108 年 國立中央警察大學消防科學研究所《消防安全設備與檢查》

本題主要在探討我國建築與消防法規中，對於工廠生產作業場所設置自動撒水設備的法律依據與理由，特別是結合桃園敬鵬工廠大火的案例，強調其重要性。

核心觀念：

1. 法規依據的解釋與適用：理解我國現行建築技術規則及消防法規中，有關工廠場所的消防安全要求，特別是自動撒水設備的設置規定。
2. 火災特性與消防對策：分析工廠生產作業場所的火災特性（如易燃物多、火勢擴大快速、產生濃煙等），以及自動撒水設備在抑制火勢、保護人員生命安全、減少財產損失等方面的功能。
3. 案例連結與法規精神：將桃園敬鵬工廠大火的慘痛經驗，連結到法規的修訂與實施，說明法規背後保護消防人員及民眾生命財產安全的精神。

解題步驟：

1. 引言：簡述桃園敬鵬工廠大火的事件，引出工廠消防安全的重要性，並點明自動撒水設備在此類場所的關鍵作用。
2. 法規依據分析：
   • 建築技術規則建築設計施工編 (簡稱建管規則)：
     • 第 174 條 (灑水設備)：此條文規定了何種類型的建築物、樓層、面積等需要設置自動撒水設備。工廠一般屬於「廠房」、「倉庫」等用途，且通常具有較大的樓地板面積、較高的建築高度或較多的儲存量，容易觸及建管規則對自動撒水設備的強制設置要求。
     • 第 175 條 (連結送水管)：雖然不是直接的自動撒水設備，但連結送水管也是針對大型或高層建築物，提供消防隊滅火支援的重要設備，與自動撒水系統有互補作用。
     • 其他相關條文：例如關於建築物用途分類、防火區劃、逃生避難設施等，都間接影響到消防安全設備的配置。
   • 消防法：
     • 第 6 條 (消防安全設備)：規定各類場所應設置適當的消防安全設備。
     • 消防法施行細則：進一步規範各類場所消防安全設備設置標準。
     • 各類場所消防安全設備設置標準 (簡稱設標)：這是最直接的依據。其中針對「工廠」、「倉庫」等場所，明確規定了自動撒水設備的設置條件，例如：
       • 建築物使用用途為工廠、倉庫者。

本題旨在探討博物館典藏庫設置氣體自動滅火設備的法律依據，並要求針對此類特殊場所進行申論。

核心觀念：

1. 場所特殊性分析：博物館典藏庫的特殊性在於其存放的物品（藝術品、文物、檔案等）極為珍貴且對水、熱、煙霧等敏感，傳統水系統可能造成不可逆的損壞。因此，需要採用對文物損害較小或無損害的滅火方式。
2. 法規中的場所分類與適用：理解我國消防法規如何將博物館及其內部空間（如典藏庫）進行分類，以及對這些場所的消防安全設備設置要求。
3. 氣體滅火系統的適用性與法規依據：探討氣體滅火系統（如惰性氣體、潔淨氣體）為何適合博物館典藏庫，並找出我國現行法規中支持其設置的依據。
4. 設計考量與權衡：即使法規支持，實際設置時仍需考量滅火劑的選擇、系統設計、人員安全等問題。

解題步驟：

1. 引言：說明博物館典藏庫的特殊性，即其存放物品的珍貴與對環境的敏感性，因此在消防安全設備的選擇上，需要特別考慮。
2. 法規依據分析：
   • 消防法：
     • 第 6 條 (消防安全設備)：規定各類場所應設置適當的消防安全設備。
     • 消防法施行細則：進一步規範各類場所消防安全設備設置標準。
   • 各類場所消防安全設備設置標準 (簡稱設標)：
     • 場所分類：博物館屬於「其他類場所」或有特定分類。設標中會針對博物館等場所，考量其公共性、人潮聚集性以及內部儲存物品的價值，提出消防安全要求。
     • 第 34 條 (滅火器)：雖然不是自動滅火設備，但提及博物館應設置滅火器。
     • 第 35 條 (自動撒水設備)：規定了自動撒水設備的設置場所。
     • 第 38 條 (泡沫滅火設備)：
     • 第 39 條 (海龍滅火設備)：此條文極為關鍵。設標第 39 條規定「儲存貴重物品之圖書館、博物館、檔案室、電腦機房等之場所，得依其危害程度，設置乾粉、海龍滅火設備或自動撒水設備。」。此處「海龍滅火設備」是早期對潔淨氣體滅火系統的一種稱呼，雖然海龍（Halon）因環保問題已被禁用，但其後續的替代品（如 FM-200, Novec 1230 等潔淨氣體）在功能上繼承了海龍的優勢，並被納入國際標準（如 NFPA 2001）。因此，此條文的精神與早期對潔淨氣體滅火系統的認可，是重要的法源依據。
     • 第 40 條 (二氧化碳滅火設備)：
     • 第 41 條 (惰性氣體滅火設備)：此條文明確規定了惰性氣體滅火設備的設置場所，例如「圖書館、博物館、檔案室、電腦機房、電信機房、配電室、精密儀器室、發電機房等，其樓地板面積在一百平方公尺以上者，應設之。」。這直接支持了博物館典藏庫設置惰性氣體滅火設備的法規依據。
     • 第 42 條 (滅火系統)：
   • 建築技術規則建築設計施工編：

本題涉及潔淨滅火藥劑系統，包括其種類、化學式、NFPA 2001 標準的應用，以及滅火濃度與全區放射量計算。這是一道綜合性題目，需要對潔淨滅火劑的化學原理、滅火機制、國際標準應用及計算有深入的理解。

核心觀念：

1. 潔淨滅火劑的種類與原理：了解目前主流的潔淨滅火劑，其化學成分、滅火機制（物理滅火為主，如冷卻、窒息，部分有化學抑燃作用）。
2. 國際標準 NFPA 2001：熟悉 NFPA 2001 (Standard on Clean Agent Fire Extinguishing Systems) 的核心內容，特別是 2018 年版本，包括其設計原則、安全考量、系統分類、藥劑選擇、計算方法等。
3. 法規演進：理解潔淨滅火劑系統（從早期的海龍到現代的潔淨氣體）在法規上的演進，以及 NFPA 標準的更新如何反映這些變化。
4. 滅火濃度與計算：掌握「滅火濃度」的定義，以及如何根據不同的火災類型（A、B、C 類火災）選擇合適的滅火濃度。理解「全區放射量計算」的原理和公式。

解題步驟：

I. 海龍替代品之潔淨藥劑滅火系統現行常用的種類及其化學式

海龍滅火劑（Halon）因破壞臭氧層（ODP）和全球暖化潛勢（GWP）高，已被《蒙特婁議定書》列為禁用物質。其替代品主要分為兩大類：潔淨氣體（Clean Gases）和惰性氣體（Inert Gases）。

1. 潔淨氣體 (Clean Gases)：

   • HFCs (Hydrofluorocarbons)：
     • HFC-227ea (FM-200®)：
       • 化學式：$C_3F_7H$ (化學名稱：1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane)
       • 滅火機制：主要透過物理冷卻作用，吸收燃燒釋放的熱量，同時少量化學抑燃作用。
       • 應用：最廣泛使用的海龍替代品之一，適用於撲滅 A、B、C 類火災，尤其適合保護電子設備、電腦機房、控制室、通訊設備等。
     • HFC-125 (FE-25™)：
       • 化學式：$C_2HF_5$ (化學名稱：Pentafluoroethane)
       • 滅火機制：類似 HFC-227ea，以物理冷卻為主，少量化學抑燃。
       • 應用：常與其他藥劑混合使用，或單獨用於特定場合。
     • HFC-236fa (FE-36™)：
       • 化學式：$C_3H_2F_6$ (化學名稱：1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropane)
       • 滅火機制：物理冷卻為主。
       • 應用：適用於 A、B、C 類火災，對電子設備安全。
   • FKs (Fluoroketones)：
     • FK-5-1-12 (Novec™ 1230)：
       • 化學式：$C_6F_{12}O$ (化學名稱：Dodecafluoro-2-methylpentan-3-one)
       • 滅火機制：主要透過高效的物理冷卻作用，吸收燃燒熱量，滅火效率高。
       • 應用：新一代環保型潔淨滅火劑，ODP=0，GWP值極低，對環境影響小，適用於保護高價值資產，如博物館、圖書館、電子設備等。
   • HFOs (Hydrofluoroolefins)：
     • HFO-1234yf / HFO-1234ze (部分應用)：
       • 化學式：$C_3H_3F_3$ / $C_3H_2F_6$
       • 滅火機制：物理冷卻及少量化學抑燃。
       • 應用：作為 HFCs 的潛在替代品，具有更低的 GWP，但滅火濃度與 HFCs 略有不同。

2. 惰性氣體 (Inert Gases)：

   • IG-541 (Inergen®)：
     • 化學式：由 52% 氮氣 ($N_2$)、40% 氬氣 ($Ar$)、8% 二氧化碳 ($CO_2$) 組成。
     • 滅火機制：透過物理方式，降低空間中的氧氣濃度（至 12.5% 左右），使可燃物無法燃燒。同時，二氧化碳的加入有助於維持人員呼吸的生理需求，減緩人員因缺氧造成的不適。
     • 應用：適用於 A、B、C 類火災，對電子設備、文件、藝術品等無損壞。
   • IG-55 (Argonite®)：
     • 化學式：由 50% 氮氣 ($N_2$)、50% 氬氣 ($Ar$) 組成。
     • 滅火機制：類似 IG-541，降低氧氣濃度。
     • 應用：適用於 A、B、C 類火災，對環境無損害。
   • IG-01 (Argon)：
     • 化學式：純氬氣 ($Ar$)。
     • 滅火機制：降低氧氣濃度。
     • 應用：適用於 A、B、C 類火災。
   • IG-100 (Nitrogen)：
     • 化學式：純氮氣 ($N_2$)。
     • 滅火機制：降低氧氣濃度。
     • 應用：適用於 A、B、C 類火災。

II. 採用 NFPA 2001 (2018 版本) 的設計精神及新舊法令修正重點

NFPA 2001 旨在提供設計、安裝、測試和維護潔淨滅火系統的最低要求，以確保系統的有效性和安全性。

• 設計精神：

  • 有效滅火：確保系統能在規定的時間內（通常為 10 秒或更短）將滅火劑釋放到保護空間，達到足夠的滅火濃度，有效撲滅火災。
  • 保護資產：特別強調對貴重物品、電子設備、文件等的保護，確保滅火過程和滅火劑本身不會對這些資產造成損壞（潔淨性）。
  • 人員安全：確保系統在啟動後，人員有足夠的時間（透過預警時間）進行疏散，並且在人員可能停留的區域，滅火劑的濃度不會對人員健康造成立即的危害。
  • 環境考量：隨著環保意識的提高，標準也越來越重視滅火劑的環保性能（如 ODP 和 GWP）。

• 新舊法令修正重點 (以 2018 版本為例，與早期版本比較)：

  • 藥劑更新與淘汰：標準會不斷更新，納入新的潔淨滅火劑，同時淘汰不符合環保要求或已被證明有安全疑慮的藥劑。例如，早期版本可能還包含對某些 HFCs 的詳細規定，而新版則更側重於低 GWP 的藥劑（如 Novec 1230, HFOs）的應用。
  • 人員安全標準的精進：對不同類型滅火劑（如 HFCs, FKs, IG-541 等）的職業暴露限制 (OEL - Occupational Exposure Limit) 或最低安全濃度進行更精確的定義和更新。強調預警時間的重要性，確保人員在達到危險濃度前能安全撤離。
  • 計算方法的細化：對滅火劑劑量計算的公式、係數、環境條件（溫度、壓力）的考量等進行更細緻的規範。
  • 系統組件與性能要求：對儲存容器、管路、噴嘴、釋放控制裝置、警報裝置等系統組件的性能要求和測試方法進行更新。
  • 風險評估與適用性：更強調在設計階段進行詳細的風險評估，確定系統的適用性，並考慮火災延燒的潛在途徑。

本題探討特定高科技廠房（半導體晶圓製造廠房的潔淨區）在無開口樓層的條件下，是否能免設排煙設備，並要求說明其符合的條件。這涉及排煙設備的設置目的、法規的豁免條款以及特定場所的特殊性。

核心觀念：

1. 排煙設備的功能與目的：排煙設備的主要功能是迅速排除火災時產生的煙霧，降低室內能見度，防止煙霧對人員造成危害（窒息、中毒），並有利於人員疏散及消防人員搶救。
2. 無開口樓層的特殊性：無開口樓層（指建築物任一樓層，其四面牆壁均無開口，或雖有開口但其面積未達法定標準）在建築法規中通常有較嚴格的通風、採光、避難逃生要求。
3. 特定場所的消防安全考量：半導體晶圓製造廠房的潔淨區，其特殊性在於：
   • 潔淨度要求：製程對環境中的微塵、污染物極為敏感，任何進入的煙霧都可能造成嚴重損害。
   • 設備與材料：廠房內有大量昂貴的精密設備、化學品（部分可能為易燃物），火災風險與影響巨大。
   • 人員密度與疏散：潔淨區內人員通常穿著無塵衣，行動相對受限，且可能有較多工作站。
   • 早期預警與滅火：高科技廠房通常配備非常靈敏的火警探測系統（如吸氣式火探）和自動滅火系統，能極早發現並撲滅火災。
4. 法規的豁免條件：探討我國現行建築或消防法規中，對於排煙設備設置的豁免條款，以及這些豁免條款是否適用於此類特殊場所。

解題步驟：

1. 引言：說明排煙設備在一般建築物中的重要性，特別是對於無開口樓層和潛在火災風險高的場所。接著點出半導體廠房潔淨區的特殊性，以及本題的核心問題：在何種條件下可免設排煙設備。

2. 法規基礎分析：

   • 建築技術規則建築設計施工編 (建管規則)：
     • 第 97 條 (排煙設備)：此條文是關於排煙設備設置的基礎。它規定了「除下列場所外，各類建築物之走廊、樓梯間、昇降機間及其他直通天花板之空間，應依本編規定設置排煙設備。」
       • 豁免條款：
         • (一) 依本編第九十條規定，全部開ものを有之各層。
         • (二) 依本編第一百三十九條規定，設置獨立或不燃構造之安全梯間。
         • (三) 建築物自動撒水設備設置標準，有下列情形之一者：
           1. 樓地板面積在 200 平方公尺以下之單一空間。
           2. 任一樓層之樓地板面積在 1,000 平方公尺以下，且其任一樓層有二個以上安全梯間，並經中央主管機關或直轄市、縣（市）主管建築機關認可者。
         • (四) 依本編第一百三十八條規定，設置緊急照明設備，且任一樓層有二個以上安全梯間，並經中央主管機關或直轄市、縣（市）主管建築機關認可者。
     • 第 90 條 (採光與通風)：規定「建築物應有適當之採光與通風。... 各樓層之走廊、樓梯間、昇降機間應設有採光或通風。」此條文可能與「全部開口」的定義有關。
     • 第 139 條 (安全梯間)：關於安全梯間的構造要求。
     • 第 138 條 (緊急照明設備)：關於緊急照明的設置。
   • 消防法及相關函釋：雖然建管規則是主要的排煙設備設置依據，但消防法規也可能對特定場所（如高危險性場所）有額外的要求。針對半導體廠房，可能會有特殊的消防安全管理辦法或函釋。

3. 分析半導體廠房潔淨區的適用性：

   • 樓地板面積：該潔淨區面積為 2,600 平方公尺。
   • 無開口樓層：題目明確指出是「無開口樓層」。
   • 排煙設備的豁免條件評估：
     • 第 97 條 (一) 依本編第九十條規定，全部開ものを有之各層。：此條文指出若樓層符合「全部開口」的條件，則可免設排煙設備。然而，半導體潔淨區通常強調「潔淨」與「密閉」，以防止外部污染進入，因此「全部開口」的條件很難滿足。
     • 第 97 條 (二) 依本編第一百三十九條規定，設置獨立或不燃構造之安全梯間。：此條文豁免的是「安全梯間」，而非樓層本身。題幹問的是「潔淨區」是否免設排煙設備，這通常指該潔淨區的「內部空間」（如生產區域、走廊等），而不是其通往安全梯間的通道。然而，如果潔淨區內部空間非常特殊，例如它本身就是一個極大的「無開口」空間，且有其他替代性的通風或煙霧控制措施，則需要進一步探討。
     • 第 97 條 (三) 建築物自動撒水設備設置標準，有下列情形之一者：
       • 1. 樓地板面積在 200 平方公尺以下之單一空間。：本案潔淨區面積為 2,600 平方公尺，遠大於 200 平方公尺，此款不適用。
       • 2. 任一樓層之樓地板面積在 1,000 平方公尺以下，且其任一樓層有二個以上安全梯間，並經中央主管機關或直轄市、縣（市）主管建築機關認可者。：本案潔淨區面積為 2,600 平方公尺，超過 1,000 平方公尺，此款也不適用。
     • 第 97 條 (四) 依本編第一百三十八條規定，設置緊急照明設備，且任一樓層有二個以上安全梯間，並經中央主管機關或直轄市、縣（市）主管建築機關認可者。：此款也與樓地板面積無關，但仍然要求「任一樓層有二個以上安全梯間，並經認可」。