某高架倉庫自動噴水滅火系統設計

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，存儲區可以向高空發展，以充分利用倉庫空間，相對于傳統倉庫大大節省了占地面積，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，提高了勞動生產率，有效降低了操作人員的勞動強度。近年來，隨著經濟的不斷發展和進步，高架倉庫在國內的應用越來越多，合理的自動噴水滅火系統設計顯得尤為重要。

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

2 工程概況

本工程聯合廠房內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設置有采暖系統。

按GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（2018年版）（以下簡稱《建規》）第8.3.2條第4款要求，高架倉庫應設自動滅火系統，并宜設自動噴水滅火系統。高架倉庫的自動噴水滅火系統應是濕式自動噴水滅火系統，但當有的區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，在建筑物內僅有局部設置高架倉庫時，吊頂自動噴水滅火系統應在貨架區周邊箱四周擴展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形式選擇

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

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采用預作用系統，由于按《噴規》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，缺乏預作用系統的相關應用參數。按現行規范要求，超規、超限，若采用預作用系統，須經專家評審，并經當地圖審及消防主管部門正式書面認可后方可實施。經各方共同協商，最終采用普通噴頭，濕式系統，滿足《噴規》相關要求。

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

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

4 噴頭設計

4.1 設計參數

設計參數按《噴規》選取，根據附錄A，本工程按倉庫危險I級設計。根據第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，再結合第5.0.8條，貨架倉庫的最大凈空高度超過《噴規》及5.0.5條規定時，應設置貨架內置噴頭，且貨架內置灑水噴頭上方的層間隔板應為實層板。

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

根據上述規定，本為所述項目，頂板下灑水噴頭的噴水強度按18 L/（min·m2），貨架內置噴頭共3層，計算流量按最頂層2層，且每層開放噴頭數按《噴規》表5.0.8，取7個，共開放14個噴頭，火災延續時間按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的技術難點。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。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泡塑料儲物的倉庫，根據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，不需要安裝貨架內置噴頭。因為安裝方式對系統的滅火效果影響很大，ESFR噴頭的安裝方式應滿足《噴規》表5.0.5規定[2]。

結合項目實際情況及現行規范要求，本工程噴頭均采用流量系數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》中水力計算的相關要求，頂板下灑水噴頭及貨架內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。

圖1 頂板下灑水噴頭設置與計算簡圖

圖2 貨架內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 貨架內置灑水噴頭計算簡表

經水力計算，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：Q=90 L/s，H=105 m。綜上，火災延續時間內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壓設備，相關要求滿足《噴規》及《消防給水及消火栓系統技術規范》（以下簡稱《消水規》）的要求。

6 系統控制

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

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，而且隨著經濟的發展，高架倉庫往高、大方向發展，《噴規》相對滯后，結合本工程，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及建筑專業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）應明確環境設計溫度，以便選擇合適的系統形式。

3）若存在超規、超限問題，自動噴水滅火給水系統方案須經專家評審，并經當地圖審及消防主管部門正式書面認可后方可實施。

4）噴頭的選取應根據項目概況，結合水力計算確定。

5）按《噴規》5.0.8條，貨架內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注，與工藝專業說明清楚，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，對于建筑結構的安全構成威脅，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 結語

高架倉庫的自動噴水滅火給水系統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安全、可靠。上述設計階段需注意事項，設計時需特別關注。