高架仓库自动喷水灭火系统设计

刘丽柳宾张剑超

摘要：工业建筑的发展是随着工业机械化的变革而发展,其中工业的仓储业也是如此。高架自动化仓库(以下简称高架仓库)采用了全部机械化、自动化控制,把仓库向立体发展,适应了现代化生产的需要。同时,它也给工业建筑的消防提出了新的课题。国外在这方面技术发展较快,一些国家已产生了相应的消防法规。我国近年来由于改革开放也出现了较多的高架仓库,而现行的消防设计规范还未能及时将其列入,特别是在灭火系统的设计中有其自身的特点,值得引起关注。

关键词：高架仓库；自动喷水；灭火系统；分析

1导言

高架仓库是指货架高度超过7m且机械化操作或自动化控制的货架仓库，这种仓库利用多种物料搬运机械进行搬运、堆垛和存取作业。仓库货架为多层结构，高度大，空间利用率好，适用于多品种货物的储存，利用电子计算机控制高架仓库的货物入库、存取、出库等整个过程，可实现仓库作业的全面自动化，使高架仓库不仅是保存和收发货物的场所，而且在组织和协调生产的方面起着重要作用。高架仓库常建于现代化生产厂及车站、码头等物流中转企业，随着我国经济的快速发展，特别是现代物流业的兴起，高架仓库的应用会越来越多。

2立体高架仓库自动灭火系统的做法

近年我国电子商务迅速发展，物流建筑工艺、设备不断更新，其体量、高度越来越大，占地面积一般都在1×104m2以上，仓库净空高度从最初的8m左右发展到18-35m，有的甚至达到50m以上(见图1)。立体高架仓库的火灾特性:火灾荷载大、火势蔓延迅速且燃烧猛烈，一旦初期火灾不能有效控制并快速扑灭，极易形成立体火，立体火燃烧时间一长，就会导致轰燃发生，一旦货架在高温下变形，结构倒塌破坏，将造成巨大财产损失。

图1自动化立体高架

3高架仓库的发展及其火灾特点

3.1高架仓库的发展概况

高架仓库也称自动化立体仓库、立体仓库、无人库房等。它是物料搬运、仓库储存科学中的一门综合科学技术工程。高架仓库是指储存高度在7m以上的机械操作和自动控制的货架仓库。其特点是以高层货架为主要标志,采用先进的计算机管理和控制技术,来解决大量物品的存贮问题。它具有先进的搬运设备,货物单元化集装、大容量贮存,货物贮存的动态管理,货物出入库的高效率科学管理系统,也实现了机电一体化。高架仓库是对传统物源(料)管理和技术的改革,从而创建了新的储运概念,以适应现代化生产的管理和技术水平的发展。现代化高架仓库是从60年代初开始发展的。美国国际纸张公司于1959年在阿拉巴马州建成了成品仓库,把平面储存、低层储存引向高层储存,并且实现了作业和管理的高度机械化和自动化。计算机技术的发展,又使高架仓库能在货架巷道内全自动化作业。高架仓库具有占地面积少、机械化程度高、生产效率和空间利用率提高等优点。从高架仓库的数量上看,据70年代英国的统计,高架仓库在美国、日本已各拥有400座,德国350座、英国60座。我国最早于1974年在郑州纺织机械厂建成的模具库,之后又有北京汽车厂、首都机场等等。80年代初,上海石化涤纶厂引进了万吨长丝高架仓库。较早的还有中国人民银行上海重点库、上海机电局梅陇库等。90年代以后,外资企业的引入,出现了更多的高架仓库。从储存物品的范围来看,其应用范围更为广泛,不仅有生产仓库、商业储存仓库,还有中转仓库。生产仓库储存的品种也越来越多。它可降低生产成本、缩短交货时间。从高架仓库的建造来看,仓库尺寸不断向更大更高的方向发展。

3.2高架仓库的火灾特点

一是火灾隐患多高架仓库内已不再局限于普通仓库储存单一品种的物品,特别是在大型中转库。储存的大多是可燃物品,如纸张、塑料制品、橡胶制品、纺织品、日用百货、化工品、香烟、胶带,甚至存放化学易燃物品等。即使是机电配件,其外包装也存在不少可燃物品。此外,高架仓库自动化程度的提高,电器设备增加,有可能出现电气短路火花、机械故障打出火花等。二是火势蔓延迅速、燃烧猛烈高架仓库的货架一般在中间设双排,靠外墙边设单排。货格根据货箱的大小而设置,货箱间留有一定的空隙。起火后,火焰便通过竖向和水平缝隙迅速扩展,很快穿到屋顶,快速蔓延。高架仓库内单位面积内贮存的物品多,普通单层仓库每平方米存货量为200-2500公斤,而高架仓库一般为每平方米1000-20000公斤。其货物的集中堆放,使燃烧强度增加并更猛烈。

4超限高架仓库自动喷水灭火系统设计对策

上述分析的观点已说明，超限高架仓库火灾不能按照现行规范简单套用执行。在缺乏专业规范指导和现行规范不能简单套用时，应根据高架仓库的实际情况，加强对超限高架仓库的立体防护。首先应要求结构专业和建设单位对钢制货架和木制托盘进行防火处理；其次应更新高架仓库的自动喷水灭火系统设计理念，实现早期发现火灾，早期启动灭火设施，形成立体保护网络的理论。基于这一理论，笔者的观点是采用货架内置闭式自动喷水灭火系统灭火为主，采用现代化探测控制组件的大流量雨淋系统进行货架及通道控火为辅，两个独立系统形成立体防护，不可或缺。目前，设计层间喷头的做法一般根据“喷规”5.0.7条“……应设货架内置喷头。宜在自地面起每4m高度处设置一层货架内置喷头，……”的规定布置，并按5.0.5条（强条）中表5.0.5-5备注4的要求“设置两排和多排货架内置喷头时喷头应交错布置”，一般的理解是达到平面交错就满足规范要求该布置法的缺点是规范要求的４ｍ货架内一般存在2层货架：喷淋布置分为设防层（water层，以下简称Ｗ层）和不设防层（board层，以下简称B层）。所有的货架平面是一致的。“喷规”5.0.7条（强条）要求W层上部是实层板，B层上部是通透性层板，在实际的高架仓库中无法操作，因为托盘随货物同时参与分拣和储存不停运作，不可能为了放置在货架某一层而临时更换托盘。因此，简单按规范条文隔层设置喷头的设计是存在消防隐患的。如果B层某货位起火，其烟气和热量的上升速度由于受到层板和货物的影响使W层喷头的启动时间滞后而引起着火单元向四周相邻货位毫无遮拦地蔓延。目前所有已建、在建以及正在设计的项目，均对规定的适应条件“视而不见”，尽管在有的设计说明中会对层板通透性做出要求，但仅仅是“对付”审图公司和消防建审的，在工程中基本无法实施。所以，只要存在完全不设防的Ｂ层，一旦起火，极易呈失控之势（平面蔓延速度＞层间灭火速度）。

5结论

除了上述技术措施外，笔者建议在建和已建的超限高架仓库，应要求建设单位对钢制货架和木制托盘进行防火处理，以延长耐火极限。超过一定体量的现代化高架仓库应作为消防安全重点单位，实行严格管理、严格监督和定期进行消防评估，以减少火灾隐患。对正在设计中和尚未施工的建设项目提请设计人和审查人应调整设计理念，避免火灾隐患的继续复制。最后，建议“喷规”的修编应增加超限高架仓库的适应性条文或进行专业规范的编制，使设计师、消防审查机构以及业主都有法可依。

参考文献：

[1]熊军,杜彪,周明潭,金攀.立体高架仓库自动灭火系统设计有关问题的探讨[J].中国给水排水,2016,32(20):61-66.

[2]袁帧,王夏昕,胡荣鑫.粮油高架立体仓库自动喷水灭火系统设计探讨[J].粮食与食品工业,2015,22(04):104-106+109.

[3]申好武,王志法.高架仓库自动喷水灭火系统管网计算流速的选择[J].粮食流通技术,2012(02):14-16+23.

[4]张德,邹其琦,王志双.某自动化立体高架仓库的自动喷水灭火系统设计[J].给水排水,2012,48(04):71-74.

[5]杨琦.高架仓库自动喷水灭火系统设计探讨[J].消防技术与产品信息,1998(01):13-17.

[6]杨琦,冯旭东.高架仓库的自动喷水灭火系统设计探讨[J].化工给排水设计,1997(04):7-11.