汽车入户住宅建筑防火试验研究综述

倪天晓
（中联科锐消防科技有限公司，湖南 长沙 410007）

　　摘要：为探究汽车入户住宅建筑防火设计问题，搭建了汽车入户住宅建筑汽车库火灾试验平台，介绍了试验平台构成、试验监测参数等内容。应用试验平台开展了汽车入户住宅建筑汽车库防火分隔有效性、汽车库高压细水雾灭火系统控灭火效果、汽车提升竖井火灾蔓延与控灭火等试验研究，试验结果可为汽车入户住宅建筑防火设计提供试验依据及设计参考。

　　关键词：汽车入户住宅；试验平台；防火分隔；火灾控制

　　中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：2096-1227(2024)06-0107-04

　　汽车入户住宅建筑是一种新型建筑形式，通常每层一户，户内设置汽车停车库，汽车通过竖向提升竖井运入户内停车库，汽车库作为停车及展示区域，与户内公共活动区域采用防火玻璃墙分隔，与汽车提升竖井采用防火卷帘分隔，与其他区域采用实体墙分隔，极大地提高了住宅品质，但也给建筑防火设计带来了很大的挑战，目前这种新型建筑没有相应的防火设计规范和依据，如何保证人们的生命财产安全，是亟须解决的关键问题。

　　国内外开展了部分汽车、汽车库火灾的试验研究，取得了一定的研究成果。郭琦琳[1]、周冬冬[2]、鲍晓东[3]、黄晓家[4]等人研究了电动汽车的火灾燃烧特性及灭火系统的适应性。杨丙杰[5]、周逢源[6]等人研究了机械汽车库自动灭火技术的选型及应用技术措施。彭锦志[7]研究了汽车轿厢火灾的发展及高压细水雾灭火系统的防控效果。这些试验研究主要针对非封闭环境的车辆燃烧，与住宅户内汽车库封闭环境有所区别。本文以某汽车入户住宅建筑工程为背景，在上海搭建了住宅户内汽车库火灾试验平台，探究住宅汽车库汽车燃烧性能，汽车库防火分隔设施有效性，高压细水雾灭火系统对住宅汽车库火灾的控火、灭火可行性，汽车提升竖井火灾蔓延及控、灭火效果等相关试验，这些试验数据对研究住宅汽车库火灾发展及蔓延特性、防火安全设计等具有一定的指导意义。

　　1试验平台构成

　　1.1 试验场地

　　根据某汽车入户住宅建筑汽车库实际规模和尺寸，搭建了汽车库和汽车提升井试验平台，见图1、图2。汽车库采用砖混结构，尺寸为5.95m（长）×7.60m（宽）×3.60m（高）。提升井采用钢结构，尺寸为7.65m（长）×7.60m（宽）×15.0m（高），其顶部布置一台排烟风机。汽车库通往住宅的洞口尺寸为0.91m（长）×2.17m（高），采用甲级防火门分隔；汽车从提升井通往车库的洞口尺寸为5.6m（长）×2.60m（高），采用特级防火卷帘分隔。汽车库面向住宅两侧均采用1.5h非隔热防火玻璃，其洞口尺寸分别为2.85m（长）×2.83m（高）、5.5m（长）×2.85m（高），试验模型的具体尺寸与项目设计图纸中的尺寸一致。



　　1.2 试验系统组成

　　1.2.1 灭火系统

　　目前，常见的水系灭火系统主要包括水喷淋系统、水喷雾系统和细水雾系统。从水喷淋、水喷雾到细水雾，产生的水滴/雾滴粒径不断减小，系统压力不断增加，使得灭火机理、适用场所、工程造价等各有不同。

　　相比于水喷淋和水喷雾灭火系统，细水雾灭火系统具有用水量小、灭火效率高、对结构防护作用好以及占用空间小、对于超高层建筑较为经济等优点，同时结合住宅汽车库的空间较小且相对封闭以及建筑高度高的特点，拟采用高压细水雾灭火系统对住宅汽车库进行保护。

　　1.2.2 排烟系统

　　试验汽车提升竖井排烟量按换气次数6次/h计算确定。经计算试验所需排烟量为5200m?/h。方形排烟口布置于提升井顶部，尺寸为0.8m×0.8m。根据排烟量和排烟口尺寸，计算出试验所需风速为1.97m/s。

　　1.2.3 分隔构件

　　汽车库与住宅两侧采用1.5h非隔热性防火玻璃分隔；与住宅连通部位采用甲级防火门分隔；汽车提升竖井与汽车库采用特级防火卷帘分隔，各分隔构件尺寸详见1.1。

　　1.3 试验数据采集及目的

　　温度。按照GB/T12513—2006《镶玻璃构件耐火试验方法》、GB/T7633—2008《门和卷帘的耐火试验方法》的要求，在各分隔构件的迎火面和背火面分别布置若干热电偶，通过采集的分隔构件温度，判定分隔构件的有效性。

　　分别在着火汽车的发动机舱、轿厢前座、轿厢后座、后备箱、油箱下部以及相邻汽车侧面中部布置若干热电偶，以探究汽车不同部位着火后，火灾在汽车内部的发展规律以及对相邻车辆的影响。

　　热通量。着火汽车相邻车辆的侧面布置热流量计，以探究汽车着火后的火灾蔓延情况。

　　烟气流速。汽车提升竖井内布置烟气流速测量装置，以确定排烟量满足计算要求。

　　热成像。试验场地架设热成像仪，通过采集汽车火灾时的热图像，分析其火灾时的热分布情况及火灾蔓延规律。

　　1.4 试验车辆及布置

　　试验共购置了16台试验车辆，其中13台轿车、3 台SUV，所有的车辆均能行驶，试验车辆布置见图3。


　　2试验内容与试验方法

　　基于实际工程应用背景构建了汽车入户住宅建筑全尺寸火灾试验平台，制定了火灾试验方法，用来研究汽车入户住宅建筑防火分隔、灭火控火等试验，为汽车入户住宅建筑防火设计提供技术支撑。

　　2.1 住宅汽车库防火分隔试验

　　住宅汽车库作为汽车展示、观赏区域，要求与住宅公共区之间具有良好的视觉通透性，市场上满足隔热性和完整性的玻璃为夹胶玻璃，视觉通透性差，且随时间变化会发生变黄、流液等情况，影响使用效果，因住宅汽车库空间相对封闭，不同于常规汽车库，火灾发展有所不同，因此采用1.5h的非隔热防火玻璃作为汽车库与住宅公共区的分隔构件，同时设置高压细水雾对防火玻璃进行保护，这种防火分隔方式是否可行，通过全尺寸火灾试验分析确定。

　　试验依据GB/T12513—2006《镶玻璃构件耐火试验方法》和GB/T9978.8—2008《建筑构件耐火试验方法 第8部分：非承重垂直分隔构件的特殊要求》的判定准则，当背火面棉垫被点燃或背火面蹿火持续达10s以上时，则认为试件失去耐火完整性；当背火面平均温度超过试件表面初始平均温度140℃，或背火面任一点最高温度超过该点初始温度180℃，则认为试件失去耐火隔热性。

　　试验选用单片玻璃尺寸为2.68m×2.75m，边框厚度15mm，泳池侧和走道侧防火玻璃均在背火面设置了8 个热电偶测量火灾时的温度变化情况，其中泳池侧玻璃上5个、边框上3个；走道侧玻璃上4个，边框上3个，迎火面对应位置设置了8个热电偶，见图4（图中N表示迎火面，W表示背火面，下同），通过热电偶温度及试验现象，判断1.5h的非隔热性防火玻璃隔墙的分隔有效性。

　　2.2 住宅户内汽车库灭火控火试验

　　汽车入户住宅建筑是一种新型高端居住建筑，汽车本身及建筑内装具有很高的价值，需尽量减小火灾带来的财产损失，同时结合整体建筑高度、汽车库相对封闭等因素，以及高压细水雾用水量少、除烟消尘、对结构防护好等优点，住宅户内汽车库灭火系统采用高压细水雾灭火系统，需要对该系统的灭火、控火效果进行试验研究，并确定系统的喷头布置、工作压力、喷雾强度等设计参数。

　　住宅户内汽车库高压细水雾灭火系统的灭火效果及可行性分析，主要通过有无灭火系统作用下顶棚最高温度、防火分隔构件温度及相邻汽车表面温度等参数进行综合判定。

　　汽车库顶棚上方共设置了21个热电偶测点，见图5；防火卷帘迎火面和背火面分别设置了10个热电偶测点，见图6。



　　2.3 住宅汽车提升竖井灭火控火试验

　　汽车提升竖井内可燃物主要是传送带及传送中的汽车，传送带火灾为竖向蔓延方式，区别于建筑内火灾横向蔓延，选择何种形式的喷头以及喷头如何布置才能有效灭火控火，需通过试验分析确定。

　　竖井内喷头安装于井道侧壁，喷头形式采用普通下垂形喷头或环喷喷头，不同喷头形式下的灭火、控火效果，可以通过与无灭火系统条件下的传送带火灾蔓延试验结果进行对比分析确定。试验主要分析竖井内传送带或汽车火灾时，竖井内火灾试验现象及竖向温度变化情况，竖井内的温度测点布置见图7。


　　完好，未在火灾中损坏；防火玻璃迎火面的最高温度为181℃，背火面最高温度为67℃，小于140℃，因此，采用耐火完整性为1.5h的非隔热防火玻璃墙等对汽车库进行分隔，可满足防火分隔要求。②与无灭火系统的试验工况相比，设置高压细水雾灭火系统后，各水平分隔构件迎火面的最高温度下降51.9%，车库顶棚高度处的最高温度下降46.9%，相邻车辆表面的最高温度下降39.3%。说明高压细水雾灭火系统对住宅汽车火灾起到了很好的控火、降温及消烟作用，高压细水雾灭火系统应用于住宅户内汽车库可行。③汽车提升竖井火灾时，采用环喷喷头形成的水雾可直接作用同步带，将火灾扑灭；采用下喷喷头只能延缓传送带的燃烧速度而不能完全灭火，环喷喷头相较于下喷喷头具有更好的控灭火效果。汽车在竖井内发生火灾时，在高压细水雾灭火系统作用下，汽车提升竖井中心最高温度为40℃，能够有效控制火势。

　　参考文献

　　[1]郭琦琳,陶亮宇,马哲树,等.纯电动SUV汽车火灾数值模拟分析[J].储能科学与技术,2024,13(3):1000-1008.

　　[2]周冬冬,刘洪海,高洁.电动汽车车库的消防给水设计探讨[J].给水排水,2019,55(10):111-113+117.

　　[3]鲍晓东,张仙妮,刘国强.新能源汽车自动灭火系统研究分析[J].机电产品开发与创新,2021,34(4):51-53.

　　[4]黄晓家,张瑞峰,陈斌,等.电动汽车库火灾蔓延与演变特征研究[J].消防科学与技术,2023,42(12):1618-1624.

　　[5]杨丙杰.机械式汽车库自动灭火系统的选型及应用技术研究[J].给水排水,2023,59(3):99-103.

　　[6]周逢源,聂秋龙,王定城.地下复式汽车库的自动喷水灭火系统水量设计探讨[J].给水排水,2020,56(8):102-105+110.

　　[7]彭锦志.高压细水雾灭火系统对汽车轿厢火灾灭火效果试验研究[J].安全与环境学报,2022,22(4):1889-1896.

　　作者简介：倪天晓（1979—），男，山东乳山人，博士，高级工程师，研究方向：建筑防火与特殊消防设计。