广州某丙二类自动化立体仓库消防设计探讨

广州某丙二类自动化立体仓库消防设计探讨

刘加玉

广东中人工程设计有限公司    广东省 广州市 510080

摘要：立体高架仓内储存的货物数量多且多为可燃物，一旦发生火情，易形成烟囱效应，火势蔓延快，造成的损失是重大的，控制火势蔓延的关键在于是否有效扑灭初期火灾，实践证明，自动喷淋系统具备有效扑救初期火灾的能力。现笔者对立体仓库的消防水量的确定，以及对货架该怎么布置喷淋才能既满足规范要求，又能与货架储物、堆垛机运作和谐共处进行介绍。

关键词：立体高架仓  火灾  消防水量  货架内置洒水喷头   室内消火栓

1. 工程概况

本工程为单层丙二类仓库，建筑面积为5600多平方米，建筑高度为24米，仓库内设有由货架系统、堆垛机系统、运输系统组成的自动化立体仓库，该货架系统为5巷道双深，10层，货架高度20.80米，巷道长约60米，共有2个系统，共计托盘位18400个。主要储存物品为食品、纸箱包装的难燃物品及各种塑料瓶盒包装的难燃物品。

2. 消防水量计算

本工程消防主要含以下系统：自动喷淋系统、室内消火栓系统、室外消火栓系统、灭火器系统。现对各个系统水量进行介绍，笔者认为也就喷淋水量的确定比较麻烦，消火栓系统则根据建筑体量及规模根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（以下简称“消水规”）表3.3.2及表3.5.2条对号入住进行选择。

1）喷淋水量本仓库采用闭式喷淋系统，喷淋系统用水量根据《自动喷水灭火系统设计规范》（以下简称“喷规”）附录A、表5.0.4条和第5.0.8条进行计算，本仓库最大储物高度为20.80米，顶板下设置喷头已无法满足有效灭火的需求，还应设置货架内置洒水喷头，喷淋水量由仓储顶部采用标准覆盖面积洒水喷头的水量和货架喷淋水量这两部分组成。

仓储顶部未采用早期抑制快速响应喷头ESFR，主要原因在于ESFR的研究就是为了有效扑救高堆垛、高货架仓库火灾，但采用ESFR喷头的仓库的最大净空高度为13.5米，最大储物高度为12.0米，在这个允许最大净空高度内，货架不需要设置内置喷头也能有效灭火。而本项目最大净空高度为23.80米，最大储物高度为20.80米，已超ESFR的最大保护高度，且规范不推荐采用顶板下布置ESFR喷头+货架内置喷头的方式。

仓储顶部按仓库危险级Ⅰ级、Ⅱ级场所中混杂储存仓库危险级Ⅲ级场所，喷水强度为12L/min*㎡,作用面积为240m2，详喷规表5.0.4-5。仓储顶部喷淋水量采用作用面积法计算后为48L/s。

货架内喷淋系统流量计算如下：按最顶层2层货架开放洒水喷头数量14个，采用K80标准覆盖面积洒水喷头，工作压力为0.20MPa。单个喷头流量，计算得q=1.89L/s，则货架内喷淋流量为27L/s。

配套仓储喷淋系统总流量为48L/s+27L/s=75L/s,火灾延续时间为2.0小时，该系统总用水量为540立方米。

2）本工程为丙二类仓库，建筑高度23.5米，体积大于50000立方米，室外消防用水量根据消水规表3.3.2取得水量为45L/s，室内消防用水量根据消水规表3.5.2取得水量为25L/s，另根据消水规表3.6.2，丙二类仓库火灾延续时间为3小时，故本项目室内外消防用水量为756立方米。

综上，本工程消防总用水量为1296立方米，因本项目不满足消防两路水源的规范要求，故室外消防用水均储存于消防水池内，总有效水量大于1000立方米，根据规范要求分为两座水池，室外消防受取水口深度导致，最低有效水位不得低于5米，而室内消防储水池则不受此限制，为了保证车位数量，消防水池受业主要求尽量减少占地面积，最终消防水池分为两座，分别为有效容积486立方米的室外消防水池和有效容积为810立方米的室内消防水池，室内消防水池高度为6.5米，室外消防水池高度为5.4米。

3. 喷淋布置

闭式喷淋系统为湿式系统，采用临时高压制给水系统。由喷淋泵加压供水，室内消防水池储水。湿式报警阀设于消防水泵房内和地下室湿式报警阀间。每个防火器入口前设分区、每个楼层均应设置水流指示器；当水流指示置控制阀时，应采用信号阀。

货架内置喷头采用K80标准覆盖面积洒水喷头，工作压力0．20MPa；一个喷头的配水支管管径为DN25,配套仓储顶部喷头采用K115扩大覆盖面积洒水喷头，工作压力0．10MPa；一个喷头的配水支管管径DN32。

喷淋布置时，仓储顶部喷淋按喷规要求，令我们烦恼的是货架内置喷头及其相关的喷淋管该如何布置，才能既满足规范要求又对货架的空间影响最小，货架层高基本为2.25m，根据喷规5.0.8条，仓库危险级Ⅰ级、Ⅱ级场所应在自地面起每3．0m设置一层货架内置洒水喷头，且最高层货架内置洒水喷头与储物顶部的距离不应超过3．0m；经过与货架厂家的多次磨合，最终达成以下管道安装条件：1、每2列货架中间预留300mm的空隙用于安装DN150的喷淋供水管；2、每层货架留出150mm的消防层用于安装喷头及支管。

安装做法如下：货架长度为60米，我们将喷淋分为三段，每段喷淋设一根供水管，该供水管经过每层货架消防层时向两侧伸出DN25喷淋支管用于安装货架喷头。下喷B是设置于货架之间的缝隙处，该喷头上方加集热挡水板，下喷A和C设于货架内，安装货架内置喷头的上方层板为了避免水和烟气穿透货架层板影响喷头动作，我们要求货架层间板采用实层板。货架喷淋布置时我们按奇偶层进行交错布置，目的就是为了让货架内置洒水喷头能实现交错布置，喷头与其下部储物顶面的垂直距离不应小于150mm。

具体安装如下图：

4. 室内消火栓系统

室内消火栓采用临时高压给水系统。由室内消火栓泵加压供水，室内消防水池储水，室内消火栓的布置应保证室内任何一处均有2股水柱同时到达。按消水规的要求库房、室内净空高度超过8m的民用建筑等场所，消火栓栓口动压不应小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱应按13m计算，最大保护层高10.29米，而本项目最大储物高度达到20.8米，意味着最高的着火点位于距地20.8米的位置，显然消防水枪的充实水柱及栓口动压应加大。栓口动压越大，水枪反作用力则越大，经过计算当栓口动压大于0.50MPa时，水枪的反作用力约220N，是消防救援人员可承受的极限值，最终室内消火栓栓口动压取值为0.50MPa，对应的充实水柱长度为21米，经计算后，最大保护层高为18.07米。

货架之间设有堆垛机及相关轨道，没有任何墙垛或空间可用于固定安装消火栓，故所有消火栓只能设于四周通道及堆垛机区域。室内消火栓布置时，因仓库内通道狭窄，最宽的通道仅1.4米宽，且货架仓库平时是全自动化运作，目之所及皆为货架，基本不进人，这样拥挤的空间消防救援时，很限制消防活动。

综上，货架储物高度超过室内消火栓最大保护层高且货架内巷道空间拥挤，如设于仓库较中心的货架或者货架上部发生火灾，从地面向上方消火的极其困难的。且火灾时，火蛇通过货架巷道和货架的缝隙朝纵向、水平方向蔓延的速度极快，此时消防人员进入其中是极其危险的，所以当高架仓发生火灾时，室内消火栓在火灾期间是起到作用的。我们认为室内消火栓的作用是用于处理残余火灾，火灾时，主要还是靠自动喷淋系统内救和室外消火栓系统外救。

5. 结语

经过此次对自动立体仓库消防水系统的摸索，从一无所知到项目通过审查以及最终落地，总结出几点拙见：

（1）最大净空高度13.5米以内的高架仓库自动喷淋系统可采用早期抑制快速响应喷头，不需要设置内置喷头。反之，则采用顶板下布置标准覆盖面积洒水喷头+货架内置喷头的方式。

（2）货架喷淋布置时应与货架厂家保持密切的沟通，寻找喷淋系统与货架和谐共处的安装方式，避免设计工作反复。

（3）室内消火栓系统，比起用于火灾时灭火，更适合用于处理残余火灾。火灾时，主要还是靠自动喷淋系统内救和室外消火栓系统外救。

参考文献

中华人民共和国国家标准GB 50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》

中华人民共和国国家标准GB 50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》

美国消防协会标准《自动喷水灭火系统安装标准》NFPA13

《货架仓库的火灾特点及消防设备》中建国际(深圳)设计有限公司 谢北南