動態加熱(Dynamic Heating) 19 風洞測試(Plunge Test). ○. ○. ○ ○ ○. ○. ○. ○. ○. ○. ○. ○. ○. ○ ○. ○ ○. ○. 20 延長風洞測試(Prolonged Plunge Test) 21 耐熱測試(Heat Resistance). ○ ○. 22 振動(Vibration) 23 粗糙處理測試(Rough Usage Test). ○. 24 衝擊測試(Impact Test) 25 橫向放射(Later Discharge). ○. 26 30 天耐洩漏( Thirty-Day Leakage Resistance). ○. 28. ○. ○. ○. ○. ○. ○ ○. ○. ○. ○. ○. ○.

(49) 第四章細水霧規範研究 . . 27 耐真空(Vacuum Resistance) 28 堵塞測試(Clogging Test). ○. ○. ○. ○. 29 抗凍測試(Freezing Test) 30 鹽噴霧腐蝕測試(Salt spray corrosion). ○. ○. ○. ○. 31 潮濕空氣暴露測試(Moist air exposure). ○. ○. (資料來源：本研究) 由以上比較資料可得知，EN14972 之噴頭測試項目均包含於UL-2167 之測試項目內，因此於噴頭一致性測試部分不需重造輪子，此部分於可直接參考陳俊勳教授[6] 於 92 年「水系統火災控制技術之研究（II）細水霧滅火系統技術研發之規劃研究」期末報告中，4.4 節「UL2167 噴頭本體檢測項目」，唯其中細水霧噴頭粒徑量測部分， EN14972 之相關規定與說明較清楚，因此建議此部分參考EN14972，擬定草案如下所述。. 細水霧噴頭粒徑量測方法草案參考EN14972 以及建研所歷年研究成果，訂定以下「細水霧噴頭粒徑量測方法」，本方法可提供國內細水霧研究團隊之參考、中國國家標準（CNS）、消防主管機關訂定規範或是業主制訂驗收規範之參考。本草案詳述如下： 1.適用範圍及目的： 1.1 適用範圍：本量測方法用於量測細水霧噴頭粒徑分佈。 1.2 目的：提供細水霧粒徑特徵參數，作為細水霧分類、穩定性及規格擬定之依據。 2.用語定義： 2.1.細水霧：體積粒徑 99％（Dv99）以上之直徑在 0.5 到 1000μｍ以下之水滴。 2.2.細水霧噴頭：可產生細水霧的噴頭。 2.3.量測直徑D：粒徑量測範圍之直徑，為細水霧噴頭廠商規格上之兩倍防護半徑。. . 29.

(50) 細水霧設備於建築物室內停車空間應用之研究 2.4.最大防護區域（A）：在假設防護區域高度為 3 公尺的情形下，依噴頭廠商之設計手冊所標稱之有效防護面積，即A=πD2/4。 3.量測儀器：水霧噴霧粒徑量測儀（例如MALVERN、PDA或LDA），用以快速量測細水霧噴頭水滴大小之分佈情形。 4.試驗環境要求與前置作業 4.1.試驗空間：試驗空間尺寸應在長寬各為 7 公尺以上，且需考量待測細水霧噴頭應用空間之邊界條件，於試驗空間內予以盡可能重現該邊界條件。 4.2.細水霧噴頭安裝：單獨的細水霧噴頭裝設於實驗空間中央的可移動台架上，加壓管路、加壓泵以及操作壓力均參考原廠使用安裝手冊設定。 4.3 實驗溫濕度需求：實驗空間溫度需在 25±10 度，且濕度需於 60±20％下方可進行，每次量測前需將實驗空間清空（purge）。 5.粒徑分佈量測 5.1.量測裝置：將水霧噴霧粒徑量測儀發射端與接收端距離 67.5cm以上以減少量測設備對於流場的擾動，為保護Malvern量測設備，應於雷射出口與接收端加裝空氣噴氣設備（air purge）使細水霧不會沾濕鏡頭，並調整噴氣量使其不影響細水霧為原則。 5.2.實驗安裝：細水霧噴頭依 4.2 節方式安裝，噴頭高度設定於水霧噴霧粒徑量測儀量測雷射光束垂直上方高度 1 公尺處。 5.3.量測方式 5.3.1 調整水泵壓力至細水霧噴頭設計工作壓力，並啟動水霧進行量測。 5.3.2 水霧噴霧粒徑量測儀先以 450mm接收端鏡頭，於細水霧正下方（圖 4-1 中心點），進行細水霧量測，若粒徑分佈有超出量測範圍，則非本辦法適用之細水霧。若最大粒徑不達 500μm ，則需更換 250mm鏡頭；若最大粒徑不超過 100μm ，則需更換成 100mm的鏡頭，以確保準確度。 5.3.3 確認好接收端鏡頭焦距後，便可進行量測，量測位置如圖 4-1 所示，分別. 30.

(51) 第四章細水霧規範研究 . . 為細水霧噴頭中央與四個像限（0.1D、0.2D、0.3D、0.4D、0.5D），共需量測 21 點。 5.4.量測之粒徑，由控制軟體依「Standard Practice for Determining Data Criteria and Processing for Liquid Drop Size Analysis，ASTM E 799-03」所述的方法自動計算面積平均粒徑D32、粒徑百分比分佈及其他所需粒徑特性。. 圖 4-1 粒徑測量位置圖 (資料來源：EN14972) 6.試驗記錄與報告內容 6.1.試驗記錄：需記錄水泵供水壓力、噴頭噴射錐角、D32 粒徑、Dv10、Dv50、 Dv90、SPAN（粒徑分佈程度）。 6.2.報告內容：試驗報告應包含以下內容 6.2.1 細水霧噴頭資料：產品說明、噴頭圖面、最大防護半徑、K-factor、細水霧試驗空間尺寸與密閉性要求。 6.2.2 測試條件：水泵壓力、噴頭噴射方向、環境溫濕度。 6.2.3 測試結果：於各量測點上之噴頭噴射錐角、D32 粒徑、Dv10、Dv50、Dv90、 SPAN（粒徑分佈程度）. . 31.