自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分, 它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。自动化立体仓库具有面积大, 高度高、空间大、存储量大、可燃物多等特点, 对消防设施要求高, 否则火灾时火势易沿货架层层扩散蔓延, 扑救难度大, 经济损失大。某物流仓库用地位于福州市, 由两部分组成:单层自动化立体仓库与三层平库区自动化物流仓库, 单体占地面积为11190平方米, 总建筑面积为30680平方米, 仓库储存物品医药用品, 储藏的火灾危险性为丙类二项, 其中自动化立体仓库占地面积2008平方米, 建筑面积为2008平方米, 层数为1层, 建筑高度18.1m, 货架共九层, 货架的高度为16.5m, 其它功能区域占地面积9182.5平方米, 建筑面积为28672.2平方米, 层数为4层, 设置有5部疏散楼梯, 建筑高度20.1米, 功能有收发货区, 平库区, 挑检区, 拣选区, 打包区及设备用房。其中平库区在一层, 占地面积为1654.2平方米, 层高为7.0米, 货架为三层, 货架高度为5.1米。货架均布置为单排或双排货架, 物流仓库一层功能分布区示意图如图1。

图1  下载原图

消防给水设施, 在灭火过程中担当着极其重要的作用。其设计主要依据现行《建筑设计防火规范》, 物流仓库主要消防灭火设施为消火栓给水系统与自动喷水灭火系统。

建筑物的室外消火栓设计流量, 应根据建筑物的用途功能, 体积, 耐火等级, 火灾危险性确定。根据规范, 本建筑的室外消防用水量应不小于45L/S, 火灾延时3小时。

室内消火栓设计流量, 根据建筑物的用途功能、体积、高度、耐火等级、火灾危险性等因素综合确定。根据规范, 本建筑的室内消防用水量应不小于25L/S, 火灾延时3小时。

医药物流仓库的喷淋设计按仓库危险级II级设计。自动化立体仓库属于高架仓库, 平流仓库占地面积大于1500m2, 根据规范要求均需设置自动喷水灭火系统。货架储物仓库的最大净空高度或最大储物规范的规定时, 应设置货架内置喷头。自动立体化仓库及平库区喷淋设置均按作用面积280m2, 喷水强度15.0L/min.m2。自动化立体仓库建筑高度为18.1m, 货架均为单双排货架, 货架高度为16.5m。平流库区建筑高度为7.0m, 货架也均为单双排货架, 货架高度为5.1m。Q1实际灭火用水量为90L/s。

根据《自动喷水灭火系统设计规范》 (2005年版) 5.0.7条, 货架储物仓库的最大净空高度或最大储物高度超过本规范5.0.5-1至表5.0.5-6、表5.0.6的规定时, 应设货架内置喷头。医药物流仓库属于仓库危险级II级, 仓库喷淋设计基本参数根据表5.0.5-3, 立体仓库净空高度 (大于9.0米) 和储物高度 (大于4.5米) 均超规范要求, 而平流仓库的储物高度 (大于4.5米) 也超过规范规定高度, 故立体仓库与平流仓库的货架均需设置货架内置喷头。货架内喷头型号均为ZSTX15/68, K=80, 货架内喷头按开放喷头数为14个计, 喷头工作压力均按大于0.20MPa, Q2实际灭火用水量为30L/s。

喷淋设计流量为顶板喷淋流量Q1与货架喷淋流量Q2之和。本工程的自动喷淋实际灭火用水量Q=Q1+Q2=120L/S, 持续喷水时间按2小时计。

在布置消火栓给水系统之前, 应对项目的工艺特点作全面的了解与分析, 便于与工艺专业及建筑专业配合。作为自动化物流仓库, 建筑柱网跨度大, 墙体少 (除了有防火分隔墙, 基本无其它墙体) , 消火栓的布置难度大。消火栓需布置在位置明显且易于操作的部位, 消火栓尽量布置在楼梯间、通道处, 当通道处没有墙体时, 可沿着柱边定做专用消火栓架放置消火栓。本类建筑不属于人员密集的公共建筑等, 但消火栓箱内建议配置消防软管卷盘, 消防软管卷盘是控制建筑物内固体可燃物初起火灾的有效器材, 用水量少, 方便建筑内的人员扑灭初起火时使用。

室内消火栓给水管道按规范要求布置成环状, 每层消火栓布置均能满足火灾时任何部位有二股充实水柱到达。本建筑自动化立体仓库区单层层高高 (18.1m) , 充实水柱及室内消防水量均需按计算得实际值进行核定。

自动化立体仓库为单层建筑, 建筑高度18.1m, 消火栓水枪充实水柱长度按规范要求应不小于13米, 可按下式核算:

式中:Sk———水枪的充实水柱长度 (m) ;H1———室内最高着火点离地面高度 (m) ;H2———水枪喷嘴离地面高度 (m) , 一般为1m;a———水枪上倾角, 一般为45°, 最大不应超过60°本次设计取60°。充实水柱长度Sk= (18.1-1) /sin60°=19.7 (m) 。

室内消火栓栓口的最低水压按下式计算:

式中:Hx———消火栓栓口的最低水压 (0.01MPa) ;hd———消防水带的水头损失 (0.01MPa) ;Hq———水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压 (0.0l MPa) ;Ad———水带的比阻, 取0.00172;Ld———水带的长度 (m) ;取25米;qxh———水枪喷嘴射出流量 (L/s) , 9.3L/S;B———水枪水流特性系数, 取1.577;Hsk———消火栓栓口水头损失, 宜取0.02MPa

其充实水柱不小于19.7m (水枪的上倾角按60度计, 水枪口径为d19) , 栓口处压力需达到近0.60MPa, 根据《消防给水及消火栓系统技术规范》7.4.12条规定:室内消火栓栓口处的出水压力不应大于0.5MPa当大于0.7MPa时必须设置减压装置, 本设计栓口处压力约0.60MPa, 自动立体化仓库区消火栓是可以不设减压装置的。自动立体化仓库以外的其它区域层高不大于7.0米, 均采用减压稳压型单阀单出口室内消火栓, 栓后压力为0.35MPa。

根据上述计算, 当栓前水压达到0.6MPa时, 一支水枪流量为6.6L/s, 《消防给水及消火栓系统技术规范》表3.5.2, 同时使用消防枪支数位5支, 室内消防用水量不小于25L/s。需两股水柱同时到达任何部位, 按设计最大室内消防流量Q=6.6x5=33L/s, 本次设计室内消防用水量取35.0L/s。同时根据规范, 当建筑物内设有自动喷水灭火系统全保护时, 多层建筑室内消火栓设计流量可减少50%, 根据本建筑特点, 设计室内消防用水量核定取值为25L/s。

条件允许时尽量选用早期抑制快速响应喷头, 该喷头采用易熔合金焊接件为感温元件的洒水喷头, 采用K=200流量系数和特殊的溅水盘, 是喷头喷出大直径、高能力水滴并在其下方形成半球体状水流, 这种特性使水滴在冷却由火灾形成的热空气的同时能穿透火焰, 直接穿透燃烧体。在快速响应和水流速率的作用下, 该洒水喷头能够对高危险度的火灾进行早期灭火。

喷淋灭火用水量与作用面积内喷放的喷头数量有关, 采用普通喷头时, 按作用面积内开放所有喷头数量计算用水量;采用早期抑制快速响应喷头时, 则作用面积内开放喷头数按12个计算用水量。此两种喷头的选用计算的喷淋用水量差不多, 也就是本工程的顶板喷淋流Q1取值90L/S.货架内喷头型号均选用ZSTX15/68, K=80, 货架内喷头按开放喷头数为14个计, 喷头工作压力均按大于0.20MPa, Q2实际灭火用水量为30L/s。自动喷淋实际灭火用水量Q=Q1+Q2=120L/S。

喷淋系统设计中, 每个报警阀组控制的喷头数不超过800个, 本工程喷淋报警阀采用集中布置在消防泵房内, 共设有八个报警阀, 其中两个专供给货架喷淋, 另规范也规定, 设置货架内喷头的仓库, 顶板下喷头与货架内喷头分别设置水流指示器, 在喷头的布置时, 应尽量使货架内置喷头与顶板下喷头交错布置。以下是高架仓库货架喷淋系统原理图 (图2) 。

图2  下载原图

自动化物流仓库的储存物品多, 储物高度高, 一旦着火, 灭火难度大, 消防用水量大, 消防给水的设计, 应有效的减少火灾危害, 保护人身和财产安全。应结合工程的特点, 采取有效的措施, 做到安全可靠, 经济适用, 保护环境。