電動(dòng)汽車車庫(kù)的消防給水設(shè)計(jì)探析

李文婷

（廣州市弘基市政建筑設(shè)計(jì)院有限公司）

0 引言

在我國(guó)政策的推廣下，電動(dòng)汽車的使用越來(lái)越廣泛，根據(jù)《電動(dòng)汽車分散充電設(shè)施工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》要求，對(duì)電動(dòng)汽車車庫(kù)應(yīng)該建設(shè)充電設(shè)施以及消防設(shè)施，預(yù)留建設(shè)安裝條件的車位比例不得低于車庫(kù)的10%，由此可見(jiàn)電動(dòng)汽車車庫(kù)消防設(shè)計(jì)將會(huì)面臨越來(lái)越多的消防問(wèn)題。

1 電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)的原因

電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)的主要原因是由于鋰電池起火導(dǎo)致的，而鋰電池發(fā)生火災(zāi)的主要因素是熱失控，由于熱失控，使得鋰電池發(fā)生放熱而造成連鎖反應(yīng)，最終產(chǎn)生不可控升溫的現(xiàn)象。通常造成熱失控的原因分為內(nèi)因和外因兩種，內(nèi)因主要是電芯自身的問(wèn)題，內(nèi)因是鋰電池老化和長(zhǎng)期使用不當(dāng)造成熱失控，而外因主要是由于人為原因或者外界環(huán)境因素，包括短路、充電過(guò)流、交通事故等引起的火災(zāi)[1]。鋰電池?zé)崾Э氐闹饕蛴兴姆N：①過(guò)充，由于充電機(jī)故障，使得鋰電池系統(tǒng)出現(xiàn)失控卻依舊在充電而造成過(guò)充引發(fā)鋰電池?zé)崾Э?；②短路?wèn)題，當(dāng)鋰電池內(nèi)短路后，會(huì)導(dǎo)致溫度急劇升高，電解液被泄露出去，從而引發(fā)火災(zāi)和爆炸；③熱沖擊，在高溫狀態(tài)下，鋰電池的負(fù)極材料和電解液發(fā)生反應(yīng)，可以產(chǎn)生出大量的可燃性氣體和熱量，引起火災(zāi)事故；④穿刺，由于穿刺是主要發(fā)生在交通事故車輛碰撞的過(guò)程中，當(dāng)鋰電池被刺穿后，會(huì)引發(fā)電池內(nèi)部短路，使得溫度急劇升高，最終釋放出大量的熱量，引起鋰電池著火或者發(fā)生爆炸，通常鋰電池失控主要分為三個(gè)階段，如圖1 所示。

圖1 鋰電池?zé)崾Э氐娜齻€(gè)階段

2 電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)

2.1 火災(zāi)易復(fù)燃且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

這是由于鋰電池中的鋰離子引起火災(zāi)被撲滅后，但鋰電池內(nèi)部依然處于熱失控狀態(tài)，所以存在復(fù)燃的情況，因此在對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)生火災(zāi)撲滅后，依舊需要對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控，避免火災(zāi)復(fù)燃，同時(shí)在撲救電動(dòng)汽車火災(zāi)時(shí)應(yīng)當(dāng)特別注意對(duì)鋰電池位置做好持續(xù)冷卻的處理。

2.2 火災(zāi)撲滅困難且需要較高的撲火技術(shù)

造成這種原因主要是由于鋰電池中的一些成分在高溫中會(huì)生成氧化物，所以在缺氧環(huán)境下也可以繼續(xù)燃燒，使得撲滅火災(zāi)的過(guò)程比較困難。再加上電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池電芯外部通常都包裹著一層外殼，滅火器很難作用于電芯內(nèi)部，普通的滅火技術(shù)難以對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行有效的滅火，所以滅火時(shí)需要有較高的技術(shù)。

2.3 潛在危險(xiǎn)性大且容易引起救火人員中毒

電動(dòng)汽車的鋰電池受到外部刺激短路后，通常并不會(huì)直接起火，而是當(dāng)鋰電池內(nèi)部的溫度積累到一定程度后才會(huì)引起火災(zāi)。而在這個(gè)過(guò)程中，鋰電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一氧化碳、醚、烷烴等有毒化合物，如果滅火人員沒(méi)有做好相應(yīng)的預(yù)防措施，就會(huì)吸入這些有毒化合物，從而引起中毒[2]。

2.4 事故突發(fā)性比較強(qiáng)

在電動(dòng)汽車充電、駕駛以及靜置的時(shí)候，電動(dòng)汽車由于受到外界各種因素，都有可能起火，并且隨著火勢(shì)的發(fā)展，有可能在幾分鐘內(nèi)進(jìn)入到發(fā)展階段，而電動(dòng)汽車一旦起火，就會(huì)造成各種連鎖反應(yīng)。

3 電動(dòng)汽車車庫(kù)消防設(shè)計(jì)分析

3.1 建筑防火設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)置防火單元，可以控制火災(zāi)在一定的范圍內(nèi)燃燒，從而減緩火焰的傳播，同時(shí)通過(guò)主動(dòng)防火的方式，設(shè)置消防設(shè)施來(lái)降低火災(zāi)放生后造成的后果。在對(duì)車庫(kù)室內(nèi)外的消防栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)丙、丁、戊類存儲(chǔ)物劃分車庫(kù)消防栓用水量，有利于設(shè)計(jì)出符合需求的建筑防火設(shè)計(jì)。通常情況下，鋰電池的滅火時(shí)間在6～50分鐘左右，在鋰電池滅火后的22 小時(shí)內(nèi)會(huì)發(fā)生復(fù)燃，所以車庫(kù)的消防滅火時(shí)間應(yīng)該保持在一小時(shí)以上。當(dāng)明火熄滅后，還應(yīng)該繼續(xù)出水冷卻電動(dòng)汽車的電池組，只有當(dāng)電池溫度降低到160℃以下方可停止出水。根據(jù)這種情況設(shè)計(jì)車庫(kù)消防出水的水槍使用時(shí)間應(yīng)該大于1 小時(shí)，最好保持在2 小時(shí)內(nèi)，同時(shí)出水量不得小于25L/s，才能有效制止火災(zāi)的發(fā)生。

3.2 泡沫噴淋設(shè)計(jì)計(jì)算

在對(duì)車庫(kù)的泡沫噴淋設(shè)計(jì)中，需要注意泡沫液儲(chǔ)罐的容積以及泡沫比例混合器在管網(wǎng)中的位置。通常由于電動(dòng)汽車車庫(kù)是沒(méi)有吊頂?shù)?，按照頂板梁位的間距布置噴頭的過(guò)程中，就需要根據(jù)泡沫噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量安裝對(duì)應(yīng)的噴頭[3]， 并對(duì)車庫(kù)地區(qū)的噴頭總流量計(jì)算求和。由于泡沫液與水混合后的液體在流體力學(xué)上與水幾乎相同，所以相關(guān)的水力計(jì)算可視為相同的噴頭淋系統(tǒng)。由于泡沫噴淋系統(tǒng)選用的是水成膜或者成膜氟蛋白泡沫液，因此地下車庫(kù)的火災(zāi)泡沫液選用水成膜泡沫液的混合比例在6%為宜。在對(duì)區(qū)域面積的滅火中，濕式系統(tǒng)自噴水與噴灑泡沫的轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般按照8L/s 的流量計(jì)算，噴灑時(shí)間不得超過(guò)2 分鐘。當(dāng)防護(hù)面積比較大時(shí)，為了使系統(tǒng)的流量不致太大，通常建議對(duì)配水管安裝支管，有利于水力計(jì)算，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整管徑或者水流量，使泡沫液在泡沫比例混合器內(nèi)與噴淋系統(tǒng)的壓力水按照一定比例混合，可以形成混合液流向噴頭實(shí)施滅火。

4 電動(dòng)汽車車庫(kù)消防設(shè)計(jì)要求

4.1 車庫(kù)室內(nèi)外消防要求

對(duì)于電動(dòng)汽車車庫(kù)的消防單元，可以采用室內(nèi)外消防栓以及泡沫噴淋滅火系統(tǒng)進(jìn)行消防，確保消防栓和泡沫噴淋設(shè)計(jì)的出水量大于25L/s，同時(shí)保證持續(xù)滅火時(shí)間不得小于1 小時(shí)。

4.2 閉式泡沫噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于供給強(qiáng)度每分鐘大于等于6.5L/m2，且作用面積大于等于465m2的中間布置噴頭時(shí)，噴頭的間距必須小于3.6m。由于每只噴頭的保護(hù)面積小于12m2，所以在8L/s 的泡沫噴淋流量下，自動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)直到泡沫的時(shí)間都會(huì)小于2 分鐘，因此在對(duì)電動(dòng)汽車庫(kù)的泡沫噴淋消防給水流量設(shè)計(jì)中，需要按照最有利的條件對(duì)噴頭給水量進(jìn)行合理的計(jì)算。

4.3 消防栓和泡沫噴淋系統(tǒng)的壓力設(shè)計(jì)

通常噴頭的流量和工作壓力是成正比的，泡沫噴水的壓力一般是0.6～1.2MPa，但由于壓力損失，所以進(jìn)水口壓力需要在原有的壓力上提升35%進(jìn)水壓力。為了滿足比例混合器的進(jìn)水口壓力的要求，泡沫噴淋系統(tǒng)的供水管壓力就需要具有壓力高、流量大的特點(diǎn)，所以可以采用以下方法控制噴頭壓力[4]。首先是控制比例泡沫混合器的進(jìn)水口壓力的取值在0.6～0.8MPa，而在比例混合器的出口管設(shè)置減壓孔板，可以降低噴頭的工作壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴頭壓力的控制，為了確保系統(tǒng)泡沫噴淋強(qiáng)度和壓力滿足規(guī)范要求，所以需要設(shè)計(jì)的流量就應(yīng)該控制在65～80L/s 之間，如圖2 所示。

圖2 噴頭壓力控制圖

5 結(jié)束語(yǔ)

在電動(dòng)汽車車庫(kù)的消防給水設(shè)計(jì)中，為了避免發(fā)生火災(zāi)，就需要掌握鋰電池引起的火災(zāi)的原因，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行滅火。在滅火中注意爆炸和中毒等情況，同時(shí)還要注意滅火時(shí)間，防止滅火后發(fā)生復(fù)燃的情況。由于電動(dòng)汽車火災(zāi)的危險(xiǎn)性非常高，且滅火困難，因此在滅火中，千萬(wàn)不能大意，要做好建筑防火分離和消防設(shè)施，加強(qiáng)防火技術(shù)，才能更好地避免電動(dòng)汽車火災(zāi)的蔓延。