高度超過13.5 m的高架倉庫的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

許琳科，張幸濤，劉繼紅，孫歡歡，丁東紅，劉志偉

1.鄭州大學(xué) 綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450002；2.鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院, 河南 鄭州 450002；3.河南省冶金規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450002

高架倉庫具有自動化程度高，人員需求量少，空間利用率高等優(yōu)點(diǎn)[1]，目前被廣泛應(yīng)用于物流、倉儲等領(lǐng)域。通常情況下，高架倉庫建設(shè)面積較大，凈空高度較高，貨物堆放密度大且高度高，火災(zāi)荷載較大，一旦發(fā)生火災(zāi)，控制和撲救較困難，將造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失[2]，因此，高架倉庫的消防設(shè)計(jì)及安全已成為目前一個(gè)主要的研究課題。本文以某鞋業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈自動化產(chǎn)業(yè)園建設(shè)項(xiàng)目—成品倉庫為例，探討高架倉庫的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以期對建筑高度超限的高架倉庫消防系統(tǒng)的選擇及參數(shù)的選取起到一定的參考意義。

1 消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

某鞋業(yè)成品倉為單層倉庫，長120 m，寬45 m，總建筑面積5 203.44 m2，建筑高度17.10 m，建筑體積88 458.48 m3，耐火等級為二級，倉庫內(nèi)儲物形式采用雙排貨架，主要功能為儲存成品鞋。

依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018年版)》(GB 50016—2014)[3]、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB 50974—2014)[4]、《自動噴水滅火設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50084—2017)[5]、《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50140—2005)[6]等相關(guān)規(guī)范要求，該工程的消防給水系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、防火分隔水幕系統(tǒng)，以及建筑滅火器配置系統(tǒng)等。

1.1 室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)

根據(jù)文獻(xiàn)[3]對倉庫火災(zāi)種類的劃分，該工程屬于丙類倉庫，室外消防用水量按V>50 000 m3的丙類倉庫取值，室外消防用水量為45 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3 h。室外沿道路分散設(shè)置不少于3套室外消火栓，室外消火栓保護(hù)半徑不超過120 m，間距不超過150 m。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防車從室外消火栓取水，經(jīng)加壓后進(jìn)行滅火，或經(jīng)消防水泵接合器向室內(nèi)提供消防用水。

室內(nèi)消防用水量按建筑高度h<24 m，V>5 000 m3的丙類倉庫取值，室內(nèi)消防用水量為25 L/s，每根豎管的最小流量為15 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3 h。室內(nèi)沿廠房兩側(cè)設(shè)置消火栓箱，保證室內(nèi)同一平面內(nèi)任何位置都能滿足2支消防水槍的2股充實(shí)水柱同時(shí)達(dá)到任何部位的要求，且2個(gè)消火栓的間距不大于30 m，室內(nèi)消火栓的栓口動壓不小于0.35 MPa，消防水槍最小充實(shí)水柱為13 m；消火栓箱內(nèi)配置SNZ65型消火栓、QZ19/φ19水槍、25 m長DN65型水帶、30 m長JPS0.8-19消防軟管卷盤和消防按鈕。

室內(nèi)外消防給水水源由消防水池提供，室內(nèi)外消防用水由消火栓增壓泵(室內(nèi)外消防系統(tǒng)合用1套泵組)及屋頂消防水箱(設(shè)置于廠區(qū)內(nèi)最高建筑屋頂，有效容積不小于18 m3)聯(lián)合供水。

1.2 自動噴水滅火系統(tǒng)

該倉庫主要用于儲存成品鞋，建筑高度17.10 m。根據(jù)文獻(xiàn)[5](以下簡稱自噴規(guī)范)附錄A，該場所火災(zāi)危險(xiǎn)等級為倉庫危險(xiǎn)級Ⅱ級，且其最大凈空高度和儲物高度超過了自噴規(guī)范中5.0.4條倉庫危險(xiǎn)級Ⅱ級場所的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及5.0.5條采用早期抑制快速響應(yīng)噴頭的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)自噴規(guī)范5.0.8條要求，當(dāng)貨架倉庫的最大凈空高度或最大儲物高度超過本規(guī)范5.0.5條的規(guī)定時(shí)，應(yīng)設(shè)置貨架內(nèi)置灑水噴頭，且內(nèi)置灑水噴頭上方的層間隔板應(yīng)為實(shí)層板。故本工程采用“屋頂頂面噴頭+貨架內(nèi)置灑水噴頭”的形式，屋頂頂面噴頭的設(shè)計(jì)參數(shù)依據(jù)自噴規(guī)范的表5.0.4-2選取，設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度為20 L/(min·m2)，作用面積200 m2；自地面起每3 m設(shè)置1層貨架內(nèi)置灑水噴頭，且貨架灑水噴頭上方的層間隔板采用實(shí)層板，貨架內(nèi)采用流量系數(shù)K=115的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積灑水噴頭，噴頭工作壓力0.10 MPa，貨架內(nèi)噴頭間距不大于3 m且不小于2 m，同時(shí)開放的噴頭數(shù)量為14個(gè)。自動噴水系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)流量為100 L/s，持續(xù)噴水時(shí)間為2 h。

自動噴水系統(tǒng)用水由消防水池和消防水泵房(設(shè)置于室外)內(nèi)的自動噴水增壓泵供給。屋頂消防水箱(與消火栓系統(tǒng)共用)設(shè)置于廠區(qū)最高建筑的屋頂水箱間內(nèi)；濕式報(bào)警閥組設(shè)置于倉庫報(bào)警閥間內(nèi)，報(bào)警閥間內(nèi)設(shè)置排水地漏；水力警鈴設(shè)置于報(bào)警閥間外公共走道；倉庫自動噴水系統(tǒng)共設(shè)置7套水泵接合器，分散設(shè)置在倉庫周圍，與道路距離不超過2 m。

1.3 防火分隔水幕系統(tǒng)

由于倉庫自動化工藝需要，防火分區(qū)之間設(shè)置傳送洞口，洞口處依靠防火分隔水幕防火。按照自噴規(guī)范5.0.14條要求，防火分隔水幕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)為：噴水強(qiáng)度為2 L/(s·m)，最不利點(diǎn)噴頭工作壓力0.10 MPa，持續(xù)噴水時(shí)間3 h，系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量75 L/s。

防火分隔水幕用水由消防泵房內(nèi)水幕系統(tǒng)增壓泵供水。倉庫一層報(bào)警閥間內(nèi)設(shè)置雨淋報(bào)警閥組，雨淋報(bào)警閥組電磁閥的入口設(shè)置過濾器，水流報(bào)警裝置采用壓力開關(guān)，雨淋報(bào)警閥組處設(shè)置就地手動啟動閥門；水幕系統(tǒng)設(shè)置4套消防水泵接合器，噴頭采用K=80的ZSTKX-15下垂型開式灑水噴頭，噴頭布置應(yīng)保證水幕寬度不小于6 m。

當(dāng)采用火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)控制雨淋報(bào)警閥時(shí)，消防水泵應(yīng)由火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)，高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)和報(bào)警閥組的壓力開關(guān)直接自動啟動；當(dāng)采用充液(水)傳動管控制雨淋報(bào)警閥時(shí)，消防水泵應(yīng)由消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)，高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)和報(bào)警閥組的壓力開關(guān)直接自動啟動。雨淋系統(tǒng)應(yīng)具有3種開啟報(bào)警閥組的控制方式：(1)自動控制；(2)消防控制室(盤)遠(yuǎn)程控制；(3)雨淋報(bào)警閥處現(xiàn)場手動應(yīng)急操作。

1.4 建筑滅火器配置

該倉庫主要儲存物品為成品鞋，根據(jù)文獻(xiàn)[6]，該場所火災(zāi)種類為A類火災(zāi)，危險(xiǎn)等級為中危險(xiǎn)級，中危險(xiǎn)級A類火災(zāi)場所的單具滅火器最小配置滅火級別為2A，單位滅火級別最大保護(hù)面積75 m2/A。結(jié)合建筑平面布置及內(nèi)部功能使用等要求，選用MFT/ABC20型推車式磷酸銨鹽干粉滅火器，靠四周墻布置，滅火器配置的滅火級別為6A，保護(hù)距離為40 m；本工程建筑面積5 203.44 m2，均勻布置了8具推車式滅火器，保護(hù)距離和保護(hù)面積均滿足規(guī)范要求。

該倉庫消防系統(tǒng)的室內(nèi)消火栓、滅火器、防火分隔水幕噴頭及管道布置如圖1所示(建筑局部)；頂面噴頭及管道布置如圖2所示(建筑局部)。

2 消防系統(tǒng)總用水量的確定

依據(jù)文獻(xiàn)[3-4]確定成品倉庫消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水量。廠區(qū)內(nèi)同一時(shí)間發(fā)生火災(zāi)次數(shù)計(jì)為1次，消防系統(tǒng)總用水量按所有系統(tǒng)同時(shí)開啟的最大用水量之和計(jì)算，消防設(shè)計(jì)水量如表1所示。

3 結(jié)論與建議

(1)以某老人鞋全產(chǎn)業(yè)鏈自動化產(chǎn)業(yè)園建設(shè)項(xiàng)目—成品倉庫為研究對象，對建筑高度17.10 m的高架倉庫所采用的消防系統(tǒng)進(jìn)行研究，詳細(xì)說明了各個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取依據(jù)，設(shè)備布置的原則以及系統(tǒng)的自動化控制方式，以期對此類項(xiàng)目的消防設(shè)計(jì)給予一定的理論支持和參考。本工程室內(nèi)消防用水量25 L/s，室外消防用水量45 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3 h；自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量100 L/s，滅火持續(xù)時(shí)間2 h，防火分隔水幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量75 L/s，持續(xù)噴水時(shí)間3 h。

標(biāo)高：m，其余：mm 圖1 室內(nèi)消火栓、滅火器及防火分隔水幕平面布置圖Fig 1 The layout chart of indoor fire hydrant, fire extinguisher and fire separation water curtain

mm 圖2 頂面自動噴水滅火平面布置圖Fig 2 The layout chart of the automatic spray fire-extinguishing of top surface

(2)設(shè)計(jì)防火分隔水幕系統(tǒng)時(shí)，設(shè)置了1套雨淋報(bào)警閥組，分隔水幕啟動時(shí)各個(gè)洞口同時(shí)動作，造成系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量較大。在今后的設(shè)計(jì)研究中可考慮優(yōu)化系統(tǒng)布置，在滿足系統(tǒng)功能的前提下，增設(shè)雨淋報(bào)警閥組，實(shí)現(xiàn)各洞口處水幕系統(tǒng)的分別控制，從而減小系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量。

表1 倉庫消防系統(tǒng)和消防設(shè)計(jì)水量Table 1 Warehouse fire system and fire design water volume

(3)設(shè)計(jì)中采用的MFT/ABC20型推車式磷酸銨鹽干粉滅火器保護(hù)半徑較大，但在滅火器布置時(shí)，可能會出現(xiàn)滅火器保護(hù)距離滿足規(guī)范要求，而保護(hù)面積不足的情況，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)復(fù)核滅火器的保護(hù)距離和保護(hù)面積，確保兩者均滿足規(guī)范要求。

(4)高架倉庫作為自動化貨物儲存場所，倉庫內(nèi)人員活動較少，冬季極端低溫時(shí)，倉庫內(nèi)溫度較難保證，消防系統(tǒng)的防凍保溫問題亟待進(jìn)一步研究解決。