徐宇同

摘 要：本文以山東某輪胎廠一體型自動(dòng)化立體倉庫的實(shí)際工程為列，從室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、閉式噴淋系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)等消防設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并分析了GB50084-2001（2005年版）與GB50084-2017，兩版《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》針對(duì)本工程設(shè)計(jì)的差異。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉庫;早期抑制快速響應(yīng)噴頭;貨架內(nèi)置噴頭;水幕系統(tǒng);室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.111

0 前言

一體型自動(dòng)化立體倉庫是由立體貨架、有軌巷道堆垛機(jī)、出入庫托盤輸送機(jī)系統(tǒng)、尺寸檢測(cè)條碼閱讀系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)以及其他如電線電纜橋架配電柜、托盤、調(diào)節(jié)平臺(tái)、鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)等輔助設(shè)備組成的復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)。一體型自動(dòng)化立體倉庫實(shí)現(xiàn)了物料的密集存儲(chǔ)、提高了空間利用率，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理和物料的自動(dòng)化搬運(yùn)，使倉庫成為企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。

一體型自動(dòng)化立體倉庫中，高層貨架和建筑是同一整體，同步施工建設(shè)，高層貨架兼為建筑的支撐構(gòu)件，倉庫內(nèi)部不再另行設(shè)計(jì)柱、梁。高層貨架頂部鋪設(shè)屋面，貨架也起屋架作用，可一定程度節(jié)省自動(dòng)化立體倉庫的工程造價(jià)，是一種永久性設(shè)施。

1 工程概況

本工程位于山東省棗莊市嶧城區(qū)，為某輪胎廠內(nèi)擴(kuò)建工程，儲(chǔ)存成品輪胎，火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類倉庫，耐火等級(jí)為二級(jí)，主要結(jié)構(gòu)類型為鋼排架結(jié)構(gòu)。建筑基地面積為15074.05m2，總建筑面積17635.04m2，建筑高度32.1m。貨架儲(chǔ)存區(qū)共四個(gè)防火分區(qū)，單個(gè)防火分區(qū)面積為3000m2，作業(yè)區(qū)為一個(gè)防火分區(qū)，防火分區(qū)面積為5545m2，總共為五個(gè)防火分區(qū)，貨架儲(chǔ)存區(qū)為一層，作業(yè)區(qū)為二層。廠區(qū)內(nèi)已建消防水池及泵房無法滿足自動(dòng)化立體倉庫的消防水量和壓力要求，在自動(dòng)化立體倉庫西側(cè)新建地下消防水池及泵房。

2 室外消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)化立體倉庫位于廠區(qū)西南角，緊鄰市政道路，從西側(cè)市政道路引入一根DN200室外消防給水管，沿消防車道布置成環(huán)狀，室外消火栓按間距不超過120米，距水泵接合器間距不超過40m設(shè)置。本工程建筑體積>50000m3，室外消火栓設(shè)計(jì)流量為45L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3小時(shí)，消防水池需存儲(chǔ)486m3室外消防水量。消防泵房?jī)?nèi)設(shè)置一用一備室外消火栓水泵（Q=45L/s，P=0.44MPa，N=37kW），水泵出水管與室外消火栓管線連成環(huán)狀。

3 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，消火栓系統(tǒng)不分區(qū)，水平干管與豎向立管構(gòu)成環(huán)狀。室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為40L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3小時(shí)，消防水池需存儲(chǔ)432m3室內(nèi)消防水量。消防泵房?jī)?nèi)設(shè)置一用一備室內(nèi)消火栓水泵（Q=40L/s，P=0.68MPa，N=45kW），室外沿消防車道在自動(dòng)化立體倉庫周圍均勻設(shè)置地下式水泵接合器DN100*4。室內(nèi)消火栓的布置按同一平面內(nèi)2支消防水槍的2股充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)任何部位的要求設(shè)置，消火栓栓口動(dòng)壓取0.35MPa，消防水槍充實(shí)水柱按13m計(jì)算。作業(yè)區(qū)的室內(nèi)消火栓，采用落地型帶消防卷盤及滅火器組合式消防柜。因甲方要求，貨架儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)設(shè)置的室內(nèi)消火栓不得占用貨架內(nèi)儲(chǔ)存貨柜，貨架儲(chǔ)存區(qū)僅在貨架間有軌巷道處存在消火栓設(shè)置空間，若采用立式消防柜則會(huì)對(duì)貨物的存取和堆垛機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，故在有軌巷道內(nèi)設(shè)置地下消火栓箱。關(guān)于貨架儲(chǔ)存區(qū)消火栓的設(shè)置筆者認(rèn)為有待商榷，按照現(xiàn)行的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014、《物流建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》GB51157-2016、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014的要求，倉庫內(nèi)室內(nèi)消火栓的設(shè)置需保證有2支消防水槍的2股充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)任何部位，但是自動(dòng)化立體倉庫有其特殊性，自動(dòng)化立體倉庫的火災(zāi)特點(diǎn)為：火災(zāi)隱患多，火勢(shì)蔓延迅速、燃燒猛烈，火災(zāi)破壞力度大，火災(zāi)撲救難度大，火災(zāi)損失嚴(yán)重[6]。鋼材在達(dá)到600℃時(shí)，其強(qiáng)度下降75%～80%，已完全喪失支撐能力。而一般固體在燃燒時(shí)，火焰溫度達(dá)700℃的時(shí)間不到15min。如果上部噴淋不及時(shí)噴水降溫，待鋼貨架達(dá)到高溫狀態(tài)時(shí)再遇水冷卻則會(huì)起反作用，加速變形造成倒塌。根據(jù)國外高架倉庫發(fā)生火災(zāi)后的調(diào)查，一般在10min以后，貨架和庫房屋頂全部倒塌[7-9]。消防隊(duì)從接警到出警時(shí)間為1min，消防法規(guī)定，城市消防站的設(shè)計(jì)以5min到達(dá)轄區(qū)邊沿為準(zhǔn)，消防隊(duì)到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的理論值為6min以內(nèi)，再加上人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警的時(shí)間及道路擁堵等時(shí)間，待消防隊(duì)到達(dá)后，火災(zāi)實(shí)際發(fā)生時(shí)間可能已經(jīng)過去了10min～15min，此時(shí)的火災(zāi)情況有四種：（1）噴淋系統(tǒng)及時(shí)啟動(dòng)，火災(zāi)得到一定程度的控制，火場(chǎng)內(nèi)情況不明，消防隊(duì)員突入火場(chǎng)啟用有軌巷道邊的消火栓存在一定的安全隱患。（2）噴淋系統(tǒng)及時(shí)啟動(dòng)，但火災(zāi)未得控制，貨架倉庫未坍塌，此時(shí)貨架倉庫有坍塌風(fēng)險(xiǎn)，消防隊(duì)員采用室外消火栓和消防車滅火，消防隊(duì)員不應(yīng)進(jìn)入庫區(qū)，軌巷道邊的消火栓未得使用。（3）噴淋系統(tǒng)未及時(shí)啟動(dòng)，貨架倉庫隨時(shí)可能坍塌，消防隊(duì)員不應(yīng)進(jìn)入庫區(qū)，軌巷道邊的消火栓未得使用。（4）噴淋系統(tǒng)已啟動(dòng)或未及時(shí)啟動(dòng)，貨架倉庫已坍塌，軌巷道邊的消火栓未得使用。由此可見，自動(dòng)化立體倉庫的初期火災(zāi)主要依靠噴淋系統(tǒng)滅火，貨架儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)設(shè)置室內(nèi)消火栓意義不大，筆者建議消防規(guī)范的編制部門應(yīng)針對(duì)自動(dòng)化立體倉庫的特殊性，單獨(dú)編制專業(yè)規(guī)范或新增自動(dòng)化立體倉庫的適應(yīng)性條文，使設(shè)計(jì)、審查及業(yè)主三方都有法可依。

4 閉式噴淋系統(tǒng)

本工程施工圖設(shè)計(jì)于2016年11月，參照的《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》為GB50084-2001（2015年版），火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為倉庫危險(xiǎn)級(jí)Ⅲ級(jí)，儲(chǔ)存物品為輪胎，貨架共15層，建筑總高度32.1m。

4.1 閉式噴淋流量及噴頭的選擇

因自動(dòng)化立體倉庫高度為32.1m，遠(yuǎn)超“噴規(guī)”5.0.5條中有關(guān)貨架儲(chǔ)物Ⅲ級(jí)倉庫中最高高度7.5m的適用要求，故按“噴規(guī)”5.0.6條最大凈空高度13.5m設(shè)計(jì)。貨架儲(chǔ)存區(qū)頂部采用K360下垂型早期抑制快速響應(yīng)噴頭，噴頭的最大間距為3m，作用面積內(nèi)開放的噴頭數(shù)為12只，噴頭的最低工作壓力為0.30MPa，持續(xù)噴水時(shí)間1小時(shí)，經(jīng)水力計(jì)算頂部噴淋流量為154.6L/s。

按“噴規(guī)”5.0.7條，貨架儲(chǔ)物倉庫的最大儲(chǔ)物高度超過規(guī)范規(guī)定時(shí)，在地面起每4米高度處設(shè)置一層貨架內(nèi)置噴頭，貨架內(nèi)共設(shè)置8層貨架內(nèi)置下垂型噴頭，取噴頭的流量系數(shù)K=80，噴頭的最大間距為3m，最小間距為2m，最低工作壓力為0.20MPa，貨架內(nèi)同時(shí)開發(fā)噴頭數(shù)為14只，持續(xù)噴水時(shí)間1小時(shí)。貨架內(nèi)置噴頭的上方的層間隔板為實(shí)層板，貨架內(nèi)置噴頭采用預(yù)制型集熱擋水板（直徑400mm），經(jīng)水力計(jì)算貨架內(nèi)置噴頭噴淋流量為34.3L/s。

閉式噴淋總用水量按190L/s計(jì)，持續(xù)噴水時(shí)間1小時(shí)，消防泵房?jī)?chǔ)存684m3閉式噴淋水量，消防泵房?jī)?nèi)設(shè)置三用一備閉式噴淋水泵（Q=65L/s，P=1.07MPa，N=110kW）。室外設(shè)置13套地下式水泵接合器與噴淋管道相連。在自動(dòng)化立體倉庫北側(cè)設(shè)置兩個(gè)報(bào)警閥組間，存放濕式報(bào)警閥ZSFZ-200型5組，ZSFZ-150型28組。

4.2 貨架儲(chǔ)存區(qū)閉式噴淋管線的布置

貨架儲(chǔ)存區(qū)頂部設(shè)置K360噴頭，噴淋管線采用環(huán)狀管網(wǎng)，供水干管管徑為DN200，支管管徑為DN100，噴頭間最大間距為3m，具體布置方式詳圖5。

貨架內(nèi)置噴頭管線為豎向環(huán)網(wǎng)布置，自報(bào)警閥組引DN150的噴淋管線至貨架頂部布置成環(huán)狀，在環(huán)網(wǎng)中按貨架的具體排布形式引出DN80的立管布置于兩排貨架空隙間，在貨架底部用DN150管線將DN80立管連成環(huán)網(wǎng)。貨架內(nèi)置噴頭沿上層隔板底部敷設(shè)，為避免噴淋支管妨礙貨架內(nèi)物料存取，伸入貨架的支管管徑采用DN25，并控制支管管徑小于等于DN50。

4.3 新“噴規(guī)”對(duì)本工程閉式噴淋系統(tǒng)的影響分析

新“噴規(guī)”5.0.5條倉庫及類似場(chǎng)所采用早期抑制快速響應(yīng)噴頭時(shí)的要求中，新增了噴頭的設(shè)置方式和噴頭的最小間距要求，最大凈空高度13.5m的噴頭流量系數(shù)由原K360改為K363，噴頭的最低工作壓力由原0.30MPa改為0.35MPa，作用面積內(nèi)開放的噴頭數(shù)仍為12只，經(jīng)水力計(jì)算，頂部噴淋流量由原154.6L/s增加為168.4L/s。新“噴規(guī)”中新增了5.0.6條倉庫及類似場(chǎng)所采用特殊應(yīng)用噴頭時(shí)，濕式噴淋的設(shè)計(jì)參數(shù)。當(dāng)采用特殊噴頭和早期抑制快速響應(yīng)噴頭時(shí)，在其允許最大凈空高度內(nèi)，可不設(shè)置貨架內(nèi)置噴頭。對(duì)于貨架內(nèi)置噴頭的布置，新“噴規(guī)”細(xì)化不同倉庫危險(xiǎn)級(jí)貨架內(nèi)置噴頭設(shè)置的層高，倉庫危險(xiǎn)Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)場(chǎng)所應(yīng)在自地面每3.0ms設(shè)置一層貨架內(nèi)置灑水噴頭，倉庫危險(xiǎn)Ⅲ級(jí)場(chǎng)所應(yīng)在自地面每1.5m～3.0m設(shè)置一層貨架內(nèi)置灑水噴頭，且最高貨架內(nèi)置灑水噴頭與儲(chǔ)物頂部的距離不應(yīng)超過3.0m，本工程的單個(gè)貨架儲(chǔ)物高度約為2m，相當(dāng)于每層貨架均需設(shè)置貨架內(nèi)置噴頭。新“噴規(guī)”貨架內(nèi)置灑水噴頭的數(shù)量仍為14只，明確了灑水噴頭應(yīng)交錯(cuò)布置，流量確定應(yīng)按最頂層和次頂層各開發(fā)7只噴頭計(jì)算，并對(duì)貨架內(nèi)擋水板的設(shè)置形式提出了具體要求，擋水板應(yīng)為正方向或圓形金屬板，周圍彎邊的下沿宜與灑水噴頭的濺水盤平齊，其平面面積不宜小于0.12m2。

5 水幕系統(tǒng)

貨架儲(chǔ)存區(qū)與作業(yè)區(qū)運(yùn)用滾筒輸送機(jī)傳送物料，使得在貨架儲(chǔ)存區(qū)與作業(yè)區(qū)一、二層連接洞口處設(shè)置防火分隔水幕，洞口寬2m，每層洞口24個(gè)，二層洞口高度為9.8m。另自動(dòng)化立體倉庫通過設(shè)置于二層連廊上的滾筒輸送機(jī)，將成品其他生產(chǎn)車間的成品輪胎運(yùn)行至此，連廊洞口亦需設(shè)置防火分隔水幕，洞口寬3.9m，高2.8m。水幕系統(tǒng)采用開式K115灑水噴頭，雙排布置，噴頭間距2.4m，噴水強(qiáng)度2L/s·m，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間為4小時(shí)，經(jīng)水力計(jì)算水幕系統(tǒng)用水量為151.8L/s取160L/s，消防泵房?jī)?chǔ)存2304m3水幕系統(tǒng)水量，消防泵房?jī)?nèi)設(shè)置兩用一備水幕水泵（Q=80L/s，P=0.74MPa，N=110kW）。室外設(shè)置11套地下式水泵接合器與水幕管道相連，倉庫北側(cè)報(bào)警閥組間內(nèi)設(shè)置5組雨淋閥。

6 泵房水池、屋頂消防水箱設(shè)計(jì)

新建的消防水池總有效容積為3906m3，因總有效容積大于500m3，分為兩座能獨(dú)立使用的消防水池，單座消防水池有效容積為1953m3。消防水池儲(chǔ)存3小時(shí)室內(nèi)、外消火栓水量，1小時(shí)閉式噴淋水量，4小時(shí)防火分隔水幕水量，消防水量計(jì)算詳表1。

消防泵房?jī)?nèi)水泵間距按《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》5.5.2條要求，水泵電動(dòng)機(jī)容量小于等于55kW時(shí)，間距取1m，水泵電動(dòng)機(jī)容量大于55kW，小于255kW時(shí)，間距取1.2m。泵房?jī)?nèi)另設(shè)置屋頂消防水箱補(bǔ)水泵供給屋頂消防水箱，消防水箱補(bǔ)水泵啟停采用液位控制，消防泵房?jī)?nèi)水泵參數(shù)詳表2。屋頂消防水箱有效容積18m3，設(shè)置于自動(dòng)化立體倉庫屋面，箱底標(biāo)高33.6m，除室外消火栓穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)置于消防泵房?jī)?nèi)，其余各系統(tǒng)消防穩(wěn)壓設(shè)備均設(shè)置于屋面消防水箱平臺(tái)處。屋頂穩(wěn)壓設(shè)備參數(shù)詳表3。

7 結(jié)語

一體型自動(dòng)化立體倉庫本身貨架形式復(fù)雜，火災(zāi)危險(xiǎn)性大，滅火救援困難，主要滅火設(shè)施應(yīng)以噴淋滅火系統(tǒng)為主，關(guān)于貨架儲(chǔ)存區(qū)室內(nèi)消火栓的設(shè)置，各相關(guān)規(guī)范無細(xì)化規(guī)定，實(shí)際設(shè)計(jì)和使用困難，利用率不高，筆者認(rèn)為可否將整個(gè)貨架儲(chǔ)存區(qū)當(dāng)做一個(gè)整體設(shè)備考慮，貨架儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)不設(shè)置室內(nèi)消火栓，增設(shè)室外消火栓，并利用噴淋系統(tǒng)滅火。本文結(jié)合山東某輪胎廠一體型自動(dòng)化立體倉庫的工程實(shí)例，簡(jiǎn)明闡述了各消防系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)比了新舊“噴規(guī)”的設(shè)計(jì)差異，建議進(jìn)一步完善一體型自動(dòng)化立體倉庫的消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

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