大型物流倉庫消防水設計疑難點分析

魏　康

(中國中輕國際工程有限公司廈門分公司　福建廈門　361000)

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大型物流倉庫消防水設計疑難點分析

魏康

(中國中輕國際工程有限公司廈門分公司福建廈門361000)

通過對一大型物流倉庫的消防水設計實例中碰到的一些疑難點分析，參照《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》中涉及到的相關一些問題，如穩(wěn)壓泵、流量開關、壓力開關等設備，探討在滿足規(guī)范和系統(tǒng)正常使用的前提下。如何合理取值。

物流倉庫；穩(wěn)壓泵；流量開關；壓力開關；早期抑制快速響應噴頭

1　物流倉庫特點及本工程概況

對于物流倉庫，一般存在以下特點及其安全隱患：

(1)可燃物存放規(guī)模較大，堆放高度集中。一般性非專業(yè)物流倉庫內(nèi)存放貨品多未進行專業(yè)分類、分庫存放而混存于一個庫內(nèi)。數(shù)量多，密度大，種類雜。

(2)布局不規(guī)范，必要防火通道堵塞。一般物流環(huán)節(jié)能利用的空間都盡量被利用到，某些必須預留的安全空間也被占用，整個倉庫碼放分區(qū)雜亂，布局缺乏科學指導。

(3)安防人員力量不足，管理不到位導致火情發(fā)現(xiàn)晚；在夜間庫區(qū)人員銳減，通常只有值班室有人值班，無法及時發(fā)現(xiàn)火情而延誤撲救時間。

本物流倉庫位于廈門，是廈門一國貿(mào)集團用來存放進口車及貨品的倉庫。該倉庫東西長為88.4m，南北長為120.6m。地下一層主要用來存放進口高檔汽車及設備用房，凈高為4.5m；地上一層～四層為倉儲用房(庫房內(nèi)不進行分揀及加工)，其中一層凈高7.8m，儲物高度<7.5m，局部夾層凈高3.9m；二、三、四層凈高均為4.5m，儲物高度<3.5m，總建筑高度21.3m，采用雙排貨架進行儲存，儲存類別為丙類可燃固體，耐火等級一級。

2　室內(nèi)消火栓、噴淋系統(tǒng)、消防水池、泵房、消防水箱設計

2.1消火栓系統(tǒng)

根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》(GB500974-2014[1],以下簡稱“消火栓規(guī)范”)3.3.2、3.5.2、和3.6.2條規(guī)定，本工程室內(nèi)消火栓用水量為25L/s，室外消火栓用水量45L/s，火災延續(xù)時間為3h，各采用2臺消防泵進行供水，均1用1備；自動噴淋用水量80L/s，火災延續(xù)時間2h，采用3臺消防泵進行供水，2用1備(自噴用水量詳見下文闡述)。

消火栓布置滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位，消火栓栓口壓力≥0.35MPa，充實水柱≥13m。倉庫一個防火分區(qū)內(nèi)貨架平面布置見圖1。

貨架與貨架東西向預留了走道，南北向貨架緊密排布。那么消火栓的保護半徑是否應按走道的實際行走路線來確定呢？參考其他貨架倉庫建成后的情況，其貨架內(nèi)空間都不可能完全占滿，而消防水帶管徑僅DN65，完全可以利用貨架的間隙來敷設消防水帶，且消防人員進行滅火時，一般都為2人一組共用一只水槍，所以在穿插貨架進行敷設水帶不存在難點。因此消火栓的保護半徑可以不按照實際行走路線進行設置，但若穿插較多應考慮加大龍帶的折減系數(shù)。本工程消火栓沿著四周墻體設置，盡量避免設置于走道中，以免妨礙以后裝卸車輛的通行。

這里需要注意的是一層的凈高高度較高，根據(jù)公式充實水柱Sk=(H1-H2)/sina=(7.8-1)/sin45°=10.47m，“消火栓規(guī)范”7.4.12條規(guī)定庫房充實水柱應按13m計[1]，取二者之大值，按13m。如某些倉庫的凈高更高，則充實水柱取值也許會大于13m，具體以實際工程計算為準。

2.2自動噴淋系統(tǒng)

2.2.1噴頭的選擇

本工程特點就是一層凈高為7.8m，儲物高度在7m左右。而通過分析物流倉庫一般性易形成火災隱患的不良環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生火災，經(jīng)濟損失往往十分嚴重。根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50084-2001，2005年版，以下簡稱“噴規(guī)”)表5.0.5-3的要求[2]，倉庫危險級II級的雙排貨架儲物高度最高僅為4.5m，不能滿足本工程的要求。現(xiàn)采取2種方案:①采用早期抑制快速響應噴頭，K=200，噴頭最低工作壓力0.35MPa，可控制最大凈空高度為9m，最大儲物高度為7.5m的II級倉庫②上方設置普通噴頭的同時設置貨架內(nèi)噴頭。這2種方案均可以滿足規(guī)范要求，但考慮到如果采用第二種方案的話，在日后使用上，由于噴頭已施工好，將不利于其調(diào)整貨架的位置，很大程度上將限制其以后室內(nèi)的貨架重新布局擺設。

本工程一層采用早期抑制快速響應噴頭，二～四層采用K=115普通玻璃球噴頭，地下室采用K=80普通玻璃球噴頭。直立型早期抑制快速響應噴頭濺水盤距頂板距離應在100～150mm范圍之內(nèi)，倉庫貨架應采用鋼制貨架，并應采用通透層板，層板中通透部分的面積不應小于層板總面積的50%。

2.2.2噴頭流量計算

早期抑制快速響應噴頭的優(yōu)點在于，普通噴頭在火災中動作控制模式為控火，它通過預先濕潤火災周圍環(huán)境的物品限制火災蔓延，直到撲滅火災，與普通噴頭相比，它在火災中動作控制模式為抑制火災，在火災初期能快速反應，且輸送大量的水到火源。有研究表明，幾個快速響應噴頭動作，火災小，預濕潤減少，水漬損失減少[3]。根據(jù)“噴規(guī)”5.0.6條，作用面積內(nèi)開放的噴頭數(shù)為12只，計算得出設計流量約80L/s。

二、三、四層凈高均為4.5m，儲物高度均<3.5m，采用K=115普通噴頭。根據(jù)作用面積內(nèi)布置的噴頭最密處計算得出，噴淋的流量為58.3L/s。

根據(jù)上述計算結(jié)果，取二者計算的大值，80L/s作為本噴淋系統(tǒng)的設計流量。如果二、三、四層的儲物高度大于3.5m時，其噴淋的流量>80L/s時，則系統(tǒng)的設計流量也應在二者中取較大值確定。

2.2.3火災延續(xù)時間

根據(jù)“噴規(guī)”5.0.11條，該快速響應噴頭的火災延續(xù)時間可以按1h計。

如上文所述，快速響應噴頭為預先濕潤火災周圍環(huán)境的物品限制火災蔓延，它在火災初期輸送大量的水，常用于高架倉庫內(nèi)，貨物堆放高，貨品雜，且12只噴頭控制的作用面積也較小。如果堆放高度較高的貨架著火，其噴水1h，其外部明火可以撲滅；但由于貨物雜、堆放高，水是否能完全穿透進入其貨物內(nèi)部就不好確定?？紤]到倉庫的室內(nèi)、外消火栓的用水量已經(jīng)很大，噴淋系統(tǒng)增加1h的火災延續(xù)時間所產(chǎn)生消防水池的容積增大有限，對造價影響不是很大，所以本工程采用2h火災延續(xù)時間來計，更有利于控制火情。

2.3消防水池及消防水泵房

本工程消防用水均儲存于消防水池內(nèi)，消防水池容積1 350m3/h。消防水池和水泵房均設置于地下一層。

2.3.1消防水池及泵房的設置位置

需要注意的是“消火栓規(guī)范”4.3.7對于儲存有室外消防用水量的應設置取水口，且吸水高度不應大于6m。對于此，一些設計師會提出疑問，在《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016-2006,以下簡稱”建規(guī)“)8.6.2.5中也有此條規(guī)定，但一般情況下，設置了室外消火栓泵加壓和室外消火栓后，室外消火栓已充當了消防取水口角色，供給消防車取水，因此無需再多設置消防取水口。但就目前情況來看，不管是審查機構(gòu)還是消防部門，對于這條均都提出應設置取水口。這樣對于地下室較深的一些建筑物，消防水池的設置位置就有可能導致吸水高度大于6m的情況出現(xiàn)，如果不及早發(fā)現(xiàn)，后續(xù)再修改，勢必會對建筑及結(jié)構(gòu)專業(yè)造成較大的改動。若無儲存室外用水量的時候，根據(jù)“消火栓規(guī)范”5.5.12條規(guī)定，消防泵房不應設置于地下三層及與室外地坪高差大于10m樓層[2]。

2.3.2消防取水口的設置及管徑

規(guī)范里面并未對取水口的管徑進行要求，在圖集《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范規(guī)》(15S909)的第24頁、25頁分別有標注為DN150和DN600。按照規(guī)范前后文關系，有儲存室外消火栓的消防水池才應設置消防取水口，由此可見消防取水口主要是供給消防車提取室外消火栓這部分用水量。同時根據(jù)規(guī)范6.1.5條規(guī)定，一個取水口宜按一個室外消火栓計算，因此連接管的管徑應按消防取水口實際供給室外消防用水量的多少來取值。

根據(jù)上述分析，如果僅采用消防取水口來供給室外消火栓用水量，則應按總的室外消防用水量來確定管徑，且每個消防取水口的保護半徑不應大于150m；如果采用室外消火栓泵加壓和取水口聯(lián)合供給的話，室外消防取水口可設置一個，管徑按一個室外消火栓的流量10～15L/s取值。當取水口距離消防水池距離較遠，水損較大時，連接管的管徑可相應放大。

本工程室外消防用水量為45L/s，采用室外消火栓泵加壓供給到6套室外消火栓供消防車取水，在考慮到倉庫危險等級較大，本工程設置了2個取水口，總流量30L/s，主管如按圖集15S909采用DN150，流速將達1.69m/s，流速過大；而按DN600又造成不必要的浪費。本工程采用DN250的連接管，流速為0.60m/s。

2.3.3壓力開關取值

“消火栓規(guī)范”11.0.4條 對于室內(nèi)消防水泵的控制，提出 “消防水泵出水干管上設置的壓力開關、高位消防水箱出水管上設置的流量開關等開關信號應能直接自動啟動消防水泵”的要求，用可靠性較高的壓力開關、流量開關的開關信號啟動消防泵的控制方式，替代以往采用的可能誤操作、投資多的消防按鈕的控制方式。壓力開關設置在消防泵的供水主干管上，但規(guī)范并未對壓力開關如何取值進行確定[3]。

如系統(tǒng)不需要設置增壓穩(wěn)壓設備的情況下，壓力開關下限設定值只需略低于水箱的有效水位與壓力開關之間的靜壓即可，此時如果系統(tǒng)有微量泄漏，消防水箱補水管也能立即補充其泄漏量，不至于誤啟消防泵；但如系統(tǒng)需設置穩(wěn)壓泵時，壓力開關取值關系到屋頂設置的增壓穩(wěn)壓設施的壓力值，下文中再進行闡述。

2.4消防水箱

“消火栓規(guī)范”5.2.1.5條規(guī)定，工業(yè)建筑室內(nèi)消防給水設計設計流量當小于等于25L/s時，不應小于12m3，大于25L/s時，不應小于18m3[1]。對于此條規(guī)范的歧義在于其室內(nèi)消防用水量是單指消火栓用水量還是指所有室內(nèi)所有消防給水設計總流量？工業(yè)建筑的特性是火災危險級別較其他普通建筑高，而且發(fā)生火災后蔓延較快，所以該條文中所提及的設計流量應該指室內(nèi)所有消防給水設計總流量，應設置18m3的消防水箱，設置于該建筑屋頂上(圖2)。

2.4.1流量開關

如上文所述高位消防水箱出水管上應設置流量開關。但規(guī)范并未對消火栓系統(tǒng)的流量開關的取值多少進行規(guī)定。流量開關取值只要稍大于正常的泄漏量，即根據(jù)“消火栓規(guī)范”的要求“按消防給水設計流量的1%～3%計，且不宜小于1 L/s”，本工程室內(nèi)消火栓用水量為25L/s，按3%計，為0.75L/s，取1L/s[3]。這樣既可滿足在正常泄漏量時，不誤啟消防水泵，也可以在發(fā)生火災使用消火栓時及時啟動消火栓泵。噴淋系統(tǒng)和消火栓系統(tǒng)共用一個消防水箱，那么噴淋系統(tǒng)是否需要設置流量開關呢？按“消火栓規(guī)范”11.0.4條理解，消防水泵的啟動，可以由①壓力開關和流量開關啟動②報警閥壓力開關等開關信號啟動，也就是說設置了報警閥后，無需再設置流量開關。

2.4.2穩(wěn)壓泵的設置

“消火栓規(guī)范”5.2.2.5條要求，當消防水箱設置高度不滿足靜壓要求時需設置穩(wěn)壓泵。同時5.3.3對穩(wěn)壓泵的設計壓力也提出了要求，但較難理解。本工程消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵設置于屋頂消防水箱旁，參閱圖集《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范規(guī)》(15S909)第45頁的取值[2]。

穩(wěn)壓泵啟泵壓力P1≥15-H1，且≥H2+7

穩(wěn)壓泵停泵壓力P2=P1/0.80

消防泵啟泵壓力P=P1+H1+H-7

根據(jù)《消防增壓穩(wěn)壓設備選用與安裝(隔膜式氣壓罐)》(98S205)中的描述，其穩(wěn)壓設備處應也有一個啟泵壓力點，但“消火栓規(guī)范”已采用了壓力開關來控制消防泵的啟動，因此計算中的“P”應指的是壓力開關的控制壓力。由此可以判斷，平時的消火栓管網(wǎng)的泄漏量，使穩(wěn)壓泵在P1與P2之間運行，一旦發(fā)生火災，壓力迅速下降，壓力觸及P，即可啟動消防泵。

噴淋穩(wěn)壓泵的取值參考消火栓穩(wěn)壓泵的取值的計算。需要注意的是應保證一層采用快速響應噴頭的區(qū)域，噴頭壓力>0.35MPa。

2.5倉庫排水

“噴規(guī)” 5.0.7A 條“倉庫內(nèi)設有自動噴水滅火系統(tǒng)時，宜設消防排水設施“；“消火栓規(guī)范”的9.2.1條同樣也指出倉庫應設置排水措施。倉庫由于其用水量大，如果噴淋和消火栓同時使用，將使地面產(chǎn)生大量積水，如不及時排除，不僅對其余未著火的貨物產(chǎn)生浸漬，增加企業(yè)的經(jīng)濟損失，還會對消防人員的滅火效率產(chǎn)生影響，因此倉庫設置排水措施不可忽略。

噴淋和消火栓同時動作的流量為105L/s，滅火時估算水分蒸發(fā)和貨品吸附5%的水量，則產(chǎn)生大約100L/s的廢水[4]。本工程在每個防火分區(qū)設置了4根DN100的立管用以排除倉庫的消防廢水，每根立管的服務半徑為25m，均勻布置，立管排水量參照雨水立管排水量為12.8L/s。則產(chǎn)生100-12.8×4=48.8L/s的積水，2h的火災延續(xù)時間內(nèi)共可產(chǎn)生351.36m3的積水。防火分區(qū)內(nèi)的積水深度約351.36÷4800=0.073m。

參照目前貨架內(nèi)貨品一般距離地面有0.1m左右的高度[5]，因此著火的貨架在進行滅火時產(chǎn)生的積水不會浸漬到其余貨架內(nèi)的貨品。

3　結(jié)語

倉庫的火災危險性大，作為倉儲的消防水設計應重視對待。噴淋系統(tǒng)的選擇及消火栓的布置上在滿足規(guī)范前提下應綜合考慮倉庫的日后實際使用，以免對倉庫的使用功能造成不便；同時對穩(wěn)壓泵、流量開關、壓力開關進行合理取值，能使系統(tǒng)在火災初期就能有效地抑制住火災，極大限度地減少企業(yè)的經(jīng)濟損失。

[1]GB50974-2014 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范[S].

[2]15S909 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范規(guī)(圖集)[S].

[3]陳新宇.淺議室內(nèi)消火栓系統(tǒng)中的壓力開關與流量開關[J].給水排水，2015(9).

[4]黃曉家，姜文源.自動噴水滅火系統(tǒng)設計手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[5]賈葦,趙鋰,丁文鐸,等.全國民用建筑工程設計技術措施[J].給水排水，2009.

The Analysis of Difficult points of large-scale Logistics Warehouse Fire Fighting Water Design

WEIKang

(China Light Industry International Engineering Co., Ltd.Xiamen Branch ,Xiamen 361000)

The article is to anlyse the difficult points in Fire Design of a large-scale Logistics Warehouse.And accoriding to the article 'Technical code for fire protection water supply and hydrant systems',some problems involved in the warehouse, such as Pressure Balancing Pum,Flow switch,Pressure switch.and some equipments, we will value resonably to meet the needs of rules and let the system run normaly.

Logistics warehouse； Pressure Balancing Pum；Flow switch；Pressure switch；ESFR

魏康(1983.09-),男，工程師。

E-mail:22016818@qq.com

2016-02-23

TU998.1

A

1004-6135(2016)06-0126-04