中交第四航务工程勘察设计院有限公司 广东广州 510000
摘要：作为未来发展的趋势，新能源汽车得到政府多项政策的大力推广，但作为新起步的产物，其配套的建筑物也存在消防设计规范空缺。本文通过石马公交立体充电桩停车场项目案例，对新能源汽车停车楼的消防设计作出分析。
关键词：新能源汽车；消防设计；大型公交车辆
1 新能源汽车及其相关政策
新能源汽车，是区别于传统的通过内燃机驱动，以非常规车用燃料作为动力的来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，达到技术原理先进、结构新颖的汽车。
目前，其得到政府部门各种政策的大力支持，如《国务院关于印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）的通知》（国发〔2012〕22号）、《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》（国办发〔2014〕35号）、《国务院办公厅关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》（国办发〔2015〕73号）。相关的设计规范也陆续推出，如《电动汽车充电基础设施建设技术规程》DBJT 15-150-2018、《电动汽车分散充电设施工程技术标准》GB T51313-2018等。
2 新能源汽车配套建筑物存在的问题
目前各地停车楼消防设计，多根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》 （GB50067-2014）及《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014 2018年版）进行消防设计。其中GB50067-2014规范中定义的汽车库、修车库、停车场中的车辆，是指采用内燃机驱动且无轨道的汽车，新能源汽车并不属于这类车辆。另GB T51313-2018规范中注明不适用于大型充电汽车的充电设施建设，但对建筑物高度没明确要求。GB T51313-2018对车型没有明确的规定，但规定充电设施布置在地下一、二、三层及地上一、二、三层。由于本项目位于广东省，故消防设计主要遵循广东省标准DBJT 15-150-2018，而本规范对小型新能源汽车有相对完善的设计要求，对大型新能源车辆则暂时存在消防规范的空缺。
3 项目案例
石马公交立体充电桩停车场项目，是根据原广州市国土资源和规划委员会印发的《关于市公交集团利用公交站场用地建设自用立体停车（场）库及充电桩规划指引》（穗国土规划〔2018〕117号），作为广州市重点项目修建的一座新能源车辆停车楼。
项目位于广东省广州市白云区夏花二路，停车楼总建筑面积76849.7m2，地上8层地下1层，主要使用功能为公交车停车场（“公交”是公共交通的简称，故公交车可以包含日常我们称为的士、巴士在内的各种公共车辆，为避免混淆，下文均以小型公交车、大型公交车表达）。建筑物原设计具体使用功能，地下一层为小型新能源公交车停放区；首层为车辆维修区；二至六层（含部分七层天面）为大型新能源公交车停放区（均设充电设施）；七至八层为管理配套用房，含办公、活动室、休息室、食堂等功能。停车楼共设置252个小型公交车停车位和366个大型公交车停车位。
项目早期根据中国建筑科学研究院的消防安全评估报告，得出以下结论：
根据法国ineris研究机构数据，采用《Five 2012 and FireComp》试验标准，在横截面约10m2，长度50m的实验舱，后面衔接两个80m高，1000m3的防火测试空间，同时装设烟处理系统。采用柴油车车、电动车汽车、混合动力汽车作对比，得出的结论为：相对传统的柴油车、混合动力汽车，电池汽车火灾规模较小；电池在燃烧时未产生明显烟雾毒性，火灾过程中电池产生的烟雾毒性不大，且释放速度慢；若起火点非电池而是外界火源，电池起火会很长时间甚至不会起火；电池负载具有很高燃烧倾向，但低于危险品运输。
目前，广州市区比较普遍的大型公交车为比亚迪公司的K9A型，此车单体电池容量200Ah，电池数量504节，采用串联-并联的连接方式，总电压540V，充电电压400V~600V。根据资料《锂离子电池失效机理及防火对策综述》，50Ah的磷酸铁锂电池满电量时，单位面积热释放速率为0.88MW/m2。又根据资料《柴油油池火功率特性》提供的柴油燃烧热值42600KJ/kg，柴油燃烧效率0.85，燃烧速率0.038kg/s等参数，选取相同体量（35座大型公交车）的柴油车，燃油油箱容积约为200L，柴油总质量为170kg，若公交车油箱长宽取1.2mX1.6m，则柴油单位面积热释放速率为2.73MW/m2，经比较可得，柴油单位面积的热释放速率远大于电池单位面积热释放速率。
综上结论，对于二至六层大型新能源公交车充电停放区，因无具体规范作为支撑，故消防设计仍以GB50067-2014及DBJT 15-150-2018规范为蓝本，并通过与消防专家讨论，对建筑物作出以下消防设计。
3.1 现有规范的参考
本项目地下一层停放小型公交车，具体设计已有具体的消防规范，已对小型公交车有明确要求，地上停放大型公交车的区域，土建及设备专业均严格遵守及参考GB50067-2014、GB 50016-2014及DBJT 15-150-2018中相应的消防规范，这里不具体描述。
3.2 针对现有参考规范的功能调整
3.2.1 充电设施只设置到五层
本项目属广州市白云区均禾消防队管辖，此消防部门距离本项目约5公里，交通畅顺时仍需要13分钟才能到达现场。同时本项目所在的白云区夏花二路虽远期规划为40m宽市政道路，但目前仅为一条10m宽道路，且道路整改计划未定，周边有众多物流产业，日常车辆以大型超长货车为主，交通状况较差，对消防车辆的快速到达存在不利影响。此外均禾消防队所属的登高消防车云梯高度约为30m（本项目首层高7.5m，二到六层每层高5.7m，加上室内外高差及救援口离地高度，到五层救援口高度约为32m，是所属消防部门消防车辆云梯可到达的极限高度）。综上，考虑到新能源车辆是在充电期间最为容易发生火灾，故本建筑采取了充电设施仅设施在5层以下设置的方式。五层以上仍可停放各类车辆，但不设置充电设施。
3.2.2 首层取消修车库功能
首层原计划作为停车楼配套的修车库，考虑到此功能将附带部分危险物品如氧气、乙炔、电池等，为降低建筑物总体危险性，取消了修车功能，此区域仅用作车辆发车前的例行检查。存在重大质量问题需要维修的车辆应统一开往（或用救援车拖走）专门的修车厂进行维护。
3.2.3 七至八层用作戊类仓库
原设计七至八层为配套管理用房，均为人员密集场所。现改为存放车辆的各类配件如车门、车窗、座椅等危险等级为戊类以下的物资，有效减少建筑物使用人数，降低火灾时人员疏散的危险性。原计划配备的附属管理用房，将在其余地块另行建设，不在此建筑物范畴中。
3.3 对参考规范的加强措施
3.3.1 建筑
（1）控制每个防火单元建筑面积和停车数量，每个防火单元建筑面积≤1000m2，单元内停车数量由20辆调整为≤8辆。这是考虑到DBJT 15-150-2018中规定对于小型充电车辆每个防火分区≤2000m2，每个防火单元停放≤20辆，小型车换算大型车数量按1：2.5，因停车数量较少意味这同一时间内逗留人数也更少，出于经济性考虑，防火分区面积按照传统车库≤4000m2一个，但通过在防火分区设置防火单元控制火灾时对整体的影响（一个防火分区大致均分为4至5个防火单元）。同时考虑大型车辆车位3.5m宽，结构设计柱网的合理性，2至4个车位为一柱跨（8至15米）与8辆车为一个防火单元互相吻合。
（2）在防火单元的基础上，每2至3辆大型汽车设置防火分隔墙，降低火灾蔓延速率。
（3）提高自然排烟口的面积和开启可靠性，建筑物立面采用敞开设计，局部设穿孔铝板装饰，不需开启即可满足自然排烟，自然排烟口的总面积与室内地面面积的比值由规范要求的2%提高到3％。
（4）提高防火单元分隔措施的耐火等级，耐火极限由≥2.00h提高至≥3.00h，防火门等级由乙级提高至甲级。
（5）提高附设在汽车库内设备用房防火分隔措施的耐火等级，耐火极限由≥2.00h提高至≥3.00h，防火门等级提高至甲级。
（6）提高汽车库内管道井、电缆井防火分隔措施的耐火等级，管道井壁耐火极限由≥1.00h提高至≥3.00h，防火门等级由丙级提高至甲级。
（7）进一步加强7至8层仓库与停车区的防火分隔，将防爆涂料膜喷涂在防火墙上，增强墙体抗爆炸能力。
3.3.2 给排水
3.3.2.1 自动喷水灭火系统
系统由传统车库的自动喷水灭火系统优化为充电桩停车位区域的泡沫-水喷淋灭火系统；系统作用面积由传统车库的160m2优化为充电桩停车位区域的465m2；喷头由传统车库的标准喷头优化为快速响应喷头。
3.3.2.2 灭火器的配置
配置场所的火灾种类由传统车库的A、B类优化为充电桩停车位区域的A、B、E类；配置场所的危险等级由传统车库的中危险级优化为充电桩停车位区域的严重危险级；配置类型由传统车库的4kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器优化为充电桩停车位区域100kg推车式磷酸铵盐干粉灭火器。
3.3.2.3 消火栓系统
管网设计由传统车库的建筑整体环状管网优化为充电桩停车位区域的单独分区；水泵接合器设置由传统车库的整体设置优化为充电桩停车位区域的单独设置供泡沫车连接的水泵接合器。
3.3.3 电气
消防设备采用两路市电电源+自备柴油发电机供电，柴油发电机组消防供电回路应采用专用线路连接至专用母线段，连续供电时间≥3.0h。
普通设备配电采用铜芯无卤低烟阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆（WDZB-YJY）、电线（WDZB-BYJ），消防配电的供电干线及分支干线采用矿物绝缘类电缆或铜芯无卤低烟阻燃耐火交联聚乙烯绝缘电力电缆（WDZBN-YJY）。支线采用铜芯无卤低烟阻燃耐火交联聚乙烯绝缘导线（WDZBN-BYJ）。减少燃烧时的毒烟，提高了人员可疏散的时间。
3.3.4 智能化
设置防火门监控系统，对防烟楼梯间及其前室、疏散通道的常闭防火门状态信号进行监控，当常闭防火门关闭异常时，提醒值班人员前去查看处理。与火灾自动报警系统相关的线缆，如：报警信号线、直流电源线、报警电话线、手动控制线、联动控制线、连锁控制线及通讯线均采用阻燃耐火电线电缆，电线电缆采用暗敷或在消防桥架内敷设的方式，确保发生火灾时，系统能在一定的时间内正常运行。火灾自动报警系统线路与其他非消防弱电系统线路敷设在不同的桥架。防火分区内消防报警及联动设备自成回路，减少报警线缆穿越防火门分区次数并在总线穿越处加设短路隔离器。使用具备停滞功能的特级防火卷帘作为防火单元分隔，火警时卷帘由火灾自动报警系统联动下降并停在距地面1.8m高度，在防火卷帘双侧设置现场手动控制防火卷帘开闭的装置。
3.3.5 新能源车辆自身的使用
新能源车辆自身安全性对建筑物有重要影响，而电池是新能源汽车的重要组成部分，因此对电池防控应满足以下要点：
（1）电池安全设计：材料采用安全稳定磷酸铁锂、耐高温多层复合隔膜、分级导电网格及复合导电剂、低阻抗高稳定粘合剂；结构应阻抗烟分优化、温度特性优化、方形铝壳结构/轻量化、防爆阀及气路、防滥用装置AFD、机片边缘内部短路防护；电极设计采用高压实密度电极、孔隙分布设计、多层复合电极、电机热扩散设计；温度管理系统采用热管理系统+温度监控系统。
（2）电池安全认证：进行震动、摇晃、撞击、喷洒等测试。
（3）电池防火设计：电池包防火考虑火灾探测装置、电池包阻燃材料、电池包舱体与客舱阻燃隔热、电池包隔离布置；高压产品防火采用高压零部件阻燃材料、高压线阻燃材料；整车防火采用易燃挥发物监测装置及自动、手持灭火器。
3.3.6 其他措施
定期与街区所在消防部门进行联合消防疏散演习，制定火灾应急疏散预案，熟悉停车楼周边的救援环境.定期检查消防设施，确保火灾时各种设施能够及时联动。
明确本建筑相关人员的职责，制定应急疏散计划，加强消控制中心和均和消防队间的联系。利用通讯设备和广播的作用，给疏散人员足够的指导信息。
4 总结
政府的各种政策及市面上原来越多的新能源汽车，都在反映着其当前和未来的发展方向，全国各地也有多处在建的类似项目例如深圳的月亮湾综合车场、成都的金沙公交枢纽站以及位于广州市天河区的燕岭公交立体充电桩停车场。通过对停车楼防火设计规范的研究及各种数据，结合本项目建筑物实际的情况，从当初的综合停车楼变为纯停车功能的专用充电设施停车楼，并采用了一系列加强措施后，本文认为石马公交立体充电桩停车楼建筑物的消防设计的是可行的。同时，新事物总是处于不断发展完善之中，相信往后针对大型新能源车辆建筑的消防规范会不断更新，配套的建筑物设计会越来越完善，新能源车辆自身的安全系数也将不断提升。
参考文献：
[1]叶丽雅，朱海明.纯电动公交停车库平面布局关键指标设计探索[J].工程技术研究，2019，4（18）：218-219.
[2]朱海.广州市公交枢纽站功能拓展研究[D].广州：华南理工大学，2016.
[3]蔺海娣.综合交通枢纽的公交换乘及立体停车系统研究[D].西安：西安建筑科技大学，2014.