近年来,伴随着现代制造业及电子商务的高速发展,物流业发展迅速,大型物流仓库的建设也越来越多。该类仓库具有占地面积大、空间高、货架布置密集及火灾危险性大等特点。这类建筑物一旦发生火灾,必须有快速有效的灭火措施才能将其扑灭,从而保证企业及员工的生命财产安全。北方寒冷地区,冬季气温通常均在0℃以下,如不合理选择消防系统形式或采取有效防冻保温措施,消防管道及装置极易发生冻结甚至冻裂现象而导致消防系统无法及时使用,对整个建筑物的安全性构成极大的隐患。本文将结合实际工程,探讨某大型物流仓库的消防系统设计思路。

　　 某物流园位于北方城市山东省泰安市,物流园区内设有一个物流仓库和一栋5层办公楼(办公楼建筑高度为22.2m)。该物流仓库建筑结构为轻型坡屋顶钢架结构,共1层,最大净空高度13.3m,东西长191.3 m,南北宽93.8 m,总建筑面积17 943.94m²。物流仓库共分为5个防火分区,最大防火分区面积为4 200m²。物流仓库功能为物品接收、配送,货物的中转周期为7天,主要存放食品、家电、百货及洗化用品等物品,储存物品火灾危险性为丙Ⅱ类。储存物品采用单、双排货架存放方式,均为5层货架,一层货架高度为2.2m,其他层货架高度均为1.9m。

　　 本物流园消防水池及消防泵房均设于办公楼地下室,消防水池容积为760 m²(按仓库所需用水量计算),消防水池设为2格,2格水池之间设置连通管,连通管上设关断阀门,同时在办公楼屋面的消防水箱间内设18m³消防水箱。

　　 本园区就近从南、北侧两条市政道路上分别接入一路DN200给水管道,经2块总水表后在园区内形成DN200环状给水、消防合用管网。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“消规“)3.3.2条,室外消火栓用水量为45L/s。室外消火栓从红线内的环状供水管道接出,沿建筑物均匀布置,消防扑救面一侧的数量不少于2个,同时考虑水泵接合器的位置。消防水池补水从环状给水管网接入。市政给水管网压力为0.25 MPa。

　　 根据《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014,以下简称”建规“)8.2.1条,本物流仓库应设室内消火栓系统,根据”消规“3.5.2条,物流仓库室内消火栓用水量为25L/s,火灾延续时间3h。

　　 由于本物流仓库位于寒冷地区且暖通专业不设采暖设施。设计提出以下2种方案:①采用湿式消火栓系统,消火栓管道均设置电伴热系统,解决消火栓管道冬季防冻保温问题;②采用干式消火栓系统。由于业主希望仓库内尽量不要设有平时充水管道,且设置电伴热系统增加初投资,因此本仓库采用干式消火栓系统。

　　 本物流仓库从园区室内消火栓环状管网上引入2条DN150管道在室内形成环状消火栓管网,在引入管上设置电动阀及泄水阀,电动阀的开启时间不超过30s。电动阀及泄水阀设于室外阀门井内,井内设排水设施。在室内消火栓管网的最高点设置快速排气阀,以便快速排出系统内空气,并保证系统充水时间不超过5 min。本物流仓库为货架存储方式,货物的收发大部分通过叉车进行操作,业主希望尽量减少地面以上的管道布置,同时减少钢架结构的荷载,因此室内消火栓干管均选择埋地敷设,埋地管道采用加强防腐的热浸镀锌钢管。室内消火栓均采用SN65型消火栓,每个消火栓箱处均设置直接开启电动阀的手动按钮。

　　 根据”建规“8.3.2条,每座占地面积大于1 500m²或总建筑面积大于3 000m²的丙类物品仓库应设置自动灭火系统,并宜采用自动喷水灭火系统。

　　 根据本物流仓库条件,设计提出3种自动灭火系统设计方案:①采用顶板下喷头+货架内置喷头的预作用自动喷水灭火系统;②采用早期抑制快速响应喷头的湿式自动喷水灭火系统;③采用固定消防炮灭火系统。方案①需在顶板下及货架内均设置喷头,喷头数量及管道均较多,操作叉车时需注意不能对系统造成破坏;系统流量为顶板下喷头及货架内喷头流量之和,消防水池容量较大;但本系统平时管道内不充水,不会因管道漏水等造成货物损失,且除预作用报警阀前的自喷管道外均不用考虑冬季保温防冻问题。方案②采用早期抑制快速响应喷头,因最大净空高度不超过13.5m,只需在顶板下设置喷头,无需货架内置喷头,喷头数量及管道大幅减少,同时方便叉车操作;因本仓库位于寒冷地区,而且该系统必须为湿式系统,因此需考虑管道冬季保温防冻问题,可采用系统设置电伴热装置的方式解决。但业主考虑系统可能的漏水问题及电伴热系统的投资和运行费用问题,决定不考虑此系统形式。根据“建规”8.3.5条“难以设置自动喷水灭火系统的库房等高大净空场所,应设置其他自动灭火系统,并宜采用固定消防炮等灭火系统”,提出方案③,固定消防炮灭火系统可以远程控制并自动搜索火源,对准着火点自动喷洒水或其他灭火剂灭火,水量集中,流速快、冲量大。单个消防炮保护范围大,整个仓库设置约22个消防炮即可满足消防要求,系统管道较少,且可设计为干式系统,不用考虑冬季管道保温防冻问题。但因本物流仓库采用单、双排货架存储方式,货架高度9.8m,经与当地消防部门及消防专家沟通,普遍认为货架的遮挡会影响该系统的灭火效果,不建议采用本方案。最终经与当地消防部门及业主沟通,本物流仓库自动灭火系统选用方案①,采用顶板下喷头+货架内置喷头的预作用自动喷水灭火系统。

　　 本物流仓库主要存放食品、家电、百货及洗化用品等丙Ⅱ类物品,自动喷水灭火系统的火灾危险等级按仓库危险级Ⅱ级设计。根据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2001,2005年版,以下简称“喷规”)5.0.7条,设置货架内置喷头时宜在自地面起每4m高度处设置一层货架内置喷头,因此本仓库在1、3、4层货架的顶部设置货架内置喷头,5层(最高层)货架的货物直接利用顶板下喷头保护。因只有最高层货架的货物由顶板下喷头保护,储物高度不超过3.0m,根据“喷规”表5.0.5-3:顶板下自动喷水灭火系统的喷水强度按12L/(min·m²)计算,作用面积240m²,持续喷水时间1.5h,选用喷头K=115,温级68℃,顶板下自动喷水灭火系统的设计流量为57.6L/s。根据“喷规”表5.0.7:本仓库火灾时同时开启的货架内置喷头的数量为14个,选用喷头K=115,温级68℃,最不利喷头压力不小于0.1 MPa,货架内置喷头自动喷水灭火系统的设计流量为32.2L/s。

　　 本物流仓库自动喷水灭火系统设计流量为顶板下喷头和货架内置喷头设计流量之和,为89.8L/s。

　　 本物流仓库每个防火分区内的顶板下喷头和货架内喷头之和均不超过800个,每个防火分区设置一个预作用报警阀,报警阀设于各防火分区仓库入口处。从园区消防水泵房引入2根DN200自动喷水灭火系统管道在物流仓库周围形成环状管网,每个报警阀从环状管网接出,保证自动喷水灭火系统2路供水。预作用报警阀之前的明装自动喷水灭火系统管道设置电伴热防冻保温装置,保证自动喷水灭火系统在冬季的安全可靠运行。

　　 对于设计流量较大的自动喷水灭火系统,为可靠和有效供应消防用水以及节省投资,往往采用环状管网或格栅状管网。本物流仓库采用预作用自动喷水灭火系统,不宜采用格栅状管网,而宜选用按防火分区设计成环状管网的形式,从每个防火分区预作用报警阀接出DN150供水主管并形成DN150环状管网,各支管从环状管网接出,支管沿仓库屋面坡度敷设,如图1所示。

　　 本物流仓库中,货架尺寸如图2a所示,双排货架总宽度为2m,根据“喷规”表7.1.2“货架内置喷头的间距不应小于2m,并不应大于3m”,水平方向双排货架横断面上只能布置一个喷头,否则无法满足间距要求。因此选择将喷头布置于背靠背的两排货架之间,这样在喷头上方有缝隙,需在每个货架喷头上方装设400mm集热挡水板。货架喷头供水立管设于货架端部,每层货架喷头通过横管连接,如图2b所示。

　　 对大型物流仓库,应合理选择消防系统设计方案,既能满足火灾时快速灭火的要求,又能节约工程造价。总结本工程设计应注意以下几点:

　　 (1)寒冷地区的物流仓库往往不设采暖设施,应合理选择消防系统的形式,采用湿式系统时设置管道电伴热能很好地解决保温防冻问题,但应考虑投资增加的影响;采用干式系统或预作用系统时,应注意管道充水时的快速排气,并合理设计管道长度,保证不超过系统要求的充水时间。

　　 (2)大型物流仓库收发货物时往往采用叉车操作,应尽量减少地面上的管道布置,避免因操作不当造成消防系统的损坏,同时减小因管道吊装所造成的钢架结构的荷载。

　　 (3)物流仓库火灾危险等级较高,自动喷水灭火系统设计流量大,应尽量布置成环状管网或格栅状管网(预作用系统不宜布置成格栅状管网)以可靠和有效地供应消防用水并节省投资。

　　 (4)货架内喷头的布置要满足间距的要求,喷头上方有孔洞、缝隙时,应在喷头的上方设置集热挡水板。