自動化高架倉庫給排水設(shè)計

李漢輝

廣東建青工程勘察設(shè)計咨詢有限公司 廣東 東莞 523000

隨著現(xiàn)代物流的快速發(fā)展，物流自動化和信息化程度不斷提高，傳統(tǒng)的倉庫已逐漸不能滿足現(xiàn)代物流的使用要求。近幾年來，集成各類物流信息技術(shù)和自動化技術(shù)的自動化立體倉庫開始出現(xiàn)在我們的視野中，在國內(nèi)各行業(yè)得到了迅猛發(fā)展。

自動化立體倉庫單位面積的儲存量高，是普通倉庫的幾倍。同時由于使用機(jī)械化和自動化設(shè)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(qiáng)度。自動化立體倉庫與傳統(tǒng)倉庫相比，有著很明顯的優(yōu)勢。

東莞市慕思寢具用品生產(chǎn)及配套項目（二期）由廣東建青工程勘察設(shè)計咨詢有限公司設(shè)計，廠區(qū)總用地面積為：67632.74m2，總建筑面積為：69736.05m2，最高建筑高度為29.80m。本文介紹的3號倉庫、4號倉庫位于該項目，屬于自動化立體高架倉庫。

3號倉庫、4號倉庫的概況如下：

兩個倉庫的情況基本相同，以下為單棟數(shù)據(jù)-占地面積為11983m2，長X寬=156.9mX74.5m，建筑面積為20036m2，地上3層，建筑高度為23.30m，為鋼結(jié)構(gòu)體系，耐火等級為一級。主貨區(qū)為單層無人智能高架立體倉，高架立體倉內(nèi)的貨架為8層或9層。由防火墻分割為四個防火分區(qū)，每個分區(qū)面積不超3000m2，高度為23.30m；主貨區(qū)南北兩端為三層智能分揀區(qū)，每個分揀區(qū)為一防火分區(qū)，每個分區(qū)面積不超3000m2。在單層無人智能高架立體倉內(nèi)，基本看不到工人，采用自動化機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸貨物。

1 消防設(shè)計難點(diǎn)

由于現(xiàn)行國家消防設(shè)計規(guī)范對無人智能高架立體倉庫缺乏明確規(guī)定，存在一些消防設(shè)計難點(diǎn)，超出了規(guī)范的范圍。政府主管單位組織召開特殊消防設(shè)計專家評審會（主要由應(yīng)急管理部天津消防研究所和廣東省建筑設(shè)計研究院的專家組成），對本項目的消防給水設(shè)計難點(diǎn)進(jìn)行了防火設(shè)計加強(qiáng)性措施專題論證，出具了《慕思寢具用品生產(chǎn)及配套項目（二期）3、4號倉庫特殊消防設(shè)計專家評審會專家組意見》和《慕思寢具用品生產(chǎn)及配套項目（二期）3、4號倉庫消防設(shè)計技術(shù)咨詢報告》。

關(guān)于消防給水的難點(diǎn)如下：

本倉庫的單層高度為23.4m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通建筑的高度，貨架高度約22m，按規(guī)范要求高度超出12m的倉庫頂板應(yīng)設(shè)置自動掃描射高空水炮，但因貨架的阻擋，高空水炮無法撲地面附近的火災(zāi)，根據(jù)《慕思寢具用品生產(chǎn)及配套項目（二期）3、4號倉庫消防設(shè)計技術(shù)咨詢報告》意見，考慮到倉庫主貨庫內(nèi)的自動行走車通道上，幾乎不存在可燃物，以及貨架內(nèi)每層每格內(nèi)均設(shè)置了自動噴水滅火系統(tǒng)灑水噴頭，主貨區(qū)內(nèi)每個防火分區(qū)的長度約116m，寬度為15m～23m，如果設(shè)置高空水炮，受貨架遮擋難以發(fā)揮作用的情況。因此，自動行走機(jī)及貨架上方不再設(shè)置高空智能水炮滅火系統(tǒng)，可僅設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。貨架上方頂板按倉庫危險級Ⅲ級設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，并在每層貨架內(nèi)設(shè)置K115直立型快速響應(yīng)噴頭進(jìn)行保護(hù)。

因業(yè)主工藝布置要求，貨架占用了倉庫大部分面積，通道過窄，導(dǎo)致消火栓很難找到合適的部位設(shè)置。貨架之間的通道因需走運(yùn)輸機(jī)械，無法安裝消火栓；若設(shè)置在貨架兩側(cè)靠墻處，因貨架及貨物阻擋，消防員無法進(jìn)入取用，消火栓形同虛設(shè)。根據(jù)《慕思寢具用品生產(chǎn)及配套項目（二期）3、4號倉庫消防設(shè)計技術(shù)咨詢報告》意見，把消火栓設(shè)在位于貨架下面靠近走道的位置，由于空間限制，只設(shè)消火栓栓口，不設(shè)箱體，消火栓管道埋地敷設(shè)。雖然消火栓的這種布置方法有點(diǎn)不合常規(guī)，但已是限制條件下的最優(yōu)方案，能在火災(zāi)時滿足消防員取用的要求，也不影響平時的貨架使用。

2 消防給水參數(shù)

本項目2號設(shè)備房設(shè)有消防水池及消防泵房。室外消火栓系統(tǒng)用水量486m3，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量270m3、自噴系統(tǒng)936m3、消防用水有效容積合計1692m3，消防水池總有效容積1700m3，分為能獨(dú)立使用的兩座。高位消防水箱設(shè)在1號廠房屋面，消防水箱底標(biāo)高為27.4m，有效容積為18m3，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)及自動噴水系統(tǒng)各設(shè)一套穩(wěn)壓設(shè)備。

表1 消防用水量計算表

3 消防系統(tǒng)

3.1 室外消火栓給水系統(tǒng)

本項目中倉庫類別為丙類倉庫，建筑物體積＞50000 m3，根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》表3.3.2及表3.6.2規(guī)定，室外消火栓用水量為45L/S，火災(zāi)延續(xù)時間為3h。本項目從2號設(shè)備房的消防水泵房引出2路DN150室外消火栓加壓管，在用地紅線內(nèi)沿建筑周圍連成環(huán)狀管網(wǎng)，以保障供水安全可靠。每隔100m左右布置一個室外消火栓，以供火災(zāi)時消防車取水。室外共設(shè)13個室外消火栓，在管網(wǎng)上設(shè)置檢修閥門，每段消火栓數(shù)量不超過5個。在2號設(shè)備房設(shè)有室外消火栓加壓泵(一用一備，單臺性能參數(shù)：Q=45L/S，H=40m，N=37kw)，發(fā)生火災(zāi)時由室外消火栓加壓泵向室外消火栓系統(tǒng)供水，初期火災(zāi)時由1號廠房屋面消防水箱供水。

3.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

倉庫建筑高度＜24m，建筑物體積＞5000 m3，根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》表3.5.2規(guī)定，室內(nèi)消火栓用水量為25L/S，火災(zāi)延續(xù)時間為3h。

由于貨架占地過大，設(shè)置室內(nèi)消火栓存在問題。根據(jù)《慕思寢具用品生產(chǎn)及配套項目（二期） 3、4號倉庫消防設(shè)計技術(shù)咨詢報告》意見，主貨架區(qū)內(nèi)消火栓設(shè)置在貨架下方地面位置，由于空間所限，這部分室內(nèi)消火栓只設(shè)消火栓栓口，不設(shè)箱體。室內(nèi)消火栓布置按兩股水槍充實(shí)水柱同時到達(dá)同層的任何部位設(shè)置，根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》7.4.12-2條規(guī)定，消火栓栓口動壓不小于0.35MPa，且消防水槍充實(shí)水柱不小于13m。

在2號設(shè)備房設(shè)有室內(nèi)消火栓加壓泵(一用一備，單臺性能參數(shù)：Q=30L/S，H=85m，N=45kw)，發(fā)生火災(zāi)時由室內(nèi)消火栓加壓泵向室內(nèi)消火栓系統(tǒng)供水。初期火災(zāi)時由1號廠房屋面消防水箱供給，由于屋面消防水箱設(shè)置高度不能滿足最不利點(diǎn)處的靜水壓力要求，在屋面設(shè)室內(nèi)消火栓給水穩(wěn)壓設(shè)備。

室外設(shè)有3套DN100地上式消防水泵接合器，消防車通過管網(wǎng)可直接供給室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。消防水泵接合器周圍15～40m范圍內(nèi)設(shè)室外消火栓[1]。

3.3 系統(tǒng)的控制

室外、室內(nèi)消火栓加壓泵由加壓水泵出水管上的壓力開關(guān)和高位屋面水箱出水管上的流量開關(guān)直接啟動。消火栓報警信號、消防水泵的壓力開關(guān)、屋面消防水箱的流量開關(guān)的報警信號傳至消防控制室。消防水泵房處啟泵按鈕可啟動該泵并報警，泵啟動后，反饋信號至消火栓處和消防控制室。消防泵應(yīng)有強(qiáng)制啟停泵按鈕，并設(shè)保護(hù)裝置。消防控制室應(yīng)有手動啟泵按鈕。

4 自動噴水滅火系統(tǒng)

4.1 保護(hù)范圍

不宜用水撲救的部位外均設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50084-2017第5.0.4條、5.0.5條及5.0.8條，整棟建筑按倉庫危險級Ⅲ級設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，貨架為8層，設(shè)貨架內(nèi)設(shè)置灑水噴頭。

4.2 設(shè)計參數(shù)

屋頂頂板下噴水強(qiáng)度22L/min.m2，作用面積為200m2，設(shè)計流量為95l/s；貨架內(nèi)設(shè)置內(nèi)置灑水噴頭超過2層，按最頂層和次頂層各開放7只噴頭 ，共14只噴頭計算，設(shè)計流量為35l/s。倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計總流量為130L/S，火災(zāi)延續(xù)時間2.0h。

4.3 系統(tǒng)設(shè)計

采用濕式自動噴水滅火系統(tǒng)。每個防火分區(qū)、每個樓層、倉庫內(nèi)頂板下灑水噴頭及貨架內(nèi)置灑水噴頭均設(shè)置水流指示器。

在2號設(shè)備房設(shè)有自動噴水加壓泵(二用一備，單臺性能參數(shù)：Q=70L/S，H=85m，N=132kw)，發(fā)生火災(zāi)時由自動噴水加壓泵向自動噴水系統(tǒng)供水。初期火災(zāi)時由1號廠房屋面消防水箱供給，由于屋面消防水箱設(shè)置高度不能滿足最不利點(diǎn)處的靜水壓力要求，在屋面設(shè)自動噴水系統(tǒng)給水穩(wěn)壓設(shè)備。

室外設(shè)有9套DN100地上式噴淋水泵接合器，消防車通過管網(wǎng)可直接供給自動噴水系統(tǒng)。消防水泵接合器周圍15～40m范圍內(nèi)設(shè)室外消火栓。

圖1 高架貨架自動噴淋布置剖面圖

4.4 噴頭選用

根據(jù)《慕思寢具用品生產(chǎn)及配套項目（二期）3、4號倉庫消防設(shè)計技術(shù)咨詢報告》意見，噴頭選用K115直立型快速響應(yīng)噴頭，噴頭工作壓力為0.1MPa，公稱動作溫度為68℃。

4.5 濕式報警閥組

項目占地面積大，敷設(shè)的管道長，各單體均共用同一個消防水泵房。如果濕式報警閥組都設(shè)置在消防泵房內(nèi)，每個報警閥組引出一條供水管，以4號倉庫為例，需要15組報警閥組和管道。管道多不僅造價高，而且也占據(jù)了很多室外鋪設(shè)面積。因此根據(jù)實(shí)際情況，每棟倉庫單獨(dú)設(shè)報警閥間，把本棟的報警閥組放在里面，在噴淋泵出水管后、各棟報警閥組前設(shè)置環(huán)狀供水管網(wǎng)布置在室外，報警閥組與環(huán)狀管網(wǎng)之間的連接管就少了很多。這樣不僅節(jié)省工程造價，系統(tǒng)的壓力也不會太高。室外環(huán)狀供水管網(wǎng)管徑為DN250，倉庫噴淋系統(tǒng)入口處壓力為0.70MPa[2]。

4.6 滅火器

庫房按中危險級A類火災(zāi)配置，屋面電梯機(jī)房、配電間按中危險級E類配置，均設(shè)置MF/ABC4手提式磷酸銨鹽干粉滅火器，最大保護(hù)距離為20m。

5 給排水系統(tǒng)

5.1 給水系統(tǒng)

根據(jù)業(yè)主提供的要求，倉庫只有公共衛(wèi)生間需要提供給水，工藝不需要用水。首層南北兩側(cè)的衛(wèi)生間均采用DN50的襯塑鋼管進(jìn)水，支管采用PP-R冷水塑料管明裝接至各潔具。

5.2 排水系統(tǒng)

南北兩側(cè)的衛(wèi)生間排水管出戶后就近接化糞池，處理后再匯至廠區(qū)廢水管網(wǎng)。

5.3 雨水系統(tǒng)

屋頂是鋼構(gòu)屋面，中間高，四周低，東西兩側(cè)為長邊，坡度為5.34%，南北兩側(cè)坡度為7.6%，沿屋頂四周設(shè)雨水天溝，天溝尺寸為600mmX500mm（深）。屋頂雨水排水系統(tǒng)分為兩種形式：重力流雨水系統(tǒng)和壓力流（虹吸）雨水系統(tǒng)，下面對兩種系統(tǒng)進(jìn)行分析：

a.重力流雨水系統(tǒng)：工作原理是利用屋頂雨水本身的重力作用講雨水斗收集的雨水經(jīng)雨水管自流排放到低處，一般采用87型雨水斗，根據(jù)天溝的找坡均勻分布在天溝的低處。這種系統(tǒng)管道不能被水完全充滿，雨水懸吊管的充滿度取0.8，立管中的水流呈附壁流或水膜流，沖水率不大于0.35，雨水下落時會挾帶著一部分空氣，減少了管道排水的有效面積，如果想排更多的雨水，只能增大管徑或者增加立管。在主體建筑中如果采用重力流雨水系統(tǒng)，根據(jù)重現(xiàn)期P=10年、降雨歷時t=5分鐘，得出暴雨強(qiáng)度=6.39L/S.100m2，屋頂匯水面積12300m2，可計算出雨水流量q=786L/S。采用De160的PVC雨水管，最大泄流量=35.5L/S，至少需要23根立管。

b.壓力流（虹吸）雨水系統(tǒng)：工作原理是將傳統(tǒng)的“重力流”變成“滿管流”，雨水斗被完全淹沒不摻氣，使雨水斗和連接管內(nèi)形成負(fù)壓，產(chǎn)生抽吸作用，隨著懸吊管的流程增加，至懸吊管末端與立管的連接處負(fù)壓值最大，形成虹吸，大大提高排水能力。與重力流相比，壓力流（虹吸）雖然造價高，但具有很多優(yōu)點(diǎn)：①雨水斗布置較靈活。②排水流量大，在相同的條件下，可減少立管的數(shù)量，對室內(nèi)空間的影響小。③由于雨水減少，室外雨水檢查井相應(yīng)也會減少。

綜上比較，本棟倉庫采用了壓力流（虹吸）雨水系統(tǒng)，共設(shè)計了6根De200的雨水立管，虹吸雨水斗XMA-110型32個，立管數(shù)量大大減少[3]。

6 總結(jié)

自動化立體高架倉庫，作為一種新型的物流倉庫，在最大限度利用空間、減輕工人勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、加強(qiáng)物資管理等方面具有傳統(tǒng)倉庫所無可比擬的優(yōu)勢，未來自動化立體高架倉庫項目將不斷增多。作為專業(yè)設(shè)計人員，要熟練掌握此類倉庫的設(shè)計，提高自身的設(shè)計能力，使項目既滿足安全，又達(dá)到使用要求。