某高架倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)設計

康凱，許崇崴，汪小明，馬闖，王嚴明

（中機第一設計研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

自動化立體倉庫通過高層貨架存儲貨物，存儲區(qū)可以向高空發(fā)展，以充分利用倉庫空間，相對于傳統(tǒng)倉庫大大節(jié)省了占地面積，提高了空間利用率。同時，由于使用機械化和自動化設備，貨物處理速度快，提高了勞動生產(chǎn)率，有效降低了操作人員的勞動強度。近年來，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，高架倉庫在國內(nèi)的應用越來越多，合理的自動噴水滅火系統(tǒng)設計顯得尤為重要。

本文通過GB 50084—2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（以下簡稱《噴規(guī)》）對高架倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)的相關(guān)要求，介紹了高架倉庫工程概況、自動噴水滅火給水系統(tǒng)形式選擇、設計參數(shù)、水力計算簡要過程及系統(tǒng)操作與控制做了簡要的介紹。

2 工程概況

本工程聯(lián)合廠房內(nèi)中心倉庫為高架倉庫（以下簡稱“本工程”），建筑面積約4 100 m2，最大凈空高度h約12.45 m。儲物類別：I級；儲存方式：多層貨架；最大儲物高度hs約8.5 m。本工程高架倉庫范圍內(nèi)設置有采暖系統(tǒng)。

按GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》（2018年版）（以下簡稱《建規(guī)》）第8.3.2條第4款要求，高架倉庫應設自動滅火系統(tǒng)，并宜設自動噴水滅火系統(tǒng)。高架倉庫的自動噴水滅火系統(tǒng)應是濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，但當有的區(qū)域有冰凍或其他特殊條件存在時，可采用干式或預作用系統(tǒng)，在建筑物內(nèi)僅有局部設置高架倉庫時，吊頂自動噴水滅火系統(tǒng)應在貨架區(qū)周邊箱四周擴展4.6 m，但當設置有能力阻擋來自火災的熱量的擋煙垂壁時，噴頭可以不擴展布置。

3 自動噴水滅火給水系統(tǒng)形式選擇

高架倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)應結(jié)合工程特點、規(guī)范要求、工藝專業(yè)要求、甲方需求等因素綜合考慮。一般可供選擇的系統(tǒng)形式有：（1）采用普通噴頭的濕式系統(tǒng)；（2）采用早期抑制快速響應噴頭的濕式系統(tǒng)；（3）采用倉庫型特殊應用噴頭的濕式系統(tǒng)；（4）預作用系統(tǒng)；（5）干式系統(tǒng)和雨淋系統(tǒng)。自動噴水滅火系統(tǒng)選型應根據(jù)設置場所的建筑特征、環(huán)境條件和火災特點等選擇相應的開式或閉式系統(tǒng)，露天場所不宜采用閉式系統(tǒng)。系統(tǒng)的選擇應滿足《噴規(guī)》第4.2.1～4.2.8條的規(guī)定。

設計前期，由于擔心噴頭誤噴，甲方建議貨架倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)采用預作用系統(tǒng)，由于按《噴規(guī)》5.0.11條第1款可知，表5.0.4-1～表5.0.4-5僅適用于最大凈空高度不超過9.0 m的倉庫，缺乏預作用系統(tǒng)的相關(guān)應用參數(shù)。按現(xiàn)行規(guī)范要求，超規(guī)、超限，若采用預作用系統(tǒng)，須經(jīng)專家評審，并經(jīng)當?shù)貓D審及消防主管部門正式書面認可后方可實施。經(jīng)各方共同協(xié)商，最終采用普通噴頭，濕式系統(tǒng)，滿足《噴規(guī)》相關(guān)要求。

本工程自動噴水滅火系統(tǒng)消防水源及供水設施由廠區(qū)消防泵房及屋頂高位消防水箱供水，滿足本工程用水需求，其設計細節(jié)本文不再贅述，僅說明設計需求。

結(jié)合上述因素，本工程高架倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)采用濕式系統(tǒng)，噴頭布置采用頂噴+貨架內(nèi)置噴頭的形式，均采用標準覆蓋面積灑水噴頭。

4 噴頭設計

4.1 設計參數(shù)

設計參數(shù)按《噴規(guī)》選取，根據(jù)附錄A，本工程按倉庫危險I級設計。根據(jù)第5.0.4條表5.1.4-1，本文所述項目最大凈空高度超9.0 m，再結(jié)合第5.0.8條，貨架倉庫的最大凈空高度超過《噴規(guī)》及5.0.5條規(guī)定時，應設置貨架內(nèi)置噴頭，且貨架內(nèi)置灑水噴頭上方的層間隔板應為實層板。

貨架內(nèi)置灑水噴頭的設置應符合《噴規(guī)》第5.0.8條規(guī)定。應注意，貨架內(nèi)置灑水噴頭超過2層時，計算流量應按最頂層2層，且每層開放灑水噴頭數(shù)按《噴規(guī)》表5.0.8規(guī)定值的1/2確定，貨架內(nèi)開放噴頭水量按《噴規(guī)》表5.0.8確定[1]。

根據(jù)上述規(guī)定，本為所述項目，頂板下灑水噴頭的噴水強度按18 L/（min·m2），貨架內(nèi)置噴頭共3層，計算流量按最頂層2層，且每層開放噴頭數(shù)按《噴規(guī)》表5.0.8，取7個，共開放14個噴頭，火災延續(xù)時間按2 h計，作用面積200 m2。

4.2 噴頭選型

撲救高堆垛和高架倉庫火災，是自動噴水滅火系統(tǒng)的技術(shù)難點。除了標準覆蓋面積灑水噴頭外，美國耗巨資試驗研究，成功開發(fā)出“倉庫型特殊應用噴頭”“早期抑制快速響應噴頭”等可有效撲救高堆垛、高貨架倉庫火災的新技術(shù)。倉庫型特殊應用噴頭用于保護火災危險等級不超過箱裝發(fā)泡塑料儲物的倉庫，根據(jù)FM Global的試驗情況，在最大凈空高度不超過12 m、最大儲物高度不超過10.5 m的情況下，不需要安裝貨架內(nèi)置噴頭。因為安裝方式對系統(tǒng)的滅火效果影響很大，ESFR噴頭的安裝方式應滿足《噴規(guī)》表5.0.5規(guī)定[2]。

結(jié)合項目實際情況及現(xiàn)行規(guī)范要求，本工程噴頭均采用流量系數(shù)K=115的標準覆蓋面積灑水噴頭、標準響應灑水噴頭。

5 水力計算簡要過程

計算原理采用作用面積法，按照《噴規(guī)》中水力計算的相關(guān)要求，頂板下灑水噴頭及貨架內(nèi)置噴頭水力計算簡圖見圖1和圖2，水力計算表見表1和表2。限于篇幅有限，僅列舉部分管段起點壓力、管道流量、管徑、水頭損失、終點壓力等主要參數(shù)。

圖1 頂板下灑水噴頭設置與計算簡圖

圖2 貨架內(nèi)置灑水噴頭設置與計算簡圖

表1 頂板下灑水噴頭計算簡表（部分）

表2 貨架內(nèi)置灑水噴頭計算簡表

經(jīng)水力計算，設計流量取Q=90 L/s，水泵揚程（水泵房地面標高-4.0 m，消防水池最低水位按-3.40 m計）H=105 m。噴淋泵選用一用一備,參數(shù)：Q=90 L/s，H=105 m。綜上，火災延續(xù)時間內(nèi)所需消防用水有效容積為648 m3。本工程高位消防水箱有效容積為18 m3，高位屋頂消防水箱間設消防增壓穩(wěn)壓設備，相關(guān)要求滿足《噴規(guī)》及《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《消水規(guī)》）的要求。

6 系統(tǒng)控制

關(guān)于系統(tǒng)的操作與控制《消水規(guī)》11.0.4條與《噴規(guī)》11.0.1條不一致，筆者建議按《噴規(guī)》第11.0.1條執(zhí)行，濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)應由消防水泵出水干管上設置的壓力開關(guān)、高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)和報警閥組壓力開關(guān)直接自動啟動消防水泵。操作與控制要求應滿足《消水規(guī)》《噴規(guī)》要求，兩者有沖突處，建議按《噴規(guī)》要求執(zhí)行。

7 設計階段需注意事項

一般在工作中接觸到的高架倉庫較少，而且隨著經(jīng)濟的發(fā)展，高架倉庫往高、大方向發(fā)展，《噴規(guī)》相對滯后，結(jié)合本工程，本文針對高架倉庫的自動噴水滅火設計提出幾點設計中的注意事項。

1）設計階段應與工藝專業(yè)及建筑專業(yè)確定高層倉庫的基本設計條件，建筑物定性，建筑高度、貨架形式、高度、儲存形式，儲物類型等應明確。

2）應明確環(huán)境設計溫度，以便選擇合適的系統(tǒng)形式。

3）若存在超規(guī)、超限問題，自動噴水滅火給水系統(tǒng)方案須經(jīng)專家評審，并經(jīng)當?shù)貓D審及消防主管部門正式書面認可后方可實施。

4）噴頭的選取應根據(jù)項目概況，結(jié)合水力計算確定。

5）按《噴規(guī)》5.0.8條，貨架內(nèi)置灑水噴頭上方的層間隔板應為實層板，此條設計時應重點關(guān)注，與工藝專業(yè)說明清楚，告知甲方，訂貨時，設備廠家應配合，滿足此條件要求。

6）倉庫火災除考慮火災撲滅外，還應考慮儲藏物品的水漬損失，另外有些物品具有吸水性，一旦吸收大量的水后，造成荷載增加，對于建筑結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成威脅，為此從保護物品和減少荷載，倉庫地面應考慮排水設施[3]。高架倉庫應考慮消防排水措施。

8 結(jié)語

高架倉庫的自動噴水滅火給水系統(tǒng)噴頭設計及水力計算較為復雜，設計時，應與各方積極溝通，制訂合理的設計方案，確保高架倉庫的自動噴水滅火系統(tǒng)安全、可靠。上述設計階段需注意事項，設計時需特別關(guān)注。