本文由警大消防所副教授簡賢文提供

　　高科技廠房，特別是愈特殊精密者，所處理使用之物質(zhì)多具火災(zāi)危險性，因此有關(guān)高科技廠房之火災(zāi)、爆炸事件，世界各國(包括臺灣)均時有所聞。這證明一件事實∶高科技廠房是潛藏物質(zhì)火災(zāi)危險性、設(shè)備機件故障率及人為偶發(fā)疏失之空間。

　　由于各級高科技廠房分別為擔(dān)負產(chǎn)業(yè)開發(fā)、學(xué)術(shù)研究之重要部門，設(shè)備機具儀器昂貴、研究人員培養(yǎng)不易，一旦發(fā)生火災(zāi)，損失往往不能容忍。因此，高科技廠房之防火設(shè)計管理，及火災(zāi)時早期偵知警報(early warning)與初期滅火設(shè)備功能之保障，便是防災(zāi)及安全工程設(shè)計最重要之一環(huán)。\r\n

　　本文將針對高科技廠房共通性火災(zāi)危險特性及可能的初期火災(zāi)現(xiàn)象，提出適用之早期火警系統(tǒng)之建言;并分析可選用于高科技廠房精密儀器防護對象空間之初期滅火設(shè)備種類，希望對各級高科技廠房及精密儀器中心之安全與防災(zāi)工作有所助益。

　　高科技廠房適用之滅火設(shè)備

　　一般高科技廠房多擁有各種昂貴之電氣設(shè)備與精密儀器，基于內(nèi)部重要物件、部品及儀器設(shè)備之火災(zāi)防護，管理單位多傾向設(shè)置不會污染高科技廠房內(nèi)部空間及設(shè)備之潔凈滅火藥劑(clean agents)與設(shè)備。這類滅火設(shè)備一向以俗稱「海龍」(Halon)之鹵化烷氣體滅火設(shè)備效果最好，安全性高;但在國際環(huán)保政策下，海龍系列滅火劑因具破壞臭氣層特性，而自1994年起被禁止生產(chǎn)并管制使用。多種海龍?zhí)娲?Halon alternatives)遂應(yīng)運而生，其滅火性能、毒性評估及選用上應(yīng)注意事項，受到各級高科技廠房管理單位及專業(yè)人員注意。茲針對目前臺灣地區(qū)已正式引進之海龍?zhí)娲诽匦约斑x用塬則探討如下。

　　海龍?zhí)娲愤x用應(yīng)考量因素

　　基于海龍系統(tǒng)不為環(huán)保政策所認可等理由，吾人在選用海龍?zhí)娲窌r，至少應(yīng)考量下列因素∶

　　(1) 對環(huán)境之短期及長期影響應(yīng)為最小。

　　(2) 基于人命及財產(chǎn)安全之共同防護目的，應(yīng)具有與海龍系統(tǒng)相同之滅火能力及人命安全濃度限制。

　　(3) 適當之成本花費。

　　(4)

　　使用滅火劑或火災(zāi)時所生成之污染應(yīng)為最小。

　　(5) 是否經(jīng)世界知名試驗機構(gòu)(testing house)認證合格。

　　上述理念可另以表4示之。

　　表4選用海龍?zhí)娲?手段)之考量因素及內(nèi)容

　　考量因素 具體內(nèi)容

　　環(huán)境保護1. 破壞臭氧指數(shù)(O.D.P)必須越低越好。

　　2. 溫室效應(yīng)(G.W.P)必須越低越好。

　　3. 大氣滯留時間(lift time)越短越好。

　　人員安全1. 考慮替代品本身的毒性。

　　2. 考慮滅火后分解物之二次毒害與可能產(chǎn)生之化學(xué)破壞性，如腐蝕等。

　　經(jīng)濟效益1. 藥劑成本。

　　2. 硬體設(shè)備成本。

　　滅火效能1. 設(shè)計滅火濃度值。

　　2. 滅火速率。

　　法規(guī)1. 符合美國NFPA2001潔凈滅火劑之標準。

　　2. 通過國際間具公信力之認證，如FM/UL認證。

　　3. 經(jīng)消防署審查通過之替代品。

　　當前主要之海龍系統(tǒng)替代手段

　　目前有關(guān)海龍系統(tǒng)替代手段之研究有四個分支，分述如下。

　　(1) 氣體滅火劑替代品之開發(fā)

　　這部分以NFPA2001所示之潔凈滅火劑(clean agents)為主。又可分為兩部分∶

　　(惰性氣體(inert gases)∶旨在降低燃燒空間內(nèi)含氧量，使燃燒現(xiàn)象無法維持。目前被國內(nèi)消防單位認可者，只Inergen(IG-541)一種;國外被認可使用者，尚有其他Ar-N2混合氣體藥劑，其設(shè)計滅火濃度均高達50%，氧氣濃度低至12.5%。無環(huán)保問題是此類藥劑之特點，但鋼瓶數(shù)量多、占空間則為其缺點。

　　(鹵化碳化物(halocarbon agents)∶與海龍滅火劑類似之合成化合物，只是把最能破壞臭氧層之溴(Br2)拿掉，也是藉切斷火焰之連鎖反應(yīng)，達成滅火目的。目前在國內(nèi)使用之種類有FM200(HFC-227ea)、NAFS-III、PFC-410(CEA-410)、FE-13(HFC-23)等;其中仍有具破壞臭氧層能力者，有在大氣中滯留長達500年者，故仍有使用年限，選用時應(yīng)注意。

　　(2) 傳統(tǒng)滅火手段之再檢討

　　針對傳統(tǒng)滅火設(shè)備，如自動撒水系統(tǒng)、高/中/低泡沫設(shè)備、乾粉、水霧及CO2等滅火設(shè)備，檢討針對特定使用用途及空間之火災(zāi)防護，是否具有替代海龍系統(tǒng)之能力。

　　(3)水霧(Water Mist)

　　利用壓力及特殊噴頭之作用，產(chǎn)生懸浮微霧(400μm以下之水滴)，藉冷卻(除去燃燒熱)、稀釋(降低氧氣濃度)及遮斷(減少輻射熱)叁種效果之共同作用，達成火災(zāi)防護之目的。屬氣體以外新滅火手段之開發(fā)。已有建議使用在船舶引擎室(可燃性液體火災(zāi))及電信交換電腦設(shè)施(電腦機器房火災(zāi))以替代海龍系統(tǒng)之例子。對圖書館用途，基于降低用水量特點之考量，亦有建議取代自動撒水設(shè)備之適用。內(nèi)政部消防技術(shù)審議委員會最近亦已收到國內(nèi)代理類似系統(tǒng)Fine Spray System之申請案，正審查中。

　　(4)提升耐火能力之替代手段

　　針對不設(shè)海龍滅火系統(tǒng)之空間，進行火災(zāi)危險度之評估，以等價觀念(equivalency concept)，透過防火(耐火)材料及區(qū)劃、避難等消極(被動)防火手段等性能之達成，降低起火延燒機率及火災(zāi)危險度，而得到免設(shè)滅火設(shè)備之認可。

　　表5　海龍?zhí)娲?潔凈藥劑)之毒性評估

　　名稱 商品名 化學(xué)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小時50%老鼠致死之藥劑濃度。

　　曝露15分鐘老鼠半數(shù)死亡之藥劑濃度(approximate lethal concentration)。

　　2：NOAEL (no observed adverse effect level)：無毒性濃度，即藥劑對身體不產(chǎn)生明顯影響之最高濃度。

　　LOAEL(lowest observed adverse effect level)：確認毒性之最低濃度，即藥劑對身體產(chǎn)生明顯影響之最低濃度。

　　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。

　　海龍?zhí)娲范拘栽u估

　　傳統(tǒng)滅火設(shè)備使用之CO2、乾粉、泡沫、水霧等滅火劑對人體可能造成之影響，在歷經(jīng)多年之研究實驗及現(xiàn)場適用事例之累積，多已充分了解，相關(guān)法規(guī)及設(shè)計使用規(guī)范亦明定應(yīng)行注意事項。但海龍?zhí)娲侄沃行麻_發(fā)之氣體系統(tǒng)滅火劑，由于工程實務(wù)之適用期間甚短且滅火災(zāi)例分析報告缺乏，因此不明之處仍多，特別是在特定可燃物火災(zāi)過程中，滅火劑可能釋放出之毒性物質(zhì)對人體可能造成之影響，最為有關(guān)人士所注目。以下針對國內(nèi)已準用之海龍?zhí)娲?氣體系統(tǒng)系列)毒性評估相關(guān)研究文獻加以探討分析。

　　(1) 滅火劑本身之毒性

　　FE- 3-1-10(CEA-410)、HFC-227ea(FM200)及HFC-23(FE-13)叁種滅火劑其LC50均與Halon相同(大于 80%)、而NOAEL及LOAEL值也明顯都比Halon大，因此直覺反映這些氣體系統(tǒng)化學(xué)物質(zhì)其毒性較習(xí)知之Halon藥劑低。但必須注意的是，這些替代品滅火性能均較Halon 1301差，因此設(shè)計滅火濃度明顯較Halon 1301高。在不同設(shè)計濃度下，其毒性自不相同，故不可一概而論各替代品之毒性高下。表5所示為NFPA 2001(1996年版)有關(guān)各潔凈藥劑之毒性評估資料。

　　(2) 滅火后之毒性

　　上述滅火劑之毒性，系指防護區(qū)域內(nèi)因誤動作而放射滅火劑對人體是否造成影響之毒性評估;至于潔凈滅火劑等海龍?zhí)娲吩诨鹧嬷腥绾畏磻?yīng)達成滅火效果，在相關(guān)之燃杯試驗(cup burner)亦多所了解;但滅火時衍生何種化學(xué)物質(zhì)，對人體可能產(chǎn)生何種影響?正式的規(guī)范中，欠缺詳細的討論與明確的指導(dǎo)內(nèi)容。

　　(惰性氣體∶惰性氣體(IG541、IG-01、IG55)在火災(zāi)中并不致生成有害分解化學(xué)物質(zhì)，這點較合成之海龍?zhí)娲愤m用;必須注意的是IG- 01(99.9%Ar)及IG55(Ar-50%、N2-50%)設(shè)計滅火濃度達50%，放射區(qū)劃內(nèi)之O2濃度可能低至12.5%，短時間即會造成人員意識不明;只有IG-541，因含有CO2，可自動促進唿吸效果，故放射過程中允許人員在防護區(qū)域內(nèi)，較其他惰性氣體及CO2適用。但其藥劑劑鋼瓶數(shù)量為 Halon 1301之數(shù)倍，且充填壓力達150bar，故鋼瓶須遠離防護區(qū)域，則為設(shè)置時應(yīng)行注意事項。表6所示即為IG-541、FM200及Halon 1301主要特性之比較。

　　表6Clean agents特性比較(例)

　　特性 Halon 1301 IG-541 FM-200

　　臭氧層破壞指數(shù)1.300

　　滅火濃度(容積%)3.535

　　5.8

　　設(shè)計濃度(容積%)5507

　　有人區(qū)域最大容許濃度*1(%)7.5569

　　最大放出時間10秒60/150秒*210秒

　　貯藏量比1101.5

　　分解生成物發(fā)生比*31010+

　　價格比*41110

　　*1各國關(guān)于人命安全濃度之要求并不相同。

　　*2滅火濃度也有要求在35/60秒達成者。

　　*3滅火劑如能適當正確使用，大部分場合應(yīng)無問題。

　　*4不一定;全系統(tǒng)費用受防護空間體積所左右。

　　­ 鹵化碳化物：海龍系替代藥劑多含有氟(F)，在氫(H)充裕場合，極易生成HF;反之，則可能生成F2或CF2。依ACGIH(American Conference of Governmental Industrial Hygienist)發(fā)表之TLV-STEL(短間曝露界限)值HF、F2、COF2分為6ppm、2ppm、5ppm：HF 50ppm，吸入30-60分鐘將致死，其它兩種物質(zhì)應(yīng)有同樣效果。日本國立橫濱大學(xué)之實驗指出，在1.8m′1.8m′1.8m之火災(zāi)室內(nèi)，置放 0.11m′0.11m尺寸內(nèi)盛n-Heptane之火皿，滅火30秒后之HF濃度，與滅火所花時間成正比例。Halon 1301 30秒滅火，量得HF250ppm;但替代藥劑則高達1500ppm，替代藥劑即使在10秒內(nèi)滅火，HF仍高達500pm。因此，建議滅火后必須進行完全充分之換氣作業(yè)，將滯留在火災(zāi)室內(nèi)達致死濃度之HF有效排出。