淺談新能源電動汽車充換電站的消防設計方案

張松 楊歡歡

摘要：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護的需要，新能源電動汽車應運而生。為此作為配套的新能源電動汽車電池充換電站在各地迅速發(fā)展起來，成為繼加油站、加氣站和充電站后，又一社會公共類服務場所。目前，該類場所沒有明確的消防設計規(guī)范，為此本文將根據(jù)實例來淺談該場所的消防設計方案。

關鍵詞：新能源汽車; 充換電站; 消防設計; 方案

1 ? 引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護的需要，新能源電動汽車應運而生。作為服務新能源電動汽車充換電站的場所也隨之建設起來。該充換電站場所不同于加油站、加氣站和普通的充電站，它是集汽車電池自動更換、電池自動充電和電池存儲為一體的綜合類服務場所。目前，對該類場所的消防設計沒有專門且具有針對性的規(guī)范和標準。為此本文將依據(jù)現(xiàn)有的有關規(guī)范標準規(guī)定，根據(jù)工程實例來探討此類場所的消防設計方案。

2 ? 項目概況

項目占地面積約為400m2，鋼結構型式，建筑層數(shù)為一層（地上），建筑高度約為5m。項目建設有汽車電池自動更換場地2個（敞開空間）;電池充電儲存間1座，磚混結構，建筑面積約為106.4m2;機房監(jiān)控室1座，建筑面積約為20m2。項目毗鄰周圍建筑的防火間距符合《建筑設計防火規(guī)范》GB50016要求。室外有符合規(guī)范標準要求的市政消火栓系統(tǒng)，消防沙池3m3，建筑物內部裝飾均采用不燃或難燃材料。廠房火災危險類別為丁類，建筑耐火等級為二級，火災危險性等級為中危險級。

3 ? 消防設計依據(jù)

3.1 ?消防水系統(tǒng)設計依據(jù)

充換電站場所的建筑物室內外消防給水系統(tǒng)，應根據(jù)建筑物火災危險性類別、耐火等級及建筑物體積確定設置與否，并應符合現(xiàn)行國家標準《火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范》GB50229和《建筑設計防火規(guī)范》GB50016的規(guī)定。

3.2 ?氣體滅火系統(tǒng)設計依據(jù)

充換電站場所的機房監(jiān)控室和電池充電儲存間應根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50370的規(guī)定，設置一套預制式或者管網(wǎng)式的氣體滅火系統(tǒng)。

3.3 ?火災自動報警系統(tǒng)設計依據(jù)

充換電站場所的建筑物室內應根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》GB50016的規(guī)定，劃分相應的火災探測報警區(qū)域。該報警區(qū)域應包括主要設備用房和設備區(qū)域。站內應設置一套火災探測報警系統(tǒng)，其設計應符合現(xiàn)行國家標準《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50116的有關規(guī)定。

4 ? 消防設計方案

圖1 ? 新能源汽車電池充換電站項目消防設計平面圖

4.1消防給水系統(tǒng)設計方案

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》GB50016和《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》GB50974的有關規(guī)定，本項目應設置室外消火栓系統(tǒng)，本項設計忽略，僅利用現(xiàn)有的市政消火栓系統(tǒng)。

本項目建筑物長度為17.3m，寬度為16.2m，建筑面積為280.26m2。該建筑占地面積小于300m2，根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》GB50016的規(guī)定可不設室內消火栓系統(tǒng)。

本項目的電池自動更換場地因采用機器人自動定位更換電池，涉及貴重電氣設備，且為敞開空間，建筑面積達不到《建筑設計防火規(guī)范》GB50016關于室內自動噴水滅火系統(tǒng)的設置要求。故本項目不需要設置自動噴水滅火系統(tǒng)。

4.2 ?氣體滅火系統(tǒng)設計方案

4.2.1本項目的機房監(jiān)控室內配置有網(wǎng)絡機柜、控制柜等設備以及兼有工作人員24H值班功能，故不適宜采用氣體滅火方式。

4.2.2本項目的電池充電儲存間內有大量的電氣設備、電纜和電池塊，屬于封閉空間，可單獨劃分為一個防護區(qū)域。該防護區(qū)長度為14.4m，寬度7.8m，凈高4m，建筑面積為106.4m2，建筑體積為425.6m3。防護區(qū)圍護結構及門窗的耐火極限均不低于0.5h，吊頂?shù)哪突饦O限不低于0.25h;防護區(qū)圍護結構承受內壓的允許壓強，不低于1200Pa。因建筑面積小于500m2，且建筑體積小于1600m3，故可設置為預制式氣體滅火系統(tǒng)。根據(jù)《氣體滅火設計規(guī)范》GB50370的規(guī)定，該場所宜設置為七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。

4.2.3滅火劑用量計算

（1）條件：標準大氣壓，儲存室最低環(huán)境溫度T=5℃、滅火設計濃度C1=9%、滅火浸漬時間10min、海拔高度修正系數(shù)K=1.0，設計壓力P=2.5MPa。

（2）計算公式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4.2-1）

? ? ? ? ? ? ? ?（4.2-2）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4.2-3）

式中W——滅火設計用量或惰化設計用量（Kg）;

C1——滅火設計濃度或惰化設計濃度（%）;

S——滅火劑過熱蒸氣在101kPa大氣壓和防護區(qū)最低環(huán)境溫度下的質量體積（m3/Kg）;

V——防護區(qū)凈容積（m3）;

K——海拔高度修正系數(shù);

T——在101KPa大氣壓下最低環(huán)境溫度（℃）;

W0——系統(tǒng)滅火劑儲存量（Kg）;

W1——滅火劑儲罐剩余量（Kg）。

（3）計算結果

根據(jù)公式（4.2-2）得，S=0.1269+0.000513×5=

0.129465（m3/Kg）

根據(jù)公式（4.2-1）得，

根據(jù)某品牌的柜式七氟丙烷滅火產(chǎn)品參數(shù)， ? ? ? ? ? ?，

計劃選用 ? ? ? ? ? ? ?的儲罐n=2只。

根據(jù)公式（4.2-3）得，

（4）充裝率校核

充裝率

（4.2-4）

故充裝率符合規(guī)范要求，本項設計方案合理。

（5）泄壓面積計算

防護區(qū)的泄壓口面積，宜按下式計算：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4.2-5）

式中Fx——泄壓口面積（m2）;

Qx——滅火劑在防護區(qū)的平均噴放速率（Kg/s）;

Pf——圍護結構承受內壓的允許壓強（Pa）。

根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50370-2005第3.2.6條的規(guī)定，Pf=1200Pa;規(guī)范第3.3.7條規(guī)定，噴放時間不應大于10S。

故

4.2.4系統(tǒng)設計方案

（1）本項目的電池充電儲存間屬于氣體滅火防護區(qū)域，內部應設置聲光警報裝置、事故排煙風機、編碼型感煙探測器和編碼型感溫探測器。具體數(shù)量以及平面布局應考慮到建筑物的構造，并應符合《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50016的相關規(guī)定。系統(tǒng)還應在儲存間外設置聲光警報器、放氣指示燈、警鈴、火災報警控制器以及手動啟停裝置，必要時還應配置空氣呼吸器。

（2）本系統(tǒng)方案應具有自動、手動控制方式。當保護區(qū)內感煙探測器報火警后，火災報警控制器發(fā)出警報，顯示火災發(fā)生的部位，啟動氣體滅火區(qū)內聲光警報器，開始進入延時階段，并切斷非消防電源，關聯(lián)設備動作。延時過后，火災報警控制器向保護區(qū)的儲氣瓶發(fā)出滅火指令，打開瓶頭閥，向失火區(qū)進行滅火作業(yè)，同時報警控制器接收電磁閥的反饋信號，啟動保護區(qū)門口噴放指示燈、警鈴及火災聲光警報器。當報警控制器處于手動狀態(tài)，報警控制器只發(fā)出報警信號，不輸出動作信號，由值班人員確認火警后，按下報警控制面板上的應急啟動按鈕或保護區(qū)門口處的緊急啟停按鈕，即可啟動系統(tǒng)，噴放滅火劑。

圖2 ?七氟丙烷滅火系統(tǒng)設計原理圖

4.3 ?火災自動報警系統(tǒng)設計方案

本項目的機房監(jiān)控室內配置有網(wǎng)絡機柜、控制柜等設備以及兼有工作人員24H值班功能，不適宜采用氣體滅火方式，故應設置獨立式感煙探測器，具有煙霧報警功能。

本項目的電池充電儲存間屬于氣體滅火防護區(qū)域，內部應設置編碼型感煙探測器和編碼型感溫探測器。

本項目的電池自動更換場地屬于敞開區(qū)域，可設置獨立式感煙探測器，具有煙霧報警功能。

根據(jù)實際情況，可以選設應急廣播和消防電話。但應在出入口設置應急照明和疏散指示，具體設置要求參照《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》的相關規(guī)定。

4.4 ?其他消防設施設計方案

可根據(jù)《建筑滅火器配置設計規(guī)范》GB50140的有關規(guī)定，設置相應的手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。建議增設推車式磷酸銨鹽干粉滅火器若干，用于可移動的車輛火災事故。

在電池儲存間的電纜橋架內部可增設線型感溫式探測器，并與氣體滅火控制器實現(xiàn)聯(lián)動。

應加強對電氣火災監(jiān)控，可增設獨立式電氣火災控探測器，并將報警信號傳至監(jiān)控室。

5 ? ?結語

新能源電動汽車的快速發(fā)展，作為配套的充換電站建設也快速興起，但是目前國內沒有針對此類場所的專用消防設計標準規(guī)范。健康管理，規(guī)范先行，社會各界迫切需要針對電動汽車充換電站的防火設計規(guī)范。

本文根據(jù)工程實例，依據(jù)現(xiàn)有的有關規(guī)范標準，系統(tǒng)地總結相關規(guī)范與標準的要求，得出了電動汽車充換電站場所的消防設計方案，在此不再詳述具體的設計內容，僅供同仁參考。

作者簡介：

張 ?松（1986.8—），男，大學本科，工程師，從事消防工程設計與研究工作。

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