107 警察升官等考試警正 消防人員 火災與爆炸基礎理論與實務 考古題詳解

核心觀念

本題旨在測驗消防指揮官與搶救人員於面對高危險性工廠（如印刷電路板 PCB 製造廠）火災時，落實內政部消防署所訂定之「危害性化學品災害搶救標準作業程序」（H.A.Z.M.A.T. 原則）的實務運作能力。

• 法規與規範依據：本題以命題當年（民國 107 年）內政部消防署頒布之《危害性化學品災害搶救標準作業程序》為準（現行法已於民國 108 年修正《消防法》，增訂資訊權、退避權及調查權等「消防生命三權」，並修訂《毒性及關注化學物質管理法》）。
• 核心架構：H.A.Z.M.A.T. 包含危害辨識（Hazard identification）、行動方案（Action plan）、區域管制（Zoning）、建立管理系統（Managing the incident）、請求支援（Assistance）與善後處理（Termination）。本題限縮針對危害辨識、行動方案、區域管制等前三大關鍵程序作答。

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解題方法

本題為標準的制度型申論題，作答切入點應嚴格扣合題目指定的三大構面，採取「階段目的 $\rightarrow$ 具體操作程序 $\rightarrow$ 實務執行要點」的階層式條列法進行論述：

1. 危害辨識（H）：由外而內、由遠及近，依據「感官認知 $\rightarrow$ 標誌標示 $\rightarrow$ 書件圖表 $\rightarrow$ 儀器偵測 $\rightarrow$ 諮詢關係人」之邏輯展開。
2. 行動方案（A）：從「風險評估 $\rightarrow$ 防護裝備選定 $\rightarrow$ 搶救戰術擬定（攻擊、防禦、非介入） $\rightarrow$ 滅火藥劑選用」層層推導。
3. 區域管制（Z）：落實「熱區、暖區、冷區」之三區劃分標準、功能定位、管制站與除污走廊之設置原則。

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選項分析

本題為申論題型，無選項。評分關鍵在於能否將實務搶救步驟轉化為層次分明、術語精準的條列規範，避免僅以泛泛之詞帶過。若誤將 M（管理）、A（支援）、T（善後）混入作答，將稀釋重點而難獲高分。

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解題技巧

1. 記憶口訣與實務對應：

• 危害辨識六大途徑：容器特徵、標示標語（NFPA 704、UN編號）、安全資料表（SDS/MSDS）、偵檢儀器、詢問現場廠方、感官徵候。
• 戰術決策三模式：進攻（Offensive）、防禦（Defensive）、非介入／退避（Non-intervention）。
• 分區管制三色原則：熱區（紅，危險污染區）、暖區（黃，除污緩衝區）、冷區（綠，指揮支援區）。

2. 避免答題陷阱：

• 危害辨識不可忽略「安全距離」，嚴禁直接盲目進入未明化學品現場聞嗅。
• 行動方案切勿只寫「射水滅火」；PCB 廠常存有大量強酸、強鹼、過氧化物及禁水性金屬化學品，必須強調「禁水物質確認」與「泡沫/乾粉/水霧等藥劑選用」。
• 區域管制必須提及「出入口管制點（Check point）」與「除污站（Decon corridor）」的設置位置（暖區），否則失之完備。

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【答案】

危害性化學品災害現場搶救標準作業程序（H.A.Z.M.A.T.）中，有關危害辨識、行動方案、區域管制之具體程序說明如下：

一、危害辨識（Hazard Identification, H）程序

搶救人員抵達現場時，應於上風處保持安全距離，透過下列程序迅速確認危害物種類、數量與危險特性：

1. 收集標示與外觀特徵：

• 觀察儲存容器外觀、形狀、材質及標誌（如高壓槽車、固定儲槽、圓桶、防爆鋼瓶）。
• 查看聯合國危險貨物編號（UN 編號）、NFPA 704 鑽石危害識別標誌、GHS 化學品全球調和系統危害圖式及危害性化學品告示板。

2. 調閱文件與安全資料：

核心觀念

本題旨在測驗建築防火避難工程學之核心理論——「性能化防火避難安全評估」（Performance-based Egress Safety Assessment）。涉及的核心概念、定義與法規標準如下：

1. 基本物理量定義：

• ASET（Available Safe Egress Time，可行安全避難時間／可供避難時間）：自起火點燃（$t = 0$）起，至居室或建築空間因火災產物（煙、熱、有毒氣體）蓄積而達到人體生理「可承受極限」（Tenability Limit）所經歷的時間。
• RSET（Required Safe Egress Time，必要安全避難時間／需用避難時間）：自起火點燃（$t = 0$）起，建築物內部人員接收訊息、確認火警、採取行動，直到完全疏散離開該危險空間進入安全區域所經歷的時間。
• 安全餘裕（Safety Margin, $t_{\text{margin}}$）：$t_{\text{margin}} = ASET - RSET$。

2. 法規與技術依據（以命題當年民國 107 年法規為準）：

• 依據《建築技術規則》建築設計施工編第三編之一「建築物防火避難性能設計評定」及內政部頒訂之《建築物防火避難性能設計計畫書認可要點》。（現行法規架構與認可標準已陸續修訂，但 ASET/RSET 核心物理架構與評價原則維持一致）。
• 居室空間評定標準通常以「煙層下降未達避難安全限界高度（通常為樓地板上方 $1.8\text{ m}$）」為最主要的幾何控制指標。

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解題方法

本題為標準的申論型題型，作答應從「時間序列結構化圖解」、「定義數學化與物理意義剖析」及「實務工程判斷指標」三個維度依序開展：

1. 時間序列繪圖： 採用上下對齊的雙軌時間軸（火災發展軸 vs. 人員避難歷程軸），清楚交代起火基準點（$t = 0$）、各階段子時間節點，以及最終兩軸交會所形成之「安全餘裕時間（Safety Margin）」。
2. 公式拆解： 將 RSET 拆解為標準四階段：探知時間（$t_{\text{det}}$）、警報時間（$t_{\text{alarm}}$）、避難開始準備／反應時間（$t_{\text{pre}}$）與人員移動時間（$t_{\text{move}}$），並用公式呈現。
3. 實務安全評判： 區分為「時間判準」（宏觀驗證：$ASET > RSET$ 或安全係數要求）與「環境物理判準」（微觀生理耐受極限：煙層高度、輻射熱、溫度、能見度、有毒氣體 $FED$）。

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選項分析

本題為申論試題，非選擇題，故無個別單選選項；閱卷評分點之結構剖析如下：

• 子題一：繪出時間序列並說明 ASET 與 RSET 意義
• 滿分關鍵：時間圖中必須清楚展示 $t = 0$ 點，RSET 必須細分成四個階段的時間加總；ASET 之終點必須標示為「可承受極限（Tenability Limit）」，且兩者差額須清楚標示為安全餘裕（Safety Margin）。若未交代起火至探知的時間差，或直接將 RSET 起點誤寫為發報時間，均會被扣分。
• 子題二：避難性能設計實務上如何評判居室避難安全
• 滿分關鍵：不可僅寫「$ASET > RSET$」這句空話，必須說明實務工程上如何界定居室的「安全」（即空間內最後一人離開居室出入口的瞬間，居室內部環境仍處於安全限界以上），並具體列出各項物理量耐受標準（如煙層下降高度 $1.8\text{ m}$、熱輻射通量 $2.5\text{ kW/m}^2$ 等）。

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解題技巧

1. 繪圖技巧： 申論卷上繪製時間序列時，務必將兩條時間軸上下並列，刻度起點對齊於同一垂直線（$t=0$）。利用虛線垂直投影標明時間區段，閱卷老師一眼即可確認考生的空間與時序觀念完整。
2. 陷阱提示：

• 常見陷阱 1：誤將 ASET 終點當作「建築物結構倒塌」或「完全燃燒」，正確應為「達到人體生理危害之可承受極限（Tenability Limit）」，此時建物結構多半完好，但人已無法存活。
• 常見陷阱 2：計算 RSET 時遺漏火災初期的「感知前延遲」與「反應時間」，僅計算人員步行的「移動時間」，這是實務模擬最嚴重的設計失誤。

3. 驗證判據記憶口訣： 「時差正、煙層高、輻射小、低溫保、視線清、毒氣少」——對應時間餘裕、煙層高度、輻射強度、氣體溫度、能見度與有毒氣體分數。

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【答案】

一、從火災起火至可承受極限之時間序列圖

在建築防火避難安全評估中，火災發展與人員避難之時間歷程序列如下圖所示：

核心觀念

本題旨在測驗考生對於火災學（Fire Dynamics）中​「燃燒生成物——煙（Smoke）」之物理化學本質與​「火場生理與物理危害機制」​的掌握程度。

1. 煙的定義與三相組成：煙並非單純的氣體，而是燃燒或熱裂解反應下，懸浮於氣相介質中之「固體微粒」、「液體微滴」與「混合氣體」之多相懸浮系統（Aerosol）。
2. 濃煙的危害機制：火災統計中 70%～80% 罹難者死於濃煙毒氣與缺氧。其危害涵蓋減光遮蔽性（能見度驟降）、毒性與化學窒息性、刺激性與腐蝕性、高溫熱危害及心理恐慌五大面向。

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解題方法

本題為標準的火災學申論題，採​「二段式架構」​切入，論述層次分明：

1. 破題與第一部分（煙的組成）：

• 採物理相態分類法（固相、液相、氣相）​展開，清楚界定固體顆粒（未燃碳、灰燼）、液滴（焦油、水凝結物）及氣體產物（完全／不完全燃燒氣體、熱裂解氣體），避免混淆遺漏。

2. 第二部分（濃煙的危害作用）：

• 採火災學經典之​「五大危害面向」​論述，結合物理特性（能見度衰減、熱對流）、生理病理機轉（血紅素結合、細胞呼吸鏈阻斷、呼吸道水腫）與心理行為反應（恐慌失措），展現深厚的專業理論基礎。

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選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。閱卷評分重點在於：

1. 是否完整列舉煙的三相物理組成（固、液、氣），而非僅回答「氣體與灰塵」。
2. 危害作用是否具備火災學與生理學深度（例如：寫出 $CO$ 生成 $COHb$、$HCN$ 抑制細胞色素氧化酶、減光係數與能見度之關係），僅列舉名詞而無生理機轉者無法取得高分。

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解題技巧

1. 記憶口訣：

• 組成架構：「固、液、氣」（固體碳灰、液體焦油水、氣體毒熱烴）。
• 危害五大面向：「光、毒、刺、熱、慌」（減光遮蔽、毒性窒息、刺激腐蝕、高溫灼傷、恐慌混亂）。

2. 常見陷阱：

• 誤將「煙」等同於「氣體」：煙是氣膠（Aerosol），必須強調固相與液相懸浮微粒。
• 遺漏「高溫熱危害」與「減光性」：考生常側重毒氣，而忽略濃煙攜帶大量對流熱吸入會引起喉頭水腫窒息，以及遮光導致避難失敗的致命後果。

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【答案】

一、煙的組成（Composition of Smoke）

煙係物質受熱裂解或燃燒時所產生，並懸浮於空氣介質中之微粒與氣體混合物，其物理化學組成可依相態分為以下三大部分：

1. 固體微粒（Solid Particulates）：

• 碳粒子（Soot / 煤煙）：含碳物質在缺氧或不完全燃燒下熱裂解脫氫凝聚而成，粒徑通常介於 $0.01\,\mu\text{m} \sim 1\,\mu\text{m}$，是造成濃煙黑稠與遮光之主因。
• 無機灰燼（Ash）：不可燃的無機礦物質或殘渣在高溫氣流牽引下飛揚之固態顆粒。

2. 液體微滴（Liquid Droplets）：

• 冷凝水滴（Water Droplets）：燃燒產生的水蒸氣遇冷凝結形成之微小水霧。
• 焦油微滴（Tar Droplets）：高分子有機聚合物熱裂解產生的高沸點碳氫化合物蒸氣，在離開火焰高溫區後凝結成之黏稠液滴。

核心觀念

本題旨在測驗高層建築「正壓安全梯防煙設計」中，防火門開啟推力與門扇兩側壓差之力學關係。本題涉及之法規依據以命題當年（民國 107 年）之《建築技術規則》建築設計施工編及美國國家防火協會標準（NFPA 92 / NFPA 92A）為準；其中規定開啟正壓安全梯防火門之最大推力不得超過 $133\ \mathrm{N}$（即 $30\ \mathrm{lbf}$），以確保火災避難時人員能順利開啟逃生。

1. 開門推力公式（NFPA 92 標準公式）

防火門開啟時，施力者所施加之推力必須同時克服「自動關門器及摩擦阻力」與「門兩側壓差產生之風壓阻力」。其力學關係式為：

$F = F_{dc} + \frac{W \cdot A \cdot \Delta P}{2(W - d)}$

各符號定義及單位如下：

• $F$：總開啟推力（Total door opening force），單位為牛頓（$\mathrm{N}$）。
• $F_{dc}$：克服自動關門器及門鉸鏈摩擦力所需之總力（Force to overcome door closer and friction），單位為牛頓（$\mathrm{N}$）。
• $W$：防火門寬度（Door width），單位為公尺（$\mathrm{m}$）。
• $H$：防火門高度（Door height），單位為公尺（$\mathrm{m}$）。
• $A$：防火門面積（Door area），$A = H \times W$，單位為平方公尺（$\mathrm{m}^2$）。
• $d$：把手施力點距門扇鎖側邊緣之距離（Distance from doorknob to latch edge），單位為公尺（$\mathrm{m}$）。
• $\Delta P$：門兩側之設計壓差（Pressure difference across the door），單位為帕斯卡（$\mathrm{Pa}$）。

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解題方法

步驟一：力矩平衡原理推導

以門扇旋轉之「鉸鏈軸心」為支點，列出靜力平衡之逆力矩與順力矩平衡方程式（$\sum M = 0$）：

1. 壓差合力產生之阻抗力矩： 門兩側壓差 $\Delta P$ 均勻分佈於整面防火門，其產生之垂直總壓力為 $F_P = A \cdot \Delta P$。均勻受力之合力作用點位於門扇寬度之幾何中心，對鉸鏈之有效力臂為 $\frac{W}{2}$。 阻抗力矩為： $M_P = (A \cdot \Delta P) \cdot \frac{W}{2}$

2. 開啟推力所產生之動力矩： 開門總推力中，扣除自動關門器與摩擦力 $F_{dc}$ 後，實際用於抵抗風壓之有效推力為 $(F - F_{dc})$。 施力點位於把手處，距門邊距離為 $d$，故對鉸鏈支點之有效力臂為 $(W - d)$。 有效力矩為： $M_{\text{push}} = (F - F_{dc}) \cdot (W - d)$

3. 力矩平衡關係： $(F - F_{dc}) \cdot (W - d) = (A \cdot \Delta P) \cdot \frac{W}{2}$

4. 移項求解壓差 $\Delta P$： $\Delta P = \frac{2(F - F_{dc})(W - d)}{W \cdot A}$

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