115 消防設備人員高等考試 消防設備師 警報系統消防安全設備 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生對火警自動警報設備之「火警分區劃定準則」、「挑高場所探測器高度與特性適用性」，以及「大型危險物品室外儲槽之火警探測工程設計」之整合應用能力。涉及法規以命題當年（民國 115 年）之《各類場所消防安全設備設置標準》及《公共危險物品及可燃性高壓氣體製造儲存處理場所設置標準暨安全管理辦法》為準。

1. 火警分區劃定規定（《各類場所消防安全設備設置標準》第 112 條）：

• 樓層原則：每一火警分區不得超過一樓層。
• 面積限制：每一分區樓地板面積不得超過 $600\text{ m}^2$。若主要出入口得直接觀察該樓層任一角落者，得擴大至 $1{,}000\text{ m}^2$（本題無法直接觀察，故不得擴大，基準上限為 $600\text{ m}^2$）。
• 邊長限制：每一分區之任何一邊長不得超過 $50\text{ m}$；但設有「光電式分離型探測器」者，邊長得放寬至 $100\text{ m}$ 以下。

2. 探測器裝置高度與場所特性限制（《各類場所消防安全設備設置標準》第 116 條、第 120 條）：

• 裝置高度在 $15\text{ m}$ 以上、未滿 $20\text{ m}$（本題高度為 $18\text{ m}$）之場所，法規允許設置之探測器種類為：
• 光電式分離型探測器（一種）
• 火焰式探測器（紫外線式、紅外線式、複合式）
• 光電式局限型探測器（一種）
• 離子式局限型探測器（一種）
• 場所若屬「熱、煙易擴散場所」，高空熱羽流（Thermal Plume）易受空氣捲吸稀釋，且可能產生熱分層現象（Thermal Stratification），因此依燃燒物理與警報工程學，應優先選用不依賴對流蓄積之光學輻射探測器。

3. 室外儲槽火警探測系統設計考量：

• $8{,}000\text{ kL}$（公秉）屬大型公共危險物品液體儲槽（通常為浮頂槽或固定頂槽）。
• 探測系統須具備本質安全或耐壓防爆（Ex d / Ex i）、耐候防腐蝕（IP66/IP67）、抗日光與環境干擾（Solar-blind / Triple IR）、適應浮盤升降幾何死角，並具備聯動泡沫滅火與水霧冷卻系統之可靠度。

解題方法

第一子題：工廠火警分區數量計算與探測器種類選定（15 分）

1. 火警分區數量計算

• 廠房基本幾何數據：
• 長度 $L = 80\text{ m}$
• 寬度 $W = 60\text{ m}$
• 總樓地板面積 $A = 80\text{ m} \times 60\text{ m} = 4{,}800\text{ m}^2$
• 面積檢驗： 因主要出入口無法直接觀察該樓層任一角落，依規定單一分區最大面積 $A_{\max} \le 600\text{ m}^2$。 依面積推算之最少分區數： $N_{\text{area}} = \frac{4{,}800\text{ m}^2}{600\text{ m}^2} = 8\text{ 個分區}$
• 邊長與幾何分割檢驗：
• 情況 A（採一般探測器或火焰式探測器，邊長限制 $50\text{ m}$）：
• 長邊 $80\text{ m} > 50\text{ m}$，長邊至少需等分為 2 段以上。
• 寬邊 $60\text{ m} > 50\text{ m}$，寬邊至少需等分為 2 段以上。
• 規劃幾何分割網格：將長邊 $80\text{ m}$ 等分為 4 段（每段 $20\text{ m} \le 50\text{ m}$），寬邊 $60\text{ m}$ 等分為 2 段（每段 $30\text{ m} \le 50\text{ m}$）。
• 形成之網格分區數： $N = 4 \times 2 = 8\text{ 個分區}$
• 每一分區面積： $A_{\text{zone}} = 20\text{ m} \times 30\text{ m} = 600\text{ m}^2 \le 600\text{ m}^2$
• 各邊長均符合 $L \le 50\text{ m}$ 且面積符合 $A \le 600\text{ m}^2$。
• 情況 B（採光電式分離型探測器，邊長放寬至 $100\text{ m}$）：
• 長邊 $80\text{ m} \le 100\text{ m}$、寬邊 $60\text{ m} \le 100\text{ m}$，邊長不需切小於 $50\text{ m}$。
• 但受限於總面積除以單一分區面積上限 $600\text{ m}^2$，分區數仍不得少於： $N = \frac{4{,}800\text{ m}^2}{600\text{ m}^2} = 8\text{ 個分區}$
• 綜合結論：無論探測器邊長是否放寬，該場所至少應劃分 8 個火警分區。

2. 適用探測器種類選定

• 法規符合性（高度 $18\text{ m}$）： 依《各類場所消防安全設備設置標準》第 120 條規定，高度在 $15\text{ m}$ 以上未滿 $20\text{ m}$ 者，法定適用探測器為：

1. 火焰式探測器（紫外線式、紅外線式、複合式）
2. 光電式分離型探測器（一種）
3. 光電式局限型探測器（一種）
4. 離子式局限型探測器（一種）

• 場所環境限制性評估（熱、煙易擴散場所）：
• 挑高 $18\text{ m}$ 且熱煙易擴散，火災初期煙熱羽流上升過程中會大幅捲吸冷空氣，導致煙濃度稀釋、溫升不明顯，並極易形成「熱分層現象」，使煙氣無法順利抵達天花板。因此，局限型煙探測器（光電式、離子式一種）極難在火災初期有效蓄積動作。
• 光電式分離型探測器雖具備長距離光束監控能力，但在嚴重擴散與氣流擾動下，減光率累積亦相對遲緩。
• 最適適用種類：火焰式探測器（Flame Detector）。火焰式探測器藉由感測燃燒火焰輻射出的特定光譜（如 UV 或 IR），光速直線傳播，完全不受天花板挑高熱對流阻滯及氣流稀釋擴散之影響，反應最迅速，為本場所實務上之最優選；次選為光電式分離型探測器（一種）。

第二子題：8,000 公秉室外油槽火警探測系統之考量（10 分）

對於容量高達 $8{,}000\text{ kL}$ 之大型室外危險物品儲槽，火警探測系統設計應從儲槽結構型式、探測器選型、環境防護耐受性、監測涵蓋度及系統聯動等構面完整考量：

1. 儲槽結構型式與對應探測機制

• 外浮頂儲槽（External Floating Roof Tank）：
• 火災高風險區集中於浮盤與槽壁間的「環形密封區（Rim Seal Area）」。
• 核心探測：應沿浮頂周邊密封墊圈上方裝設線型定溫感溫線（Linear Heat Detection Cable）或分散式光纖測溫系統（DTS），進行 $360^\circ$ 貼身不間斷環形監控，能在密封圈出現微小局部燃燒時即刻定位警報。
• 固定頂儲槽（Cone/Dome Roof Tank）：
• 火災易發生於氣相空間、呼吸閥（Breather Valve）周遭或液面全面燃燒。
• 核心探測：於槽壁頂部、維修平台或呼吸閥排氣口周圍，設置多頻譜光學火焰探測器監控液面及洩壓口。

核心觀念

本題以命題當年（民國 115 年）消防法規為準，測驗「瓦斯漏氣火警自動警報設備」之三大核心領域：

1. 設置法規（物理特性與幾何配置）：依據《各類場所消防安全設備設置標準》第 140 條，液化石油氣（LPG）主要成分為丙烷與丁烷，氣體對空氣之比重大於 $1$（較空氣重），洩漏後沉降並滯留於地表，故其檢知器或吸氣口需採「低位、近距」之配置準則。
2. 檢修實務（性能檢查之標準作業程序）：依據《消防安全設備檢修基準》第十一章「瓦斯漏氣火警自動警報設備」，執行檢知器加壓動作試驗時之作業步驟、試驗用氣體選用原則與現場防爆安全管制。
3. 性能判讀與應答時間判定：依據《消防安全設備檢修基準》與《瓦斯漏氣火警受信總機認可基準》，檢知器之動作時間基準為 $20$ 秒以內；若無動作確認燈，信號需經受信總機確認，其容許時間上限為「檢知器動作時間基準（$20$ 秒）」加上「受信總機之公稱延遲時間（法規上限為 $60$ 秒）」，整體容許時間上限為 $80$ 秒。

解題方法

第一小題：液化石油氣檢知器之裝置規定（5 分）

依據《各類場所消防安全設備設置標準》第 140 條第 1 款規定，燃氣對空氣之比重大於 1 者，其檢知器裝置規定如下：

1. 垂直安裝高度：檢知器下端，應設在距離樓地板面 $30\text{ cm}$ 以內。
2. 水平裝置距離：檢知器應設在瓦斯燃燒器具或瓦斯配管貫穿牆壁處，水平距離 $4\text{ m}$ 以內。
3. 吸氣式檢知器規定：若使用吸氣式檢知器，其吸氣口應設在距瓦斯燃燒器具或瓦斯配管貫穿牆壁處水平距離 $4\text{ m}$ 以內，且吸氣口位置應在距離樓地板面 $30\text{ cm}$ 以內。
4. 免設條件：設有防阻氣體滯留之有效障礙物或吸氣口時，不受水平距離 $4\text{ m}$ 之限制。
5. 位置禁忌（重要環境限制）：不得設於下列場所（避免誤報或失效）：

• 通風良好之處（如門、窗、出風口等出入口周圍 $1.5\text{ m}$ 以內氣流直吹處）。
• 水氣、油煙嚴重滯留或高溫環境（如蒸氣排氣口、爐具正上方）。

第二小題：性能檢查之檢查方法及注意事項（10 分）

依據《消防安全設備檢修基準》之性能檢查規範，針對瓦斯漏氣檢知器之動作試驗，其方法與注意事項如下：

1. 檢查方法（標準程序）

1. 外觀與電源監視確認：檢查檢知器外觀有無髒污、破損或孔洞阻塞，並確認電源監視燈（綠燈）正常點亮。
2. 試驗氣體注入：使用專用之加壓試驗器及符合該場所氣體種類之試驗用瓦斯（異丁烷或丙烷稀釋氣體），以規定之治具及流量對準檢知器之檢知孔（吸氣口）注入。
3. 時間測定與信號動作確認：

• 自注入試驗氣體開始，同步以碼錶計時。
• 觀察並記錄檢知器（或中繼器）之「動作確認燈」（紅燈）是否點亮。
• 確認受信總機之回路表示燈（分區燈）、瓦斯漏氣表示燈點亮，且主音響及地區警報裝置發出警報聲響。

4. 自動遮斷閥連動確認：若系統設有瓦斯緊急自動遮斷裝置，確認動作信號輸出正常。
5. 復歸試驗：停止注入試驗瓦斯並待氣體散去後，確認檢知器自動復歸，受信總機能正常復歸並恢復常態監視狀態。

2. 注意事項

1. 嚴禁明火與防爆管制：測試現場嚴禁煙火、吸菸或使用非防爆電氣開關；現場應備妥手提式滅火器，嚴禁使用打火機或未經稀釋之生瓦斯直接噴灑，以免引起火災爆炸或損毀半導體感知元件。
2. 試驗氣體選用管制：必須使用原廠指定或符合認可規範之校正試驗氣體（濃度通常在爆炸下限 LEL 之 $25\%$ 以下），避免過高濃度氣體導致感測器老化或「氣體中毒」。
3. 預先通報與連動隔離：測試前應先知會場所管理權人及現場廚房作業人員；若警報連動瓦斯緊急自動遮斷閥或排風設備，為免中斷現場正常營運供氣，應先依程序切離連動開關或指派專人監控。
4. 通風防沉降措施：因液化石油氣比重大於 1，測試釋出之氣體易沉積於廚房地板低窪處，試驗完畢後應加強地面排氣與通風，防止氣體殘留造成連續誤警報。

第三小題：無動作確認燈時之判定方法及結果（10 分）

1. 判定方法與數學推導

依據《消防安全設備檢修基準》第十一章「瓦斯漏氣火警自動警報設備」性能檢查標準：

核心觀念

本題評量考生對於高科技電子廠房特殊環境之火災防護法規、火警探測物理機制及工程實務之掌握度，核心架構涵蓋三大法規與學理基礎（本題以命題當年民國 115 年之法規為準）：

1. 火災探測物理機制與氣流動力學：

• 傳統探測器（感熱、偵煙）屬於「被動擴散式」，極度依賴燃燒熱浮力所驅動之煙羽流（Plume）自然擴散；在潔淨室等高換氣率（Air Changes per Hour, ACH）與垂直單向流（Laminar Flow）環境下，熱煙極易被吹散稀釋或產生層化效應（Stratification），導致傳統探測器失效。
• 吸氣式偵煙探測系統（Aspirating Smoke Detection, ASD）屬於「主動抽氣式」，具備極高靈敏度（雷射粒子計數或高靈敏光散射技術），能在熱裂解陰燃（Incipient/Smoldering stage）階段即主動採樣分析，達成極早期火災預警（Very Early Warning Fire Detection, VEWFD）。

2. 免設消防安全設備之法定對價要件：

• 依據《潔淨區消防安全設備設置要點》第九點，考量潔淨室特殊氣流與嚴苛防塵需求，排煙系統之運作可能擾動潔淨環境造成嚴重晶圓污染，故以「極早期主動偵測（ASD）＋快速反應自動滅火（撒水）＋優良建築防火避難性能」為對價，准予免設「排煙設備」。

3. 單層型式潔淨區警報設備設置標準：

• 依據《潔淨區消防安全設備設置要點》第七點（民國 115 年 4 月修正發布之最新規範）及《各類場所消防安全設備設置標準》第一百十五條，落實火警自動警報設備之法條豁免（排除風機過濾機組 FFU 與格子樓板開口距離限制），並精確配置吸氣式取樣管網（靈敏度、取樣孔防護面積、空氣傳送時間、取樣位置）。

解題方法

1. 子題一（差異比較）： 採用「動作原理（主動 vs. 被動）」與「適用環境物理特性（高挑空／高氣流／極端環境 vs. 傳統一般空間）」雙軸對比，以系統化矩陣歸納，條理分明。
2. 子題二（免設規定）： 精準鎖定法源《潔淨區消防安全設備設置要點》第九點，明確指出免設設備名稱（排煙設備），並將法定「四項並行生效」條件以條列方式完整呈現，不可遺漏任何一款。
3. 子題三（單層型式潔淨區相關規定，15 分高配分）： 依據《潔淨區消防安全設備設置要點》第七點之條文架構，分為四個層次開展作答：

• 系統規劃原則：依循環氣流特性設置與總機移報整合。
• 火警自動警報設備之特殊限制排除：引用《各類場所消防安全設備設置標準》第一百十五條第一款及第三款之排除規定。
• 吸氣式偵煙探測系統技術規範：精準寫出法定數據（警示靈敏度 $<0.65\text{ \% obs/m}$、警報靈敏度 $<3.2\text{ \% obs/m}$、取樣孔防護面積、空氣傳送時間 60 秒／120 秒、取樣管安裝高度 80 cm 內且避開樑下、氣流監測與流體動力學軟體計算）。
• 最佳火災偵測效果之實務設計：結合單層垂直下吹氣流之工程特性，說明「潔淨室天花板頂部」與「下方回風路徑／混氣前」之立體多層次防護配置。

解題技巧與常見陷阱

1. 混淆免設標的（重大陷阱）： 部分考生誤以為裝設吸氣式偵煙系統可以免設「火警自動警報設備」或免設「自動撒水設備」。實則不然，《潔淨區消防安全設備設置要點》第九點所免除的設備為**「排煙設備」，且「吸氣式系統」與「自動撒水設備」均為免設排煙設備的必備前置條件**。
2. 法規數值記憶口訣：

• 免設排煙四要件：「防、距、吸、撒」（防火構造、避難距離、吸氣式系統、撒水設備）。
• 吸氣式系統核心數據：
• 靈敏度：「六五警示、三二警報」（警示 $<0.65\text{ \% obs/m}$，警報 $<3.2\text{ \% obs/m}$）。
• 取樣孔面積：「潔淨三六、回風是一」（潔淨室 $\le 36\text{ m}^2$，回風豎井／乾盤管 $\le 1\text{ m}^2$，下回風層 $\le 10\text{ m}^2$）。
• 傳送時間：「豎井六十、其他百二」（回風豎井／冷卻乾盤管 $\le 60\text{ s}$，其餘區域 $\le 120\text{ s}$）。

3. 注意條文排除限制： 潔淨室天花板多布滿風機過濾機組（FFU），若強行適用《各類場所消防安全設備設置標準》第一百十五條「距離換氣口 1.5 公尺以上」規定，將導致探測器無處可裝。答題時務必寫出該要點「不受第一百十五條第一款及第三款限制」，方能展現專業度。

【答案】

一、吸氣式偵煙探測系統與傳統探測器在動作原理及適用場所之差異

核心觀念

本題以命題當年（民國 115 年）法規為準，核心在於測驗消防設備師對於火警探測器在**製造出廠之實驗室檢驗（認可基準）與現場安裝後之維護查驗（檢修基準）**兩者在試驗原理、合格判定標準與蓄積機能計算之差異與整合能力。涉及法規與核心定義如下：

1. 《火警探測器認可基準》之光電式局限型靈敏度試驗：

• 試驗目的：於靈敏度試驗裝置（風洞）內模擬特定風速與煙濃度，驗證探測器是否在應動作的濃度下迅速報警（動作試驗），並在低於火災閾值的微量煙霧下不致誤報（不動作試驗）。
• 煙濃度計量單位：採用每公尺減光率（$\%/\text{m}$）。
• 蓄積機能時間加計：具有蓄積時間之探測器，其動作試驗之判定容許時間應加計其「標稱蓄積時間（公稱蓄積時間）」。

2. 《消防安全設備及必要檢修項目檢修基準》之性能檢查：

• 探測器於現場無法建立精確之氣流風洞與定量減光率，故採用攜帶式「加煙試驗器」對探測器本體注煙。
• 判定標準聚焦於探測器之反應靈敏度與蓄積時限控制，確保現場火災信號發報時間符合系統防護要求。

解題方法

子題一：光電式局限型探測器靈敏度試驗相關規定剖析

從《火警探測器認可基準》切入，架構分為「試驗環境條件」、「動作試驗」與「不動作試驗」三大維度：

1. 試驗設備與環境：探測器置於靈敏度試驗裝置內，氣流風速控制於 $20\text{ cm/s} \sim 40\text{ cm/s}$ 之常溫常壓環境，通入均勻混合之煙氣流（通常以燈油燃燒生成）。
2. 動作試驗：將探測器導入規定動作濃度之煙氣流，檢測其能否於規定時限內動作發出火災信號。一般型基準時限為 $30$ 秒以內；具蓄積機能者，時限為 $30\text{ 秒} + \text{標稱蓄積時間}$。
3. 不動作試驗：將探測器導入規定不動作濃度之煙氣流，檢測其於 $5$ 分鐘內是否保持不動作，以確認其耐誤報性能。
4. 種別濃度分類：光電式局限型區分為 1 種、2 種、3 種，依減光率梯度遞增。

子題二：1 種探測器（標稱蓄積時間 $20$ 秒）之試驗標準計算

• 條件給定：光電式局限型 1 種，標稱蓄積時間 $t = 20\text{ 秒}$。
• 動作試驗：
• 氣流風速：$20\text{ cm/s} \sim 40\text{ cm/s}$。
• 煙濃度：每公尺減光率 $5\%$。
• 合格時限推導： $T_{\text{動作}} \le 30\text{ 秒} + t = 30\text{ 秒} + 20\text{ 秒} = 50\text{ 秒}$ 探測器導入氣流後，應於 $50$ 秒以內動作，且於標稱蓄積時間 $20$ 秒內不得發出火警信號。
• 不動作試驗：
• 氣流風速：$20\text{ cm/s} \sim 40\text{ cm/s}$。
• 煙濃度：每公尺減光率 $2.5\%$。
• 合格時限：連續通入氣流 $5$ 分鐘（$300$ 秒）以內不得動作。

子題三：現場「檢修基準」之性能檢查判定標準

• 依據《消防安全設備及必要檢修項目檢修基準》火警自動警報設備篇：
• 使用工具：加煙試驗器。
• 判定方法：非蓄積型局限型探測器應於加煙後 $30$ 秒內動作；蓄積型探測器則應於「標稱蓄積時間加上 $30$ 秒以內」動作。
• 動作時效推算：$T \le 20\text{ 秒} + 30\text{ 秒} = 50\text{ 秒}$
• 下限防呆機制：具蓄積機能者，動作時間不得小於標稱蓄積時間（$20$ 秒），故判定範圍為 $20\text{ 秒} \le T \le 50\text{ 秒}$，且動作時本體確認燈及受信總機火警表示燈、分區表示燈均應正確動作。

解題技巧

1. 光電式減光率記憶口訣（動作與不動作等差減半律）：

• 動作濃度：1 種為 $5\%$、2 種為 $10\%$、3 種為 $15\%$（每種依序加 $5\%$）。
• 不動作濃度：剛好為動作濃度之一半，即 1 種為 $2.5\%$、2 種為 $5\%$、3 種為 $7.5\%$。

2. 試驗時間特徵記憶：