汽車入戶住宅建筑防火試驗研究綜述

摘要：為探究汽車入戶住宅建筑防火設計問題，搭建了汽車入戶住宅建筑汽車庫火災試驗平臺，介紹了試驗平臺構成、試驗監測參數等內容。應用試驗平臺開展了汽車入戶住宅建筑汽車庫防火分隔有效性、汽車庫高壓細水霧滅火系統控滅火效果、汽車提升豎井火災蔓延與控滅火等試驗研究，試驗結果可為汽車入戶住宅建筑防火設計提供試驗依據及設計參考。

關鍵詞：汽車入戶住宅；試驗平臺；防火分隔；火災控制

中圖分類號：TU998.1 文獻標識碼：A 文章編號：2096-1227（2024）06-0107-04

汽車入戶住宅建筑是一種新型建筑形式，通常每層一戶，戶內設置汽車停車庫，汽車通過豎向提升豎井運入戶內停車庫，汽車庫作為停車及展示區域，與戶內公共活動區域采用防火玻璃墻分隔，與汽車提升豎井采用防火卷簾分隔，與其他區域采用實體墻分隔，極大地提高了住宅品質，但也給建筑防火設計帶來了很大的挑戰，目前這種新型建筑沒有相應的防火設計規范和依據，如何保證人們的生命財產安全，是亟須解決的關鍵問題。

國內外開展了部分汽車、汽車庫火災的試驗研究，取得了一定的研究成果。郭琦琳[1]、周冬冬[2]、鮑曉東[3]、黃曉家[4]等人研究了電動汽車的火災燃燒特性及滅火系統的適應性。楊丙杰[5]、周逢源[6]等人研究了機械汽車庫自動滅火技術的選型及應用技術措施。彭錦志[7]研究了汽車轎廂火災的發展及高壓細水霧滅火系統的防控效果。這些試驗研究主要針對非封閉環境的車輛燃燒，與住宅戶內汽車庫封閉環境有所區別。本文以某汽車入戶住宅建筑工程為背景，在上海搭建了住宅戶內汽車庫火災試驗平臺，探究住宅汽車庫汽車燃燒性能，汽車庫防火分隔設施有效性，高壓細水霧滅火系統對住宅汽車庫火災的控火、滅火可行性，汽車提升豎井火災蔓延及控、滅火效果等相關試驗，這些試驗數據對研究住宅汽車庫火災發展及蔓延特性、防火安全設計等具有一定的指導意義。

1 試驗平臺構成

1.1 試驗場地

根據某汽車入戶住宅建筑汽車庫實際規模和尺寸，搭建了汽車庫和汽車提升井試驗平臺，見圖1、圖2。汽車庫采用磚混結構，尺寸為5.95m（長）×7.60m（寬）×3.60m（高）。提升井采用鋼結構，尺寸為7.65m（長）×7.60m（寬）×15.0m（高），其頂部布置一臺排煙風機。汽車庫通往住宅的洞口尺寸為0.91m（長）×2.17m（高），采用甲級防火門分隔；汽車從提升井通往車庫的洞口尺寸為5.6m（長）×2.60m（高），采用特級防火卷簾分隔。汽車庫面向住宅兩側均采用1.5h非隔熱防火玻璃，其洞口尺寸分別為2.85m（長）×2.83m（高）、5.5m（長）×2.85m（高），試驗模型的具體尺寸與項目設計圖紙中的尺寸一致。

1.2 試驗系統組成

1.2.1 滅火系統

目前，常見的水系滅火系統主要包括水噴淋系統、水噴霧系統和細水霧系統。從水噴淋、水噴霧到細水霧，產生的水滴/霧滴粒徑不斷減小，系統壓力不斷增加，使得滅火機理、適用場所、工程造價等各有不同。

相比于水噴淋和水噴霧滅火系統，細水霧滅火系統具有用水量小、滅火效率高、對結構防護作用好以及占用空間小、對于超高層建筑較為經濟等優點，同時結合住宅汽車庫的空間較小且相對封閉以及建筑高度高的特點，擬采用高壓細水霧滅火系統對住宅汽車庫進行保護。

1.2.2 排煙系統

試驗汽車提升豎井排煙量按換氣次數6次/h計算確定。經計算試驗所需排煙量為5200m3/h。方形排煙口布置于提升井頂部，尺寸為0.8m×0.8m。根據排煙量和排煙口尺寸，計算出試驗所需風速為1.97m/s。

1.2.3 分隔構件

汽車庫與住宅兩側采用1.5h非隔熱性防火玻璃分隔；與住宅連通部位采用甲級防火門分隔；汽車提升豎井與汽車庫采用特級防火卷簾分隔，各分隔構件尺寸詳見1.1。

1.3 試驗數據采集及目的

溫度。按照GB/T12513—2006《鑲玻璃構件耐火試驗方法》、GB/T7633—2008《門和卷簾的耐火試驗方法》的要求，在各分隔構件的迎火面和背火面分別布置若干熱電偶，通過采集的分隔構件溫度，判定分隔構件的有效性。

分別在著火汽車的發動機艙、轎廂前座、轎廂后座、后備箱、油箱下部以及相鄰汽車側面中部布置若干熱電偶，以探究汽車不同部位著火后，火災在汽車內部的發展規律以及對相鄰車輛的影響。

熱通量。著火汽車相鄰車輛的側面布置熱流量計，以探究汽車著火后的火災蔓延情況。

煙氣流速。汽車提升豎井內布置煙氣流速測量裝置，以確定排煙量滿足計算要求。

熱成像。試驗場地架設熱成像儀，通過采集汽車火災時的熱圖像，分析其火災時的熱分布情況及火災蔓延規律。

1.4 試驗車輛及布置

試驗共購置了16臺試驗車輛，其中13臺轎車、3臺SUV，所有的車輛均能行駛，試驗車輛布置見圖3。

2 試驗內容與試驗方法

基于實際工程應用背景構建了汽車入戶住宅建筑全尺寸火災試驗平臺，制定了火災試驗方法，用來研究汽車入戶住宅建筑防火分隔、滅火控火等試驗，為汽車入戶住宅建筑防火設計提供技術支撐。

2.1 住宅汽車庫防火分隔試驗

住宅汽車庫作為汽車展示、觀賞區域，要求與住宅公共區之間具有良好的視覺通透性，市場上滿足隔熱性和完整性的玻璃為夾膠玻璃，視覺通透性差，且隨時間變化會發生變黃、流液等情況，影響使用效果，因住宅汽車庫空間相對封閉，不同于常規汽車庫，火災發展有所不同，因此采用1.5h的非隔熱防火玻璃作為汽車庫與住宅公共區的分隔構件，同時設置高壓細水霧對防火玻璃進行保護，這種防火分隔方式是否可行，通過全尺寸火災試驗分析確定。

試驗依據GB/T12513—2006《鑲玻璃構件耐火試驗方法》和GB/T9978.8—2008《建筑構件耐火試驗方法 第8部分：非承重垂直分隔構件的特殊要求》的判定準則，當背火面棉墊被點燃或背火面躥火持續達10s以上時，則認為試件失去耐火完整性；當背火面平均溫度超過試件表面初始平均溫度140℃，或背火面任一點最高溫度超過該點初始溫度180℃，則認為試件失去耐火隔熱性。

試驗選用單片玻璃尺寸為2.68m×2.75m，邊框厚度15mm，泳池側和走道側防火玻璃均在背火面設置了8個熱電偶測量火災時的溫度變化情況，其中泳池側玻璃上5個、邊框上3個；走道側玻璃上4個，邊框上3個，迎火面對應位置設置了8個熱電偶，見圖4（圖中N表示迎火面，W表示背火面，下同），通過熱電偶溫度及試驗現象，判斷1.5h的非隔熱性防火玻璃隔墻的分隔有效性。

2.2 住宅戶內汽車庫滅火控火試驗

汽車入戶住宅建筑是一種新型高端居住建筑，汽車本身及建筑內裝具有很高的價值，需盡量減小火災帶來的財產損失，同時結合整體建筑高度、汽車庫相對封閉等因素，以及高壓細水霧用水量少、除煙消塵、對結構防護好等優點，住宅戶內汽車庫滅火系統采用高壓細水霧滅火系統，需要對該系統的滅火、控火效果進行試驗研究，并確定系統的噴頭布置、工作壓力、噴霧強度等設計參數。

住宅戶內汽車庫高壓細水霧滅火系統的滅火效果及可行性分析，主要通過有無滅火系統作用下頂棚最高溫度、防火分隔構件溫度及相鄰汽車表面溫度等參數進行綜合判定。

汽車庫頂棚上方共設置了21個熱電偶測點，見圖5；防火卷簾迎火面和背火面分別設置了10個熱電偶測點，見圖6。

2.3 住宅汽車提升豎井滅火控火試驗

汽車提升豎井內可燃物主要是傳送帶及傳送中的汽車，傳送帶火災為豎向蔓延方式，區別于建筑內火災橫向蔓延，選擇何種形式的噴頭以及噴頭如何布置才能有效滅火控火，需通過試驗分析確定。

豎井內噴頭安裝于井道側壁，噴頭形式采用普通下垂形噴頭或環噴噴頭，不同噴頭形式下的滅火、控火效果，可以通過與無滅火系統條件下的傳送帶火災蔓延試驗結果進行對比分析確定。試驗主要分析豎井內傳送帶或汽車火災時，豎井內火災試驗現象及豎向溫度變化情況，豎井內的溫度測點布置見圖7。

3 結束語

為探究汽車入戶住宅建筑防火設計，搭建了汽車入戶住宅建筑火災試驗平臺，進行了防火分隔試驗、住宅戶內汽車庫火災控滅火試驗以及汽車提升豎井火災蔓延及控滅火試驗，試驗得出以下主要結論：①住宅戶內汽車庫與汽車提升豎井之間防火卷簾關閉時，汽車庫為通風控制型火災，防火卷簾開啟時，為燃料控制型火災。在車庫內無自動滅火保護的情況下，各分隔構件仍保持完好，未在火災中損壞；防火玻璃迎火面的最高溫度為181℃，背火面最高溫度為67℃，小于140℃，因此，采用耐火完整性為1.5h的非隔熱防火玻璃墻等對汽車庫進行分隔，可滿足防火分隔要求。②與無滅火系統的試驗工況相比，設置高壓細水霧滅火系統后，各水平分隔構件迎火面的最高溫度下降51.9%，車庫頂棚高度處的最高溫度下降46.9%，相鄰車輛表面的最高溫度下降39.3%。說明高壓細水霧滅火系統對住宅汽車火災起到了很好的控火、降溫及消煙作用，高壓細水霧滅火系統應用于住宅戶內汽車庫可行。③汽車提升豎井火災時，采用環噴噴頭形成的水霧可直接作用同步帶，將火災撲滅；采用下噴噴頭只能延緩傳送帶的燃燒速度而不能完全滅火，環噴噴頭相較于下噴噴頭具有更好的控滅火效果。汽車在豎井內發生火災時，在高壓細水霧滅火系統作用下，汽車提升豎井中心最高溫度為40℃，能夠有效控制火勢。

參考文獻

[1]郭琦琳，陶亮宇，馬哲樹，等.純電動SUV汽車火災數值模擬分析[J].儲能科學與技術，2024，13（3）：1000-1008.

[2]周冬冬，劉洪海，高潔.電動汽車車庫的消防給水設計探討[J].給水排水，2019，55（10）：111-113+117.

[3]鮑曉東，張仙妮，劉國強.新能源汽車自動滅火系統研究分析[J].機電產品開發與創新，2021，34（4）：51-53.

[4]黃曉家，張瑞峰，陳斌，等.電動汽車庫火災蔓延與演變特征研究[J].消防科學與技術，2023，42（12）：1618-1624.

[5]楊丙杰.機械式汽車庫自動滅火系統的選型及應用技術研究[J].給水排水，2023，59（3）：99-103.

[6]周逢源，聶秋龍，王定城.地下復式汽車庫的自動噴水滅火系統水量設計探討[J].給水排水，2020，56（8）：102-105+110.

[7]彭錦志.高壓細水霧滅火系統對汽車轎廂火災滅火效果試驗研究[J].安全與環境學報，2022，22（4）：1889-1896.