孙健龙 刘富成
中汽研汽车工业工程（天津）有限公司 天津市 300300
摘要：高架立体仓库在工厂智能化物流过程中占有重要地位，但其高度及储存货品的方式给建筑物的消防设计提出了较高的要求，本文结合一处实际工程中的示例，对高架仓库内自动喷水灭火系统的一些设计方法及存在的问题进行讨论研究。
关键词：自动喷水灭火系统 高架仓库 设计参数
1.引言
近年来，随着汽车零部件及电池的大力发展，高架立体仓库在汽车行业被广泛应用，高架立体仓库有占地面积小，机械化程度高的优势，极大的提高了工厂物资物流的效率，但作为一个高大建筑，内部储存大量可燃易燃物，给建筑消防带来很大隐患，本文主要对高架仓库内自动喷水系统进行探讨，阐述实际设计中遇到的问题及规范法规中存有异议的情况。
2.高架仓库的特点
自动化立体仓库又简称高层货架仓库（简称高架仓库），定义为货架高度大于7m且采用机械化操作或自动化控制的货架仓库。高架仓库一般是因为采用了几层、十几层乃至几十层的货架来储存单元货物，由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。自动化立体仓库系统主要由货架、传输设备、存储设备、堆垛机、控制系统、通讯系统、计算机管理监控系统等部分组成。自动化立体仓库系统能够按照指令自动完成货物的存取，并能对库存货物进行自动管理，完全实现自动化作业。
由于受到高架仓库自身布置的特点，仓库内部货架密集，货架间距小，同时货架高度高，存放物品为易燃物，且货架内分布电气线路，电气设备繁多，环境干燥，电气装置漏电起火，照明设备电弧起火极易发生，因此火灾来源较多。且由于内部结构复杂，一旦失火，物资疏散及火灾扑救难度很大，极易造成大量财产损失，成为建筑物防火的重点和难点。建筑设计防火规范（2018年版）8.3.2条明确规定可燃、难燃物品的高架仓库和高层仓库应设置自动灭火系统，并宜采用自动喷水灭火系统。但高架仓库内复杂的形式及超出限制的高度使得自动喷水灭火系统的设置形式成为消防系统设计的关键，本文主要以一个高架仓库示例来讨论目前在消防设计中存在的问题及笔者的一些观点及见解。
3.高架仓库的自动喷水灭火系统的设计
（一）方案分析
某丙类仓库，货架储物，屋脊板底净高25.6m。仓库储存汽车座椅，保险杠等A组塑料，A组橡胶制品，属于仓库危险级3级场所。
自动喷水灭火系统设计规范（2017版）对于仓库类建筑物提供3种设计形式及参数选择：1.规范5.0.4条中货架储存时仓库危险级3级场所系统设计基本参数；2.规范5.0.5条中仓库采用早期抑制快速响应喷头时系统设计基本参数；3.规范5.0.6条中仓库采用仓库型特殊应用喷头时系统基本设置参数。三种方案均根据不同储物种类、不同净空高度，不同储物高度有相应不同参数要求，下面逐一分析各种形式是否适用。
在第一种设计形式中，本建筑物最大净高25.6m，均高于表格规定内容，可采取5.0.4-3表格下小注6规定：货架储物高度大于7.5m时，应设置货架内洒水喷头，顶板下洒水喷头的喷水强度不应低于22L/（min.m2），作用面积不应小于200m2，持续喷水时间不应小于2h。但存在2个问题:1.规范并未规定最大净空高度，是否顶板喷头的喷水强度与建筑物高度无关？个人认为规范应明确建筑物顶板高于货架顶板的高度的具体要求。2.规范并没有对货架内喷头的设置参数提出要求。是否可以采用规范5.0.8条中货架内喷头的设置要求。
在第二种设计形式中采用早期抑制快速响应喷头的系统中，规范5.0.8条也对最大净空高度或最大储物高度大于规范5.0.5条中要求的情况进行了补充，应设置货架内喷头，并有喷头详细的设置方式、数量及压力要求。此处仍存在几点问题：1.此处的货架内喷头布置方式是否适合规范5.0.4条中的货架喷头？2.本条规范明显是对于规范5.0.5条采用早期抑制快速响应喷头系统的补充说明，增加了货架内喷头，但建筑物顶板喷头形式没有明确，是否还是采用早期抑制快速响应喷头？可是在5.0.8条的条文解释中明确说明:规范不推荐采用顶板下布置早期抑制快速响应喷头+货架内置喷头的布置方式，逻辑有些混乱。3.货架内喷头的布置方式也有疑问：规范规定，仓库危险级1级2级场所应在自地面起每3m设置一层货架内喷头，仓库危险级3级场所应在自地面起每1.5m~3m设置一层货架内洒水喷头。这句话如何理解，有些货架自地面1m处才开始存储货物，那么1m以下部分是否需要设置喷头？如何理解自地面起每3m这句话的意思，不能多也不能少？是否跟货架间高度有关？对于如上几点问题，个人认为：1.本条规范中货架内喷头布置方式仍然适合规范5.0.4条中的货架喷头。2.规范第5.0.8条的条文解释中明确说明：当最大净空高度或最大储物高度超过表5.0.5的规定时，应按照本规范第5.0.4条和本条的规定布置，可见顶板采用早期抑制快速响应快速响应喷头的条件仅限于规范表5.0.5中的规定，超出规定的情况下顶板就不能使用这种喷头，本示例情况顶板就不适用于采用早期抑制快速响应喷头。
在第三种设计形式中采用仓库型特殊应用喷头时，规范无大于12m的相关内容，证明不适用于高大空间环境。
谈到顶板喷头，只有在规范5.0.4条中小注提出了相应的喷水强度要求，并没有说明采用何种喷头。在规范6.1.1条中仓库类场所也没有说明h＞13.5m的设置方法，是否可以类比民用建筑高大空间场所设置方法？其设置喷头为非仓库型特殊应用喷头，能否设置在仓库中？逻辑关系也不能说通。本条条文说明中明确说明设有货架内置洒水喷头仓库的闭式系统，最大净空高度不受限制。是否可以理解为：采用K≥161的仓库型特殊应用喷头。
仓库型特殊应用喷头是一种流量系数K≥161，具有较大水滴粒径的用于高堆垛或高货架仓库的大流量特种洒水喷头，与ESFR喷头相比，其以控制火灾蔓延为目的，喷头最低工作压力较ESFR喷头低，且障碍物对喷头洒水的影响较小，目前市面上产品较少，有待进一步发展应用。
经过以上分析，可以基本确定本建筑采用的自动喷水灭火系统方案为第一种设计形式，即采用表5.0.4-3货架储存时仓库危险级3级设计参数，货架内设置洒水喷头，建筑物顶板采用仓库型特殊应用喷头k161。
（二）案例计算
综上，顶板下洒水喷头的喷水强度按照22L/（min.m2）设计，作用面积200m2，持续喷水时间2h；货架内喷头K80最不利点喷头工作压力0.20MPa，开启喷头个数14个。屋面层选用喷头仓库型特殊应用喷头K161，温级93℃，溅水盘与顶板距离400mm，设计流量85.2L/s，最不利点喷头工作压力0.15MPa；货架内选用喷头标准响应标准覆盖面积直立型喷头K80，温级79℃，溅水盘与层板距离100mm，设计流量28.4L/s，最不利点喷头工作压力0.20MPa。系统总设计流量113.6L/s，持续喷水时间2h，总自喷用水量818m3。
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4.高架仓库的自动喷水灭火系统的其他要求
自动喷水灭火系统管道安装在货架内部时，与货架固定安装目前存在一些问题：货架仓库一般均考虑了隔板的可调整性，同时货架内置喷头又要求货架隔板必须固定，否则无法安装；货架内部空间狭小，机械操作很容易损坏货架内所布置的喷头及管道，这就给货架内喷头的安装与施工提出了极大的要求。首先，要保证施工质量，防止管道接口处等发生爆裂；其次，要充分考虑喷头的固定与隔板的可调整性之间的关系，固定点及支撑点的选取应合理，不影响未来货架隔板的调整；第三，货架的设计施工中要考虑到水管充水过程中静载和动载，以及抗震设防类别等参数，以保证系统的强度及安全性；最后，货架内喷头的布置要与货架内感温感烟探头以及其他火灾报警设备的分布相协调，在不影响工艺物流的前提下合理有序布置。
5.结语
高架仓库作为结构复杂，火灾危险性大，扑救难度大的典型建筑，近些年来被了越来越多的运用到工业智能化物流平台上，本文针对目前高层货架仓库在设计中存在的问题及应对措施提出一些自己的观点，为未来的设计施工提供参考。
参考文献：
1.自动喷水灭火系统设计规范 （GB50084-2017）
2.建筑设计防火规范2018年版 （GB50016-2014）
3.2017版“喷规”在高架仓库灭火设计中的应用探讨 吴平，康钦来 给水排水 2019年第4期
4.自动喷水灭火系统在自动化立体高架仓库中的应用 何梓翔 规划与设计 2018年4月