114 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

114 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

請比較二氧化碳、惰性氣體及鹵化烴滅火設備採全區放射方式之安全裝置設置規定為何?

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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》對全區放射式氣體滅火設備的安全裝置要求。作答時應分清二氧化碳、惰性氣體與鹵化烴的設備特性:二氧化碳著重於延遲放射與人員避難;惰性氣體及鹵化烴則著重防止防護區域壓力上升,並設置放射表示燈。

**以下以命題當年(民國 114 年)法規為準。**相關條文於民國 113 年修正,並自 113 年 7 月 1 日施行。

解題方法與比較

依《各類場所消防安全設備設置標準》第 93 條及第 97 條之 7,逐類整理安全裝置:

設備種類全區放射方式之安全裝置規定
二氧化碳滅火設備1. 自啟動裝置開關或拉桿開始動作起,至儲存容器容器閥開啟止,應設置 20 秒以上遲延裝置。<br>2. 採手動啟動時,應採取措施,確保遲延時間內滅火藥劑不得放射。<br>3. 在防護區域出入口等易於辨認處,設置放射表示燈。
惰性氣體滅火設備1. 依流量計算結果,採取防止防護區域內壓力上升的措施。
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第 二 題25 分

有一室內停車空間,其防護區為 35 m×16 m×5 m35\ \mathrm{m}\times16\ \mathrm{m}\times5\ \mathrm{m},未設自動關閉裝置之開口部面積為 10 m210\ \mathrm{m^2},擬設置全區放射式乾粉滅火設備。

試問:

  1. 所使用之滅火藥劑名稱及分子式為何?
  2. 其所需滅火藥劑量為多少?
  3. 另於 35 ∘C35\,^\circ\mathrm{C} 儲存時,加壓至 150 kgf/cm2150\ \mathrm{kgf/cm^2},所需氮氣之量為多少?

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核心觀念

本題依命題當年(民國 114 年)法規為準,考查《各類場所消防安全設備設置標準》第 99 條、第 101 條及第 104 條:

  • 第 101 條規定,供室內停車空間使用的滅火藥劑以第三種乾粉為限,主要成分是磷酸二氫銨,分子式為 NH4H2PO4\mathrm{NH_4H_2PO_4}。
  • 第 99 條規定,第三種乾粉全區放射時,每立方公尺防護區域需 0.36 kg0.36\ \mathrm{kg},未設自動關閉裝置的開口部每平方公尺另加 2.7 kg2.7\ \mathrm{kg}。
  • 第 104 條規定,加壓式乾粉設備使用氮氣時,在 35 ∘C35\,^\circ\mathrm{C}、大氣壓力(表壓 0 kgf/cm20\ \mathrm{kgf/cm^2})下,每公斤乾粉至少需 40 L40\ \mathrm{L} 氮氣。

解題方法

1. 藥劑名稱及分子式

室內停車空間使用第三種乾粉,故藥劑為磷酸二氫銨,分子式為 NH4H2PO4\mathrm{NH_4H_2PO_4}。

2. 所需乾粉量

先計算防護區體積:

V=35×16×5=2,800 m3V=35\times16\times5=2{,}800\ \mathrm{m^3}

全區放射所需乾粉量:

W體積=2,800×0.36=1,008 kgW_{\text{體積}}=2{,}800\times0.36=1{,}008\ \mathrm{kg}

未設自動關閉裝置的開口部,須另加藥劑量:

W開口=10×2.7=27 kgW_{\text{開口}}=10\times2.7=27\ \mathrm{kg}

因此所需乾粉總量為:

W=1,008+27=1,035 kgW=1{,}008+27=\boxed{1{,}035\ \mathrm{kg}}

3. 氮氣量

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第 三 題25 分

某一發電機房長 6 m6\ \mathrm{m}、寬 5 m5\ \mathrm{m}、高 4 m4\ \mathrm{m},其最低環境溫度 15 ∘C15\,^\circ\mathrm{C},現場設置一座固定於地板之發電機,長 2 m2\ \mathrm{m}、寬 1.5 m1.5\ \mathrm{m}、高 2 m2\ \mathrm{m},及體積為 1,000 L1{,}000\ \mathrm{L} 之柴油儲存槽,現欲設置滅火藥劑為 HFC-227ea 之滅火設備,其滅火設計濃度為 7%7\%。

請估算:

  1. 所需之滅火藥劑量(公斤)?
  2. 假設空氣中氧氣之體積百分比濃度為 21%21\%,試估算藥劑放射後該空間之氧氣濃度體積百分比?
  3. 當排氣量為多少 m3/min\mathrm{m^3/min} 時,人員能在藥劑發射完後 1515 分鐘未穿戴呼吸防護具進入發電機房?

比容積 s (m3/kg)=0.1269+0.0005ts\ (\mathrm{m^3/kg})=0.1269+0.0005t(tt 為防護空間之最低溫度),NOAEL =0.09%=0.09\%。

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核心觀念

本題考查鹵化烴滅火設備的藥劑量、藥劑放射後的氧氣體積百分比,以及排氣稀釋計算。法規依據為《各類場所消防安全設備設置標準》第九十七條之一至第三條;以命題當年(民國 114 年)法規為準。

計算藥劑量時,防護空間淨體積可扣除不滲透且不可移動的固體體積,因此扣除固定於地板的發電機及柴油槽體積。排氣量則採完全混合假設,以排氣後藥劑濃度按指數衰減計算。

解題方法

1. 所需滅火藥劑量

機房體積為:

6×5×4=120 m36\times5\times4=120\ \mathrm{m^3}

發電機體積為 2×1.5×2=6 m32\times1.5\times2=6\ \mathrm{m^3};柴油槽體積為 1,000 L=1 m31{,}000\ \mathrm{L}=1\ \mathrm{m^3}。故防護空間淨體積:

V=120−6−1=113 m3V=120-6-1=113\ \mathrm{m^3}

最低環境溫度 t=15∘Ct=15^\circ\mathrm{C},HFC-227ea 比容積為:

s=0.1269+0.0005t=0.1269+0.0005(15)=0.1344 m3/kgs=0.1269+0.0005t =0.1269+0.0005(15) =0.1344\ \mathrm{m^3/kg}

所需藥劑量公式為:

W=Vs(C100−C)W=\frac{V}{s}\left(\frac{C}{100-C}\right)

代入設計濃度 C=7%C=7\%:

W=1130.1344(7100−7)≈63.23 kgW=\frac{113}{0.1344}\left(\frac{7}{100-7}\right) \approx63.23\ \mathrm{kg}

2. 放射後氧氣濃度

假設藥劑放射後占空間體積的 7%7\%,氧氣所占比例相應稀釋為原來的 93%93\%:

21%×(1−0.07)=19.53%21\%\times(1-0.07)=19.53\%
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第 四 題25 分

依各類場所消防安全設備設置標準規定,第五種滅火設備除滅火器外之其他設備,其滅火效能值如何核算?其至防護對象之防護距離要求與現場應備有之工具為何?

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核心觀念

本題依《各類場所消防安全設備設置標準》第 197、200、225 條作答,以命題當年(民國 114 年)法規為準。第五種滅火設備包含滅火器、水桶、水槽、乾燥砂、膨脹蛭石或膨脹珍珠岩;本題問的是滅火器以外四種設備的滅火效能值換算,以及設置距離和工具。

解題方法

依第 200 條,將各設備的容量換算為滅火效能值:

設備滅火效能值換算
八公升消防專用水桶每三個為一滅火效能值
水槽每八十公升為一點五滅火效能值
乾燥砂每五十公升為零點五滅火效能值
膨脹蛭石或膨脹珍珠岩每一百六十公升為一滅火效能值

若題目給定容量,可依比例換算:例如水槽容量為 VV 公升,滅火效能值為 1.5×V/801.5 \times V/80;乾燥砂為 0.5×V/500.5 \times V/50。

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