石英燈管電暖器火災案例分析

壹、前言
" ^" K) H5 o  v" O7 F) o/ N94年12月間，冷氣團在台發威。從12月14日至19日的6天中，陸續發生了新竹縣5人、台南市1人、高雄縣2人的火災死亡案例。據報載，這3起住宅火災皆因使用舊式石英燈管式電暖器取暖不慎所引發。而石英燈管電暖器究竟危險在哪裡？如何判斷為起火原因？本文擬從火災原因調查的角度，介紹石英燈管式電暖器，探討石英燈管式電暖器可能起火原因供火調人員參考。
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貳、電暖器的分類與介紹
; l3 @! N/ |6 Z9 ?( o本文對電暖器的分類與一般常見分類不同。市場上為求產品區隔，廠商會把石英燈管式電暖器再細分舊石英燈管型、鹵素燈管型、碳素燈管型。但上述3種加熱型態，均是以石英燈管（泡）做加熱部，所以本文以其加熱型態來分為石英燈管式、陶磁式及葉片式3大類。

如上述，石英燈管式電暖器是以燈管的方式加熱，故以安全性來說，其加熱原理與電烤箱相同，的確是3大類中產品中安全性最低的產品。其中，舊型石英燈管以直接及間接輻射方式傳導熱能，所以散發的溫度更高，相對的安全性最低，目前幾乎已退出消費市場；取代它的是加熱較快的鹵素燈管，及目前最流行的碳素燈管。由於此類產品是利用燈管內燈絲加熱，藉由紅外線輻射直接及間接方式傳熱，所以有「暖房快速、價格適中、外觀輕巧、機動性佳」等優點，但安全性低則為其缺點；而碳素燈管光線比鹵素燈管溫和，是目前較新型的產品。
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參、構造及原理
+ Q! E* {9 W+ x0 Y2 G, T0 E石英燈管式電暖器的主要結構為燈管（發熱器）、溫度控制開關、定時開關及電源開關等。內部線路的運作方式為電源線的火線先經過電源開關，再到定時開關，而後到溫度控制開關，最後會接到發熱結構體上。

3 c, J- a/ o" x! x( Z- m, }1 ~舊式石英燈管電暖器
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為了防止電暖器傾倒時觸及易燃物引起火災，大都設計有「傾倒自動斷電」功能，在電源線引入電暖器內時，先經過一個壓觸開關，底部傾倒時會立刻切斷電源，而達到保護的功能。此外，視廠商不同設計，另有「自動擺頭」、「定時開關」、「超溫斷電保護」等安全功能。
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傾倒自動斷電開關

8 d8 H! b3 J: v鹵素燈管設計為圓形，與舊式石英燈管同樣以金屬燈絲發熱。差別在其燈管內充填鹵素氣體，以維持加熱部溫度，構造上與霓虹燈管有些類似。而且，以設計燈泡的方式，利用燈絲發熱，所以加熱時間特快，這一點與舊式石英燈管有所不同。

* \3 @% d. q; [- Y" j  p! t鹵素燈管電暖器
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碳素燈管設計或圓或直，管內真空構造原理與舊式石英燈管相同，差別在燈絲為碳素纖維，但市場上所販售之碳素燈管部分，為一般燈絲外加碳素纖維，並非全是碳素燈絲。

上述石英燈管中燈絲所放出的光為紅外線，舊式石英燈管及鹵素燈管為短波紅外線（可見光），而碳素燈管為長波紅外線（不可見光）；市面上亦有在鹵素燈管外塗佈遠紅外線塗料、藉以發出遠紅外線，及燈絲與碳素纖維並存的產品。但不管石英燈管內是金屬燈絲還是碳素纖維，此類電暖器均是利用在加熱部後方的鋁質金屬板反射光與熱，或直接將熱能輻射而出，所以距離電暖器遠近不同，會產生不同的溫度差。由於熱能以一定方向輻射而出，在侷限空間中具有很好的暖房效果；但也因為此種散熱原理，不適合長時間及睡眠使用，也不建議小孩及行動不便者單獨使用。
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肆、實驗報告
' P$ d# R6 _2 ]* G3 K為了解此類電暖器在正常使用時的溫度狀況變化，作者利用泰仕電子公司生產數位溫度計「TES-1307」來測量護網位置的溫度，及電暖器傾倒後與可燃物接觸後溫度變化的情形。
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【實驗一】1200W舊式石英燈管式電暖器（110V，60HZ，1200W，附傾倒自動斷電裝置）：實驗一以火場中最常見的電暖器為測試對象，實驗分為A、B、C、D四個狀況，A為電暖器正常狀況下的溫度情形與變化。B為電暖器傾倒後斷電，並接觸到全開4折報紙的情形與變化。C為使用中的電暖器，接觸到全開4折報紙的溫度情形與變化。D為電暖器前方一定距離所測得的溫度。
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A狀況：電暖器啟動溫度逐漸上升，大約至8分鐘後加熱燈管會到達最高溫，之後保持一定溫度，此時加熱燈管溫度最大達到182℃、護網最大溫度97.2℃。詳細溫度變化如圖一。
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B狀況：若將電暖器傾倒在地，且「傾倒自動斷電裝置」正常動作，加熱部停止加熱，加熱部溫度在6分鐘後降到50℃；護網部分1分鐘後溫度下降至84℃，4分鐘後達到49℃。此外，倒下所接觸的報紙沒有冒煙、變色。溫度變化如圖二。

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2 {7 U4 w7 v1 n, [C狀況：報紙直接接觸護網（模擬狀況同沒有傾倒自動斷電裝置，或該裝置故障沒有動作），報紙接觸護網表面5秒後立刻有些微白煙冒出，之後護網表面溫度開始增加，3分鐘後煙量增加、表面變茶色，4分鐘後聞到焦味，5分30秒左右溫度達到264℃。發火情形與火災學課本中所述「木材加熱至260℃左右則有旺盛之熱分解，此時有小火焰則能引火，在防火工學上260℃稱為木材之發火危險溫度，當繼續加熱時不需火焰而直接發火」相同。詳細溫度變化如下表：
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& {  L, |% i9 i4 PD狀況：在電暖器前方約15公分及30公分所測得的溫度變化，分別為38.5℃及32.5℃。詳細溫度變化如圖三。


【實驗二】鹵素電暖器（110V，60HZ，800W，附傾倒自動斷電及超溫斷電保險裝置）：以遠紅外線鹵素燈管電暖器為實驗對象，實驗分為A、B、C、D四個狀況，A為電暖器正常狀況下的溫度情形與變化。B為電暖器傾倒後斷電，並接觸到全開4折報紙後的情形與變化。C為在電暖器上方蓋上紗布後的溫度情形與變化。D為電暖器前方一定距離所測得的溫度。

A狀況：全開時加熱部最高約520℃，因鹵素燈管為圓形在護網上方溫度最高為160℃（前二項溫度變化如圖四），左、右兩側溫度53℃，下方溫度為38℃。
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B狀況：前述狀況傾倒後，機體傾倒自動斷電裝置動作，加熱部在7分鐘後便迅速下降至50℃，護網部分溫度4.5分鐘後急速下降至50℃（溫度變化如圖五）。電暖器倒下後5分鐘，護網在報紙上沒留下變色熱痕（本機型護網有防燙植絨）。

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C狀況：電暖器（護網）上方蓋上白色紗布後開啟電源，因本款電暖器設有超溫斷電保護裝置，電暖器護網在5分鐘時達到157℃時斷電（保險絲設定溫度為140℃），證明該溫度保險絲正常動作。

手帕覆蓋鹵素燈管電暖器實驗

D狀況：在電暖器前方約15公分及30公分所測得的溫度變化，分別為37℃及36.2℃。詳細溫度時間變化如圖六。
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伍、結論
9 R/ d3 e7 ^3 R  }9 @從上述實驗，分析石英燈管式電暖器使用時可能致災的情形如下：
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一、使用中的電暖器接觸到各類可燃物會有起火的危險性。即使鹵素燈管式電暖器有護網植絨防燙設計，但護網上方的溫度亦相當高，仍有起火的危險性。

% ~) ?/ a1 e+ m; m二、當電暖器傾倒自動斷電裝置正常時，不會使所接觸的報紙起火，可推斷電暖器傾倒時，接觸可燃物的起火機率相當低。

7 |5 r" D  m. Y三、電暖器前方15公分處的溫度（＜40℃）已不構成起火威脅，可推斷距離15公分以上的可燃物，其起火的可能性低。
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6 x$ ~0 ?9 L9 j& `" }四、若要判定為電暖器接觸可燃物起火，應調查電暖器護網所接觸的可燃物是否有受燒灰燼化的現象。
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[ 本帖最後由 fire409 於 2006-11-14 07:02 編輯 ]