浅谈某丙类仓库内自喷系统设计以及消防水泵选型原则

2023-04-11李继晓华商国际工程有限公司北京100000

中国房地产业 2023年9期

文／李继晓华商国际工程有限公司北京 100000

李雪辉中国核电工程有限公司北京 100000

引言：

丙类仓库在生产时，因生产技术条件的限制，存在多种用途和危险品，如某一工厂存在多种危险类型，则在划分危险等级时，应当按照《建筑设计防火规范》（GB50016-2014)3.1.2 规定，如果在同一车间或工厂的任何一个防火分区中有各种火灾危险性生产时，厂房或防火分区内的生产火灾危险性类型应按火灾危险性较大的部分确定：当生产过程中使用或产生易燃、可燃物的量较少，不足以构成爆炸或火灾危险时，可按实际状况确定；在满足下列情况的情况下，可以按照火险程度低的区域划分：在该楼层或该区域中，具有较高风险的区域或该区域所占据的区域的5%以下或丁、戊类厂房的涂料区域少于10%，并且在火灾事故时，未及时蔓延至其他部位或火灾危险性较大的生产部分采取了有效的防火措施。在进行消防安全管理时，要结合建筑物自身的火灾特征，从整体上考虑，运用现代的灭火技术，以达到火灾的目的。

1.现代仓库消防设计存在的问题

仓库内的消防安全直接关系到储存物品的安全，对于火灾的发生以及扑灭都具有非常重要的作用。从现代仓库消防设计来看，主要存在着以下问题：

（1）对仓库内部以及周边进行了消防设计，但是没有将相关的系统进行整体考虑。由于仓库内面积较大，且属于空间建筑，因此其内部的消火栓系统并不适合将其设置在平面上。同时，由于仓库内没有单独的疏散通道，一旦发生火灾，人员疏散困难且危险度大。如果设置独立的火灾报警系统，又会增加建筑内消防系统的设计工作量。

（2）部分设计人员不注重消防水源的问题。仓库内部通常需要储存大量物品作为备用品以及半成品等物资进行存储。因此，当火灾发生时，必须要有足够数量的水源供给到库内进行灭火。

（3）由于在仓库内部设置了大量厂房、库房等，因此不适宜采用闭式系统进行灭火。

（4）设计人员对于仓库内消防泵房重视不够，忽视了消防泵房对于防火能力以及水源供给能力具有非常重要作用。

（5）消防泵房内部还应设置备用水泵及自动启动装置等必要设施；同时当发生火灾时，该设备还需要承担起启动消防水泵后各项设备工作维护及使用等功能。

（6）对于仓库内部防火分区不宜过大；在平面布置中应避免设置夹层。并且应根据实际情况分别设置不同大小面积的室外消火栓系统、室内消火栓系统及自动喷水灭火系统等必要设施。

（7）在实际工程中因为很多设计人员未对仓库内消防水泵房进行合理设计，导致出现了无法进行自动喷水灭火或者排烟等问题。因此对于此类问题应注意以下几点：

①明确仓库内消防泵房布置；

②在平面布置时应根据实际情况对防火分区进行合理划分；

③在平面布置中需要根据实际情况合理设计室外消火栓、自动喷水灭火系统及室内消火栓等设施；

④针对火灾自动报警系统设置位置要合理确定，确保该区域具备独立保护条件和优先保护条件；

⑤对相关施工、运行维护以及管理人员加强培训学习工作能力和质量意识等方面知识要求。

2.自动喷水灭火系统

2.1 自喷系统的设计依据

根据《建规》第4.2.7 条的规定，仓库内应设置自动喷水灭火系统。自动喷水灭火系统由火灾自动报警系统、喷头、洒水喷头、消防水泵、管网及系统控制装置等组成。其喷水强度应符合《建规》第6.1.5 条的规定，自动喷水灭火系统应按规定进行试报警试验，并在火灾时由探测器或手动报警按钮进行报警[1]。该仓库的耐火等级为二级，且为丙类，是整个仓库的核心部位。因此在该仓库内设置自动喷水灭火系统及火灾自动报警系统是十分必要的。根据《建规》第7.3.1 条的规定：“高层建筑内消防用水量应按《民用建筑设计通则》第6.4.2条执行”，消防用水流量应按《民用建筑设计通则》第6.2.3条执行。因此，在该仓库内设置了自动喷水灭火系统，其作用是保护防火分区的人员及财产安全。根据《建规》第6.2.13 条：“避难层应设置火灾事故广播”。因此该仓库内需要在消防控制室设置火灾事故广播装置。其工作原理是：当发生火灾时，火灾报警控制器发出声光报警信号并启动消防水泵；当发生火灾时，由主机按设定程序发出灭火指令后开启消防水泵向避难层供水；当避难层有人员活动或室内无人时关闭消防水泵及其管道阀门并停止供水；当发生火灾时，由主机发出声光报警信号并启动消防泵向室内送水灭火或打开排烟口、排烟阀和送风口进行排烟降温。该仓库内还设有自动排烟设施、防排烟风机及防火门等防火设施。为防止火灾蔓延至室内其它区域及人员疏散，需要在仓库内设置疏散照明和指示标志等灭火设施和逃生设备（包括逃生用的安全出口标志、应急广播和疏散指示标志等）。其工作原理是：发生火灾时，由主机发出声光报警信号并启动防排烟风机；当有人员活动时或发生火灾时，自动将门打开排烟及打开排烟系统进行排烟降温。

2.2 消火栓的布置

在实际工程中，由于仓库内物品的多样性，尤其是对易燃易爆物品的大量使用，为消防设计提出了更高的要求。在丙类仓库中，除中央仓库外，其他库房均设置室内消火栓系统。如为独立的商业建筑时，可采用开敞式或半开敞式消火栓。在该工程中，由于丙类仓库与甲、乙类仓库均为同一防火分区内，其均按甲、乙类仓库设计，因此在整个丙类仓库内都必须设置室内消火栓系统。在丙类仓库中，当采用闭式消防给水系统时，所有库房均应设室内消火栓。而甲、乙类仓库和粮食储存库等为敞开式时也应设置室内消火栓。同时丙类库房中的粮食储存库中有大量的可燃物物品存在，为防止火灾发生时对储存物品造成破坏以及威胁人员生命安全，设计过程中必须严格按照《建规》第6.2.2 条执行。除此之外，《建规》第6.2.5 条规定：“甲、乙类仓库内应设消防水箱；在大量储存可燃物的甲、乙类库房内宜设室内消火栓”[2]；而丙类仓库属于封闭仓库或半封闭式库房，其库内不设消防水箱或消防水池。因此当丙类库室内消火系统设置在乙类库时，为了避免丙类库发生火灾时对其产生影响需要设置室内消火栓系统。

2.3 水源选择原则

（1）若要使用消防用水，需要经过二次加压，这不仅会增加建筑物的投资成本，还会带来不必要的损耗。在实际工程中，若水源较远则需设置临时水箱来进行消防用水加压供应。

（2）由于该仓库内的仓库设计容量较大，且消防负荷较大，对供水需求大，因此在火灾初期阶段水源并不充足。当火灾发展到一定程度时需要进行人为干预即手动开启消防设施以保持消防压力和水量。手动开启阀门或关闭阀门都会造成一定的水量损失。同时，当消防车用水超过建筑所需水量时也会对消防车辆造成一定压力甚至发生车辆起火事故。因此在火灾初期阶段需要对水源进行临时增压且需要减少加压时间及供水压力。

（3）当消防供水管网较长时可设置多个消防给水系统，将几个管网中的水抗扰性能好的管网连接起来可实现系统压力叠加以实现最优效果，同时避免了用水高峰时从多个加压并浪费水源及水耗量的问题。

（4）当自喷系统中的消防水箱（池）水量不能满足火灾初期阶段需要时应设置加压水泵向室外进行补水。此外在发生火灾时建筑内会有大量的人员聚集在室内且对消防系统形成一定程度上的干扰影响。因此对于火灾初期阶段要求系统供水压力较小的情况下可不设自动补水设施，当火灾发展到一定程度后则需设置加压水泵进行补充供水以满足最优效果并减少水源浪费和对人员带来的干扰影响。

（5）在实际工程中由于自动喷水灭火系统用水量较大且建筑内人员众多、流动性大对消防泵组流量要求高以及规范对于自动喷水灭火系统用水量及扬程要求等诸多因素影响，不可能设置数量足够的水泵进行手动启动或电动启动以满足不同灭火需求同时保证水源供给充足且有充足备用水泵满足应急灭火要求。

（6）当室外消火栓作为备用水源时还需注意以下问题：①室外消火栓系利用室外消火栓水箱向其供水，在火灾初期阶段利用室内消火栓补水以维持消火水压差；火灾发展到一定程度后则需开启室内消火栓补水并由水箱向室内消火栓供水同时开启室内消火栓补水阀门以维持系统水压差；②当建筑物内有多个水源时需在消防水箱内分别设置水泵以满足各水源启动水泵等条件；③室外消防给水管网不可能与建筑物内所有自动喷水灭火系统均连接到同一系统上，因此根据工程实际情况在条件允许情况下尽量选择一种消防给水管网，避免出现二次加压或交叉加压现象，为保证供水充足故需设置备用水源。

（7）本工程根据现行规范要求均设置了水泵接合器及自动开启装置：

①本工程中采用室内消火栓给水系统并设置自动启泵装置，故室外供水管网中直接引出的给水管道均为消防给水管道；

②由于考虑到火灾发展到一定程度后需开启室内消火设施，因此应在相应楼层的室外设置水泵接合器或采用手动开关自动启泵以满足不同灭火需求。

2.4 自喷系统的设计

该工程是在杭州市某地区的一座四楼磨粉厂，总楼高23.25m，总建筑面积2893m2，总容积67262m，南北宽43.5m，东西66.5m。这座新工厂是在原有的工业区，目前已建成了消防水泵房和户外防火网络，所以在进行设计时要检查消防水泵房的灭火水量及扬程，以保证其满足此厂房的要求。厂房分为甲类、丙类、丙类三类，按照规范的规定，本建筑物危险类型可不按甲类厂房设计：丙类厂房占丙类厂房建筑面积的比重为40%，根据规范本建筑物的危险性类型按火灾危险性较大的丙类厂房设计。

丙类库房的建筑面积超过3000 平方米，按《建筑设计防火规范》8.3.2.7 的规定，丙类库房区必须安装消防自动消防设备。防火风险级别按照库房二级（堆放杂物房）划分，存放高度不得超过31.5m。喷水的强度为8（升/分钟·平方米），使用ZSTZ-20 标准覆盖区喷洒器，其喷射口的流速因子K=115，最大的缺点是喷嘴的水压力为0.1MPa。设计的喷水流量为70 升/秒，连续喷水1.5 小时，喷射用水量378 m[3]。各消防区域和各楼层设有流量指示，外部安装SQS150-A 地面自动喷射泵组合装置4 套。本项目丙类仓储区内设有“消防池+增压泵+顶式消防水箱”的应急高压供水体系，通过原已建成的喷淋式加压环网供给，其供水量为150L/s，供水压力0.99MPa，符合上述设计的需要。

鉴于该大楼仅一至四楼为丙类库房，丙类未设有喷洒装置，而《自动喷水灭火系统设计规范》7.1.12 条规定，若在局部场地设有消防喷水装置，则在该部位与邻近未安装消防栓的道路及连接门窗的外部，均须安装喷洒喷嘴。因此，在丙型仓库连接的消防闸门外面安装了喷洒器，当丙级车间着火时，工厂内部的喷嘴经过加热后，能够阻止火焰蔓延到丙级仓库。图1 是示意图：

图1 丙类仓库外侧设置喷头示意图

2.5 防排烟系统

丙类仓库内建筑面积较小，根据《仓库建筑设计防火规范》（GB50016-2006）中5.2.2 条，丙类仓库不应采用自然排烟方式。故丙类仓库不能采用自然排烟方式，需要采用机械排烟方式。其中防烟系统分为两种，分别为正压送风式和机械排烟式。正压送风式防排烟系统是指当防烟楼梯间及前室的疏散门至最近安全出口的距离小于2.00m 时，应设置送风机，在楼梯间和前室安装固定排风机（或电动百叶窗）进行排烟。其优点是：当楼梯间和前室发生火灾时，由消防控制室能对楼梯间和前室进行快速排烟，起到减缓火势的作用；缺点是：当防烟楼梯间及前室发生火灾时，需设机械排烟系统。机械排烟系统是指通过风机将防烟楼梯间、前室的火灾烟气排至室外的系统，其优点是：可通过控制风机工作与否来控制排烟，能快速有效地降低火场温度，起到阻止火势蔓延的作用；缺点是：由于丙类仓库内货物高度较高且空间狭小，无法使用机械排烟系统。根据《仓库建筑设计防火规范》（GB50016-2006）5.2.11 条规定：“防烟楼梯间应符合下列要求：当楼梯间设置前室或合用前室时，前室的使用面积不应小于6.0 ㎡；当楼梯间与前室合用时，前室内的使用面积不应小于2.0 ㎡；前室内设置的送风口的最大平均风速不宜大于20m/s。”故丙类仓库内不能采用机械排烟系统。

3.自动报警与联动控制及消防水泵的选型原则

《自动喷水灭火系统设计规范》GB50116-2013 规定：“自动喷水灭火系统的报警阀组和水力警铃的启闭装置均应设自动控制装置”。当采用雨淋阀时，其工作原理为：雨淋阀出水口是根据喷水压力和流量计算得出，水流进入雨淋阀后压力下降，使水在阀体内产生真空度并保持一定时间。由于室内设置的雨淋阀位于高位水箱出水管上，此时水流经过雨淋系统时就会有一部分空气被带到雨淋系统中，如果不及时排出则会形成真空。当发生火灾时，火灾温度达到一定程度后水即从雨淋出水口流出并到达喷头处。该现象即为水柱效应。当采用自动排气阀时，当室内温度较高且有较大的空气流动时自动排气阀将迅速开启；相反室内温度较低且有较小的空气流动时则将缓慢关闭。通过水流向雨淋阀内产生真空度来排除空气，防止室内积水并起到稳压作用。同时为了防止消防水泵和其他消防设备发生误启动或者火灾探测器误报警后不能及时启动水泵等情况出现而造成系统瘫痪，《自动喷水灭火系统设计规范》GB50116-2013中规定：“当采用雨淋阀或自动排气阀时必须设置自动控制装置”。

在《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084）中规定：“报警阀应采用信号阀，但允许直接手动操作的场所，可采用信号阀。”当防火分区有一层时，报警阀应设置在该层；当防火分区内有多个独立的防火分区且每个防火分区面积大于3000m2时，报警阀应设置在该层或该防火分区的疏散通道上；当每个火灾报警区域内同时含有两个以上火灾探测器报警时，每个消防控制室均应设置一组探测器。当单探测器动作时，启动水流指示器或信号阀；单探测器动作且仅由一个火灾探测器或信号阀控制时，可采用一组火灾探测器。自动喷水灭火系统（含防排烟系统）采用闭式喷头，出水压力不应小于0.25MPa；采用开式喷头时其出水压力不宜小于0.35MPa。消防水泵的工作压力不得低于0.50MPa。自动喷水灭火系统的消防水泵选型：消防泵性能的优劣将直接影响到系统的可靠性和安全性。因此，在工程设计中应根据建筑及使用情况综合考虑不同工况下使用消防水泵的技术指标、工作压力、流量、转速等性能指标参数以及管网布置情况进行合理选型。