某高架仓库自动喷水灭火系统设计

康凯，许崇崴，汪小明，马闯，王严明

（中机第一设计研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

自动化立体仓库通过高层货架存储货物，存储区可以向高空发展，以充分利用仓库空间，相对于传统仓库大大节省了占地面积，提高了空间利用率。同时，由于使用机械化和自动化设备，货物处理速度快，提高了劳动生产率，有效降低了操作人员的劳动强度。近年来，随着经济的不断发展和进步，高架仓库在国内的应用越来越多，合理的自动喷水灭火系统设计显得尤为重要。

本文通过GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》（以下简称《喷规》）对高架仓库自动喷水灭火系统的相关要求，介绍了高架仓库工程概况、自动喷水灭火给水系统形式选择、设计参数、水力计算简要过程及系统操作与控制做了简要的介绍。

2 工程概况

本工程联合厂房内中心仓库为高架仓库（以下简称“本工程”），建筑面积约4 100 m2，最大净空高度h约12.45 m。储物类别：I级；储存方式：多层货架；最大储物高度hs约8.5 m。本工程高架仓库范围内设置有采暖系统。

按GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018年版）（以下简称《建规》）第8.3.2条第4款要求，高架仓库应设自动灭火系统，并宜设自动喷水灭火系统。高架仓库的自动喷水灭火系统应是湿式自动喷水灭火系统，但当有的区域有冰冻或其他特殊条件存在时，可采用干式或预作用系统，在建筑物内仅有局部设置高架仓库时，吊顶自动喷水灭火系统应在货架区周边箱四周扩展4.6 m，但当设置有能力阻挡来自火灾的热量的挡烟垂壁时，喷头可以不扩展布置。

3 自动喷水灭火给水系统形式选择

高架仓库自动喷水灭火系统应结合工程特点、规范要求、工艺专业要求、甲方需求等因素综合考虑。一般可供选择的系统形式有：（1）采用普通喷头的湿式系统；（2）采用早期抑制快速响应喷头的湿式系统；（3）采用仓库型特殊应用喷头的湿式系统；（4）预作用系统；（5）干式系统和雨淋系统。自动喷水灭火系统选型应根据设置场所的建筑特征、环境条件和火灾特点等选择相应的开式或闭式系统，露天场所不宜采用闭式系统。系统的选择应满足《喷规》第4.2.1～4.2.8条的规定。

设计前期，由于担心喷头误喷，甲方建议货架仓库自动喷水灭火系统采用预作用系统，由于按《喷规》5.0.11条第1款可知，表5.0.4-1～表5.0.4-5仅适用于最大净空高度不超过9.0 m的仓库，缺乏预作用系统的相关应用参数。按现行规范要求，超规、超限，若采用预作用系统，须经专家评审，并经当地图审及消防主管部门正式书面认可后方可实施。经各方共同协商，最终采用普通喷头，湿式系统，满足《喷规》相关要求。

本工程自动喷水灭火系统消防水源及供水设施由厂区消防泵房及屋顶高位消防水箱供水，满足本工程用水需求，其设计细节本文不再赘述，仅说明设计需求。

结合上述因素，本工程高架仓库自动喷水灭火系统采用湿式系统，喷头布置采用顶喷+货架内置喷头的形式，均采用标准覆盖面积洒水喷头。

4 喷头设计

4.1 设计参数

设计参数按《喷规》选取，根据附录A，本工程按仓库危险I级设计。根据第5.0.4条表5.1.4-1，本文所述项目最大净空高度超9.0 m，再结合第5.0.8条，货架仓库的最大净空高度超过《喷规》及5.0.5条规定时，应设置货架内置喷头，且货架内置洒水喷头上方的层间隔板应为实层板。

货架内置洒水喷头的设置应符合《喷规》第5.0.8条规定。应注意，货架内置洒水喷头超过2层时，计算流量应按最顶层2层，且每层开放洒水喷头数按《喷规》表5.0.8规定值的1/2确定，货架内开放喷头水量按《喷规》表5.0.8确定[1]。

根据上述规定，本为所述项目，顶板下洒水喷头的喷水强度按18 L/（min·m2），货架内置喷头共3层，计算流量按最顶层2层，且每层开放喷头数按《喷规》表5.0.8，取7个，共开放14个喷头，火灾延续时间按2 h计，作用面积200 m2。

4.2 喷头选型

扑救高堆垛和高架仓库火灾，是自动喷水灭火系统的技术难点。除了标准覆盖面积洒水喷头外，美国耗巨资试验研究，成功开发出“仓库型特殊应用喷头”“早期抑制快速响应喷头”等可有效扑救高堆垛、高货架仓库火灾的新技术。仓库型特殊应用喷头用于保护火灾危险等级不超过箱装发泡塑料储物的仓库，根据FM Global的试验情况，在最大净空高度不超过12 m、最大储物高度不超过10.5 m的情况下，不需要安装货架内置喷头。因为安装方式对系统的灭火效果影响很大，ESFR喷头的安装方式应满足《喷规》表5.0.5规定[2]。

结合项目实际情况及现行规范要求，本工程喷头均采用流量系数K=115的标准覆盖面积洒水喷头、标准响应洒水喷头。

5 水力计算简要过程

计算原理采用作用面积法，按照《喷规》中水力计算的相关要求，顶板下洒水喷头及货架内置喷头水力计算简图见图1和图2，水力计算表见表1和表2。限于篇幅有限，仅列举部分管段起点压力、管道流量、管径、水头损失、终点压力等主要参数。

图1 顶板下洒水喷头设置与计算简图

图2 货架内置洒水喷头设置与计算简图

表1 顶板下洒水喷头计算简表（部分）

表2 货架内置洒水喷头计算简表

经水力计算，设计流量取Q=90 L/s，水泵扬程（水泵房地面标高-4.0 m，消防水池最低水位按-3.40 m计）H=105 m。喷淋泵选用一用一备,参数：Q=90 L/s，H=105 m。综上，火灾延续时间内所需消防用水有效容积为648 m3。本工程高位消防水箱有效容积为18 m3，高位屋顶消防水箱间设消防增压稳压设备，相关要求满足《喷规》及《消防给水及消火栓系统技术规范》（以下简称《消水规》）的要求。

6 系统控制

关于系统的操作与控制《消水规》11.0.4条与《喷规》11.0.1条不一致，笔者建议按《喷规》第11.0.1条执行，湿式系统、干式系统应由消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关和报警阀组压力开关直接自动启动消防水泵。操作与控制要求应满足《消水规》《喷规》要求，两者有冲突处，建议按《喷规》要求执行。

7 设计阶段需注意事项

一般在工作中接触到的高架仓库较少，而且随着经济的发展，高架仓库往高、大方向发展，《喷规》相对滞后，结合本工程，本文针对高架仓库的自动喷水灭火设计提出几点设计中的注意事项。

1）设计阶段应与工艺专业及建筑专业确定高层仓库的基本设计条件，建筑物定性，建筑高度、货架形式、高度、储存形式，储物类型等应明确。

2）应明确环境设计温度，以便选择合适的系统形式。

3）若存在超规、超限问题，自动喷水灭火给水系统方案须经专家评审，并经当地图审及消防主管部门正式书面认可后方可实施。

4）喷头的选取应根据项目概况，结合水力计算确定。

5）按《喷规》5.0.8条，货架内置洒水喷头上方的层间隔板应为实层板，此条设计时应重点关注，与工艺专业说明清楚，告知甲方，订货时，设备厂家应配合，满足此条件要求。

6）仓库火灾除考虑火灾扑灭外，还应考虑储藏物品的水渍损失，另外有些物品具有吸水性，一旦吸收大量的水后，造成荷载增加，对于建筑结构的安全构成威胁，为此从保护物品和减少荷载，仓库地面应考虑排水设施[3]。高架仓库应考虑消防排水措施。

8 结语

高架仓库的自动喷水灭火给水系统喷头设计及水力计算较为复杂，设计时，应与各方积极沟通，制订合理的设计方案，确保高架仓库的自动喷水灭火系统安全、可靠。上述设计阶段需注意事项，设计时需特别关注。