立体智能停车库消防设计分析

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摘要：以某沉井式地下立体停车库项目消防设计为例，通过对常用的泡沫-自动喷水灭火系统、高倍数泡沫灭火系统、CO2灭火系统和细水雾灭火系统进行比较与分析，选择合适的自动灭火系统。结合沉井式地下立体智能停车库自动灭火系统的特点，选择高压细水雾灭火系统更为经济合理。

关键词：沉井式；地下立体式；机械停车库；高压细水雾灭火系统

在土地资源日益匮乏的当下，汽车数量日益增加，而能够提供的车位数增长速度相对缓慢，造成汽车与车位比例失调。特别是一些大、中城市的居住小区，开放商未按用户需求配置足够数量的停车位，造成小区乱停车现象严重，占用小区内部道路，甚至堵塞小区消防通道，存在严重安全隐患[1]。在城市用地紧张和车位需求量大的双重制约下，大、中城市很难开发建造大量汽车库或地面停车场来满足用户需求。沉井式地下立体智能停车库将是一种新兴的垂直竖井沉降掘进技术与机械立体智能停车技术相结合，具有施工占地面积小、对周边建筑影响小、机械智能化、集约紧凑、无需设地下车库出入口坡道和疏散楼梯等优点，能够有效提高城市土地利用率，实现城市智慧化停车管理。以某沉井式地下立体智能停车库为例，进行消防设计，根据自动灭火系统的工程特点选用高压细水雾灭火系统。

1项目概况

本项目用地范围内新建2座沉井，井筒内径12m。每座沉井内设100个机械车位，1梯4位，地下共25层，其中1~8层为SUV车位，层高2.5m；9~25层为普通小型车位，层高2m。井筒深约59m（不含封底混凝土），主要结构为地下沉井结构，设计使用年限50a，Ⅱ类机械立体停车库，耐火等级地下一级。为配合地下车库管理、功能需求，地上新建3层，主要为车库出入口、车库升降机设备管理用房、设备用房、工作人员办公及生活用房等。2座圆形车库的井道中心设置有旋转升降机，每层停放4辆汽车，沿井壁环向排列，具备三维运动控制、旋转、出入口对中功能。沉井式地下立体智能停车库示意图见图1。

2火灾分析

消防工程设计应做到安全可靠、经济合理、技术先进。其中，消防给水系统以初期火灾的灭火、控火为主，本着高效、快速、自防自救、安全第一的原则，以国家设计规范、行业标准、地方设计规范为依据，通过对建筑物的重要性、火灾种类、火灾危险性、所处的地理位置综合分析，科学合理地从建筑构造、安全疏散和避难、灭火救援设施、消防灭火设施等方面综合考虑。2.1车库火灾主要起因。沉井式地下立体智能停车库采用无人值守智能化控制与运营模式，停、取车辆均通过地上1层车厅内载车平台上、下机械运动将车辆运送到指定位置，人员无需进入地下车库，整个过程在车辆熄火状态下完成。根据工程实际工作状况，引起车库内火灾原因可能有汽车漏油、汽车内部未熄灭的烟头复燃[2]、新能源汽车电池自燃、车库内电气线路短路、载车平台上与下运动摩擦引起火花。2.2车库火灾特点及危险性。目前，大部分汽车以汽油为燃料，汽油易燃易爆且闪电低，在行驶过程中或停车一段时间后时常发生漏油现象，遇明火存在燃烧爆炸风险。随着国家对新能源汽车行业的重点扶持，新能源汽车日益成为众多购车者首选。但新能源汽车电池在过热条件下易自燃、爆炸，配套的充电桩产业技术发展也不够完善，时常因充电桩内部线路故障引发火灾造成重大经济损失。本工程选址新建于市中心繁华地区，周边有医院、办公楼等高层公共建筑，建筑密度大、人员停留密集。一旦发生火灾，火焰可能通过车库一层井筒出入口很快蔓延至周围毗邻建筑，危及周边市民财产安全和生命安全。同时，地下25层停车设施以钢结构搭建为主，持续燃烧可能造成内部立体框架坍塌，停放的所有车辆将受钢结构和上层车辆挤压淹埋于地下。为满足停车位数量、停车位高度和停车设备安装要求，沉井井筒深约59m，每个车位上、下贯通，无法进行防火划分，整个车库为一个防火分区。因车库纵向深度大，受风速影响的车库只要一辆汽车着火，整个车库很快将被火焰吞噬，后果不堪设想。火灾时，车库载车平台停止运行，车辆无法从车库内取出，车库内所有车辆可能受火灾影响，造成重大经济损失。由于此类车库平时无人停留，所以火灾时对人的伤害较小。

3消防灭火系统设计

目前，国内现行的GB50067—2014《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》对Ⅱ类汽车库消防给水和灭火设施规定，设置室内外消火栓灭火系统，室内还设有自动灭火系统，并配置灭火器。本工程是1座地下室内无车道、无检修通道、无疏散楼梯、无人员停留的全地下立体机械停车库。为满足功能需求，地上建筑3层，地上1层为停车库出入口、车辆控制室和消防泵房等；地上2层为设备层；地上3层为管理用房。故仅在地上建筑物室内设临时高压制消火栓给水系统，按多层办公建筑室内设计流量10L/s、市政自来供水水压0.2MPa；室外消防采用低压制消防给水系统，设计流量20L/s，共设2个室外消火栓进行保护。针对地下汽车库自动灭火系统规范推荐的泡沫-水喷淋系统、高倍数泡沫灭火系统和CO2气体灭火系统，进行分析比较。3.1自动灭火系统技术概述。目前国内尚无正式颁布专门的机械式立体汽车库消防设计规范和标准，在消防给水和灭火设施设计时，火灾种类、火灾特点、环境条件和建筑特征作为选择灭火方式和灭火系统的重要依据。由于本工程各停车层之间没有楼板分割，采用CO2局部保护的安全性非常低，而且若只保护某个停车层，如果火灾蔓延，CO2将无法再次启动灭火；如果采用CO2全淹没系统，将远超出常规保护的最大体积2000m3(本项目保护区总体积＞7000m3）；即便规范允许突破，众多的钢瓶数量将挤占宝贵的停车空间，得不偿失。同时CO2灭火系统需要设置泄压口，地下车库也不具备设置泄压口的条件；CO2气体仅有10a的使用有效期，也使运营维护成本大大增加。目前，大多数地上立体汽车库工程采用泡沫-自动喷水灭火系统，根据载车板分层布置洒水喷头，并在其上方设置集热板，一次性火灾消防用水量大，通常条件下室内消防用水量需储存于消防水池内，造成资源浪费。本项目为现有公交停车场改造为地下车库，地面用地紧凑,根据现有技术指标，平面布置无法满足建设消防水池及消防泵房面积需求。3.2推荐方案。参考尚未正式颁布实施的《机械式立体停车库技术规范》（征求意见稿），停车库可采用高压细水雾灭火系统和高倍数泡沫灭火系统。1）高压细水雾灭火系统。它是一种新型灭火系统，以高度物化的水实现火灾控制、火灾抑制、火灾扑灭，可用于扑救可燃固体、可燃液体、电气设备火灾。水通过九柱塞泵超高压形成一种介于液体和气体之间的细水雾，以高效冷却和快速窒息作为灭火机理，用水量是传统灭火方式的1%，灭火效率是传统灭火方式的200~300倍[3]。细水雾已广泛应用于轨道交通、电力、图书/档案馆、地下综合管廊、工业制造、综合建筑、医院、数据中心、古建筑、机场等众多行业及领域。2）高倍数泡沫灭火系统。国家规范GB50151—2010《泡沫灭火系统设计规范》中，高倍数泡沫灭火系统分为移动式、全淹没式、局部应用式。它主要以窒息、冷却方式达到控火、灭火，通过在泡沫产生装置中摄入大量空气，将一定混合比的水和泡沫液发泡成超过200倍的泡沫，通过导炮筒将泡沫均匀覆盖于保护对象表面或充满整个防护区。火灾时，该灭火系统必须贮存系统所需的全部用水量，并贮存在单独的贮水设备内，如水箱等，也可以贮存在消防水池内。3.3自动灭火系统选择。本工程火灾时，地上1层升降机平台间卷帘门关闭，地下车库25层与地上1层升降机平台间形成密闭空间，窒息灭火。沉井式地下智能停车库按20%预留充电桩，火灾种类：可燃固体（A类火灾）、可燃液体（B类火灾）及电体火灾（E类火灾），根据保护对象及火灾特点，该项目自动灭火系统选用高压细水雾开式局部系统。根据建筑专业布置形式，沉井式地下智能停车库地下25层每4层停车区域设耐火3h防火隔板分隔，共分为7个区。地上一层车库出入口及-1F（地下一层）为一区，-2F~-5F为二区，-6F~-9F为三区，……；以此类推，防护区共9个。另外，2个区分别为底部升降机基坑区域即升降基坑区，井筒升降机平台即核心筒区。当某一层的某一辆车着火时，启动着火车辆所在区四层内所有车辆上方喷头以及升降基坑区中的喷头、核心筒区的喷头进行保护。车库停车区域采用喷头全保护，每个井筒每层停车位上方布置21个K=0.7的开式高压细水雾喷头，安装间距≤3.0m，且≥1.5m，距墙≤1.5m，见图2。设计喷雾强度2.07[L/（min•m2）]，系统持续喷雾时间20min，系统响应时间≤30s，不利点喷头工作压力≥10MPa，细水雾粒径Dv0.5小于65μm、Dv0.99小于100μm。

4结语

根据工程特点，结合实际工程情况，选择合适的自动灭火系统。本工程采用高压细水雾开式局部系统，与传统的自动喷水灭火系统相比，细水雾灭火系统用水量少、水渍损失小、传递到火焰区域以外的热量少，可用于扑救带电设备火灾和可燃液体火灾。与气体灭火系统相比，细水雾对人体无害、对环境无影响，有很好的冷却、隔热作用和烟气洗涤作用，其水源更容易获取，灭火的可持续能力强，还可以在一定的开口条件下使用。这些优点使得细水雾灭火系统能够用于扑救可燃固体类火灾、可燃液体类火灾及电体火灾。

作者:操宏庆 单位:上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司