廣東海川機器人丨自動化立體倉庫消防給水系統設計
原標題：自動化立體倉庫消防給水系統設計
隨著我國經濟蓬勃發展，物流倉儲建筑發展迅速。物流建筑按其使用功能特性，可分為作業型物流建筑、存儲型物流建筑、綜合型物流建筑。近年隨著人力成本上漲，存儲型物流建筑中的自動化立體倉庫發展迅猛。自動化立體倉庫主要由高層貨架、巷道堆垛起重機、入出庫輸送機系統、自動化控制系統、計算機倉庫管理系統及其周邊設備組成，是集裝單元物品實現自動化存取和控制的倉庫。
貨架內是標準尺寸的貨位空間，巷道堆垛起重機穿行于貨架間的巷道中。采用計算機及條形碼技術，實現存貨區無人自動存取貨物，工作人員不進入存取庫區，“采用貨到人處”的揀選方式，庫區實現自動化管理。
一、自動化立體倉庫運行與火災特點
二、室內消火栓系統
常規建筑設置室內消火栓系統時，室內消火栓的布置應滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位。自動化立體倉庫內布滿了鋼制貨架和堆垛機軌道,為提高機械的工作效率,均采用高空間、長通道的布置方式,自動化立體倉庫貨架長度少則幾十米，多則上百米。消火栓箱布置受貨架阻擋布置位置受限。目前業內常用做法有兩種：一種是貨架不連續，分段擺放，貨架中間留出通道，自動化立體倉庫貨架高度多達二十幾米高，貨架分段擺放減少一定量貨位；第二種是貨架連續，僅在貨架底層消火栓箱布置位留出通道，貨位僅在底層2m高范圍內有減少。相比第二種方案貨架減少數量有限。第二種布置方法需要與貨架工藝協調配合，根據消火栓箱保護半徑測算貨架預留通道位置。
以上兩種方案雖然能滿足《消防給水及消火栓系統技術規范》GB的要求，但是忽略了自動化立體倉庫運行特點。首先，庫區貨架區域設置室內消火栓時，每排自動化立體貨架相當于一堵障礙物高墻，室內消火栓水龍帶很難通過貨物的縫隙進行橫向滅火。正對著堆垛機的前后兩端有一定建筑空間設置部分室內消火栓，人員進入后，可操作消火栓槍控火滅火。
其次，連續自動化貨架間巷道內設置有自動堆垛機及軌道，沒有多余空間。在庫區貨架底部設置室內消火栓且預留出通道，貨架可分段擺放，自動堆垛機軌道需連續不能間斷，預留通道無法實現通暢無阻礙，兩排貨架中間的巷道為不可間斷連續的堆垛機軌道。最后，貨架鋼構件沒有耐火保護，易坍塌，貨架區布置趨同，火災發生時煙霧、照明等不利因素，消防隊員不會深入庫區內部使用貨架消火栓滅火，主要應該借助自動滅火系統及室外消火栓對倉庫實施滅火。自動化立體倉庫庫內火災應主要立足于靠自動滅火系統。
綜上所訴，自動化立體倉庫堆垛機運行端部墻體有可利用的空間時，可設置室內消火栓，消火栓設置間距滿足規范要求不大于30m，其他墻體可在外墻的救援口或通道旁設置室內消火栓，自動化立體倉庫內貨架區可不設置室內消火栓。自動化立體倉庫是新興事物，目前自動化立體倉庫中仍執行室內消火栓的布置滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位的要求。室內消火栓設置是基于有人操作，自動化庫區貨架區域無人作業，《石油化工自動化立體倉庫設計規范》SH∕T -中明確規定自動化倉庫庫區可不執行同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位的要求，具有借鑒參考價值。
三、自動滅火系統
從自動化立體倉庫的火災特點可知，這類火災消防系統設計關鍵是早探測、早報警、早啟動滅火系統，并形成立體保護的自動滅火系統。自動化立體倉庫內火災應主要立足于自動滅火系統。除部分煙草葉自動化立體倉庫采用非貯壓式超細干粉滅火系統或氣體滅火系統外，水炮和自動噴水滅火系統為常用的自動滅火系統。
有規范規定，當存儲型物流建筑凈空高度超過設置早期抑制響應噴頭的控制高度時，宜采用水炮系統，且實際工程中有很多已實施項目。水炮的布置數量不應少于兩門，其設置高度應保證水炮的射流不受影響，保證兩門水炮水射流同時到達保護區域的任一部位。筆者認為自動化立體倉庫貨架區不宜采用水炮滅火。以上述倉庫為例，自動化貨架區域長77.25m，寬50.88m,兩個丙二類成品庫，每個庫房在中部設置兩門保護半徑50m的水炮，兩庫房共設置4門水炮，水炮甲、乙、丙、丁。自動化立體倉庫貨架密集、貨架間距小、貨物存放高度高，水炮射水只能覆蓋保護半徑內上部部分貨架，可見圖2，水炮射水線示意圖。
每排貨架相當于一堵高墻，水炮很難通過貨物的縫隙橫向滅火，為保證滅火點位無遺漏全覆蓋，水炮需沿貨架間巷道分排布置，當具有多排巷道時，每排巷道貨架均需設置2~3門水炮，保證兩門水炮的水射流同時到達被保護區域的任一部位，水炮設置數量激增，并非只有4門水炮。設計中除關注水炮平面保護半徑外，還需要考慮豎向射水有效保護半徑。存在明顯遮擋的場所及高架倉庫的貨架區域不應采用水炮系統。建議水炮可應用于倉庫的進出庫端，彌補自動噴水系統無法有效保護的高大凈空處。
噴頭選用應考慮使用環境、倉庫溫度、倉庫凈空高度、儲物高度、貨架或堆垛形式、系統型式等因素確定型式。火災危險等級為倉庫危險級時，凈空高度不超過9m時可選用標準覆蓋面積噴頭、倉庫型特殊應用噴頭、早期抑制響應噴頭（ESFR），凈空高度超過13.5m時可選用標準覆蓋面積噴頭加貨架內噴頭。三種常用的灑水噴頭使用條件。
早期抑制響應噴頭、倉庫型特殊應用噴頭兩種噴頭僅在屋頂設置噴頭，不需要在貨架層間再加設噴頭，噴頭設計及管道布置相對簡單，得到廣泛應用。自動化立體倉庫內一般不作吊頂，采用以上兩種噴頭時，優先采用下垂型灑水噴頭。有研究表明，噴頭安裝方式對系統的滅火效果影響很大，某研究機構在一次試驗中，一個直立安裝于50mm支管上的噴頭由于受到管道的障礙而未能控制下方的火，造成滅火失敗。
在某凈空高度小于12m，儲物高度小于lO.5m的自動化立體倉庫，3種灑水噴頭系統均可選用時，對自動噴水滅火系統的經濟分析（包括噴頭、管道、報警閥組及配件、消防水泵、消防水池），倉庫特殊應用噴頭與早期抑制響應噴頭費用相當，標準覆蓋面積噴頭系統花費。層間標準覆蓋面積噴頭的使用，導致噴頭、管材、附件、消防水池經濟造價有所增加。當三種噴頭型式均能選用時，應優先考慮選用倉庫特殊應用噴頭與早期抑制響應噴頭系統。在總體水量基本保持不變的情況下，倉庫場所應適當增大初期投入噴水的用水量，以利于控火，并有利于縮小噴水作用面積。貨架內噴頭在布置時既要保證噴頭的灑水完全覆蓋貨物表面，又要防止受到機械破壞。
早期抑制響應噴頭、倉庫型特殊應用噴頭現階段只能應用在濕式系統中，規范中沒有數據支持在干式系統或預作用系統中使用，有待進一步經過火災實驗研究確認后方可使用。現有階段不能將以上兩種噴頭應用在除濕式系統以外的其他系統中。本項目建筑高度近24米，以上三種自動噴水滅火系統噴頭，只能選擇頂板下灑水噴頭加貨架層間噴頭的布置形式。屋面下噴頭與層間噴頭分別設置水流指示器，貨架層間灑水噴頭間距不大于3m，且不小于2m。當設置2層及以上貨架內置灑水噴頭時，不論是單排貨架、雙排貨架、多排貨架，灑水噴頭應交錯布置，可采用奇數層噴頭與偶數層噴頭布置交錯設置的方法。
b.奇數層雙排貨架層間噴頭布置
貨架層間噴頭布置平面示意圖
層間噴頭布置時，需要與貨架工藝配合，單排貨架噴頭布置較簡單，噴淋立管設置在貨架一側，引出噴淋支管至貨架層間隔板下中間位置處，在滿足濺水盤安裝要求外，需同時滿足噴頭濺水盤距離貨物頂部的距離≥150mm。貨物頂部距離上層貨架隔板的距離需大于300mm。雙排貨架時，兩排貨架底板高度常不在同一水平高度上，有100mm的高差，噴淋支管不能跨越其中一排貨架進入雙排貨架的第二排貨架上方，否則將影響貨物的正常進出。噴頭可布置在雙排貨架的空隙處，同時與貨架工藝復核貨架高度。多排貨架布置時，如雙排貨架布置所述，噴淋支管不能在貨架中間穿越，噴淋立管設置位置可在貨架中部。噴淋立管的設置，需要與貨架工藝配合，預留出貨架的施工安裝距離。噴淋支管與豎管的連接方式。
貨架層間噴頭布置剖面圖
從中可看出層間灑水噴頭的設置位置有所不同。單排貨架時，噴淋立管設置在貨架外側，噴頭設置在貨架的中間位置；由于上層貨架遮擋，上部噴頭噴水不直接淋水干擾下層噴頭爆破噴水，但當上部沒有貨物擺放時，噴頭易受到上部噴頭噴水干擾，需要設置擋水板。雙排貨架時，噴淋立管設置在之中一排貨架外側，在保護距離之內，噴頭布置在兩排貨架的交界處，噴頭使用量比在每排貨架中間布置減少一倍。
設置在雙排貨架交界處的噴頭易受到上部噴頭噴水干擾，需要安裝擋水板；多排貨架時，噴頭布置為單排貨架與雙排貨架的組合。多排貨架布置時，噴淋立管位置需要與貨架工藝協調，預留管道安裝位置，噴淋管徑受貨架工藝預留空間限制，需要控制管道直徑。噴淋管的重量與管徑有直接關系，屋面及貨架內置噴頭供水橫管的安裝，需要與工藝配合考慮貨架的荷載及安裝位置，在限制條件允許范圍內確定供水管的管徑。
寒冷及嚴寒地區的自動化立體倉庫，出入口卸貨暫存區及分揀區的消防供水系統及管道需要考慮防凍措施。當采用標準覆蓋面積噴頭時，系統可以采用干式系統或與作用系統；當采用倉庫特殊應用噴頭或早期抑制響應噴頭（ESFR）時，采用伴熱保溫防凍措施。
五、結語
自動化立體倉庫的復雜性提高了滅火救援的難度,尤其是增加了消防隊員進入高架倉庫救援的危險性，綜上所訴，總結如下：1）自動化立體倉庫堆垛機運行端部墻體有可利用的空間時，可設置室內消火栓，其他墻體可僅在外墻的救援口或通道旁設置室內消火栓，建議相關規范編制時，自動化立體倉庫內貨架區工藝特點及性質出發，庫區內部可不設置室內消火栓。自動化立體倉庫主要應以自動滅火系統及室外消火栓系統實施滅火。
2）根據項目實際情況，具體分析，正確選取自動滅火系統，確保自動滅火系統經濟可靠。自動化立體倉庫貨架區域不應采用水炮作為自動滅火系統。建議水炮可應用于自動化立體倉庫的進出庫端等高大空間處，彌補自動噴水系統無法進行有效保護的高大凈空處。采用水炮時，需同時滿足水平及豎向保護半徑，形成立體保護。
3）早期抑制響應噴頭、倉庫型特殊應用噴頭現階段只能應用在滿足一定凈空高度的濕式系統中，當自動噴水滅火系統采用干式系統或預作用系統時，噴頭需選用標準覆蓋面積噴頭。
4）凈空高度超過13.5m時，且有貨架工藝配合時，可選用標準覆蓋面積噴頭加貨架內噴頭。層間噴頭及噴淋管道設置需要與貨架工藝密切配合。
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