李文婷

（廣州市弘基市政建筑設(shè)計院有限公司）

0 引言

在我國政策的推廣下，電動汽車的使用越來越廣泛，根據(jù)《電動汽車分散充電設(shè)施工程技術(shù)標準》要求，對電動汽車車庫應該建設(shè)充電設(shè)施以及消防設(shè)施，預留建設(shè)安裝條件的車位比例不得低于車庫的10%，由此可見電動汽車車庫消防設(shè)計將會面臨越來越多的消防問題。

1 電動汽車發(fā)生火災的原因

電動汽車發(fā)生火災的主要原因是由于鋰電池起火導致的，而鋰電池發(fā)生火災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，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題，內(nèi)因是鋰電池老化和長期使用不當造成熱失控，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、充電過流、交通事故等引起的火災[1]。鋰電池熱失控的主要原因有四種：①過充，由于充電機故障，使得鋰電池系統(tǒng)出現(xiàn)失控卻依舊在充電而造成過充引發(fā)鋰電池熱失控；②短路問題，當鋰電池內(nèi)短路后，會導致溫度急劇升高，電解液被泄露出去，從而引發(fā)火災和爆炸；③熱沖擊，在高溫狀態(tài)下，鋰電池的負極材料和電解液發(fā)生反應，可以產(chǎn)生出大量的可燃性氣體和熱量，引起火災事故；④穿刺，由于穿刺是主要發(fā)生在交通事故車輛碰撞的過程中，當鋰電池被刺穿后，會引發(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階段，如圖1 所示。

圖1 鋰電池熱失控的三個階段

2 電動汽車發(fā)生火災的特點

2.1 火災易復燃且持續(xù)時間長

這是由于鋰電池中的鋰離子引起火災被撲滅后，但鋰電池內(nèi)部依然處于熱失控狀態(tài)，所以存在復燃的情況，因此在對電動汽車發(fā)生火災撲滅后，依舊需要對電動汽車進行長時間的監(jiān)控，避免火災復燃，同時在撲救電動汽車火災時應當特別注意對鋰電池位置做好持續(xù)冷卻的處理。

2.2 火災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，使得撲滅火災的過程比較困難。再加上電動汽車的動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)難以對電動汽車進行有效的滅火，所以滅火時需要有較高的技術(shù)。

2.3 潛在危險性大且容易引起救火人員中毒

電動汽車的鋰電池受到外部刺激短路后，通常并不會直接起火，而是當鋰電池內(nèi)部的溫度積累到一定程度后才會引起火災。而在這個過程中，鋰電池內(nèi)部會產(chǎn)生一氧化碳、醚、烷烴等有毒化合物，如果滅火人員沒有做好相應的預防措施，就會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

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

3 電動汽車車庫消防設(shè)計分析

3.1 建筑防火設(shè)計

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

3.2 泡沫噴淋設(shè)計計算

在對車庫的泡沫噴淋設(shè)計中，需要注意泡沫液儲罐的容積以及泡沫比例混合器在管網(wǎng)中的位置。通常由于電動汽車車庫是沒有吊頂?shù)模凑枕敯辶何坏拈g距布置噴頭的過程中，就需要根據(jù)泡沫噴淋系統(tǒng)的設(shè)計流量安裝對應的噴頭[3]， 并對車庫地區(qū)的噴頭總流量計算求和。由于泡沫液與水混合后的液體在流體力學上與水幾乎相同，所以相關(guān)的水力計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，因此地下車庫的火災泡沫液選用水成膜泡沫液的混合比例在6%為宜。在對區(qū)域面積的滅火中，濕式系統(tǒng)自噴水與噴灑泡沫的轉(zhuǎn)換時間，一般按照8L/s 的流量計算，噴灑時間不得超過2 分鐘。當防護面積比較大時，為了使系統(tǒng)的流量不致太大，通常建議對配水管安裝支管，有利于水力計算，通過適當調(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施滅火。

4 電動汽車車庫消防設(shè)計要求

4.1 車庫室內(nèi)外消防要求

對于電動汽車車庫的消防單元，可以采用室內(nèi)外消防栓以及泡沫噴淋滅火系統(tǒng)進行消防，確保消防栓和泡沫噴淋設(shè)計的出水量大于25L/s，同時保證持續(xù)滅火時間不得小于1 小時。

4.2 閉式泡沫噴淋系統(tǒng)設(shè)計要點

對于供給強度每分鐘大于等于6.5L/m2，且作用面積大于等于465m2的中間布置噴頭時，噴頭的間距必須小于3.6m。由于每只噴頭的保護面積小于12m2，所以在8L/s 的泡沫噴淋流量下，自動系統(tǒng)啟動直到泡沫的時間都會小于2 分鐘，因此在對電動汽車庫的泡沫噴淋消防給水流量設(shè)計中，需要按照最有利的條件對噴頭給水量進行合理的計算。

4.3 消防栓和泡沫噴淋系統(tǒng)的壓力設(shè)計

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，所以進水口壓力需要在原有的壓力上提升35%進水壓力。為了滿足比例混合器的進水口壓力的要求，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，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，實現(xiàn)對噴頭壓力的控制，為了確保系統(tǒng)泡沫噴淋強度和壓力滿足規(guī)范要求，所以需要設(shè)計的流量就應該控制在65～80L/s 之間，如圖2 所示。

圖2 噴頭壓力控制圖

5 結(jié)束語

在電動汽車車庫的消防給水設(shè)計中，為了避免發(fā)生火災，就需要掌握鋰電池引起的火災的原因，然后根據(jù)實際情況進行滅火。在滅火中注意爆炸和中毒等情況，同時還要注意滅火時間，防止滅火后發(fā)生復燃的情況。由于電動汽車火災的危險性非常高，且滅火困難，因此在滅火中，千萬不能大意，要做好建筑防火分離和消防設(shè)施，加強防火技術(shù)，才能更好地避免電動汽車火災的蔓延。