某丙类厂房自动水灭火系统设计探讨

冉飞亚

（上海市机电设计研究院有限公司，上海200040）

1 引言

丙类厂房通常具有人员密集、可燃物多等特点，其发生火灾的概率较大，且一旦发生火灾极易蔓延扩大，燃烧产物一般含有有毒物质。故在消防设计时，应加强对此类场所的主动防火设计，合理的消防给水系统能有效控制初期火灾蔓延，将火灾控制在一定范围内，对挽救人们的生命财产安全有重要意义。

2 项目概况

某座椅丙类厂房位于山东省烟台市，建筑占地面积31 248m2，建筑面积31 971m2，为单层钢结构。该丙类厂房共分为北面纵跨厂房、南面横跨厂房、丙类仓库一、丙类仓库二4个防火分区，其中北面纵跨车间全部区域及南面横跨车间部分区域有工艺悬挂链。根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018年版）（以下简称《防火规范》），丙类二级单层厂房每个防火分区的最大允许建筑面积为8 000m2。该厂房内设置自动灭火系统，每个防火分区的最大允许面积可增加1倍，满足规范设计要求。

图1该丙类厂房平面功能分区

3 仓库区域自动水灭火系统

3.1 丙类仓库一自动水灭火系统

丙类仓库一梁底标高9m，最大净高高度11.70m，根据工艺要求，最大储物高度7.50m。货物火灾危险性类别为仓库危险级Ⅲ级，货物储存单元为无包装发泡塑料。根据GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》（以下简称《灭火设计规范》），采用早期抑制快速响应喷头ESFR，系统的设计参数如表1所示。

表1丙类仓库一自动喷水灭火系统设计参数

按此设计标准，自动喷水灭火系统流量大（Q1=271L/s），需配备4台消防水泵，三用一备，单台水泵流量为100L/s，系统主干管采用DN400mm热镀锌无缝钢管。因喷头最低工作压力为0.50MPa，自动喷淋系统扬程很高。整个系统安全系数低。

经综合分析，丙类仓库一最大储物高度要求为7.5m。因此，考虑在丙类仓库一内设置吊顶，吊顶高度为8m，可大大降低自动喷水灭火系统设计流量。设置吊顶后采用早期抑制快速响应喷头（ESFR），系统的设计参数调整为：喷头最低工作压力0.30MPa，作用面积内开放的喷头数12只。设置吊顶后，系统设计流量为126L/s，相应需配备的消防水泵为两用一备，单台水泵流量Q1=65L/s，系统主干管选用DN300mm热镀锌无缝钢管。

丙类仓库一设置吊顶后降低自动喷水灭火系统设计流量，减小消防水池有效容积522m3（由975.6m3减至453.6m3），消防水泵可减少1台且单台水泵流量降低。但增加吊顶会造成建筑成本增加，同时暖通专业因无法实现自然排烟，需采用机械排烟，相应增设排烟机房。经过综合经济技术比较，丙类仓库一可节省投资约100万元，在对建筑及暖通专业影响有限的前提下，系统设计更合理。

3.2 丙类仓库二自动水灭火系统

丙类仓库二为高架立体仓库，最大净空高度16m，最大储物高度8m。货物火灾危险性类别为仓库危险级Ⅲ级，货物储存单元为无包装的发泡塑料。因最大储物高度超过7.5m，无法采用丙类仓库一增设吊顶的方式，降低自动喷水灭火系统流量。又因最大净空高度16m，超过了《灭火设计规范》第5.0.5条最大净空高度的规定，应设货架内置喷头。自动喷水系统的设计参数按照第5.0.4条表5.0.4-3设置：顶板下洒水喷头喷水强度22L/（min·m2），作用面积200m2，持续喷水时间2h。顶板下自动喷淋系统流量100L/s，货架喷淋用水量30L/s。系统总用水量130L/s，消防水池需储存的自动喷水灭火系统水量936m3。选用两用一备，单台水泵流量Q1=65L/s的自动喷淋泵,可同时满足丙类仓库一和丙类仓库二的水量需求。

4 大空间厂房自动水灭火系统

4.1 北面纵跨厂房自动水灭火系统

北面纵跨厂房梁底标高8.50m，最大净空高度11.9m，平面功能为发泡车间。根据《灭火设计规范》，该车间设自动喷水灭火系统。系统喷水强度为20L/（min·m2），最不利作用面积160m2，系统用水量为70L/s。采用68℃，K=115的直立型标准闭式洒水喷头。

4.2 南面横跨厂房自动水灭火系统

南面横跨厂房梁底标高10.500m，最大净空高度14.5m，主要功能为总装车间。采用固定消防炮灭火系统，从厂区自动消防炮管网引入2根DN200mm管道，在车间内环形敷设。在厂房内靠柱或墙布置消防炮，保证悬挂链区域内任一点有2股消防炮水柱保护。自动消防炮基本设计参数为：额定工作压力H=0.9MPa，单台额定流量Q=30L/s，标准圆形保护半径R=55m。

4.3 悬挂链区域自动水灭火系统

因工艺需求，车间南面横跨厂房部分区域设置工艺悬挂链，悬挂链底标高6.00m。南面横跨厂房最大净空高度14.5m，自动水灭火系统为自动消防炮灭火系统。火灾发生时，通过火灾报警控制器确认火灾报警区域，自动消防炮系统将自动联动开启相应的消防设备，同时传感器自动扫描现场火情，通过噪光过滤和图像处理迅速判别找出火源。火灾信号通过通信总线传输至消控室集中控制柜，集中控制柜通过起泵线启动消防水泵，通过通信线联动水炮电动阀启动，水炮工作[1]。

自动消防炮灭火系统有一定局限性，当悬挂链下方地面区域发生火灾时，因悬挂链大面积遮挡，位于悬挂链上方的火灾报警控制器很难及时识别火灾报警区域，自动消防炮对悬挂链下方区域的保护有较大隐患。需在悬挂链下方增设自动水灭火系统，实现自动水灭火系统全覆盖。因悬挂链下方仅有1层600mm×600mm的钢丝网，除结构柱外无其他钢结构构建，采用自动喷淋系统喷淋支管无悬吊支点，故将自动消防炮系统设置在悬挂链下方，安装高度6m。

悬挂链上方悬挂物品为塑料制品，悬挂链沿轨道方向循环运动，当某处塑料制品着火时，着火点位置随悬挂链运行而改变，消防炮灭火时对火源位置的检测困难。且消防炮为点源灭火，对于工艺悬挂链这类物品密度较大的区域，适用性较低。经与工厂使用方、消防局及审图公司等多方沟通，认为自动喷水灭火系统更适用于工艺悬挂链灭火。因悬挂链下方已布置自动消防炮系统，故本项目考虑在工艺悬挂链上方布置一层自动喷水灭火系统，该系统保护的最大净空高度9.5m（屋架下至悬挂链底部的高度），系统喷水强度20L/（min·m2），最不利作用面积160m2，系统用水量70L/s。采用68℃，K=115的直立型标准闭式洒水喷头。

5 结语

本工程针对不同的厂房功能分区和相应的火灾危险性，设计了不同的自动水灭火系统：丙类仓库一采用早期抑制快速响应喷头，丙类仓库二选择顶板下洒水喷头+货架喷头形式，北面纵跨厂房设常规自动喷水灭火系统，南面横跨厂房设自动消防炮灭火系统，悬挂链区域采用自动喷淋+自动消防炮系统形式。保证了工业厂房自动水灭火系统设计合理性，以及后期运行的稳定性和安全性，为工业生产实现良好的经济效益。