高架立体仓库自喷系统设计研究

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摘要：依据国家标准设计规范，对天津某药业公司生产基地多层仓库内的高架立体仓库的自喷灭火设计进行详细介绍。项目的设计年份是2014年，2018年1月新的自喷灭火系统设计规范开始实施，相较于旧喷规，项目部分设计参数的取值发生了变化，货架喷头的布置要求也发生了变化，因此文章除了阐述2014年设计期的设计情况外，还按照2018年01月开始实施的新喷规对设计参数取值、货架喷头布置方式进行了分析、介绍，最后将二者列表对比，得出按新喷规设计消防水量更小的结论。

关键词：高架立体仓库；自喷灭火系统；设计参数

1工程概况

本工程为天津某药业有限公司（从事中药颗粒研究和生产）中药产品自动化生产基地工程项目，工程建设地点位于天津市武清开发区，本设计项目为新建厂区一期工程项目。一期工程包括多层仓库（内含单层高架立体仓库）、生产车间、质检中心、行政办公楼、倒班宿舍及动力站（附属消防水池），总建筑面积约为117457.49m2。其中多层仓库和生产车间的给排水专业设计内容由本人设计。其余建筑、构筑物及室外管线由天津某设计院负责设计。多层仓库概况：火灾危险类别为丙类，建筑耐火等级二级，建筑占地面积9577.54m2，建筑高度23.55m，其中单层高架立体仓库占地面积约5055m2，分为2个独立库区，单层高架立体仓库为坡屋面钢架结构。高架立体仓库的建筑高度和内置货物高度平时设计中很难遇到，其自喷系统设计具有一定的典型性，因此本文对其做一些浅薄的介绍。

2自喷系统介绍

2.1设计依据

本项目设计期为2014年8月至2014年11月，主要以《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）（以下简称建规）、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）2005年版（以下简称旧喷规）、《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2017)（以下简称新喷规）等相关国家及天津市地方消防设计规范为依据。

2.2消防水源概述及消防水量

接2路DN300的市政给水进入厂区，供整个厂区给水和消防使用，市政水压≥0.3MPa。高架立体仓库自喷系统设计水量如表1所示，全部贮存在厂区内新建的消防水池中。2.3消防水池、消防水泵、高位消防水箱设置此部分内容不在本人设计范围，厂区内设置2座独立的地下式消防水池，单座消防水池有效容积为1200m3，每座消防水池再均分为2格。地下消防水泵房内设置3台消火栓给水泵，4台自喷给水泵，供给厂区建筑消防用水，厂区内最高建筑屋面水箱间设置高位消防水箱及增压稳压装置，高位消防水箱有效水容积18m3。

2.4自喷系统

单层高架立体仓库建筑及内部货架布置情况：占地面积约5055m2，分2个独立库区，建筑高度23.55m，货架共12层，货物总高度21.2m（含货架），木制货架，第一层货架底高出地面建筑层0.7m，货架每层高1.65m，共12层，总高度20.5m，如图1所示，货物外包装形式为阻燃塑料。该仓库属于大型物流配送仓库，根据其货架布置及材质情况分析，火灾时如不能及时控制火情，损失会很严重，因此设计一个合理的自喷系统很有必要，能对早期火灾起到预期的控制效果，进而控制整个建筑的火灾形势。以下对如何设计一个针对本高架立体库的自喷系统进行阐述。2.4.1按旧喷规设计2014年依据旧喷规设计的情况。2.4.1.1合理选择自喷系统根据旧喷规第4章内容，自喷系统有多种形式，如干式、湿式、预作用、雨淋、自动喷水———泡沫联用系统等，且规定了各系统适用的场所。在本高架立体库中笔者采用了湿式喷淋灭火系统，这是因为：首先，设置场所的环境温度（不低于4℃不高于70℃）适合湿式喷淋；其二，立体库内物品不怕误喷；其三，系统结构简单，整个管网始终处于充水状态，一旦发生火灾，可以在很短的时间内启动并灭火。2.4.1.2合理设置自喷系统合理布置自喷系统包括：主管道设置的层数，如有吊顶的区域，设置上喷喷头和下喷喷头，两者是否共用主管道，再如本高架立体仓库，因高度很高，除了顶板喷头外，是否还需设置货架喷头，货架喷头又该分几层，如何布置。参数设置包括一些条件参数和性能参数[1]，如喷水强度、作用面积、持续喷水时间、喷头形式、喷头流量系数、喷头最低工作压力等，这些参数都需要结合本项目实际情况（建筑高度、货架布置等），并依据规范要求严格执行，这样既可以保证有效灭火，又可以避免工程成本过高，造成资源浪费。货架上的货物外包装为阻燃塑料，对照旧喷规附录A———设置场所火灾危险等级举例，查得本建筑火灾危险等级为仓库危险级II级。旧喷规第5.0.5条第5款：采用木制货架及采用封闭层板货架的仓库，应按堆垛储物仓库设计。但表5.0.5-1适用于室内最大净空高度不超过9.0m的仓库，不适合本高架立体库。旧喷规第5.0.6条条文说明：仓库火灾蔓延迅速、不易扑救……“快速响应早期抑制喷头”等可有效扑救高堆垛、高货架仓库火灾……因此本高架立体仓库顶板喷头采用早期抑制快速响应喷头，根据仓库高度，采用K360，动作温度t=68℃玻璃球直立型喷头，喷头最低工作压力0.3MPa，一只喷头的保护面积3.0m×2.95m，顶板直立型喷头避开梁布置。作用面积内同时开放喷头12个。设计水量150L/s，火灾延续时间2h。旧喷规第5.0.7条：货架储物仓库的最大净空高度或最大储物高度超过本规范表5.0.5-1~表5.0.5-6、表5.0.6的规定时，应设置货架内置喷头，宜在自地面起每4m高度处设置一层货架内置喷头。结合货架布置情况，货架喷头布置情况如图2所示。货架共6层，每层喷头设置在单排货架背面、双排货架之间背靠背非工作位置，不影响自动化机械存取货工作。货架内置喷头采用K80，动作温度t=68℃的玻璃球下垂型喷头，每只喷头上方设置集热罩，喷头间距3.0m，喷头最低工作压力0.2MPa，作用面积内开放喷头14个。设计水量34L/s，火灾延续时间2h,设计参数见表2。2.4.1.3合理设置报警阀组报警阀组是能够准确及时启动消防水泵的重要部件，通过报警阀组能够在第一时间提醒工作人员及时撤离现场并快速知晓出现火情的位置，本单层高架立体仓库控制顶板喷头和控制货架喷头的报警阀组分别设置，互相独立，互不影响。2.4.2按新喷规设计的参数取值2018年01月01日新喷规实施后，依据新喷规设计的参数取值情况。2.4.2.1合理选择自喷系统同样选择湿式喷淋灭火系统，理由同（1.1）。2.4.2.2合理设置自喷系统新喷规第5.0.7条：设置自动喷水灭火系统的仓库及类似场所……当采用木质货架或采用封闭层板货架时，其系统设置应按堆垛储物仓库确定。如前所述，本高架立体仓库火灾危险等级为仓库II级，建筑高度23.55m，最上层货物高度21.2m，按照新喷规表5.0.4-2（仓库危险II级场所的系统设计基本参数）中所列的堆垛储存方式选择设计参数，但表5.0.4-2中所列仓库最大净空高度为9m，最大的储物高度为7.5m。新喷规第5.0.8条：货架仓库的最大净空高度或最大储物高度超过本规范第5.0.5条的规定时，应设货架内置洒水喷头，同时本条条文说明：规范不推荐采用顶板下布置ESFR喷头+货架内置喷头的布置方式，当最大净空高度或最大储物高度超过表5.0.5条的规定时，应按照本规范第5.0.4条和本条的规定布置。综上，本高架立体仓库自喷系统设计情况如下：a.顶板喷头设计参数按照新喷规表5.0.4-2所列堆垛最大储物高度7.5m取值，一只喷头的保护面积为3.0m×2.95m，喷头最低工作压力0.3MPa；b.货架内置喷头自地面起每3m设置一层，喷头间距3m，喷头最低工作压力0.2MPa，货架内开放喷头14个，每只喷头上方设置集热罩，设计参数见表3。若该项目设计期在2018年01月01日之后，按新喷规要求，显然货架内置喷头的纵向高度布置会影响货架的操作，因此货架纵向层高布置需配合规范做出调整。根据新喷规第7.1.2条表7.1.2小字注（严重危险级或仓库危险级场所宜采用流量系数大于80的洒水喷头）及新喷规第9.1.5条规定（最不利点处作用面积内任意4只喷头合围范围内的喷水强度……严重危险级和仓库危险级不应低于本规范表5.0.1和……的规定值）来确定顶板喷头的参数。4只喷头的保护面积为4×3×2.95=35.4m2,喷水强度22L/(min.m2)，4只喷头的出水量粗略估算值为35.4×22=778.8L/min，单只喷头出水量约为195L/min。喷头最低工作压力0.3MPa，分别对K80，K115，K202喷头按式（1）计算喷头出水量：计算出3种喷头的单只喷水量分别为139L/min,199L/min,350L/min，从安全经济方面考虑选用K115喷头，因此高架立体仓库区顶板喷头采用K115，动作温度t=68℃玻璃球直立型喷头，喷头最低工作压力0.3MPa。2.4.2.3新喷规与旧喷规设计参数对比对比结果见表4。由表4可以看出，高架立体仓库区顶板喷头，新喷规选用的喷头K值低，计算出的设计水量也小；货架区喷头，新喷规与旧喷规参数取值相同，计算出的设计水量也相同。总体来说，按新喷规设计工程造价将会降低。2.4.2.4合理设置报警阀组控制顶板喷头和控制货架喷头的报警阀组分别设置，互相独立，互不影响。

3结论

本文通过对某中药基地多层仓库内的高架立体仓库自喷系统按照新、旧喷规要求对参数取值情况进行了详细分析，并列出了二者参数取值、设计水量计算的结果对比表。可以看出在同样保证消防安全的前提下，按新喷规计算出的设计水量更小，消防水池容积亦更小，因此工程造价得到降低。

参考文献

[1]梁炜麟.大型物流仓库的消防设计[J].江西建材,2015(01):221.

作者：梁晓 单位：中设筑邦（北京）建筑设计研究院有限公司