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：隨著汽車工業的發展和環境保護的需要，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范，為此本文將根據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

隨著汽車工業的發展和環境保護的需要，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范和標準。為此本文將依據現有的有關規范標準規定，根據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《建筑設計防火規范》GB50016要求。室外有符合規范標準要求的市政消火栓系統，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

3.1 ?消防水系統設計依據

充換電站場所的建筑物室內外消防給水系統，應根據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，并應符合現行國家標準《火力發電廠與變電站設計防火規范》GB50229和《建筑設計防火規范》GB50016的規定。

3.2 ?氣體滅火系統設計依據

充換電站場所的機房監控室和電池充電儲存間應根據《氣體滅火系統設計規范》GB50370的規定，設置一套預制式或者管網式的氣體滅火系統。

3.3 ?火災自動報警系統設計依據

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

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消防給水系統設計方案

根據《建筑設計防火規范》GB50016和《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974的有關規定，本項目應設置室外消火栓系統，本項設計忽略，僅利用現有的市政消火栓系統。

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《建筑設計防火規范》GB50016的規定可不設室內消火栓系統。

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《建筑設計防火規范》GB50016關于室內自動噴水滅火系統的設置要求。故本項目不需要設置自動噴水滅火系統。

4.2 ?氣體滅火系統設計方案

4.2.1本項目的機房監控室內配置有網絡機柜、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域。該防護區長度為14.4m，寬度7.8m，凈高4m，建筑面積為106.4m2，建筑體積為425.6m3。防護區圍護結構及門窗的耐火極限均不低于0.5h，吊頂的耐火極限不低于0.25h;防護區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。根據《氣體滅火設計規范》GB50370的規定，該場所宜設置為七氟丙烷氣體滅火系統。

4.2.3滅火劑用量計算

（1）條件：標準大氣壓，儲存室最低環境溫度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大氣壓和防護區最低環境溫度下的質量體積（m3/Kg）;

V——防護區凈容積（m3）;

K——海拔高度修正系數;

T——在101KPa大氣壓下最低環境溫度（℃）;

W0——系統滅火劑儲存量（Kg）;

W1——滅火劑儲罐剩余量（Kg）。

（3）計算結果

根據公式（4.2-2）得，S=0.1269+0.000513×5=

0.129465（m3/Kg）

根據公式（4.2-1）得，

根據某品牌的柜式七氟丙烷滅火產品參數， ? ? ? ? ? ?，

計劃選用 ? ? ? ? ? ? ?的儲罐n=2只。

根據公式（4.2-3）得，

（4）充裝率校核

充裝率

（4.2-4）

故充裝率符合規范要求，本項設計方案合理。

（5）泄壓面積計算

防護區的泄壓口面積，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《氣體滅火系統設計規范》GB50370-2005第3.2.6條的規定，Pf=1200Pa;規范第3.3.7條規定，噴放時間不應大于10S。

故

4.2.4系統設計方案

（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《火災自動報警系統設計規范》GB50016的相關規定。系統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）本系統方案應具有自動、手動控制方式。當保護區內感煙探測器報火警后，火災報警控制器發出警報，顯示火災發生的部位，啟動氣體滅火區內聲光警報器，開始進入延時階段，并切斷非消防電源，關聯設備動作。延時過后，火災報警控制器向保護區的儲氣瓶發出滅火指令，打開瓶頭閥，向失火區進行滅火作業，同時報警控制器接收電磁閥的反饋信號，啟動保護區門口噴放指示燈、警鈴及火災聲光警報器。當報警控制器處于手動狀態，報警控制器只發出報警信號，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門口處的緊急啟停按鈕，即可啟動系統，噴放滅火劑。

圖2 ?七氟丙烷滅火系統設計原理圖

4.3 ?火災自動報警系統設計方案

本項目的機房監控室內配置有網絡機柜、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域，可設置獨立式感煙探測器，具有煙霧報警功能。

根據實際情況，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《火災自動報警系統設計規范》的相關規定。

4.4 ?其他消防設施設計方案

可根據《建筑滅火器配置設計規范》GB50140的有關規定，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聯動。

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

5 ? ?結語

新能源電動汽車的快速發展，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范。健康管理，規范先行，社會各界迫切需要針對電動汽車充換電站的防火設計規范。

本文根據工程實例，依據現有的有關規范標準，系統地總結相關規范與標準的要求，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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