摘要:為探究汽車入戶住宅建筑防火設(shè)計問題,搭建了汽車入戶住宅建筑汽車庫火災(zāi)試驗平臺,介紹了試驗平臺構(gòu)成、試驗監(jiān)測參數(shù)等內(nèi)容。應(yīng)用試驗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研究,試驗結(jié)果可為汽車入戶住宅建筑防火設(shè)計提供試驗依據(jù)及設(shè)計參考。
關(guān)鍵詞:汽車入戶住宅;試驗平臺;防火分隔;火災(zāi)控制
中圖分類號:TU998.1 文獻標識碼: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)展及高壓細水霧滅火系統(tǒng)的防控效果。這些試驗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,這些試驗數(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)計等具有一定的指導(dǎo)意義。
1 試驗平臺構(gòu)成
1.1 試驗場地
根據(jù)某汽車入戶住宅建筑汽車庫實際規(guī)模和尺寸,搭建了汽車庫和汽車提升井試驗平臺,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。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?zāi)P偷木唧w尺寸與項目設(shè)計圖紙中的尺寸一致。
1.2 試驗系統(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)和細水霧系統(tǒng)。從水噴淋、水噴霧到細水霧,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)防護作用好以及占用空間小、對于超高層建筑較為經(jīng)濟等優(yōu)點,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,擬采用高壓細水霧滅火系統(tǒng)對住宅汽車庫進行保護。
1.2.2 排煙系統(tǒng)
試驗汽車提升豎井排煙量按換氣次數(shù)6次/h計算確定。經(jīng)計算試驗所需排煙量為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,計算出試驗所需風(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)件耐火試驗方法》、GB/T7633—2008《門和卷簾的耐火試驗方法》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,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算要求。
熱成像。試驗場地架設(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 試驗車輛及布置
試驗共購置了16臺試驗車輛,其中13臺轎車、3臺SUV,所有的車輛均能行駛,試驗車輛布置見圖3。
2 試驗內(nèi)容與試驗方法
基于實際工程應(yīng)用背景構(gòu)建了汽車入戶住宅建筑全尺寸火災(zāi)試驗平臺,制定了火災(zāi)試驗方法,用來研究汽車入戶住宅建筑防火分隔、滅火控火等試驗,為汽車入戶住宅建筑防火設(shè)計提供技術(shù)支撐。
2.1 住宅汽車庫防火分隔試驗
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)置高壓細水霧對防火玻璃進行保護,這種防火分隔方式是否可行,通過全尺寸火災(zāi)試驗分析確定。
試驗依據(jù)GB/T12513—2006《鑲玻璃構(gòu)件耐火試驗方法》和GB/T9978.8—2008《建筑構(gòu)件耐火試驗方法 第8部分:非承重垂直分隔構(gòu)件的特殊要求》的判定準則,當(dāng)背火面棉墊被點燃或背火面躥火持續(xù)達10s以上時,則認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℃,或背火面任一點最高溫度超過該點初始溫度180℃,則認為試件失去耐火隔熱性。
試驗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
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,以及高壓細水霧用水量少、除煙消塵、對結(jié)構(gòu)防護好等優(yōu)點,住宅戶內(nèi)汽車庫滅火系統(tǒng)采用高壓細水霧滅火系統(tǒng),需要對該系統(tǒng)的滅火、控火效果進行試驗研究,并確定系統(tǒng)的噴頭布置、工作壓力、噴霧強度等設(shè)計參數(shù)。
住宅戶內(nèi)汽車庫高壓細水霧滅火系統(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)進行綜合判定。
汽車庫頂棚上方共設(shè)置了21個熱電偶測點,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,見圖6。
2.3 住宅汽車提升豎井滅火控火試驗
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)蔓延試驗結(jié)果進行對比分析確定。試驗主要分析豎井內(nèi)傳送帶或汽車火災(zāi)時,豎井內(nèi)火災(zāi)試驗現(xiàn)象及豎向溫度變化情況,豎井內(nèi)的溫度測點布置見圖7。
3 結(jié)束語
為探究汽車入戶住宅建筑防火設(shè)計,搭建了汽車入戶住宅建筑火災(zāi)試驗平臺,進行了防火分隔試驗、住宅戶內(nèi)汽車庫火災(zāi)控滅火試驗以及汽車提升豎井火災(zāi)蔓延及控滅火試驗,試驗得出以下主要結(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行分隔,可滿足防火分隔要求。②與無滅火系統(tǒng)的試驗工況相比,設(shè)置高壓細水霧滅火系統(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。
參考文獻
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