蔡毓蓉

（西圖建筑工程（上海）有限公司，上海 200051）

1 概述

立體庫也稱為高架庫或高架倉庫，一般采用幾層多至幾十層高的貨架存儲單元，用物料搬運設備進行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。

自動化立體庫（AS/RS）一般由高層貨架、巷道堆垛機、輸送機、控制系統(tǒng)和計算機管理系統(tǒng)等構成，可以在計算機系統(tǒng)控制下完成單元貨物的自動存取作業(yè)。由于立體倉庫有很高的空間利用率，強大的入出庫能力，便于企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化管理，所以得到了非常廣泛的運用。

自動化立體庫存儲的貨物種類多樣，高度密集，貨物間通道小且安裝有輸送機系統(tǒng)，一旦著火后，火災的蔓延快，消防隊員撲救困難，增加了滅火的難度，對消防設計也提出的更高的要求。

筆者從下面一個典型的立體倉庫來分析消防系統(tǒng)的設計。

該倉庫建筑物長96 m，寬18.5 m，高度21 m，由單、雙排貨架組成。一個貨物單元空間寬0.9 m，深1.3 m，高度1.2 m。單層貨架層高1.5 m，11 層貨架，貨架總高約18.3 m，貨物是制藥業(yè)固體和液體的原輔材料、紙箱包裝的片劑藥品和玻璃瓶包裝的液體制劑，還有少量紙盒、PVC、鋁箔等包裝材料。消防設計需要滿足國標和國外保險公司的要求。

2 噴淋系統(tǒng)設計

首先是噴淋設計，按照自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50084—2001）第5.0.5 條、第5.0.6 條、第5.0.7條，該倉庫屬于倉庫危險級II 級，符合第5.0.6 條規(guī)定的倉庫，當使用自動噴水滅火系統(tǒng)時，宜采用早期抑制快速響應(ESFR)噴頭，也可采用屋面下的普通噴頭加貨架內(nèi)噴頭。由于該倉庫的最大凈空高度和最大儲物高度都超過了規(guī)范要求，按照第5.0.7 條，需要增加貨架內(nèi)噴頭。自地面每隔4 m 高度設置一層貨架內(nèi)噴頭。選用K80 噴頭工作壓力不小于0.2 MPa，K115 噴頭壓力不小于0.1 MPa。貨架內(nèi)噴頭間距在2 ～ 3 m之間。貨架內(nèi)計算噴頭數(shù)14 個[1]。

FM 保險公司對倉庫噴淋的設計有如下要求：

（1）混合倉庫按照火災危險性最大的存儲物確定危險等級，該倉庫按照紙箱內(nèi)裝非發(fā)泡塑料考慮。

（2）目前，F(xiàn)M 認可的屋面下噴頭K 取值范圍是K160 至K360。本項目屋面下噴頭采用ESFR K200 下垂型快速響應噴頭，噴頭間距2.4 ～ 3.0 m，按照12 個噴頭開放，最小工作壓力0.35 MPa 設計。

（3）貨架內(nèi)采用K115 快速響應噴頭。噴頭需安裝在貨物與貨物間的空隙處（即煙氣上升的通道，后簡稱通道）。噴頭中心距離通道中心線的水平距離不超過75mm（不能偏離通道以免影響集熱）[2]。

（4）紙箱內(nèi)裝非發(fā)泡塑料類型的倉庫，兩層貨架內(nèi)噴頭的垂直距離最大可達6 m（國標規(guī)定所有類型的倉庫統(tǒng)一為4 m）。最上層貨架內(nèi)噴頭到貨物頂部的最大距離為3 m[2-3]。

（5）貨架內(nèi)噴頭按同時打開14 個計算。

（6）單排貨架的貨架噴頭可在每個通道內(nèi)布置（如圖1），噴頭間距0.6～2.4 m；或者在每兩個通道內(nèi)布置（如圖2），噴頭間距離控制在1.2 ～ 3.0 m[2]。

（7）雙排貨架的深度不超過2.7 m，(或者貨架深度2.7 ～3.6 m 并且屋面凈高不超過9 m)，貨架內(nèi)噴頭可按圖3 布置，噴頭距離0.6 ～ 2.4 m；也可以按照圖4布置，噴頭間距可擴大到1.2～3.0 m[2]。

（8）雙排貨架深度超過2.7 m，并且屋面凈高超過9 m，則需要在靠走廊面增設噴頭，貨架內(nèi)噴頭如按圖5 布置，噴頭距離0.6～2.4 m[2]。

根據(jù)以上比較，可以看到主要區(qū)別在于：

（1）保險公司對于噴頭K 系數(shù)的取值有明確的要求。高架倉庫屋面板下應采用K160 或以上的噴頭保護，本項目要求采用ESFR K200 早期抑制快速響應噴頭保護屋面鋼結構，輔助最上層貨物滅火以及降低火災對屋面的影響。我們的噴淋規(guī)范則是要求滿足倉庫相應的噴淋強度和作用面積，如套用噴淋規(guī)范表5.0.5-3倉庫危險級II 級，儲物高度4.5 m，噴水強度15 L/min·m2，作用面積280 m2，噴頭間距3 m，最不利點壓力0.1 MPa 計算，則噴頭的K 值至少也要達到K160，結論與FM 標準是一致的。

圖1 單排貨架貨架內(nèi)噴頭布置（一）

圖2 單排貨架貨架內(nèi)噴頭布置（二）

圖3 雙排貨架貨架內(nèi)噴頭布置（一）

圖4 雙排貨架貨架內(nèi)噴頭布置（二）

圖5 雙排貨架貨架內(nèi)噴頭布置（三）

（2）按照FM 的標準，貨架內(nèi)噴頭根據(jù)貨架不同的高度和深度，間距選擇范圍較大（在0.6～3 m 之間），甚至可以縮小到1 m 以下。本項目可以在每個通道內(nèi)布置噴頭（間距1 m）；也可以每兩個通道布置噴頭（間距2.1 m），且豎向噴頭交錯排列。國標的規(guī)定比較簡單，統(tǒng)一為2～3 m，我們的消防部門曾經(jīng)提出如果噴頭間距太小，一個噴頭的開放會影響臨近噴頭的啟動，對此保險公司的解釋是在實際滅火中，噴頭間隔開放的現(xiàn)象是十分普遍的，噴頭的密集布置有利于在任何一點著火及時啟動噴頭。筆者認為這種噴頭布置有它的優(yōu)點，能夠在有貨架內(nèi)噴頭的這個平面上形成一張密集的保護網(wǎng)，減少火災向上蔓延的趨勢。同時，F(xiàn)M 還規(guī) 定兩層貨架內(nèi)噴頭的豎向間距可以擴大到6 m，而國標是4 m。綜上所述，按照FM 的規(guī)定需要布置更多的貨架內(nèi)噴頭，保護是得到了加強，但同時也增加了工程造價，設計要兼顧經(jīng)濟性和合理性，這里需要尋求一個平衡點。筆者認為FM 對于貨架內(nèi)噴頭布置的分類比較詳細，且有多種方案可供選擇，給設計工作提供了靈活性，這方面是值得肯定的。

（3）FM 規(guī)定噴頭必須置于貨物之間的煙氣通道處，并且安裝集熱罩，使噴頭更快感應到快速上升的煙氣和熱氣，及時打開。國標對于噴頭的設置位置沒有明確規(guī)定，當?shù)叵谰忠舱J可噴頭安裝于貨物的正上方。筆者認為FM 的考慮更加合理，有效的集熱是噴頭及時打開的前提。

介于國標和保險公司的要求有所沖突，貨架內(nèi)噴頭進行了調(diào)整，最后得到了消防局和保險公司雙方的認可，該項目最后的噴頭布置如6 所示。最上一層貨架內(nèi)噴頭密布，間距1.0 m；而其余貨架內(nèi)噴頭水平間隔一個通道布置，間距2.1 m，豎向貨架內(nèi)噴頭交錯排列，這樣基本滿足國標，最上一層密布的噴頭目的在于減少貨架內(nèi)火災對于鋼結構屋面的影響。

3 消火栓系統(tǒng)設計

圖6 貨架內(nèi)噴頭剖面圖

接下來討論一下消火栓的布置。倉庫的平面布置如圖8 所示。一般情況下消火栓布置在室內(nèi)，火災時供消防隊員取用。但如前面所提，立體庫內(nèi)貨物間通道寬度有限，而且通道上有輸送機系統(tǒng)，地面上有導軌，日常都是無人的自動化運作，實際火災時消防隊員很難進入，并且鋼貨架在受熱后還有變形和傾倒的危險，所以不具備進入滅火的條件。故該倉庫的消火栓設計在建筑物外，貼外墻安裝，每個消火栓旁設逃生門，火災時可手動開啟。滅火以自動噴水滅火系統(tǒng)為主，消火栓為輔。在火災得到控制后消防隊員取用室外的消火栓，通過門或救援窗往室內(nèi)噴水滅火，撲滅零星余火。

圖7 消火栓布置圖

4 小結

在和保險公司的交流中，與他們分享了對于該類建筑物消防設計的理念，值得我們借鑒：

FM 的試驗中一個成功的滅火有幾點要素：①如用ESFR 噴頭，通常火災能夠控制在4 個噴頭環(huán)圍的區(qū)域內(nèi)，而12 個噴頭的設計參數(shù)是控制在二個環(huán)圍的區(qū)域，并增加了安全系數(shù)；②在倉庫滅火中，應盡量避免火災越過走道，蔓延到過道另一側(cè)的貨架上，所以有時需要在臨走道處增加噴頭，阻隔火災穿越走道；③在一排貨架內(nèi)，火災的蔓延左右各不超過6 m；④貨架結構不能坍塌，貨架應用該螺栓固定在地面上，貨架設計應考慮貨物吸水后的總重量；⑤屋面鋼結構不能超過屈服強度。

縱觀FM 對于設計的要求，不同類型的火災，消防有不同的目的，有滅火也有控制火災，如上述可燃物密集的立體庫，噴淋系統(tǒng)的設計不全在于完全滅火，而是能夠有效地控火，即使裝有ESFR 早期抑制噴頭加貨架內(nèi)噴頭，也需要消防隊員最終參與撲滅火災。

FM 的設計數(shù)據(jù)表對于不同的貨物、貨架形式、貨架高度都有詳細的分類，噴頭的布置也可有多種形式可供選擇。這些噴頭的布置經(jīng)過了大量FM 工廠試驗的驗證，所以在工程實踐中具有一定的指導意義，也給設計提供了更多的空間和靈活性。

國內(nèi)對于高架立體庫的設計，目前參照的是自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范，規(guī)范制定了噴淋設計的原則性規(guī)定和通用要求，條文簡明扼要，隨著規(guī)范的更新升版，筆者建議也可以借鑒NFPA 和國外保險公司的一些標準，將規(guī)范編寫得更加細致，涵蓋面更廣，但也不贊同照搬照抄，規(guī)范要符合國情，集實用性和經(jīng)濟性為一體，使我國的規(guī)范體系更加完善。

噴淋設計是高架倉庫消防設計中非常重要的一個部分，設計人員應充分考慮立體火災的特點，所設計的消防設施在高架立體庫火災時應能充分發(fā)揮作用，使火災處于有效可控狀態(tài)，人員財產(chǎn)損失降低到最小。

[1] GB50084—2001, 自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范(2005 版)[S].

[2] FM Global Property Loss Prevention Data Sheet 8-9: Storage of Class 1,2,3,4 and Plastic Commodities[J]. July, 2011

[3] NFPA 13 Standard for Installation of Sprinkler Systems 2010 Edition[S].