111 消防設備人員高等考試 消防設備師 化學系統消防安全設備 考古題詳解

111 年・消防設備人員・高等考試・消防設備師
試題代碼 化學系統消防安全設備

第 一 題25 分

請敘述可燃性高壓氣體場所、天然氣儲槽及可燃性高壓氣體儲槽之滅火器,其設置規定為何?

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核心觀念

本題考《各類場所消防安全設備設置標準》第 228 條,重點是依場所類型分別判斷滅火器的基本具數、面積增加時的增設量、配置距離、滅火效能及放置方式。

以下以命題當年(民國 111 年)法規為準。題目未問加氣站,因此不列加氣站專屬的分項要求。

解題方法與規定

先辨認場所屬於製造、儲存或處理場所,還是儲槽;再依面積或儲槽類型計算基本具數,最後補上距離、效能與放置規定。

  1. 可燃性高壓氣體製造、儲存或處理場所 基本設置 2 具。樓地板面積達 200 平方公尺以上時,每 50 平方公尺(含未滿)增設 1 具。 計算式可寫為: N=2+⌈A−20050⌉(A≥200)N=2+\left\lceil\frac{A-200}{50}\right\rceil \quad (A\ge 200) 其中 AA 為樓地板面積,NN 為滅火器具數;面積未達 200 平方公尺時,設置 2 具。

  2. 天然氣儲槽及可燃性高壓氣體儲槽 每座儲槽應設置 3 具以上。

  3. 配置距離與作業空間 儲存場所任一點至滅火器的步行距離應在 15 公尺以下,且滅火器不得妨礙出入作業。

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第 二 題25 分

有一乙醇儲桶,其長 3 m3\ \mathrm{m}、寬 2 m2\ \mathrm{m}、高 1.8 m1.8\ \mathrm{m},放置於樓地板面,現擬採二氧化碳局部放射設計(高壓),其所需滅火藥劑量為何?

若長邊靠牆且寬邊距另一牆 0.4 m0.4\ \mathrm{m},其所需滅火藥劑量為何?

其滅火藥劑儲存容器,設置規定為何?

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核心觀念

本題依命題當年(民國 111 年)《各類場所消防安全設備設置標準》第 83 條,計算二氧化碳局部放射的滅火藥劑量。乙醇屬易燃性液體;此題依「前目以外」的防護對象,採假想防護空間體積法:

W=QV×K,Q=8−6aAW=Q V\times K,\qquad Q=8-6\frac{a}{A}

其中,WW 為所需二氧化碳量(kg),VV 為假想防護空間體積(m³),aa 為防護對象周圍實存牆壁面積合計(m²),AA 為假想防護空間牆壁面積合計(m²)。高壓式的追加倍數 K=1.4K=1.4。

假想防護空間是距防護對象任一點 0.60.6 m 範圍內的空間。儲桶放在樓地板上,因此地板作為下界,不再向下延伸 0.60.6 m。

解題方法

第一種情況:儲桶四周沒有題目所述的牆面限制。假想空間長、寬各增加 0.60.6 m,頂部高出儲桶 0.60.6 m:

V=(3+1.2)(2+1.2)(1.8+0.6)=4.2×3.2×2.4=32.256 m3V=(3+1.2)(2+1.2)(1.8+0.6) =4.2\times3.2\times2.4 =32.256\ \mathrm{m^3}

周圍沒有實存牆壁,故 a=0a=0,所以:

Q=8−60A=8 kg/m3Q=8-6\frac{0}{A}=8\ \mathrm{kg/m^3}

套用高壓式追加倍數:

W=8×32.256×1.4=361.27 kgW=8\times32.256\times1.4 =361.27\ \mathrm{kg}

因此,所需滅火藥劑量約為 361.3 kg。

第二種情況:長邊靠牆,且寬邊距另一牆 0.40.4 m。依假想防護空間的 0.60.6 m 範圍,靠牆側不再向牆外延伸;距牆 0.40.4 m 的一側只延伸至牆面。假想空間尺寸為長 4.24.2 m、寬 3.03.0 m、高 2.42.4 m,因此:

V=4.2×3.0×2.4=30.24 m3V=4.2\times3.0\times2.4 =30.24\ \mathrm{m^3}

假想空間壁面積合計包含四周側面與頂面:

A=2(4.2+3.0)×2.4+(4.2×3.0)=47.16 m2A=2(4.2+3.0)\times2.4+(4.2\times3.0) =47.16\ \mathrm{m^2}
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第 三 題25 分

海龍替代品滅火藥劑中,請說明 IG541、IG100、IG01、FM200(HFC-227ea)及 FE-25(HFC-125)之成分與化學式?

若 IG541 之滅火設計濃度為 0.40.4(40%)、FE-25 滅火設計濃度為 0.080.08(8%)且 NOAEL 為 0.0750.075(7.5%),試問若此二化學藥劑放射時,才發現有人員受困於放射現場,此時救災人員所需配戴呼吸防護器具有何差異並請說明原因?

又此二滅火藥劑之主要滅火原理之差異為何?

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核心觀念

本題考查海龍替代品的藥劑成分與化學式、惰性氣體與含氟烴類藥劑的滅火機理差異,以及藥劑放射後進入現場救人的呼吸防護原則。

NOAEL 是「未觀察到不良反應濃度」;藥劑濃度高於 NOAEL,代表已超過可不引起不良反應的濃度基準,不能據此認定人員可安全暴露。IG-541 的主要立即危險則是降低環境氧氣濃度。

成分與化學式

藥劑成分化學式或組成表示
IG-541氮氣 52%、氬氣 40%、二氧化碳 8%(體積比)N2N_2、ArAr、CO2CO_2 混合氣體
IG-100氮氣N2N_2
IG-01氬氣ArAr
FM-200(HFC-227ea)七氟丙烷C3HF7C_3HF_7,結構式可寫為 CF3CHFCF3CF_3CHFCF_3
FE-25(HFC-125)五氟乙烷C2HF5C_2HF_5,結構式可寫為 CHF2CF3CHF_2CF_3

IG-541、IG-100、IG-01 是惰性氣體藥劑;FM-200 與 FE-25 是含氟烴類藥劑。

解題方法:判斷呼吸防護器具

題目給定兩種藥劑的放射濃度,應分別判斷現場主要危害,再決定救災人員的呼吸防護方式。

IG-541:氧氣濃度大幅降低

IG-541 放射濃度為 40%,表示原有空氣被藥劑置換。假設原空氣氧氣濃度約為 21%,放射後氧氣濃度約為:

21%×(1−0.40)=12.6%21\% \times (1-0.40)=12.6\%

12.6% 的氧氣濃度已不足以供人員安全呼吸;IG-541 中的二氧化碳也會刺激呼吸。因此救災人員必須使用正壓式空氣呼吸器(SCBA),以獨立氣源供氣。濾毒式面具不能補充氧氣,不適用於缺氧環境。

FE-25:濃度超過 NOAEL

FE-25 放射濃度為 8%,題目所給 NOAEL 為 7.5%,因此:

8%>7.5%8\% > 7.5\%
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第 四 題25 分

某光電廠之製程中會使用到如三甲基鋁等禁水性物質,此場所外牆為非防火構造,長 40 m40\ \mathrm{m}、寬 15 m15\ \mathrm{m},試求此場所所需的最低滅火效能值為多少?

如欲採用膨脹蛭石為其滅火設備(第五種滅火設備),則需設置多少公升的膨脹蛭石?

若該製造場所依國際保險公司要求將外牆改為防火構造,則需設置多少公升的膨脹蛭石?

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核心觀念

本題考《各類場所消防安全設備設置標準》對公共危險物品製造或處理場所的第五種滅火設備,如何依樓地板面積核算最低滅火效能值,以及如何將效能值換算成膨脹蛭石用量。

以命題當年(民國 111 年)法規為準:

  • 依《各類場所消防安全設備設置標準》第 199 條,公共危險物品製造或處理場所的建築物,外牆為非防火構造者,總樓地板面積每 50 m250\ \mathrm{m^2}(含未滿)須有一滅火效能值;外牆為防火構造者,每 100 m2100\ \mathrm{m^2}(含未滿)須有一滅火效能值。
  • 依同標準第 200 條,膨脹蛭石每 160 L160\ \mathrm{L} 為一滅火效能值。
  • 「含未滿」表示不足一個面積級距時仍須計入一個效能值,因此計算結果要向上取整。

解題方法

先算場所樓地板面積,再依外牆構造套用每一滅火效能值的面積級距,最後乘以每一效能值所需的膨脹蛭石容量。

場所面積為:

40 m×15 m=600 m240\ \mathrm{m}\times 15\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{m^2}

外牆為非防火構造

每 50 m250\ \mathrm{m^2}(含未滿)需一滅火效能值:

⌈60050⌉=12 滅火效能值\left\lceil \frac{600}{50}\right\rceil=12\ \text{滅火效能值}

膨脹蛭石用量:

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