浅谈新能源电动汽车充换电站的消防设计方案

2019-09-10张松杨欢欢

今日消防 2019年4期

张松杨欢欢

摘要：随着汽车工业的发展和环境保护的需要，新能源电动汽车应运而生。为此作为配套的新能源电动汽车电池充换电站在各地迅速发展起来，成为继加油站、加气站和充电站后，又一社会公共类服务场所。目前，该类场所没有明确的消防设计规范，为此本文将根据实例来浅谈该场所的消防设计方案。

关键词：新能源汽车; 充换电站; 消防设计; 方案

1 引言

随着汽车工业的发展和环境保护的需要，新能源电动汽车应运而生。作为服务新能源电动汽车充换电站的场所也随之建设起来。该充换电站场所不同于加油站、加气站和普通的充电站，它是集汽车电池自动更换、电池自动充电和电池存储为一体的综合类服务场所。目前，对该类场所的消防设计没有专门且具有针对性的规范和标准。为此本文将依据现有的有关规范标准规定，根据工程实例来探讨此类场所的消防设计方案。

2 项目概况

项目占地面积约为400m2，钢结构型式，建筑层数为一层（地上），建筑高度约为5m。项目建设有汽车电池自动更换场地2个（敞开空间）;电池充电储存间1座，砖混结构，建筑面积约为106.4m2;机房监控室1座，建筑面积约为20m2。项目毗邻周围建筑的防火间距符合《建筑设计防火规范》GB50016要求。室外有符合规范标准要求的市政消火栓系统，消防沙池3m3，建筑物内部装饰均采用不燃或难燃材料。厂房火灾危险类别为丁类，建筑耐火等级为二级，火灾危险性等级为中危险级。

3 消防设计依据

3.1 消防水系统设计依据

充换电站场所的建筑物室内外消防给水系统，应根据建筑物火灾危险性类别、耐火等级及建筑物体积确定设置与否，并应符合现行国家标准《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229和《建筑设计防火规范》GB50016的规定。

3.2 气体灭火系统设计依据

充换电站场所的机房监控室和电池充电储存间应根据《气体灭火系统设计规范》GB50370的规定，设置一套预制式或者管网式的气体灭火系统。

3.3 火灾自动报警系统设计依据

充换电站场所的建筑物室内应根据《建筑设计防火规范》GB50016的规定，划分相应的火灾探测报警区域。该报警区域应包括主要设备用房和设备区域。站内应设置一套火灾探测报警系统，其设计应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的有关规定。

4 消防设计方案

图1 新能源汽车电池充换电站项目消防设计平面图

4.1消防给水系统設计方案

根据《建筑设计防火规范》GB50016和《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974的有关规定，本项目应设置室外消火栓系统，本项设计忽略，仅利用现有的市政消火栓系统。

本项目建筑物长度为17.3m，宽度为16.2m，建筑面积为280.26m2。该建筑占地面积小于300m2，根据《建筑设计防火规范》GB50016的规定可不设室内消火栓系统。

本项目的电池自动更换场地因采用机器人自动定位更换电池，涉及贵重电气设备，且为敞开空间，建筑面积达不到《建筑设计防火规范》GB50016关于室内自动喷水灭火系统的设置要求。故本项目不需要设置自动喷水灭火系统。

4.2 气体灭火系统设计方案

4.2.1本项目的机房监控室内配置有网络机柜、控制柜等设备以及兼有工作人员24H值班功能，故不适宜采用气体灭火方式。

4.2.2本项目的电池充电储存间内有大量的电气设备、电缆和电池块，属于封闭空间，可单独划分为一个防护区域。该防护区长度为14.4m，宽度7.8m，净高4m，建筑面积为106.4m2，建筑体积为425.6m3。防护区围护结构及门窗的耐火极限均不低于0.5h，吊顶的耐火极限不低于0.25h;防护区围护结构承受内压的允许压强，不低于1200Pa。因建筑面积小于500m2，且建筑体积小于1600m3，故可设置为预制式气体灭火系统。根据《气体灭火设计规范》GB50370的规定，该场所宜设置为七氟丙烷气体灭火系统。

4.2.3灭火剂用量计算

（1）条件：标准大气压，储存室最低环境温度T=5℃、灭火设计浓度C1=9%、灭火浸渍时间10min、海拔高度修正系数K=1.0，设计压力P=2.5MPa。

（2）计算公式：（4.2-1）

（4.2-2）

（4.2-3）

式中W——灭火设计用量或惰化设计用量（Kg）;

C1——灭火设计浓度或惰化设计浓度（%）;

S——灭火剂过热蒸气在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积（m3/Kg）;

V——防护区净容积（m3）;

K——海拔高度修正系数;

T——在101KPa大气压下最低环境温度（℃）;

W0——系统灭火剂储存量（Kg）;

W1——灭火剂储罐剩余量（Kg）。

（3）计算结果

根据公式（4.2-2）得，S=0.1269+0.000513×5=

0.129465（m3/Kg）

根据公式（4.2-1）得，

根据某品牌的柜式七氟丙烷灭火产品参数，，

计划选用的储罐n=2只。

根据公式（4.2-3）得，

（4）充裝率校核

充装率

（4.2-4）

故充装率符合规范要求，本项设计方案合理。

（5）泄压面积计算

防护区的泄压口面积，宜按下式计算：

（4.2-5）

式中Fx——泄压口面积（m2）;

Qx——灭火剂在防护区的平均喷放速率（Kg/s）;

Pf——围护结构承受内压的允许压强（Pa）。

根据《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005第3.2.6条的规定，Pf=1200Pa;规范第3.3.7条规定，喷放时间不应大于10S。

故

4.2.4系统设计方案

（1）本项目的电池充电储存间属于气体灭火防护区域，内部应设置声光警报装置、事故排烟风机、编码型感烟探测器和编码型感温探测器。具体数量以及平面布局应考虑到建筑物的构造，并应符合《火灾自动报警系统设计规范》GB50016的相关规定。系统还应在储存间外设置声光警报器、放气指示灯、警铃、火灾报警控制器以及手动启停装置，必要时还应配置空气呼吸器。

（2）本系统方案应具有自动、手动控制方式。当保护区内感烟探测器报火警后，火灾报警控制器发出警报，显示火灾发生的部位，启动气体灭火区内声光警报器，开始进入延时阶段，并切断非消防电源，关联设备动作。延时过后，火灾报警控制器向保护区的储气瓶发出灭火指令，打开瓶头阀，向失火区进行灭火作业，同时报警控制器接收电磁阀的反馈信号，启动保护区门口喷放指示灯、警铃及火灾声光警报器。当报警控制器处于手动状态，报警控制器只发出报警信号，不输出动作信号，由值班人员确认火警后，按下报警控制面板上的应急启动按钮或保护区门口处的紧急启停按钮，即可启动系统，喷放灭火剂。

图2 七氟丙烷灭火系统设计原理图

4.3 火灾自动报警系统设计方案

本项目的机房监控室内配置有网络机柜、控制柜等设备以及兼有工作人员24H值班功能，不适宜采用气体灭火方式，故应设置独立式感烟探测器，具有烟雾报警功能。

本项目的电池充电储存间属于气体灭火防护区域，内部应设置编码型感烟探测器和编码型感温探测器。

本项目的电池自动更换场地属于敞开区域，可设置独立式感烟探测器，具有烟雾报警功能。

根据实际情况，可以选设应急广播和消防电话。但应在出入口设置应急照明和疏散指示，具体设置要求参照《火灾自动报警系统设计规范》的相关规定。

4.4 其他消防设施设计方案

可根据《建筑灭火器配置设计规范》GB50140的有关规定，设置相应的手提式磷酸铵盐干粉灭火器。建议增设推车式磷酸铵盐干粉灭火器若干，用于可移动的车辆火灾事故。

在电池储存间的电缆桥架内部可增设线型感温式探测器，并与气体灭火控制器实现联动。

应加强对电气火灾监控，可增设独立式电气火灾控探测器，并将报警信号传至监控室。

5 结语

新能源电动汽车的快速发展，作为配套的充换电站建设也快速兴起，但是目前国内没有针对此类场所的专用消防设计标准规范。健康管理，规范先行，社会各界迫切需要针对电动汽车充换电站的防火设计规范。