高校電動自行車火災(zāi)危險性及防控策略研究

摘要：通過分析電動自行車火災(zāi)的特點、風(fēng)險以及高校電動自行車使用現(xiàn)狀，提出了改善高校停放場所的建筑消防布局和消防設(shè)施布局建議，以及完善學(xué)校管理制度、加強學(xué)生培訓(xùn)、定期組織演練等措施，為高校電動自行車火災(zāi)的防控及預(yù)防提供參考。

關(guān)鍵詞：高校電動自行車火災(zāi)；防火設(shè)計；消防安全管理

中圖分類號：D035.36" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2024）09-0073-03

我國目前電動自行車保有量已達(dá)3.5億輛，成為保有量最大的國家，銷量和使用量占全球的90%以上[1]。據(jù)統(tǒng)計，2022年全國消防救援隊伍共接報電動自行車火災(zāi)超過1.8萬起，比2021年上升23.4%[2]，2022年接報電動自行車火災(zāi)中居住場所內(nèi)因蓄電池故障引發(fā)的火災(zāi)3242起[3]。隨著高校建設(shè)面積不斷擴大，學(xué)生生活區(qū)與教學(xué)區(qū)分離，部分學(xué)生需要在不同校區(qū)內(nèi)往返上課等原因，學(xué)生購買電動自行車內(nèi)外出行成為常態(tài)。高校電動自行車數(shù)量持續(xù)增加，并且停放場所的用電復(fù)雜，會導(dǎo)致嚴(yán)重的消防事故。

1 電動自行車火災(zāi)特點

據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，有80%的電動自行車火災(zāi)是在充電過程中發(fā)生的，大多發(fā)生在夜間充電過程中[4]。電動自行車停放或充電火災(zāi)事故多發(fā)生于樓梯間、房間內(nèi)。其火災(zāi)有以下特點：

1.1" 燃燒劇烈

電動自行車火災(zāi)是鋰電池?zé)崾Э鼗蚬收弦l(fā)的燃燒。鋰作為一種活潑金屬，具有極高的能量密度，著火后會釋放大量熱量，通過實驗分析，火焰溫度在3min內(nèi)可達(dá)1200℃，從而迅速點燃周圍物體。

1.2" 蔓延速度快

由于電動自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，電池及其他電氣元件分布密集且相互鄰近，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢往往迅速蔓延，增加了火災(zāi)的危險性，此外，電動自行車車身存在大量可燃材料和塑料部件，更是加速了火災(zāi)的擴散和蔓延。李青蔚等[5]通過電動自行車燃燒實驗表明，火焰向上方蔓延的速率快于向下方蔓延速率；向車尾蔓延速率快于向車頭蔓延速率。

1.3" 產(chǎn)生大量有毒煙霧

電動自行車車身采用了大量的高分子材料，這些材料在電池燃爆時會迅速生成氟化氫、一氧化碳、一氧化硫、硫化氫等多種有毒氣體。一旦發(fā)生火災(zāi)，僅需30s，大量煙霧便會迅速彌漫，足以充斥整個樓道空間，這些煙霧不僅能在短時間內(nèi)導(dǎo)致人員中毒甚至死亡，還會嚴(yán)重降低疏散通道的能見度，增加了人員疏散的難度，給救援人員的滅火和救援行動帶來了極大的挑戰(zhàn)和危險[6]。

2 電動自行車火災(zāi)風(fēng)險分析

電動自行車起火涉及諸多原因，主要包括電池?zé)崾Э亍㈦姵夭徽_管理、充電器的違規(guī)使用，以及違規(guī)改裝。

2.1" 電池燃燒

鋰電池與鉛酸電池是電動自行車的主要電池類型，早期電動自行車的主要動力源由鉛酸電池提供。近年來鋰電池技術(shù)的不斷發(fā)展，鋰電池電動自行車動力系統(tǒng)的產(chǎn)量逐年增多。鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物為正極，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括隔膜材料、有機電解液等，隔膜材料為聚乙烯或者聚丙烯，有機電解液的溶質(zhì)常采用鋰鹽，如高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等，且大部分為易燃液體。由于鋰屬于活潑金屬，活性高于鉛；能量密度是鉛酸電池的5～7倍，這意味著相同體積下，鋰電池釋放的能量是鉛酸電池的5倍以上；電解液在高溫條件下會從內(nèi)部噴射后燃燒起火。

鋰離子電池的熱失控和燃燒可能由多種因素引起，包括機械、電氣和熱濫用。在日常生活中，電池充放電過程中，由于鋰的不均勻沉積會形成針狀鋰晶體，進而削弱電池的熱穩(wěn)定性。過度充電是電器濫用的典型形式，在此過程中，電池內(nèi)部反應(yīng)加劇，熱量積聚，可能迅速導(dǎo)致熱失控和噴射火焰的產(chǎn)生，最終引發(fā)火災(zāi)。

2.2" 電池管理系統(tǒng)與充電器

BMS（電池管理系統(tǒng)）是電動自行車電池上安裝的主要安全保護措施，是一種含芯片的保護裝置，能夠動態(tài)估算電池組的實時信息，精確采集每塊電池及整組電池的電壓、電流以及溫度，能有效防止充電過載、放電不均衡的問題。由于沒有強制性的規(guī)定、缺乏有效監(jiān)管等原因，導(dǎo)致BMS種類多樣，質(zhì)量得不到保證。

電動自行車充電器也是導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐闹匾蛩刂弧Ｄ壳埃P(guān)于此項問題的強制性規(guī)定正在制定中，市面上絕大部分電動自行車充電器尚不能與BMS（電池管理系統(tǒng)）實現(xiàn)有效通信，無法有效防止過度充電和熱失控的發(fā)生。

2.3" 違規(guī)改裝

電動自行車的生產(chǎn)工藝相對簡單，技術(shù)要求不高，這導(dǎo)致電動自行車違規(guī)拼裝和改裝現(xiàn)象十分嚴(yán)重。一些廠家在市場需求的驅(qū)動下，僅憑簡單工具和車輛配件就能生產(chǎn)、拼裝電動自行車，甚至仿冒知名品牌的電動自行車。此外，一些銷售和維修人員根據(jù)用戶的個人需求，隨意對電動自行車進行改裝，或者自主拼裝、改裝所謂的“酷車”，如更換大功率電機、車燈等組件，自主拆除限速保護，擅自增加載重負(fù)荷。還有一些銷售商從事二手車回收和翻新，在翻新過程只換了電動自行車的外殼，并未更換損壞或老化的電氣線路。總體而言，拼裝和改裝的電動自行車都沒有遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

3 高校電動自行車消防安全隱患

大學(xué)校園作為人員高度密集的區(qū)域，近年來，電動自行車的無序、違規(guī)使用現(xiàn)象時有發(fā)生，從而帶來潛在的火災(zāi)風(fēng)險。這主要在于電動自行車可能存在的多重問題，包括電氣故障、充電方式不當(dāng)以及易燃材料制造等。特別是二手電動自行車數(shù)量龐大，因購置成本低廉且質(zhì)量難以保障，成為校園消防安全的隱患。由于電動自行車多采用易燃材料，一旦發(fā)生火災(zāi)，其燃燒速度極快，同時釋放大量有毒氣體，對人員安全構(gòu)成重大威脅。同時，校園內(nèi)充電管理存在不足，如宿舍內(nèi)私拉電線充電、插座超負(fù)荷使用、在非安全區(qū)域充電等不當(dāng)行為時有發(fā)生。電動自行車的日常維護保養(yǎng)不到位，也增加了電路短路等安全隱患的發(fā)生概率。此外，停車管理方面也存在問題，校園內(nèi)缺乏規(guī)劃合理的專用停車場，導(dǎo)致電動自行車亂停亂放，不僅影響校園環(huán)境，還阻礙了消防疏散通道，給火災(zāi)撲救工作帶來了困難。

4 高校電動自行車火災(zāi)防控策略

4.1" 停放場所建筑消防布局

4.1.1" 分類、耐火等級與裝修

電動自行車停放場所主要分為室外停車場和室內(nèi)車庫兩類，后者常利用現(xiàn)有架空層、地下室或半地下室空間。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，當(dāng)利用現(xiàn)有架空層設(shè)置為電動自行車庫時，其耐火等級應(yīng)不低于二級。對于增設(shè)的電動自行車停車場，需要根據(jù)學(xué)校實際情況，全面考慮防火間距、總平面布局等因素，對于獨立設(shè)置的單層電動自行車停車場，其耐火等級應(yīng)不低于三級。

4.1.2" 總平面布局

電動自行車停放場所的設(shè)置要根據(jù)學(xué)校的規(guī)劃和管理規(guī)定，充分考慮師生的使用情況、建筑物間的防火間距、消防車道的通行能力等因素，確保布局的合理性與安全性。在規(guī)劃高校電動自行車停放場所的總平面布局時，應(yīng)優(yōu)先考慮利用已建成的非機動車庫來設(shè)置電動自行車停車設(shè)施。若已建非機動車庫仍無法滿足停放需求，在不影響學(xué)校正常交通秩序和消防安全，以及師生通行的前提下，方可考慮利用學(xué)校道路空間設(shè)置電動自行車停放場所，電動自行車停放場所應(yīng)與學(xué)生宿舍、教學(xué)樓等人員密集場所保持6m以上的防火間距。

4.1.3" 平面布置

高校學(xué)生宿舍區(qū)與公共教學(xué)區(qū)是電動自行車停放的主要區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)設(shè)置電動自行車停車場宜利用學(xué)校的道路空間單層設(shè)置。參照《城市道路空間非機動車停車設(shè)施設(shè)置規(guī)范》，電動自行車停車場應(yīng)采用小規(guī)模、高密度且分散的布局方式，以提高空間利用率與停車效率。為確保安全，每個電動自行車停車場不大于160m2，由分散的不大于25m長度的單元構(gòu)成，單元之間需保持6m以上的防火間距，以符合消防安全要求。按照電動自行車鋰電池的安全考慮，每個停車位應(yīng)確保500mm以上的間距，每個電動自行車停車位不小于1.5m2的空間。充電區(qū)域與非充電區(qū)域應(yīng)明確區(qū)分，保持足夠的防火間距，以防范潛在的火災(zāi)風(fēng)險。

4.2" 停放場所消防設(shè)施布局

4.2.1" 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

高等學(xué)校電動自行車集中停放區(qū)域均應(yīng)配備火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，以確保安全。在每個分散的停放單元內(nèi)至少布置兩個點型感煙火災(zāi)探測器，以及一個手動火災(zāi)報警按鈕和一個聲光報警器。對于宿舍區(qū)域、教學(xué)區(qū)域，火災(zāi)報警控制器應(yīng)分別獨立設(shè)置，確保各區(qū)域火災(zāi)報警系統(tǒng)互不干擾，所有的報警信號均會傳送至學(xué)校的消防控制室。

4.2.2" 自動噴水滅火系統(tǒng)

電動自行車停車場自動噴水滅火系統(tǒng)的水源可利用學(xué)校室內(nèi)消防給水系統(tǒng)，確保供水的可靠性和穩(wěn)定性。學(xué)生宿舍樓室內(nèi)消火栓設(shè)計流量多為15L/s，按照一個設(shè)計單元25m，噴頭間距3.6m的布局，可設(shè)置7個流量系數(shù)為115的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積的開式噴頭系統(tǒng)。其控制設(shè)計方面，采用多重保障措施：一是聯(lián)動控制，即當(dāng)電動自行車停車場內(nèi)一個停放單元的兩只獨立的點型感煙火災(zāi)探測器或一只感煙火災(zāi)探測器與一只手動火災(zāi)報警按鈕同時發(fā)出報警信號時，這些信號將作為聯(lián)動觸發(fā)信號，由消防聯(lián)動控制器控制此單元的電磁閥自動開啟。二是遠(yuǎn)程手動控制方式，消防聯(lián)動控制器具備遠(yuǎn)程操作功能，允許工作人員控制該單元電磁閥的開啟。三是現(xiàn)場手動控制方式，在現(xiàn)場設(shè)置手動控制裝置，以便在緊急情況下能夠迅速開啟電磁閥。四是反饋機制，火災(zāi)探測器和電磁閥的開啟信號應(yīng)實時反饋至消防聯(lián)動控制器。

4.3" 規(guī)范充電區(qū)域

學(xué)校電動自行車充電區(qū)域宜采用專用的充電設(shè)施，包括充電柜和充電插座，這些充電設(shè)施應(yīng)符合國家充電設(shè)施設(shè)備的技術(shù)要求，確保具備充滿自動斷電、故障斷電以及短路保護、剩余電流保護等功能。學(xué)校電動自行車充電設(shè)施應(yīng)采用不燃材料或阻燃材料，充電區(qū)域應(yīng)配置專用的配電箱，進線為獨立回路，并安裝專用的計量裝置。每個設(shè)計單元內(nèi)至少規(guī)劃兩條分支回路，并具備剩余電流保護、短路保護、過載保護等功能。

4.4" 建立完善的管理制度

建立完善的管理制度對于高校電動自行車火災(zāi)防控至關(guān)重要。首先，確立明確的電動自行車注冊管理制度，包括車輛信息登記、使用條件和規(guī)范等，旨在確保每輛電動自行車都經(jīng)過嚴(yán)格審核與登記，并符合安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，管理制度應(yīng)規(guī)劃電動自行車的使用范圍、時段和停放位置，避免亂停亂放的現(xiàn)象。其次，充電設(shè)備和區(qū)域的管理亦不容忽視，需詳細(xì)規(guī)定充電過程中的安全準(zhǔn)則、操作步驟和注意事項，確保充電過程安全可控。建立充電設(shè)備的定期檢查和維護機制，保障設(shè)備始終處于良好的運行狀態(tài)。最后，設(shè)立責(zé)任制度，明確各相關(guān)部門和人員在電動自行車安全管理中的具體職責(zé)和義務(wù)，包括安全監(jiān)督、事故處理、應(yīng)急預(yù)案執(zhí)行等環(huán)節(jié)，確保在緊急情況下能夠快速響應(yīng)、有效應(yīng)對。

4.5" 加強學(xué)生培訓(xùn)

通過加強學(xué)生培訓(xùn)，不僅能提升學(xué)生對火災(zāi)安全的認(rèn)識和應(yīng)急處理能力，還能有效減少火災(zāi)事故的發(fā)生，進而提高整個高校的火災(zāi)防控水平，保障校園內(nèi)電動自行車的安全使用環(huán)境。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)全面覆蓋火災(zāi)安全知識的普及，使學(xué)生了解火災(zāi)的成因、危害、預(yù)防措施以及緊急處理方法，包括正確使用滅火器、及時報警和有效疏散逃生等基本知識。學(xué)生需掌握電動自行車火災(zāi)的常見原因，如過度充電、短路等，并學(xué)會相應(yīng)的預(yù)防措施及應(yīng)對方法，如安全充電的操作規(guī)范、識別電動自行車潛在故障跡象等實用技能。

參考文獻(xiàn)

[1]饒球飛，甘衛(wèi)鋒.電動自行車起火風(fēng)險分析和起火特征研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2023，42（11）：1597-1602.

[2]何學(xué)超，劉振飛，何瑾.三元鋰電池電動自行車火災(zāi)燃燒特性研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2024，43（5）：722-725.

[3]國家消防救援局.2022年全國警情與火災(zāi)情況[EB/OL].https：//www.119.gov.cn/qmxfxw/xfyw/2023/36210.shtml

[4]董洋.居民樓電動車火災(zāi)成因及管理措施[J].今日消防，2021，6（4）：74-75.

[5]李青蔚，楊智翔，鄧軍，等.電動自行車燃燒特性及簡易分隔防火效果試驗研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2023，23（12）：4271-4278.

[6]謝宇豪.電動自行車火災(zāi)特點及撲救措施分析[J].今日消防，2023，8（1）：46-48.