隨著我國經(jīng)濟(jì)快速蓬勃發(fā)展，物流倉儲建筑發(fā)展迅速。物流建筑按其使用功能特性，可分為作業(yè)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(fā)展迅猛。自動化立體倉庫主要由高層貨架、巷道堆垛起重機(jī)、入出庫輸送機(jī)系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、計算機(jī)倉庫管理系統(tǒng)及其周邊設(shè)備組成，是集裝單元物品實(shí)現(xiàn)自動化存取和控制的倉庫。貨架內(nèi)是標(biāo)準(zhǔn)尺寸的貨位空間，巷道堆垛起重機(jī)穿行于貨架間的巷道中。采用計算機(jī)及條形碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)存貨區(qū)無人自動存取貨物，工作人員不進(jìn)入存取庫區(qū)，“采用貨到人處”的揀選方式，庫區(qū)實(shí)現(xiàn)自動化管理。

　　一、自動化立體倉庫運(yùn)行與火災(zāi)特點(diǎn)

　　自動化立體倉庫貨架密集、貨架間距小、貨物存放高度高、空間面積大、儲存物品數(shù)量大、火災(zāi)荷載大、火災(zāi)蔓延速度快、滅火救援困難、貨架在火災(zāi)高溫(500℃)易變形坍塌等特點(diǎn)，鋼制貨架構(gòu)件沒有防火涂料保護(hù)，一旦初期火災(zāi)不能有效控制，極易形成立體火，造成嚴(yán)重?fù)p失。其消防系統(tǒng)滅火設(shè)計有一定的特殊性。某設(shè)有供暖系統(tǒng)的丙類自動化立體倉庫，地上1層，建筑高度23.675m，見圖1。室外消火栓滅火系統(tǒng)用水量：45L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3.0小時；室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)用水量：25L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3.0小時；自動噴水滅火系統(tǒng)用水量：140L/s，火災(zāi)延續(xù)時間2.0小時；一次消防總用水量為1764m3。以下分別闡述消防系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)及思考。

　　圖1 自動化立體倉庫平面示意圖

　　二、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

　　常規(guī)建筑設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)時，室內(nèi)消火栓的布置應(yīng)滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實(shí)水柱同時達(dá)到任何部位。自動化立體倉庫內(nèi)布滿了鋼制貨架和堆垛機(jī)軌道,為提高機(jī)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(yè)內(nèi)常用做法有兩種：一種是貨架不連續(xù)，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(dá)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(xù)，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(nèi)有減少。相比第二種方案貨架減少數(shù)量有限。第二種布置方法需要與貨架工藝協(xié)調(diào)配合，根據(jù)消火栓箱保護(hù)半徑測算貨架預(yù)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(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974的要求，但是忽略了自動化立體倉庫運(yùn)行特點(diǎn)。首先，庫區(qū)貨架區(qū)域設(shè)置室內(nèi)消火栓時，每排自動化立體貨架相當(dāng)于一堵障礙物高墻，室內(nèi)消火栓水龍帶很難通過貨物的縫隙進(jìn)行橫向滅火。正對著堆垛機(jī)的前后兩端有一定建筑空間設(shè)置部分室內(nèi)消火栓，人員進(jìn)入后，可操作消火栓槍控火滅火。其次，連續(xù)自動化貨架間巷道內(nèi)設(shè)置有自動堆垛機(jī)及軌道，沒有多余空間。在庫區(qū)貨架底部設(shè)置室內(nèi)消火栓且預(yù)留出通道，貨架可分段擺放，自動堆垛機(jī)軌道需連續(xù)不能間斷，預(yù)留通道無法實(shí)現(xiàn)通暢無阻礙，兩排貨架中間的巷道為不可間斷連續(xù)的堆垛機(jī)軌道。最后，貨架鋼構(gòu)件沒有耐火保護(hù)，易坍塌，貨架區(qū)布置趨同，火災(zāi)發(fā)生時煙霧、照明等不利因素，消防隊員不會深入庫區(qū)內(nèi)部使用貨架消火栓滅火，主要應(yīng)該借助自動滅火系統(tǒng)及室外消火栓對倉庫實(shí)施滅火。自動化立體倉庫庫內(nèi)火災(zāi)應(yīng)主要立足于靠自動滅火系統(tǒng)。綜上所訴，自動化立體倉庫堆垛機(jī)運(yùn)行端部墻體有可利用的空間時，可設(shè)置室內(nèi)消火栓，消火栓設(shè)置間距滿足規(guī)范要求不大于30m，其他墻體可在外墻的救援口或通道旁設(shè)置室內(nèi)消火栓，自動化立體倉庫內(nèi)貨架區(qū)可不設(shè)置室內(nèi)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(zhí)行室內(nèi)消火栓的布置滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實(shí)水柱同時達(dá)到任何部位的要求。室內(nèi)消火栓設(shè)置是基于有人操作，自動化庫區(qū)貨架區(qū)域無人作業(yè)，《石油化工自動化立體倉庫設(shè)計規(guī)范》SH∕T 3186-2017中明確規(guī)定自動化倉庫庫區(qū)可不執(zhí)行同一平面有2支消防水槍的2股充實(shí)水柱同時達(dá)到任何部位的要求，具有借鑒參考價值。

　　三、自動滅火系統(tǒng)

　　從自動化立體倉庫的火災(zāi)特點(diǎn)可知，這類火災(zāi)消防系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵是早探測、早報警、早啟動滅火系統(tǒng)，并形成立體保護(hù)的自動滅火系統(tǒng)。自動化立體倉庫內(nèi)火災(zāi)應(yīng)主要立足于自動滅火系統(tǒng)。除部分煙草葉自動化立體倉庫采用非貯壓式超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)或氣體滅火系統(tǒng)外，水炮和自動噴水滅火系統(tǒng)為常用的自動滅火系統(tǒng)。

　　有規(guī)范規(guī)定，當(dāng)存儲型物流建筑凈空高度超過設(shè)置早期抑制快速響應(yīng)噴頭的控制高度時，宜采用水炮系統(tǒng)，且實(shí)際工程中有很多已實(shí)施項目。水炮的布置數(shù)量不應(yīng)少于兩門，其設(shè)置高度應(yīng)保證水炮的射流不受影響，保證兩門水炮水射流同時到達(dá)保護(hù)區(qū)域的任一部位。筆者認(rèn)為自動化立體倉庫貨架區(qū)不宜采用水炮滅火。以上述倉庫為例，自動化貨架區(qū)域長77.25m，寬50.88m,兩個丙二類成品庫，每個庫房在中部設(shè)置兩門保護(hù)半徑50m的水炮，兩庫房共設(shè)置4門水炮，見圖1中水炮甲、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(hù)半徑內(nèi)上部部分貨架，可見圖2，水炮射水線示意圖。每排貨架相當(dāng)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(diǎn)位無遺漏全覆蓋，水炮需沿貨架間巷道分排布置，當(dāng)具有多排巷道時，每排巷道貨架均需設(shè)置2~3門水炮，保證兩門水炮的水射流同時到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任一部位，水炮設(shè)置數(shù)量激增，并非只有4門水炮。設(shè)計中除關(guān)注水炮平面保護(hù)半徑外，還需要考慮豎向射水有效保護(hù)半徑。存在明顯遮擋的場所及高架倉庫的貨架區(qū)域不應(yīng)采用水炮系統(tǒng)。建議水炮可應(yīng)用于倉庫的進(jìn)出庫端，彌補(bǔ)自動噴水系統(tǒng)無法有效保護(hù)的高大凈空處。

　　圖2 水炮布置剖面示意圖

　　四、自動噴水滅火系統(tǒng)

　　噴頭選用應(yīng)考慮使用環(huán)境、倉庫溫度、倉庫凈空高度、儲物高度、貨架或堆垛形式、系統(tǒng)型式等因素確定型式。火災(zāi)危險等級為倉庫危險級時，最大凈空高度不超過9m時可選用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積噴頭、倉庫型特殊應(yīng)用噴頭、早期抑制快速響應(yīng)噴頭（ESFR），最大凈空高度超過13.5m時可選用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積噴頭加貨架內(nèi)噴頭。三種常用的灑水噴頭使用條件可見表1。

　　表1 倉庫中常見自動噴水滅火系統(tǒng)噴頭選用條件

　　早期抑制快速響應(yīng)噴頭、倉庫型特殊應(yīng)用噴頭兩種噴頭僅在屋頂設(shè)置噴頭，不需要在貨架層間再加設(shè)噴頭，噴頭設(shè)計及管道布置相對簡單，得到廣泛應(yīng)用。自動化立體倉庫內(nèi)一般不作吊頂，采用以上兩種噴頭時，優(yōu)先采用下垂型灑水噴頭。有研究表明，噴頭安裝方式對系統(tǒng)的滅火效果影響很大，某研究機(jī)構(gòu)在一次試驗(yàn)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，最大儲物高度小于lO.5m的自動化立體倉庫，3種灑水噴頭系統(tǒng)均可選用時，對自動噴水滅火系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)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(yīng)用噴頭與早期抑制快速響應(yīng)噴頭費(fèi)用相當(dāng)，標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積噴頭系統(tǒng)花費(fèi)最高。層間標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積噴頭的使用，導(dǎo)致噴頭、管材、附件、消防水池經(jīng)濟(jì)造價有所增加。當(dāng)三種噴頭型式均能選用時，應(yīng)優(yōu)先考慮選用倉庫特殊應(yīng)用噴頭與早期抑制快速響應(yīng)噴頭系統(tǒng)。在總體水量基本保持不變的情況下，倉庫場所應(yīng)適當(dāng)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(nèi)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(jī)械破壞。

　　早期抑制快速響應(yīng)噴頭、倉庫型特殊應(yīng)用噴頭現(xiàn)階段只能應(yīng)用在濕式系統(tǒng)中，規(guī)范中沒有數(shù)據(jù)支持在干式系統(tǒng)或預(yù)作用系統(tǒng)中使用，有待進(jìn)一步經(jīng)過火災(zāi)實(shí)驗(yàn)研究確認(rèn)后方可使用。現(xiàn)有階段不能將以上兩種噴頭應(yīng)用在除濕式系統(tǒng)以外的其他系統(tǒng)中。本項目建筑高度近24米，以上三種自動噴水滅火系統(tǒng)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(shè)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(dāng)設(shè)置2層及以上貨架內(nèi)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(yīng)交錯布置，可采用奇數(shù)層噴頭與偶數(shù)層噴頭布置交錯設(shè)置的方法，具體見圖3。

b.奇數(shù)層雙排貨架層間噴頭布置

圖3 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(shè)置在貨架一側(cè)，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(jìn)入雙排貨架的第二排貨架上方，否則將影響貨物的正常進(jìn)出。噴頭可布置在雙排貨架的空隙處，同時與貨架工藝復(fù)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(shè)置位置可在貨架中部，見圖3。噴淋立管的設(shè)置，需要與貨架工藝配合，預(yù)留出貨架的施工安裝距離。噴淋支管與豎管的連接方式可參見圖4。

圖4 貨架層間噴頭布置剖面圖

　　從圖3、4中可看出層間灑水噴頭的設(shè)置位置有所不同。單排貨架時，噴淋立管設(shè)置在貨架外側(cè)，噴頭設(shè)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(dāng)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(shè)置擋水板。雙排貨架時，噴淋立管設(shè)置在之中一排貨架外側(cè)，在保護(hù)距離之內(nèi)，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(shè)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(xié)調(diào)，預(yù)留管道安裝位置，噴淋管徑受貨架工藝預(yù)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(guān)系，屋面及貨架內(nèi)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(nèi)確定供水管的管徑。

　　寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)的自動化立體倉庫，出入口卸貨暫存區(qū)及分揀區(qū)的消防供水系統(tǒng)及管道需要考慮防凍措施。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積噴頭時，系統(tǒng)可以采用干式系統(tǒng)或與作用系統(tǒng)；當(dāng)采用倉庫特殊應(yīng)用噴頭或早期抑制快速響應(yīng)噴頭（ESFR）時，采用伴熱保溫防凍措施。

　　五、結(jié)語

　　自動化立體倉庫的復(fù)雜性提高了滅火救援的難度,尤其是增加了消防隊員進(jìn)入高架倉庫救援的危險性，綜上所訴，總結(jié)如下：

　　1）自動化立體倉庫堆垛機(jī)運(yùn)行端部墻體有可利用的空間時，可設(shè)置室內(nèi)消火栓，其他墻體可僅在外墻的救援口或通道旁設(shè)置室內(nèi)消火栓，建議相關(guān)規(guī)范編制時，自動化立體倉庫內(nèi)貨架區(qū)工藝特點(diǎn)及性質(zhì)出發(fā)，庫區(qū)內(nèi)部可不設(shè)置室內(nèi)消火栓。自動化立體倉庫主要應(yīng)以自動滅火系統(tǒng)及室外消火栓系統(tǒng)實(shí)施滅火。

　　2）根據(jù)項目實(shí)際情況，具體分析，正確選取自動滅火系統(tǒng)，確保自動滅火系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠。自動化立體倉庫貨架區(qū)域不應(yīng)采用水炮作為自動滅火系統(tǒng)。建議水炮可應(yīng)用于自動化立體倉庫的進(jìn)出庫端等高大空間處，彌補(bǔ)自動噴水系統(tǒng)無法進(jìn)行有效保護(hù)的高大凈空處。采用水炮時，需同時滿足水平及豎向保護(hù)半徑，形成立體保護(hù)。

　　3）早期抑制快速響應(yīng)噴頭、倉庫型特殊應(yīng)用噴頭現(xiàn)階段只能應(yīng)用在滿足一定凈空高度的濕式系統(tǒng)中，當(dāng)自動噴水滅火系統(tǒng)采用干式系統(tǒng)或預(yù)作用系統(tǒng)時，噴頭需選用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積噴頭。

　　4）最大凈空高度超過13.5m時，且有貨架工藝配合時，可選用標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積噴頭加貨架內(nèi)噴頭。層間噴頭及噴淋管道設(shè)置需要與貨架工藝密切配合。