某地下车库消防系统设计

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从20世纪80年代初至80年代末为第三阶段,本时期开始使用总线制火灾报警系统。它同多线制相比,在安装时布线的工作量大大减少,进行安装、调试时便于操作,也更方便,取得了很大的发展。而且最重要的是他能对火灾发生的位置进行精确地定位,并进行报警,直到现在总线制火灾报警系统还在被广泛应用[4]。
从20世纪90年代初至今为第四阶段,本时期对消防系统安全的研究不仅仅局限于单一的火灾报警,还包含了自动喷淋系统及防排烟系统,以及结合整个建筑的照明、供电、通风等,为了方便管理还融合了监控等,实施了智能化管理[5]。
3
根据《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140-2005)第7.3.3条规定可知,地下建筑灭火器配置场所所需的灭火级别应按下式进行计算:
(3-1)
式中:Q计算单元的最小需配灭火级别,本设计中取B;
S计算单元的保护面积,m2;
UA类或B类火灾场所单位灭火级别最大保护面积,根据《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140-2005)第6.2.2条规定,设计车库为中危险级,取U=1.0 m2/B;
中国建筑设计研究院的王耀堂结合工程的实际情况,应用了预作用闭式轻水泡沫灭火系统,对该工程进行了自动喷水灭火系统的一系列计算,包括对喷头的布置,系统的控制以及管网的水力计算等,是在结合建筑的实际情况进行的自动喷水系统的布置,为以后工程的设计布置提供了依据[11]。
武汉理工大学的王胜松,通过对国内外研究发现,传统的自动喷水灭火系统在扑灭地下车库的火灾上存在局限,故对自动喷水——泡沫联用系统进行了研究。采用“Q=at2”火灾模型模拟火灾发生过程,发现汽车发生火灾的部位不同,其火灾的最大热释放速率也不同;同时对国内外扑救地下车库的设施进行了研究,如消火栓系统、报警系统、喷水系统等[12]。
2.3
根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-2014)第5.1.1条规定,正常汽车库防火分区的最大允许建筑面积为2000m2,但当建筑内设置自动灭火系统时,其防火分区的最大允许建筑面积将在此基础上扩大一倍,即为4000m2。而本车库面积为3360m2,将配套设置自动喷水灭火系统,所以可将其划分为一个防火分区,则本车库为一个防火分区。
2019年6月29日晚八点,位于青岛市李沧区的万科生态城澜庭的地下车库突然发生火灾,在消防、派出所、社区人员的协力合作下扑灭了火灾。经调查,火灾起因是因为一台轿车突然起火,然而车库自备的消防系统并没有发挥其作用,进而造成40多台汽车不同程度的损伤,所幸的是并没有造成人员伤亡,但经济损失严重。可见,一套完整的消防系统是多么的重要,所以本文针对地下车库这一特殊场所进行了研究,设计一套集报警与喷淋共存的消防系统,保障人民的生命财产安全。
1.
依据《火灾自动报警系统设计规范(GB50116-2013)》等相关标准,本文对某地下车库进行了消防系统设计,主要包括耐火等级与防火分区、灭火器配置选型、火灾自动报警系统及喷淋系统的选型等几方面,并结合各种情况设计出了一套图纸。
其中耐火等级与防火分区包括:防火分类、耐火等级、防火分区;灭火器配置选型包括:灭火器的类型、规格、数量以及灭火器的安全位置等;火灾自动报警系统设计包括:报警和探测区域的划分、火灾探测器的选型、数量、安装位置;喷淋系统的选型包括:喷头的选型、位置等。
关键词:地下车库;灭火器配置;自动喷淋系统;自动报警系统

1.1
2020年初,消防救援局就2019年的全国火灾情况进行了统计分析,统计显示2019年全年共接到火灾报警23.3万起,火灾造成了1335人死亡,837人受伤,除人员伤亡外还造成了很严重的经济财产损失,直接损失为36.12亿元,相比较于往年的数据有所下降,但仍是不可忽略是大数据。火灾种类有很多种,其中地下车库发生的火灾也不容小觑,占据着很大的一部分,介于地下车库环境的特殊性,造成的生命财产损失也不可估量。
根据《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140-2005)第7.2.2条规定,建筑物灭火器配置场所的保护面积应按建筑面积来进行计算,但在实际进行布置时,要考虑实际情况进行计算,所以要除去楼梯面积与车辆坡道进出口等,可在楼梯与设备用房等单独设置灭火器,则需设置的防火分区的建筑面积约为3060m2,设备用房的面积为107.61m2,值班室面积为26.598m2。
地下车库较其他车库不同,位于地下,是属于较封闭的结构建筑,引发火灾的因素往往多于一般的车库,一旦有火灾发生,由于地下车库的封闭性,火灾产生的大量烟雾以及热气没有办法迅速排散,而且烟雾中存在毒气,还会影响视线,加大了疏散与救援难度,会对生命和财产造成极大的损失。可见,为地下车库做好消防是很必要的。
针对这一问题,本文对某地下车库消防系统进行了设计,主要涉及耐火等级与防火分区、灭火器配置选型、火灾自动报警系统及喷淋系统的选型等几方面,本文旨在通过对该地下车库的消防设计,为地下车库的消防安全提供指导。
在车库发生火灾时,汽车将作为主要的燃烧源燃烧,先是汽油发生燃烧,进而导致汽车配件燃烧,其中也可能伴随着其他燃烧物的燃烧,但灭火器的主要作用是扑灭前期火灾,所以可以把地下车库的火灾种类划分为B类火灾。
3.2
3
根据《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140-2005)第7.2.1条规定可知,为了更好地扑灭火灾,在对灭火器进行计算时,按楼层或防火分区进行考虑,不允许跨越楼层和防火分区。所以可知每个防火分区都为一个单独的计算单元,本地下车库为一个防火分区,则本地下车库为一个计算单元。
1.
最开始人们是对火灾进行安全研究的,研究过后在此基础上又进行扩展研究,继而对地下车库进行消防安全研究,主要体现在火灾自动报警系统方面,以及对汽车火灾实验方面上。从最开始对火灾的研究到现在针对地下车库等某一特定地点的研究,期间经历了多个阶段。从19世纪40年代开始至20世纪40年代为第一阶段,本阶段的探测器主要以感温探测器为主,具有构成简单且成本低廉的特点。1847年世界上第一台只能应用于城镇的火灾报警发送装置研究成功,是由美国医生Charmning和缅甸大学教授Farmer共同努力下研究成功的[1],火灾报警发送装置于1952年在美国的波士顿被成功安装。1874年世界上第一套水喷淋装置被英国成功研制并安装,1890年英国也将感温式火灾探测器研发成功。

随着经济社会可持续发展和人民日益提高的生活水平,汽车都已进入了大部分家庭,汽车家庭化现象较普遍,使得我国的汽车保有量居世界前列,未来还将持续增长。随之而来的是停车用地越来越紧张,目前不论是一线城市还是小县城都存在停车位紧张、停车困难的问题,因此地下车库应运而生。如今在建设建筑时,一般都会配套建设地下车库,让停车紧张的问题得以缓解。地下车库的建立大大的方便了我们的日常停车,但在方便的同时也带来了一些未知的消防安全隐患。
K修正系数。该设计中要设自动喷淋灭火系统,根据《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140-2005)第7.3.2条规定,取K=0.5。
将设计值带入式(3-1)可得:
本防火分区的最小需配灭火级空旷,正常除去立柱外,一般无其他障碍物,手提式灭火器在这种情况下使用较为顺畅,而推车式灭火器一人无法操作,需要两个人合作操作,然而火灾发生时,秉承着降低人员伤亡率的原则,应最大限度的减少进入火灾现场的人员,所以推车式灭火器不适用于地下车库,应选用手提式灭火器。按照《建筑灭火器配置设计规范》(GB 50140-2005)第5.2.2条规定可知,手提式灭火器的最大保护距离为12m。则根据现场图纸可得,防火分区灭火器设置点的数量为N=12个,设备用房、值班室与两个楼梯的面积较小,可分别设置一个灭火器设置点。具体布置位置见附录一——灭火器布置图。

2.1
本文就某地下车库进行设计分析,本车库为地下一层建筑,长约70m,宽约48m,高约3.5m,占地面积约为3360m2,共设有95个停车位,有两个疏散楼梯,车辆进出入口都是有坡度的坡道,共有两个房间,其中一个是值班室,另一个是与值班室结合的设备用房。车库平面图如下图。
图2-1车库平面图
2.2
根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-2014)第3.0.1条规定,汽车库中停车数量介于51~150辆之间时,属于第Ⅲ类汽车库。本文研究的地下车库共设95个停车位,则属于第Ⅲ类汽车库,地下车库的耐火等级应为一级。
通过对汽车场汽车火灾的分析和进行实验研究,法国Schleich和Cajot LG测定了燃烧放热的速率等技术参数,还在进行灭火研究时,分析了喷淋系统及其烟雾感的复合效应,通过综合研究,设计出了结构热力学模型[6]。德国Schuhen和Dirk J通过实验研究发现,对于地下车库这种地下较封闭的场所,自然的排烟通风是比较弱的,所以只存在自然通风是不够的,还需要另外通过建造机械排风系统来加强通风[7]。日本Kitano T和Sugama O等人自行修建了一个的停车库来进行真实的模拟实验,创建了一个没有窗、缝隙、孔等较封闭的停车库,并在停车库里放置了一定量的可燃物,测定因第一台汽车燃烧所产生的热辐射导致其他汽车发生燃烧时的相关临界值[8]。日本的Kikuchi Masahito和Fukui Kiyoshi等人根据空间利用率、居住者的居住特点和汽车燃烧规律等因素,对大型地下车库的消防安全设计进行了研究,通过分析其设计的相关案例,提出了一些消防安全措施;还对其他国家的相关案例进行了分析研究并给予了改进建议[9]。
20世纪40年代中后期,美国国家防火协会(NFPA)针对美国车辆火灾的情况、现状以及未来的发展趋势进行了分析,并依照分析的结果发布了美国车辆火灾趋势报告,报告中对汽车发生火灾的各种因素、原因及其产生的后果做了系统的研究,为日后的研究发展打下了坚实的基础[2]。
从20世纪50年代至70年代为第二阶段,探测器主要以感烟探测器为主[3],本时期的火灾报警系统在进行信号传输时,采用的是与以往不同的多线制。相比较于以前的探测器,优点是电路简单,供电和取信息相当直观,具有线多,穿线复杂且线路故障多等缺点,在发展中已逐渐被淘汰。
西华大学能源与环境学院的张淑慧,通过利用FDS的大涡模拟对地下车库的火灾情况建立了一个简化的三维模型,通过数据发现,当在地下车库同时具备自动喷水灭火系统和排烟系统时,火灾才能更快、更好的得到扑灭[13]。
浙江省消防总队金华支队婺城大队的顾俊飚,结合高层建筑地下车库火灾的特性,针对防范火灾的意识低等特点,对高层建筑的地下车库给予了一些合理的建议,如做好疏散指示标志、做好消防电梯、防烟楼梯间等[14]。
相比较于国外,国内对于地下车库消防安全的研究起步较晚。在2000年后,国内才开始对地下车库的消防安全进行了研究。
中国矿业大学程远平教授等人提出火灾热释放速率的重要性,并通过实验测量单个汽车在进行燃烧时产生的热释放速率的最大值,根据测得的数据用CFAST软件进行建模,模拟出地下车库烟气层的温度和高度变化[10]。
安徽理工大学的都康,针对地下车库设计了一种新的消防安全系统,在利用地下车库原有的消防设施基础上,结合物联网中的ZigBee无线组网技术和GSM通信技术,对地下车库实施了全面监控。在发生火灾时不仅能实施报警,还能通知相关人员进行灭火,对我们的生命健康有了极大地保障[15]。
综上所述,国内外学者从不同方面对消防系统设计做了分析和研究,这些研究主要是对一般建筑的火灾进行的研究,但是对于地下车库的研究相对较少。所以本课题主要针对特定的某地下车库进行研究,对某地下车库进行消防系统的设计。

3.1
按照《建筑灭火器配置设计规范》(GB50140-2005)中第3.2.2条可知,本地下车库具有人多且空间密集,用电较多,有很多的燃烧物可发生燃烧,火灾发生后烟雾、热气等都蔓延较快,扑救火灾时因为烟雾弥漫等问题导致扑救较困难等特点,则本地下车库危险级别属于中危险级别;且《建筑灭火器配置设计规范》(GB50140-2005)附录C中规定汽车停车库为中危险级别,综上所述,本地下车库的灭火器配置按中危险级考虑布置。
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