山東某輪胎廠一體型自動化立體倉庫的消防設(shè)計分析

徐宇同

摘 要：本文以山東某輪胎廠一體型自動化立體倉庫的實際工程為列，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)計方面進行了詳細介紹，并分析了GB50084-2001（2005年版）與GB50084-2017，兩版《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》針對本工程設(shè)計的差異。

關(guān)鍵詞：自動化立體倉庫;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

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

一體型自動化立體倉庫中，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)省自動化立體倉庫的工程造價，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)擴建工程，儲存成品輪胎，火災(zāi)危險性為丙類倉庫，耐火等級為二級，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。貨架儲存區(qū)共四個防火分區(qū)，單個防火分區(qū)面積為3000m2，作業(yè)區(qū)為一個防火分區(qū)，防火分區(qū)面積為5545m2，總共為五個防火分區(qū)，貨架儲存區(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化立體倉庫的消防水量和壓力要求，在自動化立體倉庫西側(cè)新建地下消防水池及泵房。

2 室外消火栓系統(tǒng)設(shè)計

自動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)計流量為45L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為3小時，消防水池需存儲486m3室外消防水量。消防泵房內(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

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用臨時高壓消防給水系統(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)計流量為40L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為3小時，消防水池需存儲432m3室內(nèi)消防水量。消防泵房內(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股充實水柱同時到達任何部位的要求設(shè)置，消火栓栓口動壓取0.35MPa，消防水槍充實水柱按13m計算。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，貨架儲存區(qū)內(nèi)設(shè)置的室內(nèi)消火栓不得占用貨架內(nèi)儲存貨柜，貨架儲存區(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對貨物的存取和堆垛機的運行產(chǎn)生影響，故在有軌巷道內(nèi)設(shè)置地下消火栓箱。關(guān)于貨架儲存區(qū)消火栓的設(shè)置筆者認為有待商榷，按照現(xiàn)行的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014、《物流建筑設(shè)計規(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股充實水柱同時到達任何部位，但是自動化立體倉庫有其特殊性，自動化立體倉庫的火災(zāi)特點為：火災(zāi)隱患多，火勢蔓延迅速、燃燒猛烈，火災(zāi)破壞力度大，火災(zāi)撲救難度大，火災(zāi)損失嚴重[6]。鋼材在達到600℃時，其強度下降75%～80%，已完全喪失支撐能力。而一般固體在燃燒時，火焰溫度達700℃的時間不到15min。如果上部噴淋不及時噴水降溫，待鋼貨架達到高溫狀態(tài)時再遇水冷卻則會起反作用，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]。消防隊從接警到出警時間為1min，消防法規(guī)定，城市消防站的設(shè)計以5min到達轄區(qū)邊沿為準(zhǔn)，消防隊到達火災(zāi)現(xiàn)場的理論值為6min以內(nèi)，再加上人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報警的時間及道路擁堵等時間，待消防隊到達后，火災(zāi)實際發(fā)生時間可能已經(jīng)過去了10min～15min，此時的火災(zāi)情況有四種：（1）噴淋系統(tǒng)及時啟動，火災(zāi)得到一定程度的控制，火場內(nèi)情況不明，消防隊員突入火場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)及時啟動，但火災(zāi)未得控制，貨架倉庫未坍塌，此時貨架倉庫有坍塌風(fēng)險，消防隊員采用室外消火栓和消防車滅火，消防隊員不應(yīng)進入庫區(qū)，軌巷道邊的消火栓未得使用。（3）噴淋系統(tǒng)未及時啟動，貨架倉庫隨時可能坍塌，消防隊員不應(yīng)進入庫區(qū)，軌巷道邊的消火栓未得使用。（4）噴淋系統(tǒng)已啟動或未及時啟動，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)針對自動化立體倉庫的特殊性，單獨編制專業(yè)規(guī)范或新增自動化立體倉庫的適應(yīng)性條文，使設(shè)計、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)計于2016年11月，參照的《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》為GB50084-2001（2015年版），火災(zāi)危險等級為倉庫危險級Ⅲ級，儲存物品為輪胎，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

因自動化立體倉庫高度為32.1m，遠超“噴規(guī)”5.0.5條中有關(guān)貨架儲物Ⅲ級倉庫中最高高度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。貨架儲存區(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)噴水時間1小時，經(jīng)水力計算頂部噴淋流量為154.6L/s。

按“噴規(guī)”5.0.7條，貨架儲物倉庫的最大儲物高度超過規(guī)范規(guī)定時，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)同時開發(fā)噴頭數(shù)為14只，持續(xù)噴水時間1小時。貨架內(nèi)置噴頭的上方的層間隔板為實層板，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，持續(xù)噴水時間1小時，消防泵房儲存684m3閉式噴淋水量，消防泵房內(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。在自動化立體倉庫北側(cè)設(shè)置兩個報警閥組間，存放濕式報警閥ZSFZ-200型5組，ZSFZ-150型28組。

4.2 貨架儲存區(qū)閉式噴淋管線的布置

貨架儲存區(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條倉庫及類似場所采用早期抑制快速響應(yīng)噴頭時的要求中，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條倉庫及類似場所采用特殊應(yīng)用噴頭時，濕式噴淋的設(shè)計參數(shù)。當(dāng)采用特殊噴頭和早期抑制快速響應(yīng)噴頭時，在其允許最大凈空高度內(nèi)，可不設(shè)置貨架內(nèi)置噴頭。對于貨架內(nèi)置噴頭的布置，新“噴規(guī)”細化不同倉庫危險級貨架內(nèi)置噴頭設(shè)置的層高，倉庫危險Ⅰ級、Ⅱ級場所應(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Ⅲ級場所應(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)置灑水噴頭與儲物頂部的距離不應(yīng)超過3.0m，本工程的單個貨架儲物高度約為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只噴頭計算，并對貨架內(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)

貨架儲存區(qū)與作業(yè)區(qū)運用滾筒輸送機傳送物料，使得在貨架儲存區(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，二層洞口高度為9.8m。另自動化立體倉庫通過設(shè)置于二層連廊上的滾筒輸送機，將成品其他生產(chǎn)車間的成品輪胎運行至此，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，噴水強度2L/s·m，火災(zāi)持續(xù)時間為4小時，經(jīng)水力計算水幕系統(tǒng)用水量為151.8L/s取160L/s，消防泵房儲存2304m3水幕系統(tǒng)水量，消防泵房內(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

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。消防水池儲存3小時室內(nèi)、外消火栓水量，1小時閉式噴淋水量，4小時防火分隔水幕水量，消防水量計算詳表1。

消防泵房內(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，水泵電動機容量小于等于55kW時，間距取1m，水泵電動機容量大于55kW，小于255kW時，間距取1.2m。泵房內(nèi)另設(shè)置屋頂消防水箱補水泵供給屋頂消防水箱，消防水箱補水泵啟停采用液位控制，消防泵房內(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)置于消防泵房內(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處。屋頂穩(wěn)壓設(shè)備參數(shù)詳表3。

7 結(jié)語

一體型自動化立體倉庫本身貨架形式復(fù)雜，火災(zāi)危險性大，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)于貨架儲存區(qū)室內(nèi)消火栓的設(shè)置，各相關(guān)規(guī)范無細化規(guī)定，實際設(shè)計和使用困難，利用率不高，筆者認為可否將整個貨架儲存區(qū)當(dāng)做一個整體設(shè)備考慮，貨架儲存區(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化立體倉庫的工程實例，簡明闡述了各消防系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計，對比了新舊“噴規(guī)”的設(shè)計差異，建議進一步完善一體型自動化立體倉庫的消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻：

[1]GB50016-2014建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

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

[3]GB51157-2016物流建筑設(shè)計規(guī)范[S].

[4]GB50084-2001（2015年版）自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[5]GB50084-2017自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[6]陳同剛，張為，楊丙杰.自動化立體倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計探討[J].給水排水，2016，42（06）：94-97.

[7]張建良，周明譚，金攀.高架倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計問題探討[J].給水排水，2016，42（09）：68-73.

[8]楊琦，馮旭東.高架倉庫自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計探討[J].給水排水，1997，23（04）：13-17.

[9]潘左陽.美國新奧爾良高架綜合倉庫大火[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品，1998

（04）：43-45.