近年國內長照機構發生多起重大火災事故,由於長照機構大部分住民因移動避難困難,而且機構人員不足無法在極限時間內妥善因應,而易造成傷亡等憾事。針對長構居構火災,除了在火災第一階段能夠早期偵知火災及時滅火,以降低火災發生機率及規模外;若早期滅火失敗,則應能侷限火煙蔓延,並在煙層下降到危害住民的極限時間內安全撤離火災居室住民,是降低住民傷亡之重要途徑。對於第一階段之滅火消防設備效能我們已進行另案研究;而對於後者,則必須掌握火災成長趨勢及煙層下降及竄流之關鍵時間,方可提供長照機構做為改善居室隔間構造形式及改進初期滅火、通報、避難撤離等應變演練之參考依據。
一、實驗設計規劃與參考注意事項
(一)實尺寸實驗屋規劃
本計畫於本所台南防火實驗中心室內綜合實驗場設置實尺寸實驗屋,規模參考護理之家設置標準建置五人房型實驗模型,將空間分成三部分:火災室(五人房,寬600cm、深800cm、270cm)、非火災室(二人房寬400cm、深800cm、270cm)及公共區(走廊寬160cm) ,實驗屋模型及空間配置如圖1所示,實驗屋外牆及隔間牆具一小時防火時效,內部及天花板以耐燃一級材料裝修,設有偵煙探測器(一種及二種),但未設置自動撒水設備。可燃物包括床墊、棉被、枕頭、床頭櫃及圍簾係使用護理機構之廢棄品,但由於實驗無法全然與機構實質空間相符,實驗現場除了上述家具、床俱外,並未放置一般機構常有之拖鞋、衣物、臉盆、毛巾、輪椅等其他易燃物品,火載量相對較小,且為維護實驗安全在引燃後分別約於9~11分關門,以減少外氣供應而使火勢逐漸衰退,故實驗過程並未產生延燒、閃燃情形。因此,本實驗相較於實際火災情勢相對保守而且規模較小,因此本實驗數據係屬初步實驗,不宜直接轉換於實務應用。
圖1 實驗屋規劃圖
(二)實驗情境說明
本實驗研究設定為小火源火災,共進行三次實驗,第一、二次只放置一張床及枕頭被褥,比較有、無設置自然排煙窗,煙層下降時間差異;第三次放置五張床,並於起火室及非起火室各自設置1回風口及1處半開天花板(模擬空調進風口),觀察居室間未隔間到頂發生火災時,煙層蔓延到臨房的時間。
二、實驗結果分析
(一)第一、二次實驗----單張床實驗有、無自然排煙設備
第一、二次實驗天花板未設置空調用進排風口,自然排煙窗之高度、面積依各類場所消防安全設置標準設置,於第二次實驗開啟自然排煙窗,主要實驗研究目的為:
- 瞭解火災發生時偵煙器自作動至火災進入成長期期所需時間與煙層下降情形。
- 探討火災發生時自然排煙是否會助長火勢、是否可以延緩煙層下降時間。
- 觀測隔間未至頂煙層是否會透過天花板竄流入鄰室。
- 起火室關門時機與濃煙流出對公共區及未起火居室的影響。
圖2 第一、二次實驗平面配置圖
第一、二次實驗初步發現
第一、二次單床火災實驗,於引燃後9分鐘關門,火勢未擴大亦未發生閃燃,基本上天花板亦未燒破,初步發現如下:
- 點火後約2分到2分半光電二種偵煙探測器作動,火焰已達1公尺,人為救火不易。
- 開啟排煙窗雖能延長煙層下降的時間(約35秒),但因為火災室內有充足進補氣,使得火焰成長更加快速。
- 約3:15濃煙竄出起火居室外部,鄰室避難撤離不易,建議宜同時關閉房門,以免危害住民。
- 約4分半左右煙層下降至1.8公尺。
- 為免危險不待閃燃於點火後9分鐘關門,火勢減小,天花板及上部空間未設置進風口及回風開口,且未燒破,濃煙未侵入鄰室。
(二)第三次實驗----放置5張床、有圍簾,且加設空調進回風口
第三次實驗於起火室放置5張床、其中一張床加設防焰圍簾,觀察其對對火災成長影響;基於第一、二次實驗經驗發現,若天花板及上方未仿實際狀況設置空調進排風口,在天花板未燒破的情況下,隔間牆雖未隔間到頂,煙層不會擴散到臨室。因此,第三次實驗參酌長照機構普遍使用之(Fan-coil Unit, FCU)空調裝置,於起火室及非起火室各加設1處回風口及1處半開天花板(模擬進風口),維持隔間不到頂,以觀察煙流蔓延狀況。
第三次實驗初步發現
圖3 情境三平面配置圖
第三次雖加裝防焰圍簾,實驗至點火後11分鐘關門,本次實驗亦只有一床,亦未發生延燒情形,天花板亦未燒破,但因天花板模擬加設空調進排風口,煙層有擴散至鄰室,初步發現如下:
- 起火居室仍於4:08下降至俱地面1.9公尺;鄰室之非起火居室,煙層下降速度比起火居室約延緩約2分鐘。
- 重要數據摘要如下:
(1)溫度變化:起火居室點火後約4分鐘室內溫度達到100度、6分鐘達到190度。
(2)煙層流動:
- 起火居室在4:08煙層蓄積至距地面1.9 m處、10:51煙層蓄積至距地面0.9 m處;
- 非起火居室煙層蓄積較慢,但在3:54距地面高度1.8 m開始有煙流反應,而在06:30全部蓄滿(即眼睛觀測有煙層分界);在4:08距地面高度1.0 m處開始有煙流反應,於、12:00煙層蓄滿。
結論
- 整體而言,由於本實驗裝置較一般長照機構可燃物較少,且於實驗過程9~12分鐘分別關門,三次實驗僅有一床起火,無延燒及閃燃情況發生,因此本實驗數據係屬初步研究,不宜直接轉換於實務應用。
- 在前述實驗前提下,偵煙探測器(二種)約在2~3分鐘時開始鳴動,火焰高度約為1公尺,引燃約4分鐘後火勢開始快速上升,且煙層也下降至離地面1.8m處,因此警報與煙層下降到距離地面1.8公尺時間僅剩約2分鐘,避難撤離時間相當緊迫,未來機構在消防設備上可考慮換裝極早型吸氣式偵煙探測器或光電一種偵煙探測器,並加裝自動滅火設備;在應變演練上可加強人為滅火與並重新檢討緊急撤離容許時間。
- 根據本次實驗發現,居室間未完全隔離,如未隔間到頂、有裝設空調之進風口及回風口,則濃煙議會竄延到非起火居室之鄰室,其煙層下降時間比起火居室延遲約2分鐘,建議仍宜隔間到頂將火煙侷限於1個居室內,這樣則不需全員移動避難,只需要進行火災居室住民撤離即可,不僅降低應變人員需求,也能提高住民安全。
- 至於設置自然排煙窗之影響,本實驗屋係設置於本所防火實驗中心之綜合實驗場,依法規標準所設置之自然排煙窗,在未接觸外部自然風場的情境下,是否開啟自然排煙窗對煙層下降至離地面1.8m時間差異不大,但開啟自然排煙窗可使煙層維持於離地1.8m處多約35秒,但因為火災室內有進補氣,使得火焰成長更加快速。
- 另外,實驗發現起火居室起火後,約3:15濃煙竄出起火居室外部,鄰室避難撤離不易,建議宜所有居室於火災發生時宜同時關閉房門,以免濃煙危害住民。
- 本實驗係以五人房型實驗結果為例,自偵知火災後可避難時間約為2分鐘;當火災發生在更小的房間時,或天花板高度更小的房間,其可蓄煙空間更少煙層下降更快,因此可推論當火災發生於更小的房間時,救援時間將會更短。