大型物流仓库消防水设计疑难点分析

魏　康

(中国中轻国际工程有限公司厦门分公司　福建厦门　361000)



大型物流仓库消防水设计疑难点分析

魏康

(中国中轻国际工程有限公司厦门分公司福建厦门361000)

通过对一大型物流仓库的消防水设计实例中碰到的一些疑难点分析，参照《消防给水及消火栓系统技术规范》中涉及到的相关一些问题，如稳压泵、流量开关、压力开关等设备，探讨在满足规范和系统正常使用的前提下。如何合理取值。

物流仓库；稳压泵；流量开关；压力开关；早期抑制快速响应喷头

1　物流仓库特点及本工程概况

对于物流仓库，一般存在以下特点及其安全隐患：

(1)可燃物存放规模较大，堆放高度集中。一般性非专业物流仓库内存放货品多未进行专业分类、分库存放而混存于一个库内。数量多，密度大，种类杂。

(2)布局不规范，必要防火通道堵塞。一般物流环节能利用的空间都尽量被利用到，某些必须预留的安全空间也被占用，整个仓库码放分区杂乱，布局缺乏科学指导。

(3)安防人员力量不足，管理不到位导致火情发现晚；在夜间库区人员锐减，通常只有值班室有人值班，无法及时发现火情而延误扑救时间。

本物流仓库位于厦门，是厦门一国贸集团用来存放进口车及货品的仓库。该仓库东西长为88.4m，南北长为120.6m。地下一层主要用来存放进口高档汽车及设备用房，净高为4.5m；地上一层～四层为仓储用房(库房内不进行分拣及加工)，其中一层净高7.8m，储物高度<7.5m，局部夹层净高3.9m；二、三、四层净高均为4.5m，储物高度<3.5m，总建筑高度21.3m，采用双排货架进行储存，储存类别为丙类可燃固体，耐火等级一级。

2　室内消火栓、喷淋系统、消防水池、泵房、消防水箱设计

2.1消火栓系统

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB500974-2014[1],以下简称“消火栓规范”)3.3.2、3.5.2、和3.6.2条规定，本工程室内消火栓用水量为25L/s，室外消火栓用水量45L/s，火灾延续时间为3h，各采用2台消防泵进行供水，均1用1备；自动喷淋用水量80L/s，火灾延续时间2h，采用3台消防泵进行供水，2用1备(自喷用水量详见下文阐述)。

消火栓布置满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任何部位，消火栓栓口压力≥0.35MPa，充实水柱≥13m。仓库一个防火分区内货架平面布置见图1。

货架与货架东西向预留了走道，南北向货架紧密排布。那么消火栓的保护半径是否应按走道的实际行走路线来确定呢？参考其他货架仓库建成后的情况，其货架内空间都不可能完全占满，而消防水带管径仅DN65，完全可以利用货架的间隙来敷设消防水带，且消防人员进行灭火时，一般都为2人一组共用一只水枪，所以在穿插货架进行敷设水带不存在难点。因此消火栓的保护半径可以不按照实际行走路线进行设置，但若穿插较多应考虑加大龙带的折减系数。本工程消火栓沿着四周墙体设置，尽量避免设置于走道中，以免妨碍以后装卸车辆的通行。

这里需要注意的是一层的净高高度较高，根据公式充实水柱Sk=(H1-H2)/sina=(7.8-1)/sin45°=10.47m，“消火栓规范”7.4.12条规定库房充实水柱应按13m计[1]，取二者之大值，按13m。如某些仓库的净高更高，则充实水柱取值也许会大于13m，具体以实际工程计算为准。

2.2自动喷淋系统

2.2.1喷头的选择

本工程特点就是一层净高为7.8m，储物高度在7m左右。而通过分析物流仓库一般性易形成火灾隐患的不良环节，一旦发生火灾，经济损失往往十分严重。根据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001，2005年版，以下简称“喷规”)表5.0.5-3的要求[2]，仓库危险级II级的双排货架储物高度最高仅为4.5m，不能满足本工程的要求。现采取2种方案:①采用早期抑制快速响应喷头，K=200，喷头最低工作压力0.35MPa，可控制最大净空高度为9m，最大储物高度为7.5m的II级仓库②上方设置普通喷头的同时设置货架内喷头。这2种方案均可以满足规范要求，但考虑到如果采用第二种方案的话，在日后使用上，由于喷头已施工好，将不利于其调整货架的位置，很大程度上将限制其以后室内的货架重新布局摆设。

本工程一层采用早期抑制快速响应喷头，二～四层采用K=115普通玻璃球喷头，地下室采用K=80普通玻璃球喷头。直立型早期抑制快速响应喷头溅水盘距顶板距离应在100～150mm范围之内，仓库货架应采用钢制货架，并应采用通透层板，层板中通透部分的面积不应小于层板总面积的50%。

2.2.2喷头流量计算

早期抑制快速响应喷头的优点在于，普通喷头在火灾中动作控制模式为控火，它通过预先湿润火灾周围环境的物品限制火灾蔓延，直到扑灭火灾，与普通喷头相比，它在火灾中动作控制模式为抑制火灾，在火灾初期能快速反应，且输送大量的水到火源。有研究表明，几个快速响应喷头动作，火灾小，预湿润减少，水渍损失减少[3]。根据“喷规”5.0.6条，作用面积内开放的喷头数为12只，计算得出设计流量约80L/s。

二、三、四层净高均为4.5m，储物高度均<3.5m，采用K=115普通喷头。根据作用面积内布置的喷头最密处计算得出，喷淋的流量为58.3L/s。

根据上述计算结果，取二者计算的大值，80L/s作为本喷淋系统的设计流量。如果二、三、四层的储物高度大于3.5m时，其喷淋的流量>80L/s时，则系统的设计流量也应在二者中取较大值确定。

2.2.3火灾延续时间

根据“喷规”5.0.11条，该快速响应喷头的火灾延续时间可以按1h计。

如上文所述，快速响应喷头为预先湿润火灾周围环境的物品限制火灾蔓延，它在火灾初期输送大量的水，常用于高架仓库内，货物堆放高，货品杂，且12只喷头控制的作用面积也较小。如果堆放高度较高的货架着火，其喷水1h，其外部明火可以扑灭；但由于货物杂、堆放高，水是否能完全穿透进入其货物内部就不好确定。考虑到仓库的室内、外消火栓的用水量已经很大，喷淋系统增加1h的火灾延续时间所产生消防水池的容积增大有限，对造价影响不是很大，所以本工程采用2h火灾延续时间来计，更有利于控制火情。

2.3消防水池及消防水泵房

本工程消防用水均储存于消防水池内，消防水池容积1 350m3/h。消防水池和水泵房均设置于地下一层。

2.3.1消防水池及泵房的设置位置

需要注意的是“消火栓规范”4.3.7对于储存有室外消防用水量的应设置取水口，且吸水高度不应大于6m。对于此，一些设计师会提出疑问，在《建筑设计防火规范》(GB50016-2006,以下简称”建规“)8.6.2.5中也有此条规定，但一般情况下，设置了室外消火栓泵加压和室外消火栓后，室外消火栓已充当了消防取水口角色，供给消防车取水，因此无需再多设置消防取水口。但就目前情况来看，不管是审查机构还是消防部门，对于这条均都提出应设置取水口。这样对于地下室较深的一些建筑物，消防水池的设置位置就有可能导致吸水高度大于6m的情况出现，如果不及早发现，后续再修改，势必会对建筑及结构专业造成较大的改动。若无储存室外用水量的时候，根据“消火栓规范”5.5.12条规定，消防泵房不应设置于地下三层及与室外地坪高差大于10m楼层[2]。

2.3.2消防取水口的设置及管径

规范里面并未对取水口的管径进行要求，在图集《消防给水及消火栓系统技术规范规》(15S909)的第24页、25页分别有标注为DN150和DN600。按照规范前后文关系，有储存室外消火栓的消防水池才应设置消防取水口，由此可见消防取水口主要是供给消防车提取室外消火栓这部分用水量。同时根据规范6.1.5条规定，一个取水口宜按一个室外消火栓计算，因此连接管的管径应按消防取水口实际供给室外消防用水量的多少来取值。

根据上述分析，如果仅采用消防取水口来供给室外消火栓用水量，则应按总的室外消防用水量来确定管径，且每个消防取水口的保护半径不应大于150m；如果采用室外消火栓泵加压和取水口联合供给的话，室外消防取水口可设置一个，管径按一个室外消火栓的流量10～15L/s取值。当取水口距离消防水池距离较远，水损较大时，连接管的管径可相应放大。

本工程室外消防用水量为45L/s，采用室外消火栓泵加压供给到6套室外消火栓供消防车取水，在考虑到仓库危险等级较大，本工程设置了2个取水口，总流量30L/s，主管如按图集15S909采用DN150，流速将达1.69m/s，流速过大；而按DN600又造成不必要的浪费。本工程采用DN250的连接管，流速为0.60m/s。

2.3.3压力开关取值

“消火栓规范”11.0.4条 对于室内消防水泵的控制，提出 “消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关等开关信号应能直接自动启动消防水泵”的要求，用可靠性较高的压力开关、流量开关的开关信号启动消防泵的控制方式，替代以往采用的可能误操作、投资多的消防按钮的控制方式。压力开关设置在消防泵的供水主干管上，但规范并未对压力开关如何取值进行确定[3]。

如系统不需要设置增压稳压设备的情况下，压力开关下限设定值只需略低于水箱的有效水位与压力开关之间的静压即可，此时如果系统有微量泄漏，消防水箱补水管也能立即补充其泄漏量，不至于误启消防泵；但如系统需设置稳压泵时，压力开关取值关系到屋顶设置的增压稳压设施的压力值，下文中再进行阐述。

2.4消防水箱

“消火栓规范”5.2.1.5条规定，工业建筑室内消防给水设计设计流量当小于等于25L/s时，不应小于12m3，大于25L/s时，不应小于18m3[1]。对于此条规范的歧义在于其室内消防用水量是单指消火栓用水量还是指所有室内所有消防给水设计总流量？工业建筑的特性是火灾危险级别较其他普通建筑高，而且发生火灾后蔓延较快，所以该条文中所提及的设计流量应该指室内所有消防给水设计总流量，应设置18m3的消防水箱，设置于该建筑屋顶上(图2)。

2.4.1流量开关

如上文所述高位消防水箱出水管上应设置流量开关。但规范并未对消火栓系统的流量开关的取值多少进行规定。流量开关取值只要稍大于正常的泄漏量，即根据“消火栓规范”的要求“按消防给水设计流量的1%～3%计，且不宜小于1 L/s”，本工程室内消火栓用水量为25L/s，按3%计，为0.75L/s，取1L/s[3]。这样既可满足在正常泄漏量时，不误启消防水泵，也可以在发生火灾使用消火栓时及时启动消火栓泵。喷淋系统和消火栓系统共用一个消防水箱，那么喷淋系统是否需要设置流量开关呢？按“消火栓规范”11.0.4条理解，消防水泵的启动，可以由①压力开关和流量开关启动②报警阀压力开关等开关信号启动，也就是说设置了报警阀后，无需再设置流量开关。

2.4.2稳压泵的设置

“消火栓规范”5.2.2.5条要求，当消防水箱设置高度不满足静压要求时需设置稳压泵。同时5.3.3对稳压泵的设计压力也提出了要求，但较难理解。本工程消火栓系统稳压泵设置于屋顶消防水箱旁，参阅图集《消防给水及消火栓系统技术规范规》(15S909)第45页的取值[2]。

稳压泵启泵压力P1≥15-H1，且≥H2+7

稳压泵停泵压力P2=P1/0.80

消防泵启泵压力P=P1+H1+H-7

根据《消防增压稳压设备选用与安装(隔膜式气压罐)》(98S205)中的描述，其稳压设备处应也有一个启泵压力点，但“消火栓规范”已采用了压力开关来控制消防泵的启动，因此计算中的“P”应指的是压力开关的控制压力。由此可以判断，平时的消火栓管网的泄漏量，使稳压泵在P1与P2之间运行，一旦发生火灾，压力迅速下降，压力触及P，即可启动消防泵。

喷淋稳压泵的取值参考消火栓稳压泵的取值的计算。需要注意的是应保证一层采用快速响应喷头的区域，喷头压力>0.35MPa。

2.5仓库排水

“喷规” 5.0.7A 条“仓库内设有自动喷水灭火系统时，宜设消防排水设施“；“消火栓规范”的9.2.1条同样也指出仓库应设置排水措施。仓库由于其用水量大，如果喷淋和消火栓同时使用，将使地面产生大量积水，如不及时排除，不仅对其余未着火的货物产生浸渍，增加企业的经济损失，还会对消防人员的灭火效率产生影响，因此仓库设置排水措施不可忽略。

喷淋和消火栓同时动作的流量为105L/s，灭火时估算水分蒸发和货品吸附5%的水量，则产生大约100L/s的废水[4]。本工程在每个防火分区设置了4根DN100的立管用以排除仓库的消防废水，每根立管的服务半径为25m，均匀布置，立管排水量参照雨水立管排水量为12.8L/s。则产生100-12.8×4=48.8L/s的积水，2h的火灾延续时间内共可产生351.36m3的积水。防火分区内的积水深度约351.36÷4800=0.073m。

参照目前货架内货品一般距离地面有0.1m左右的高度[5]，因此着火的货架在进行灭火时产生的积水不会浸渍到其余货架内的货品。

3　结语

仓库的火灾危险性大，作为仓储的消防水设计应重视对待。喷淋系统的选择及消火栓的布置上在满足规范前提下应综合考虑仓库的日后实际使用，以免对仓库的使用功能造成不便；同时对稳压泵、流量开关、压力开关进行合理取值，能使系统在火灾初期就能有效地抑制住火灾，极大限度地减少企业的经济损失。

[1]GB50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范[S].

[2]15S909 消防给水及消火栓系统技术规范规(图集)[S].

[3]陈新宇.浅议室内消火栓系统中的压力开关与流量开关[J].给水排水，2015(9).

[4]黄晓家，姜文源.自动喷水灭火系统设计手册[M].中国建筑工业出版社，2005.

[5]贾苇,赵锂,丁文铎,等.全国民用建筑工程设计技术措施[J].给水排水，2009.

The Analysis of Difficult points of large-scale Logistics Warehouse Fire Fighting Water Design

WEIKang

(China Light Industry International Engineering Co., Ltd.Xiamen Branch ,Xiamen 361000)

The article is to anlyse the difficult points in Fire Design of a large-scale Logistics Warehouse.And accoriding to the article 'Technical code for fire protection water supply and hydrant systems',some problems involved in the warehouse, such as Pressure Balancing Pum,Flow switch,Pressure switch.and some equipments, we will value resonably to meet the needs of rules and let the system run normaly.

Logistics warehouse； Pressure Balancing Pum；Flow switch；Pressure switch；ESFR

魏康(1983.09-),男，工程师。

E-mail:22016818@qq.com

2016-02-23

TU998.1

A

1004-6135(2016)06-0126-04