倉儲式物流中心的消防設計與探討

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簡介： 丹尼斯物流中心是按照超高建筑設計和建設的大型倉儲式物流中心，該建筑具有層高高(>12 m)、空間大、貨架布置密集、貨物擺放高的特點。通過對該工程的水消防設計，探討超高類倉儲式建筑的室內(nèi)消防用水量的計算、自動噴水系統(tǒng)的方案選擇及系統(tǒng)設計，并提出了一些規(guī)范中不太明確的問題，愿與同行們進行商榷。
關鍵字：大型倉儲式物流建筑 消火栓 自動噴水 設計 探討工程概況

1　工程概況

丹尼斯物流中心由鄭州丹尼斯百貨有限公司建造，隨著鄭州丹尼斯百貨規(guī)模的不斷擴大，幾年間，由原來的人民路店逐漸發(fā)展為數(shù)個商店的連鎖商業(yè)。本工程位于鄭東新區(qū)航海東路與第一大街交匯處，該地塊東臨京珠高速公路，西臨一零七國道，交通條件便利。該工程建筑結構為輕型坡屋頂鋼架結構，建筑面積為21800m2，建筑最大層高為15．5 m，內(nèi)部設高架貨架區(qū)、低架貨架區(qū)、貨物分揀區(qū)。該物流中心儲存物品類別為丙類。該工程根據(jù)建筑面積和層高的不同分為四個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)的面積均控制在《建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱“建規(guī)”)的允許范圍之內(nèi)(即不超過6000m2)。防火分區(qū)一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)包括部分高架貨架區(qū)和部分貨物分揀區(qū)，四區(qū)為夾層低架倉庫區(qū)。防火分區(qū)之間用耐火等級不小于3 h的防火卷簾、防火墻分隔。屋頂鋼梁、檁條及貨架均涂刷防火涂料，耐火等級不小于3h。

2 消火栓系統(tǒng)的設計

2．1 消防水源

本建筑有兩路水源，分別從不同的市政道路上引入兩根DN300的給水管，并在院區(qū)內(nèi)形成DN300的環(huán)狀給水管網(wǎng)。本工程所在地水壓約為0．30MPa。室外設250m3消防水池一座，消防水量不足的部分由市政給水管網(wǎng)補充。

2．2 室外消火栓系統(tǒng)

根據(jù)“建規(guī)”的規(guī)定，耐火等級為一、二級的丙類倉庫，室外消防用水量為：45 L／s。根據(jù)供水管網(wǎng)的水壓和供水量，室外消防采用常高壓供水系統(tǒng)?；貎?nèi)另有兩項建筑，由于場地東西長380 m，南北寬120 m，考慮到消防車就近取水及工程的安全性，共設六個地上式消火栓，沿環(huán)狀消防車道及結合建筑單體布置情況均勻布置。

2．3 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

根據(jù)“建規(guī)”第8．5．2規(guī)定，室內(nèi)消火栓用水量為10L／s，同時使用水槍數(shù)量為2支，每支水槍的最小出水量為5L／s。由于高架貨架的貨物最高擺放高度為11．5 m，在撲滅火災時，為防止消防人員被火焰輻射烤傷或倒塌的著火貨物砸傷，因此水槍的傾斜角度一般不宜超過45度，水槍傾斜射流的滅火示意圖如圖l所示。

經(jīng)計算，水槍的傾斜角為45’時所需的直流水槍充實水柱長度為：SK＝(H1一H2)／sin45°＝1．41(H1一H2)＝1．41(11．5一1)＝14．8(m)。水槍口徑為19mm時，消火栓栓口壓力為0．265 MPa，流量為6．44 L／s。因此，本建筑的室內(nèi)消防設計用水量應為12.88L／s。為安全起見，室內(nèi)消防設計用水量采用15L／s。

3 自動噴水滅火系統(tǒng)方案選擇

根據(jù)工程的具體情況，對本工程自動噴水滅火系統(tǒng)的設計考慮了以下三種設計方案：

3．1 采用雨淋系統(tǒng)

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(以下簡稱“噴規(guī)”)4．2．5規(guī)定，室內(nèi)凈空高度超過6．1.1(即采用快速響應早期抑制噴頭的倉庫，室內(nèi)最大凈空高度為12m)規(guī)定，但須迅速撲救初期火災的，應采用雨淋系統(tǒng)。關于雨淋系統(tǒng)的設計參數(shù)問題，僅在“噴規(guī)”9．1．8中提到(雨淋系統(tǒng)和水幕系統(tǒng)的設計流量，應按雨淋閥控制噴頭的流量之和確定；多個雨淋閥控制的并聯(lián)系統(tǒng)，其系統(tǒng)設計流量應按同時啟用雨淋閥的流量之和的最大值確定)。單個雨淋閥控制的作用面積，按規(guī)范5．0．1規(guī)定，中輕危險級Ⅱ級為180m2，本建筑一個防火分區(qū)的面積為：6000m2，根據(jù)規(guī)范則需要安裝34個雨淋閥，如防火分區(qū)內(nèi)任一點發(fā)生火災，噴頭動作同時按幾個考慮?另外，倉儲式建筑是否屬于必須迅速撲救初期火災的建筑，規(guī)范中并未明確規(guī)定。同時，我們考慮到初期火災幾個噴頭噴水即可滅火，而雨淋系統(tǒng)一經(jīng)開啟，大量開式噴頭同時動作，勢必造成水患。因此該工程采用雨淋系統(tǒng)有點欠妥。

3．2 采用大空間智能滅火裝置

近幾年來，為了滿足高大空間自動噴水的要求，國內(nèi)幾家廠商研制出了大空間智能型主動噴水滅火裝置，廣東省率先編寫出了《大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》。該滅火裝置的研制為解決超高建筑(H>12m)的設計提供了新的設計理念和方法。大空間智能滅火裝置，適宜于生產(chǎn)儲存A類物品、最大凈空高度為6～25 m的倉庫、廠房等場所。該裝置對所保護的區(qū)域始終處于全方位的監(jiān)控狀態(tài)，將紅外傳感技術、計算機信號處理和通信技術有機的結合起來，完成從探測判斷火災、到啟動裝置射水滅火、停止噴水等全過程的控制。對于發(fā)現(xiàn)火災、撲滅早期火災，比普通的濕式自動噴水滅火系統(tǒng)具有不可比擬的優(yōu)越性。但是，該規(guī)范目前僅為廣東省地方標準，河南省是否能以該規(guī)范為設計依據(jù)，我們已申報省消防總隊征求意見，但遲遲沒有得到答復。另外，由于該投資造價特別高，設計者方案選擇時必須綜合考慮。

3．3 采用快速響應早期滅火噴頭與貨架內(nèi)噴頭相結合的系統(tǒng)

根據(jù)建筑內(nèi)層高的不同和貨架布置形式的不同，采用不同類型的噴頭加以保護。對于建筑內(nèi)層高小于12 m的倉庫部分(貨架最大高度為6m)，根據(jù)“噴規(guī)”5．0．6，采用快速響應早期抑制噴頭；對于建筑內(nèi)層高大于12 m的倉庫部分(貨架最大高度為11．5 m)，根據(jù)“噴規(guī)”5．0．6，僅在頂板下設置快速響應早期抑制噴頭，將不能滿足有效滅火的需要，而在貨架內(nèi)增設噴頭，是對頂層噴頭滅火能力的補充，因此，我們采用了除在屋面頂板下布置流量系數(shù)為K＝200的快速響應早期滅火噴頭外，還在貨架內(nèi)安裝流量系數(shù)K＝80的普通噴頭。該方案具有系統(tǒng)形式簡單、報警閥組數(shù)少、投資造價低，管理方便等優(yōu)點。

通過對上述三種方案的比較，經(jīng)與當?shù)叵乐鞴懿块T的協(xié)商，筆者認為采用第三種設計方案具有造價低、系統(tǒng)簡潔等優(yōu)點，因此采用該方案更加合理。

4 自動噴水系統(tǒng)設計

4．1 根據(jù)層高及防火分區(qū)的特點，管網(wǎng)系統(tǒng)分三個部分

(1)高架倉庫(H>12 m)部分按倉庫危險等級Ⅱ級設計，屋面下設置流量系數(shù)為K＝200的快速響應早期滅火閉式噴頭。噴頭布置間距為3．OmX 3．0m，噴水用水量為：90L／s。高架貨架分五層，每層層高為2m，若每層貨架內(nèi)設置噴頭，貨架內(nèi)貨物的擺放高度因噴頭的設置要求受到限制，且工作人員工作時極易誤碰噴頭，因此采取在并排貨架5m的通道中間布置噴頭，從下到上每兩層布置一排流量系數(shù)為K＝80噴頭。為更有效地撲滅初期火災，要求貨架托盤必須采用通透性較強的托盤，噴頭布置間距為3．0mX3．0m。

(2)一層夾層下面為貨物分揀區(qū)，層高為6．9m，該區(qū)平時不堆積貨物，僅在裝卸貨物的碼頭使用，因此該部分按倉庫危險等級Ⅱ級設置流量系數(shù)為K＝80的噴頭即可滿足噴水強度的需要。噴頭布置間距為2．0 mX 3．0 m(由結構梁的布置而定)，噴水強度為：16 l／(min·m2)，作用面積為：300m2，自動噴水用水量為：80L／s。

(3)高架倉庫夾層(夾層最高處層高為8m，貨物最大堆積高度為5．5m)，按倉庫危險等級Ⅱ級設置流量系數(shù)為K：200的快速響應早期抑制閉式噴頭。噴頭布置間距為3．0mX3．0m，噴水用水量為：90l／s。

4．2 自動噴水系統(tǒng)用水量

根據(jù)“噴規(guī)”9．1．5、9．1．6，當建筑內(nèi)設有不同類型系統(tǒng)或不同危險等級的場所時，系統(tǒng)的設計流量，應按其設計流量的最大值確定。因此，自動噴水系統(tǒng)的設計用水量，應為12只K＝200的快速響應早期抑制噴頭出水量與4只貨架內(nèi)噴頭出水量之和的最大值，即95．32L／s(12X7．5+4X1．33：95．32)。

4．3 自動噴水滅火系統(tǒng)壓力的確定及報警閥組的設置

由于K＝200的快速響應早期抑制噴頭的最低工作壓力為0．50MPa，而貨架內(nèi)噴頭和貨物分揀區(qū)K＝80的普通玻璃球噴頭的最低工作壓力為0．10MPa，因此供水系統(tǒng)需根據(jù)壓力及防火分區(qū)的不同分區(qū)分壓供水，并分別設置報警閥組，自動噴水滅火系統(tǒng)水泵供水壓力按最不利點的快速響應早期抑制噴頭壓力設計，而安裝普通噴頭的管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)減壓閥組減壓后供水。由于噴水系統(tǒng)設計流量大、管路長，為減少管網(wǎng)最遠與最近作用面積因管網(wǎng)阻力而產(chǎn)生的壓力差，保證壓力均恒，因此適當放大供水主干管管徑，并按不同防火分區(qū)、不同壓力設置報警閥組七套。考慮報警閥組若集中設在消防水泵房內(nèi)，從泵房到四個防火分區(qū)的七根供水主干管的敷設不僅占用有效的建筑空間，而且因耗材的太多將會增加工程的造價，因此，采用報警閥組分散設置在各個防火分區(qū)內(nèi)的布置方式。

5　關于超高建筑消防設計的探討

5．1　重超高建筑噴頭布置間距及最低工作壓力的問題

根據(jù)“噴規(guī)”5．0．6，最大凈空在本表規(guī)定范圍之內(nèi)時，表中給出了噴頭布置最大間距和最低工作壓力，而凈空超出本表規(guī)定，且貨架內(nèi)設置噴頭、屋面噴頭噴水能力得到補償時，本條并未給出應按照表5．0．6那一款確定屋面噴頭布置的間距及噴頭最低工作壓力。再者，貨架內(nèi)噴頭未指出應選用那種類型的噴頭，如果布置流量系數(shù)為K=80的噴頭，將不能滿足表5．0．6中規(guī)定的噴水強度的要求，而流量系數(shù)為K=200的噴頭又不適應布置在貨架內(nèi)。

5．2 超高建筑作用面積的概念是否存在

在“噴規(guī)”表5．0．6中給出，采用快速響應早期抑制噴頭，其設計流量應按作用面積內(nèi)12只噴頭的出水量確定。根據(jù)“噴規(guī)”及參照美國FM標準，快速響應早期抑制噴頭的最大布置間距為3．7 m，最小布置間距為2．4m，最大與最小布置間距12只噴頭的保護面積之差為95．16 m2L(3．7X 3．7)X12一(3．0X3．0)X12]，由于噴頭間距布置的不同保護面積相差1．38倍，而作用面積又沒有明確給出大小，本表中“作用面積內(nèi)同時開放的噴頭數(shù)”是否應加以修改。

5．3 消防水箱容積及穩(wěn)壓設備出水量的問題

“噴規(guī)”10.3．1、10．3．2中規(guī)定，屋頂或氣給水設備的出水量為5L／s，供水時間為10min，但并未指出采用不同噴頭時以上兩項參數(shù)是否一樣，因一只普通噴頭工作壓力0．1MPa時出水量為1．33L／s，而K=200的快速響應早期抑制噴頭工作壓力0．50MPa時出水量為7．46L／s。該項參數(shù)是否應根據(jù)噴頭的不同分別規(guī)定。

6 結語

綜上所述，采用合理的消防設計方案，可以降低超高類物流建筑基建造價、降低成本，是控制火災、有效滅火設計的關鍵之所在。關于“噴規(guī)”中一些不太明確的設計參數(shù)問題，希望在新“噴規(guī)”的修訂中給予明確。

參考文獻：

[1] 黃曉家，姜文源，等．自動噴水滅火系統(tǒng)設計手冊．中國工業(yè)出版社．

[2] 潘振欽．特殊建筑自動噴水系統(tǒng)設計和探討．給水排水，2003.(8)．

[3] 姜文源．我所理解的“大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范”．全國建筑給水排水委員會水消防分會第三次年會暨國際自動噴水滅火技術交流會論文集，2004．4．

收稿日期：2004-09—16；修回日期：2004—12-06

作者地址；河南省鄭州市嵩山北路6號

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