立體智能停車庫消防設計分析

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摘要：以某沉井式地下立體停車庫項目消防設計為例，通過對常用的泡沫-自動噴水滅火系統、高倍數泡沫滅火系統、CO2滅火系統和細水霧滅火系統進行比較與分析，選擇合適的自動滅火系統。結合沉井式地下立體智能停車庫自動滅火系統的特點，選擇高壓細水霧滅火系統更為經濟合理。

關鍵詞：沉井式；地下立體式；機械停車庫；高壓細水霧滅火系統

在土地資源日益匱乏的當下，汽車數量日益增加，而能夠提供的車位數增長速度相對緩慢，造成汽車與車位比例失調。特別是一些大、中城市的居住小區，開放商未按用戶需求配置足夠數量的停車位，造成小區亂停車現象嚴重，占用小區內部道路，甚至堵塞小區消防通道，存在嚴重安全隱患[1]。在城市用地緊張和車位需求量大的雙重制約下，大、中城市很難開發建造大量汽車庫或地面停車場來滿足用戶需求。沉井式地下立體智能停車庫將是一種新興的垂直豎井沉降掘進技術與機械立體智能停車技術相結合，具有施工占地面積小、對周邊建筑影響小、機械智能化、集約緊湊、無需設地下車庫出入口坡道和疏散樓梯等優點，能夠有效提高城市土地利用率，實現城市智慧化停車管理。以某沉井式地下立體智能停車庫為例，進行消防設計，根據自動滅火系統的工程特點選用高壓細水霧滅火系統。

1項目概況

本項目用地范圍內新建2座沉井，井筒內徑12m。每座沉井內設100個機械車位，1梯4位，地下共25層，其中1~8層為SUV車位，層高2.5m；9~25層為普通小型車位，層高2m。井筒深約59m（不含封底混凝土），主要結構為地下沉井結構，設計使用年限50a，Ⅱ類機械立體停車庫，耐火等級地下一級。為配合地下車庫管理、功能需求，地上新建3層，主要為車庫出入口、車庫升降機設備管理用房、設備用房、工作人員辦公及生活用房等。2座圓形車庫的井道中心設置有旋轉升降機，每層停放4輛汽車，沿井壁環向排列，具備三維運動控制、旋轉、出入口對中功能。沉井式地下立體智能停車庫示意圖見圖1。

2火災分析

消防工程設計應做到安全可靠、經濟合理、技術先進。其中，消防給水系統以初期火災的滅火、控火為主，本著高效、快速、自防自救、安全第一的原則，以國家設計規范、行業標準、地方設計規范為依據，通過對建筑物的重要性、火災種類、火災危險性、所處的地理位置綜合分析，科學合理地從建筑構造、安全疏散和避難、滅火救援設施、消防滅火設施等方面綜合考慮。2.1車庫火災主要起因。沉井式地下立體智能停車庫采用無人值守智能化控制與運營模式，停、取車輛均通過地上1層車廳內載車平臺上、下機械運動將車輛運送到指定位置，人員無需進入地下車庫，整個過程在車輛熄火狀態下完成。根據工程實際工作狀況，引起車庫內火災原因可能有汽車漏油、汽車內部未熄滅的煙頭復燃[2]、新能源汽車電池自燃、車庫內電氣線路短路、載車平臺上與下運動摩擦引起火花。2.2車庫火災特點及危險性。目前，大部分汽車以汽油為燃料，汽油易燃易爆且閃電低，在行駛過程中或停車一段時間后時常發生漏油現象，遇明火存在燃燒爆炸風險。隨著國家對新能源汽車行業的重點扶持，新能源汽車日益成為眾多購車者首選。但新能源汽車電池在過熱條件下易自燃、爆炸，配套的充電樁產業技術發展也不夠完善，時常因充電樁內部線路故障引發火災造成重大經濟損失。本工程選址新建于市中心繁華地區，周邊有醫院、辦公樓等高層公共建筑，建筑密度大、人員停留密集。一旦發生火災，火焰可能通過車庫一層井筒出入口很快蔓延至周圍毗鄰建筑，危及周邊市民財產安全和生命安全。同時，地下25層停車設施以鋼結構搭建為主，持續燃燒可能造成內部立體框架坍塌，停放的所有車輛將受鋼結構和上層車輛擠壓淹埋于地下。為滿足停車位數量、停車位高度和停車設備安裝要求，沉井井筒深約59m，每個車位上、下貫通，無法進行防火劃分，整個車庫為一個防火分區。因車庫縱向深度大，受風速影響的車庫只要一輛汽車著火，整個車庫很快將被火焰吞噬，后果不堪設想。火災時，車庫載車平臺停止運行，車輛無法從車庫內取出，車庫內所有車輛可能受火災影響，造成重大經濟損失。由于此類車庫平時無人停留，所以火災時對人的傷害較小。

3消防滅火系統設計

目前，國內現行的GB50067—2014《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》對Ⅱ類汽車庫消防給水和滅火設施規定，設置室內外消火栓滅火系統，室內還設有自動滅火系統，并配置滅火器。本工程是1座地下室內無車道、無檢修通道、無疏散樓梯、無人員停留的全地下立體機械停車庫。為滿足功能需求，地上建筑3層，地上1層為停車庫出入口、車輛控制室和消防泵房等；地上2層為設備層；地上3層為管理用房。故僅在地上建筑物室內設臨時高壓制消火栓給水系統，按多層辦公建筑室內設計流量10L/s、市政自來供水水壓0.2MPa；室外消防采用低壓制消防給水系統，設計流量20L/s，共設2個室外消火栓進行保護。針對地下汽車庫自動滅火系統規范推薦的泡沫-水噴淋系統、高倍數泡沫滅火系統和CO2氣體滅火系統，進行分析比較。3.1自動滅火系統技術概述。目前國內尚無正式頒布專門的機械式立體汽車庫消防設計規范和標準，在消防給水和滅火設施設計時，火災種類、火災特點、環境條件和建筑特征作為選擇滅火方式和滅火系統的重要依據。由于本工程各停車層之間沒有樓板分割，采用CO2局部保護的安全性非常低，而且若只保護某個停車層，如果火災蔓延，CO2將無法再次啟動滅火；如果采用CO2全淹沒系統，將遠超出常規保護的最大體積2000m3(本項目保護區總體積＞7000m3）；即便規范允許突破，眾多的鋼瓶數量將擠占寶貴的停車空間，得不償失。同時CO2滅火系統需要設置泄壓口，地下車庫也不具備設置泄壓口的條件；CO2氣體僅有10a的使用有效期，也使運營維護成本大大增加。目前，大多數地上立體汽車庫工程采用泡沫-自動噴水滅火系統，根據載車板分層布置灑水噴頭，并在其上方設置集熱板，一次性火災消防用水量大，通常條件下室內消防用水量需儲存于消防水池內，造成資源浪費。本項目為現有公交停車場改造為地下車庫，地面用地緊湊,根據現有技術指標，平面布置無法滿足建設消防水池及消防泵房面積需求。3.2推薦方案。參考尚未正式頒布實施的《機械式立體停車庫技術規范》（征求意見稿），停車庫可采用高壓細水霧滅火系統和高倍數泡沫滅火系統。1）高壓細水霧滅火系統。它是一種新型滅火系統，以高度物化的水實現火災控制、火災抑制、火災撲滅，可用于撲救可燃固體、可燃液體、電氣設備火災。水通過九柱塞泵超高壓形成一種介于液體和氣體之間的細水霧，以高效冷卻和快速窒息作為滅火機理，用水量是傳統滅火方式的1%，滅火效率是傳統滅火方式的200~300倍[3]。細水霧已廣泛應用于軌道交通、電力、圖書/檔案館、地下綜合管廊、工業制造、綜合建筑、醫院、數據中心、古建筑、機場等眾多行業及領域。2）高倍數泡沫滅火系統。國家規范GB50151—2010《泡沫滅火系統設計規范》中，高倍數泡沫滅火系統分為移動式、全淹沒式、局部應用式。它主要以窒息、冷卻方式達到控火、滅火，通過在泡沫產生裝置中攝入大量空氣，將一定混合比的水和泡沫液發泡成超過200倍的泡沫，通過導炮筒將泡沫均勻覆蓋于保護對象表面或充滿整個防護區。火災時，該滅火系統必須貯存系統所需的全部用水量，并貯存在單獨的貯水設備內，如水箱等，也可以貯存在消防水池內。3.3自動滅火系統選擇。本工程火災時，地上1層升降機平臺間卷簾門關閉，地下車庫25層與地上1層升降機平臺間形成密閉空間，窒息滅火。沉井式地下智能停車庫按20%預留充電樁，火災種類：可燃固體（A類火災）、可燃液體（B類火災）及電體火災（E類火災），根據保護對象及火災特點，該項目自動滅火系統選用高壓細水霧開式局部系統。根據建筑專業布置形式，沉井式地下智能停車庫地下25層每4層停車區域設耐火3h防火隔板分隔，共分為7個區。地上一層車庫出入口及-1F（地下一層）為一區，-2F~-5F為二區，-6F~-9F為三區，……；以此類推，防護區共9個。另外，2個區分別為底部升降機基坑區域即升降基坑區，井筒升降機平臺即核心筒區。當某一層的某一輛車著火時，啟動著火車輛所在區四層內所有車輛上方噴頭以及升降基坑區中的噴頭、核心筒區的噴頭進行保護。車庫停車區域采用噴頭全保護，每個井筒每層停車位上方布置21個K=0.7的開式高壓細水霧噴頭，安裝間距≤3.0m，且≥1.5m，距墻≤1.5m，見圖2。設計噴霧強度2.07[L/（min•m2）]，系統持續噴霧時間20min，系統響應時間≤30s，不利點噴頭工作壓力≥10MPa，細水霧粒徑Dv0.5小于65μm、Dv0.99小于100μm。

4結語

根據工程特點，結合實際工程情況，選擇合適的自動滅火系統。本工程采用高壓細水霧開式局部系統，與傳統的自動噴水滅火系統相比，細水霧滅火系統用水量少、水漬損失小、傳遞到火焰區域以外的熱量少，可用于撲救帶電設備火災和可燃液體火災。與氣體滅火系統相比，細水霧對人體無害、對環境無影響，有很好的冷卻、隔熱作用和煙氣洗滌作用，其水源更容易獲取，滅火的可持續能力強，還可以在一定的開口條件下使用。這些優點使得細水霧滅火系統能夠用于撲救可燃固體類火災、可燃液體類火災及電體火災。

作者:操宏慶 單位:上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司