摘要：為探究汽車入戶住宅建筑防火設(shè)計(jì)問題，搭建了汽車入戶住宅建筑汽車庫火災(zāi)試驗(yàn)平臺，介紹了試驗(yàn)平臺構(gòu)成、試驗(yàn)監(jiān)測參數(shù)等內(nèi)容。應(yīng)用試驗(yàn)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(xì)水霧滅火系統(tǒng)控滅火效果、汽車提升豎井火災(zāi)蔓延與控滅火等試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果可為汽車入戶住宅建筑防火設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)依據(jù)及設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞：汽車入戶住宅；試驗(yàn)平臺；防火分隔；火災(zāi)控制

中圖分類號：TU998.1 文獻(xiàn)標(biāo)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(nèi)設(shè)置汽車停車庫，汽車通過豎向提升豎井運(yùn)入戶內(nèi)停車庫，汽車庫作為停車及展示區(qū)域，與戶內(nèi)公共活動區(qū)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(qū)域采用實(shí)體墻分隔，極大地提高了住宅品質(zhì)，但也給建筑防火設(shè)計(jì)帶來了很大的挑戰(zhàn)，目前這種新型建筑沒有相應(yīng)的防火設(shè)計(jì)規(guī)范和依據(jù)，如何保證人們的生命財產(chǎn)安全，是亟須解決的關(guān)鍵問題。

國內(nèi)外開展了部分汽車、汽車庫火災(zāi)的試驗(yàn)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(zāi)燃燒特性及滅火系統(tǒng)的適應(yīng)性。楊丙杰[5]、周逢源[6]等人研究了機(jī)械汽車庫自動滅火技術(shù)的選型及應(yīng)用技術(shù)措施。彭錦志[7]研究了汽車轎廂火災(zāi)的發(fā)展及高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的防控效果。這些試驗(yàn)研究主要針對非封閉環(huán)境的車輛燃燒，與住宅戶內(nèi)汽車庫封閉環(huán)境有所區(qū)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(nèi)汽車庫火災(zāi)試驗(yàn)平臺，探究住宅汽車庫汽車燃燒性能，汽車庫防火分隔設(shè)施有效性，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)對住宅汽車庫火災(zāi)的控火、滅火可行性，汽車提升豎井火災(zāi)蔓延及控、滅火效果等相關(guān)試驗(yàn)，這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)對研究住宅汽車庫火災(zāi)發(fā)展及蔓延特性、防火安全設(shè)計(jì)等具有一定的指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)平臺構(gòu)成

1.1 試驗(yàn)場地

根據(jù)某汽車入戶住宅建筑汽車庫實(shí)際規(guī)模和尺寸，搭建了汽車庫和汽車提升井試驗(yàn)平臺，見圖1、圖2。汽車庫采用磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為5.95m（長）×7.60m（寬）×3.60m（高）。提升井采用鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為7.65m（長）×7.60m（寬）×15.0m（高），其頂部布置一臺排煙風(fēng)機(jī)。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(cè)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(yàn)?zāi)Ｐ偷木唧w尺寸與項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙中的尺寸一致。

1.2 試驗(yàn)系統(tǒng)組成

1.2.1 滅火系統(tǒng)

目前，常見的水系滅火系統(tǒng)主要包括水噴淋系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)和細(xì)水霧系統(tǒng)。從水噴淋、水噴霧到細(xì)水霧，產(chǎn)生的水滴/霧滴粒徑不斷減小，系統(tǒng)壓力不斷增加，使得滅火機(jī)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(tǒng)，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有用水量小、滅火效率高、對結(jié)構(gòu)防護(hù)作用好以及占用空間小、對于超高層建筑較為經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，同時結(jié)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(diǎn)，擬采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)對住宅汽車庫進(jìn)行保護(hù)。

1.2.2 排煙系統(tǒng)

試驗(yàn)汽車提升豎井排煙量按換氣次數(shù)6次/h計(jì)算確定。經(jīng)計(jì)算試驗(yàn)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(jù)排煙量和排煙口尺寸，計(jì)算出試驗(yàn)所需風(fēng)速為1.97m/s。

1.2.3 分隔構(gòu)件

汽車庫與住宅兩側(cè)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(gòu)件尺寸詳見1.1。

1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及目的

溫度。按照GB/T12513—2006《鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》、GB/T7633—2008《門和卷簾的耐火試驗(yàn)方法》的要求，在各分隔構(gòu)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(gòu)件溫度，判定分隔構(gòu)件的有效性。

分別在著火汽車的發(fā)動機(jī)艙、轎廂前座、轎廂后座、后備箱、油箱下部以及相鄰汽車側(cè)面中部布置若干熱電偶，以探究汽車不同部位著火后，火災(zāi)在汽車內(nèi)部的發(fā)展規(guī)律以及對相鄰車輛的影響。

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

煙氣流速。汽車提升豎井內(nèi)布置煙氣流速測量裝置，以確定排煙量滿足計(jì)算要求。

熱成像。試驗(yàn)場地架設(shè)熱成像儀，通過采集汽車火災(zāi)時的熱圖像，分析其火災(zāi)時的熱分布情況及火災(zāi)蔓延規(guī)律。

1.4 試驗(yàn)車輛及布置

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

2 試驗(yàn)內(nèi)容與試驗(yàn)方法

基于實(shí)際工程應(yīng)用背景構(gòu)建了汽車入戶住宅建筑全尺寸火災(zāi)試驗(yàn)平臺，制定了火災(zāi)試驗(yàn)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(yàn)，為汽車入戶住宅建筑防火設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。

2.1 住宅汽車庫防火分隔試驗(yàn)

住宅汽車庫作為汽車展示、觀賞區(qū)域，要求與住宅公共區(qū)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(fā)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(guī)汽車庫，火災(zāi)發(fā)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(qū)的分隔構(gòu)件，同時設(shè)置高壓細(xì)水霧對防火玻璃進(jìn)行保護(hù)，這種防火分隔方式是否可行，通過全尺寸火災(zāi)試驗(yàn)分析確定。

試驗(yàn)依據(jù)GB/T12513—2006《鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》和GB/T9978.8—2008《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法 第8部分：非承重垂直分隔構(gòu)件的特殊要求》的判定準(zhǔn)則，當(dāng)背火面棉墊被點(diǎn)燃或背火面躥火持續(xù)達(dá)10s以上時，則認(rèn)為試件失去耐火完整性；當(dāng)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(diǎn)最高溫度超過該點(diǎn)初始溫度180℃，則認(rèn)為試件失去耐火隔熱性。

試驗(yàn)選用單片玻璃尺寸為2.68m×2.75m，邊框厚度15mm，泳池側(cè)和走道側(cè)防火玻璃均在背火面設(shè)置了8個熱電偶測量火災(zāi)時的溫度變化情況，其中泳池側(cè)玻璃上5個、邊框上3個；走道側(cè)玻璃上4個，邊框上3個，迎火面對應(yīng)位置設(shè)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(yàn)現(xiàn)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(nèi)汽車庫滅火控火試驗(yàn)

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(nèi)裝具有很高的價值，需盡量減小火災(zāi)帶來的財產(chǎn)損失，同時結(jié)合整體建筑高度、汽車庫相對封閉等因素，以及高壓細(xì)水霧用水量少、除煙消塵、對結(jié)構(gòu)防護(hù)好等優(yōu)點(diǎn)，住宅戶內(nèi)汽車庫滅火系統(tǒng)采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，需要對該系統(tǒng)的滅火、控火效果進(jìn)行試驗(yàn)研究，并確定系統(tǒng)的噴頭布置、工作壓力、噴霧強(qiáng)度等設(shè)計(jì)參數(shù)。

住宅戶內(nèi)汽車庫高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的滅火效果及可行性分析，主要通過有無滅火系統(tǒng)作用下頂棚最高溫度、防火分隔構(gòu)件溫度及相鄰汽車表面溫度等參數(shù)進(jìn)行綜合判定。

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

2.3 住宅汽車提升豎井滅火控火試驗(yàn)

汽車提升豎井內(nèi)可燃物主要是傳送帶及傳送中的汽車，傳送帶火災(zāi)為豎向蔓延方式，區(qū)別于建筑內(nèi)火災(zāi)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(yàn)分析確定。

豎井內(nèi)噴頭安裝于井道側(cè)壁，噴頭形式采用普通下垂形噴頭或環(huán)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(tǒng)條件下的傳送帶火災(zāi)蔓延試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析確定。試驗(yàn)主要分析豎井內(nèi)傳送帶或汽車火災(zāi)時，豎井內(nèi)火災(zāi)試驗(yàn)現(xiàn)象及豎向溫度變化情況，豎井內(nèi)的溫度測點(diǎn)布置見圖7。

3 結(jié)束語

為探究汽車入戶住宅建筑防火設(shè)計(jì)，搭建了汽車入戶住宅建筑火災(zāi)試驗(yàn)平臺，進(jìn)行了防火分隔試驗(yàn)、住宅戶內(nèi)汽車庫火災(zāi)控滅火試驗(yàn)以及汽車提升豎井火災(zāi)蔓延及控滅火試驗(yàn)，試驗(yàn)得出以下主要結(jié)論：①住宅戶內(nèi)汽車庫與汽車提升豎井之間防火卷簾關(guān)閉時，汽車庫為通風(fēng)控制型火災(zāi)，防火卷簾開啟時，為燃料控制型火災(zāi)。在車庫內(nèi)無自動滅火保護(hù)的情況下，各分隔構(gòu)件仍保持完好，未在火災(zāi)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(jìn)行分隔，可滿足防火分隔要求。②與無滅火系統(tǒng)的試驗(yàn)工況相比，設(shè)置高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)后，各水平分隔構(gòu)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(xì)水霧滅火系統(tǒng)對住宅汽車火災(zāi)起到了很好的控火、降溫及消煙作用，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)應(yīng)用于住宅戶內(nèi)汽車庫可行。③汽車提升豎井火災(zāi)時，采用環(huán)噴噴頭形成的水霧可直接作用同步帶，將火災(zāi)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(huán)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(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，在高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)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。

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