高科技厂房火灾安全防护设备（2） - 安防知识网

高科技厂房，特别是愈特殊精密者，所处理使用之物质多具火灾危险性，因此有关高科技厂房之火灾、爆炸事件，世界各国(包括台湾)均时有所闻。这证明一件事实∶高科技厂房是潜藏物质火灾危险性、设备机件故障率及人为偶发疏失之空间。

　　本文由警大消防所副教授简贤文提供

　　由于各级高科技厂房分别为担负产业开发、学术研究之重要部门，设备机具仪器昂贵、研究人员培养不易，一旦发生火灾，损失往往不能容忍。因此，高科技厂房之防火设计管理，及火灾时早期侦知警报(early warning)与初期灭火设备功能之保障，便是防灾及安全工程设计最重要之一环。\r\n

　　本文将针对高科技厂房共通性火灾危险特性及可能的初期火灾现象，提出适用之早期火警系统之建言;并分析可选用于高科技厂房精密仪器防护对象空间之初期灭火设备种类，希望对各级高科技厂房及精密仪器中心之安全与防灾工作有所助益。

　　高科技厂房适用之灭火设备

　　一般高科技厂房多拥有各种昂贵之电气设备与精密仪器，基于内部重要物件、部品及仪器设备之火灾防护，管理单位多倾向设置不会污染高科技厂房内部空间及设备之洁净灭火药剂(clean agents)与设备。这类灭火设备一向以俗称「海龙」(Halon)之卤化烷气体灭火设备效果最好，安全性高;但在国际环保政策下，海龙系列灭火剂因具破坏臭气层特性，而自1994年起被禁止生产并管制使用。多种海龙替代品(Halon alternatives)遂应运而生，其灭火性能、毒性评估及选用上应注意事项，受到各级高科技厂房管理单位及专业人员注意。兹针对目前台湾地区已正式引进之海龙替代品特性及选用塬则探讨如下。

　　海龙替代品选用应考量因素

　　基于海龙系统不为环保政策所认可等理由，吾人在选用海龙替代品时，至少应考量下列因素∶

　　(1) 对环境之短期及长期影响应为最小。

　　(2) 基于人命及财产安全之共同防护目的，应具有与海龙系统相同之灭火能力及人命安全浓度限制。

　　(3) 适当之成本花费。

　　(4)

　　使用灭火剂或火灾时所生成之污染应为最小。

　　(5) 是否经世界知名试验机构(testing house)认证合格。

　　上述理念可另以表4示之。

　　表4选用海龙替代品(手段)之考量因素及内容

　　考量因素具体内容

　　环境保护1. 破坏臭氧指数(O.D.P)必须越低越好。

　　2. 温室效应(G.W.P)必须越低越好。

　　3. 大气滞留时间(lift time)越短越好。

　　人员安全1. 考虑替代品本身的毒性。

　　2. 考虑灭火后分解物之二次毒害与可能产生之化学破坏性，如腐蚀等。

　　经济效益1. 药剂成本。

　　2. 硬体设备成本。

　　灭火效能1. 设计灭火浓度值。

　　2. 灭火速率。

　　法规1. 符合美国NFPA2001洁净灭火剂之标準。

　　2. 通过国际间具公信力之认证，如FM/UL认证。

　　3. 经消防署审查通过之替代品。

　　当前主要之海龙系统替代手段

　　目前有关海龙系统替代手段之研究有四个分支，分述如下。

　　(1) 气体灭火剂替代品之开发

　　这部分以NFPA2001所示之洁净灭火剂(clean agents)为主。又可分为两部分∶

　　(惰性气体(inert gases)∶旨在降低燃烧空间内含氧量，使燃烧现象无法维持。目前被国内消防单位认可者，只Inergen(IG-541)一种;国外被认可使用者，尚有其他Ar-N2混合气体药剂，其设计灭火浓度均高达50%，氧气浓度低至12.5%。无环保问题是此类药剂之特点，但钢瓶数量多、占空间则为其缺点。

　　(卤化碳化物(halocarbon agents)∶与海龙灭火剂类似之合成化合物，只是把最能破坏臭氧层之溴(Br2)拿掉，也是藉切断火焰之连锁反应，达成灭火目的。目前在国内使用之种类有FM200(HFC-227ea)、NAFS-III、PFC-410(CEA-410)、FE-13(HFC-23)等;其中仍有具破坏臭氧层能力者，有在大气中滞留长达500年者，故仍有使用年限，选用时应注意。

　　(2) 传统灭火手段之再检讨

　　针对传统灭火设备，如自动撒水系统、高/中/低泡沫设备、乾粉、水雾及CO2等灭火设备，检讨针对特定使用用途及空间之火灾防护，是否具有替代海龙系统之能力。

　　(3)水雾(Water Mist)

　　利用压力及特殊喷头之作用，产生悬浮微雾(400μm以下之水滴)，藉冷却(除去燃烧热)、稀释(降低氧气浓度)及遮断(减少辐射热)叁种效果之共同作用，达成火灾防护之目的。属气体以外新灭火手段之开发。已有建议使用在船舶引擎室(可燃性液体火灾)及电信交换电脑设施(电脑机器房火灾)以替代海龙系统之例子。对图书馆用途，基于降低用水量特点之考量，亦有建议取代自动撒水设备之适用。内政部消防技术审议委员会最近亦已收到国内代理类似系统Fine Spray System之申请案，正审查中。

　　(4)提升耐火能力之替代手段

　　针对不设海龙灭火系统之空间，进行火灾危险度之评估，以等价观念(equivalency concept)，透过防火(耐火)材料及区划、避难等消极(被动)防火手段等性能之达成，降低起火延烧机率及火灾危险度，而得到免设灭火设备之认可。

　　表5　海龙替代品(洁净药剂)之毒性评估

　　名称商品名化学式 LC50 or

　　ALC*1 NOAEL*2 LOAEL*2

　　FC-3-1-10CEA-410C4F10>80%40%>40%

　　HFC-236faNAF S-III*364%10%10%

　　HCFC-124

　　CHCIFCF323%-29%1%2.5%

　　HFC-125FE-25CHF2CF3>707.5%10%

　　HFC-227eaFM-200CF3CHFCF3>80%9%10.5%

　　HFC-23FE-13CHF3>65%50%>50%

　　IG-541Inergen*4N/A43%52%

　　Halon 1301

　　CH3Br>80%5%7.5%

　　1：LC50：曝露4小时50%老鼠致死之药剂浓度。

　　曝露15分鐘老鼠半数死亡之药剂浓度(approximate lethal concentration)。

　　2：NOAEL (no observed adverse effect level)：无毒性浓度，即药剂对身体不产生明显影响之最高浓度。

　　LOAEL(lowest observed adverse effect level)：确认毒性之最低浓度，即药剂对身体产生明显影响之最低浓度。

　　3：HCFC-123(4.75%)、HCFC-22(82%)、HCFC-124(9.5%)等之混合物。

　　4：N2 (52%)、Ar(40%)、CO2(8%)之混合物。

　　海龙替代品毒性评估

　　传统灭火设备使用之CO2、乾粉、泡沫、水雾等灭火剂对人体可能造成之影响，在历经多年之研究实验及现场适用事例之累积，多已充分了解，相关法规及设计使用规范亦明定应行注意事项。但海龙替代手段中新开发之气体系统灭火剂，由于工程实务之适用期间甚短且灭火灾例分析报告缺乏，因此不明之处仍多，特别是在特定可燃物火灾过程中，灭火剂可能释放出之毒性物质对人体可能造成之影响，最为有关人士所注目。以下针对国内已准用之海龙替代品(气体系统系列)毒性评估相关研究文献加以探讨分析。

　　(1) 灭火剂本身之毒性

　　FE- 3-1-10(CEA-410)、HFC-227ea(FM200)及HFC-23(FE-13)叁种灭火剂其LC50均与Halon相同(大于 80%)、而NOAEL及LOAEL值也明显都比Halon大，因此直觉反映这些气体系统化学物质其毒性较习知之Halon药剂低。但必须注意的是，这些替代品灭火性能均较Halon 1301差，因此设计灭火浓度明显较Halon 1301高。在不同设计浓度下，其毒性自不相同，故不可一概而论各替代品之毒性高下。表5所示为NFPA 2001(1996年版)有关各洁净药剂之毒性评估资料。

　　(2) 灭火后之毒性

　　上述灭火剂之毒性，系指防护区域内因误动作而放射灭火剂对人体是否造成影响之毒性评估;至于洁净灭火剂等海龙替代品在火焰中如何反应达成灭火效果，在相关之燃杯试验(cup burner)亦多所了解;但灭火时衍生何种化学物质，对人体可能产生何种影响?正式的规范中，欠缺详细的讨论与明确的指导内容。

　　(惰性气体∶惰性气体(IG541、IG-01、IG55)在火灾中并不致生成有害分解化学物质，这点较合成之海龙替代品适用;必须注意的是IG- 01(99.9%Ar)及IG55(Ar-50%、N2-50%)设计灭火浓度达50%，放射区划内之O2浓度可能低至12.5%，短时间即会造成人员意识不明;只有IG-541，因含有CO2，可自动促进唿吸效果，故放射过程中允许人员在防护区域内，较其他惰性气体及CO2适用。但其药剂剂钢瓶数量为 Halon 1301之数倍，且充填压力达150bar，故钢瓶须远离防护区域，则为设置时应行注意事项。表6所示即为IG-541、FM200及Halon 1301主要特性之比较。

　　表6Clean agents特性比较(例)

　　特性 Halon 1301 IG-541 FM-200

　　臭氧层破坏指数1.300

　　灭火浓度(容积%)3.535

　　5.8

　　设计浓度(容积%)5507

　　有人区域最大容许浓度*1(%)7.5569

　　最大放出时间10秒60/150秒*210秒

　　贮藏量比1101.5

　　分解生成物发生比*31010+

　　价格比*41110

　　*1各国关于人命安全浓度之要求并不相同。

　　*2灭火浓度也有要求在35/60秒达成者。

　　*3灭火剂如能适当正确使用，大部分场合应无问题。

　　*4不一定;全系统费用受防护空间体积所左右。

　　卤化碳化物：海龙系替代药剂多含有氟(F)，在氢(H)充裕场合，极易生成HF;反之，则可能生成F2或CF2。依ACGIH(American Conference of Governmental Industrial Hygienist)发表之TLV-STEL(短间曝露界限)值HF、F2、COF2分为6ppm、2ppm、5ppm：HF 50ppm，吸入30-60分钟将致死，其它两种物质应有同样效果。日本国立横滨大学之实验指出，在1.8m′1.8m′1.8m之火灾室内，置放 0.11m′0.11m尺寸内盛n-Heptane之火皿，灭火30秒后之HF浓度，与灭火所花时间成正比例。Halon 1301 30秒灭火，量得HF250ppm;但替代药剂则高达1500ppm，替代药剂即使在10秒内灭火，HF仍高达500pm。因此，建议灭火后必须进行完全充分之换气作业，将滞留在火灾室内达致死浓度之HF有效排出。