自動化高架倉庫給排水設計

李漢輝

廣東建青工程勘察設計咨詢有限公司 廣東 東莞 523000

隨著現代物流的快速發展，物流自動化和信息化程度不斷提高，傳統的倉庫已逐漸不能滿足現代物流的使用要求。近幾年來，集成各類物流信息技術和自動化技術的自動化立體倉庫開始出現在我們的視野中，在國內各行業得到了迅猛發展。

自動化立體倉庫單位面積的儲存量高，是普通倉庫的幾倍。同時由于使用機械化和自動化設備，貨物處理速度快，提高了勞動生產率，有效降低了操作人員的勞動強度。自動化立體倉庫與傳統倉庫相比，有著很明顯的優勢。

東莞市慕思寢具用品生產及配套項目（二期）由廣東建青工程勘察設計咨詢有限公司設計，廠區總用地面積為：67632.74m2，總建筑面積為：69736.05m2，最高建筑高度為29.80m。本文介紹的3號倉庫、4號倉庫位于該項目，屬于自動化立體高架倉庫。

3號倉庫、4號倉庫的概況如下：

兩個倉庫的情況基本相同，以下為單棟數據-占地面積為11983m2，長X寬=156.9mX74.5m，建筑面積為20036m2，地上3層，建筑高度為23.30m，為鋼結構體系，耐火等級為一級。主貨區為單層無人智能高架立體倉，高架立體倉內的貨架為8層或9層。由防火墻分割為四個防火分區，每個分區面積不超3000m2，高度為23.30m；主貨區南北兩端為三層智能分揀區，每個分揀區為一防火分區，每個分區面積不超3000m2。在單層無人智能高架立體倉內，基本看不到工人，采用自動化機械設備運輸貨物。

1 消防設計難點

由于現行國家消防設計規范對無人智能高架立體倉庫缺乏明確規定，存在一些消防設計難點，超出了規范的范圍。政府主管單位組織召開特殊消防設計專家評審會（主要由應急管理部天津消防研究所和廣東省建筑設計研究院的專家組成），對本項目的消防給水設計難點進行了防火設計加強性措施專題論證，出具了《慕思寢具用品生產及配套項目（二期）3、4號倉庫特殊消防設計專家評審會專家組意見》和《慕思寢具用品生產及配套項目（二期）3、4號倉庫消防設計技術咨詢報告》。

關于消防給水的難點如下：

本倉庫的單層高度為23.4m，遠遠超出普通建筑的高度，貨架高度約22m，按規范要求高度超出12m的倉庫頂板應設置自動掃描射高空水炮，但因貨架的阻擋，高空水炮無法撲地面附近的火災，根據《慕思寢具用品生產及配套項目（二期）3、4號倉庫消防設計技術咨詢報告》意見，考慮到倉庫主貨庫內的自動行走車通道上，幾乎不存在可燃物，以及貨架內每層每格內均設置了自動噴水滅火系統灑水噴頭，主貨區內每個防火分區的長度約116m，寬度為15m～23m，如果設置高空水炮，受貨架遮擋難以發揮作用的情況。因此，自動行走機及貨架上方不再設置高空智能水炮滅火系統，可僅設置自動噴水滅火系統。貨架上方頂板按倉庫危險級Ⅲ級設置自動噴水滅火系統，并在每層貨架內設置K115直立型快速響應噴頭進行保護。

因業主工藝布置要求，貨架占用了倉庫大部分面積，通道過窄，導致消火栓很難找到合適的部位設置。貨架之間的通道因需走運輸機械，無法安裝消火栓；若設置在貨架兩側靠墻處，因貨架及貨物阻擋，消防員無法進入取用，消火栓形同虛設。根據《慕思寢具用品生產及配套項目（二期）3、4號倉庫消防設計技術咨詢報告》意見，把消火栓設在位于貨架下面靠近走道的位置，由于空間限制，只設消火栓栓口，不設箱體，消火栓管道埋地敷設。雖然消火栓的這種布置方法有點不合常規，但已是限制條件下的最優方案，能在火災時滿足消防員取用的要求，也不影響平時的貨架使用。

2 消防給水參數

本項目2號設備房設有消防水池及消防泵房。室外消火栓系統用水量486m3，室內消火栓系統用水量270m3、自噴系統936m3、消防用水有效容積合計1692m3，消防水池總有效容積1700m3，分為能獨立使用的兩座。高位消防水箱設在1號廠房屋面，消防水箱底標高為27.4m，有效容積為18m3，室內消火栓系統及自動噴水系統各設一套穩壓設備。

表1 消防用水量計算表

3 消防系統

3.1 室外消火栓給水系統

本項目中倉庫類別為丙類倉庫，建筑物體積＞50000 m3，根據《消防給水及消火栓系統技術規范》表3.3.2及表3.6.2規定，室外消火栓用水量為45L/S，火災延續時間為3h。本項目從2號設備房的消防水泵房引出2路DN150室外消火栓加壓管，在用地紅線內沿建筑周圍連成環狀管網，以保障供水安全可靠。每隔100m左右布置一個室外消火栓，以供火災時消防車取水。室外共設13個室外消火栓，在管網上設置檢修閥門，每段消火栓數量不超過5個。在2號設備房設有室外消火栓加壓泵(一用一備，單臺性能參數：Q=45L/S，H=40m，N=37kw)，發生火災時由室外消火栓加壓泵向室外消火栓系統供水，初期火災時由1號廠房屋面消防水箱供水。

3.2 室內消火栓系統

倉庫建筑高度＜24m，建筑物體積＞5000 m3，根據《消防給水及消火栓系統技術規范》表3.5.2規定，室內消火栓用水量為25L/S，火災延續時間為3h。

由于貨架占地過大，設置室內消火栓存在問題。根據《慕思寢具用品生產及配套項目（二期） 3、4號倉庫消防設計技術咨詢報告》意見，主貨架區內消火栓設置在貨架下方地面位置，由于空間所限，這部分室內消火栓只設消火栓栓口，不設箱體。室內消火栓布置按兩股水槍充實水柱同時到達同層的任何部位設置，根據《消防給水及消火栓系統技術規范》7.4.12-2條規定，消火栓栓口動壓不小于0.35MPa，且消防水槍充實水柱不小于13m。

在2號設備房設有室內消火栓加壓泵(一用一備，單臺性能參數：Q=30L/S，H=85m，N=45kw)，發生火災時由室內消火栓加壓泵向室內消火栓系統供水。初期火災時由1號廠房屋面消防水箱供給，由于屋面消防水箱設置高度不能滿足最不利點處的靜水壓力要求，在屋面設室內消火栓給水穩壓設備。

室外設有3套DN100地上式消防水泵接合器，消防車通過管網可直接供給室內消火栓系統。消防水泵接合器周圍15～40m范圍內設室外消火栓[1]。

3.3 系統的控制

室外、室內消火栓加壓泵由加壓水泵出水管上的壓力開關和高位屋面水箱出水管上的流量開關直接啟動。消火栓報警信號、消防水泵的壓力開關、屋面消防水箱的流量開關的報警信號傳至消防控制室。消防水泵房處啟泵按鈕可啟動該泵并報警，泵啟動后，反饋信號至消火栓處和消防控制室。消防泵應有強制啟停泵按鈕，并設保護裝置。消防控制室應有手動啟泵按鈕。

4 自動噴水滅火系統

4.1 保護范圍

不宜用水撲救的部位外均設置自動噴水滅火系統。根據《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017第5.0.4條、5.0.5條及5.0.8條，整棟建筑按倉庫危險級Ⅲ級設置自動噴水滅火系統，貨架為8層，設貨架內設置灑水噴頭。

4.2 設計參數

屋頂頂板下噴水強度22L/min.m2，作用面積為200m2，設計流量為95l/s；貨架內設置內置灑水噴頭超過2層，按最頂層和次頂層各開放7只噴頭 ，共14只噴頭計算，設計流量為35l/s。倉庫自動噴水滅火系統的設計總流量為130L/S，火災延續時間2.0h。

4.3 系統設計

采用濕式自動噴水滅火系統。每個防火分區、每個樓層、倉庫內頂板下灑水噴頭及貨架內置灑水噴頭均設置水流指示器。

在2號設備房設有自動噴水加壓泵(二用一備，單臺性能參數：Q=70L/S，H=85m，N=132kw)，發生火災時由自動噴水加壓泵向自動噴水系統供水。初期火災時由1號廠房屋面消防水箱供給，由于屋面消防水箱設置高度不能滿足最不利點處的靜水壓力要求，在屋面設自動噴水系統給水穩壓設備。

室外設有9套DN100地上式噴淋水泵接合器，消防車通過管網可直接供給自動噴水系統。消防水泵接合器周圍15～40m范圍內設室外消火栓。

圖1 高架貨架自動噴淋布置剖面圖

4.4 噴頭選用

根據《慕思寢具用品生產及配套項目（二期）3、4號倉庫消防設計技術咨詢報告》意見，噴頭選用K115直立型快速響應噴頭，噴頭工作壓力為0.1MPa，公稱動作溫度為68℃。

4.5 濕式報警閥組

項目占地面積大，敷設的管道長，各單體均共用同一個消防水泵房。如果濕式報警閥組都設置在消防泵房內，每個報警閥組引出一條供水管，以4號倉庫為例，需要15組報警閥組和管道。管道多不僅造價高，而且也占據了很多室外鋪設面積。因此根據實際情況，每棟倉庫單獨設報警閥間，把本棟的報警閥組放在里面，在噴淋泵出水管后、各棟報警閥組前設置環狀供水管網布置在室外，報警閥組與環狀管網之間的連接管就少了很多。這樣不僅節省工程造價，系統的壓力也不會太高。室外環狀供水管網管徑為DN250，倉庫噴淋系統入口處壓力為0.70MPa[2]。

4.6 滅火器

庫房按中危險級A類火災配置，屋面電梯機房、配電間按中危險級E類配置，均設置MF/ABC4手提式磷酸銨鹽干粉滅火器，最大保護距離為20m。

5 給排水系統

5.1 給水系統

根據業主提供的要求，倉庫只有公共衛生間需要提供給水，工藝不需要用水。首層南北兩側的衛生間均采用DN50的襯塑鋼管進水，支管采用PP-R冷水塑料管明裝接至各潔具。

5.2 排水系統

南北兩側的衛生間排水管出戶后就近接化糞池，處理后再匯至廠區廢水管網。

5.3 雨水系統

屋頂是鋼構屋面，中間高，四周低，東西兩側為長邊，坡度為5.34%，南北兩側坡度為7.6%，沿屋頂四周設雨水天溝，天溝尺寸為600mmX500mm（深）。屋頂雨水排水系統分為兩種形式：重力流雨水系統和壓力流（虹吸）雨水系統，下面對兩種系統進行分析：

a.重力流雨水系統：工作原理是利用屋頂雨水本身的重力作用講雨水斗收集的雨水經雨水管自流排放到低處，一般采用87型雨水斗，根據天溝的找坡均勻分布在天溝的低處。這種系統管道不能被水完全充滿，雨水懸吊管的充滿度取0.8，立管中的水流呈附壁流或水膜流，沖水率不大于0.35，雨水下落時會挾帶著一部分空氣，減少了管道排水的有效面積，如果想排更多的雨水，只能增大管徑或者增加立管。在主體建筑中如果采用重力流雨水系統，根據重現期P=10年、降雨歷時t=5分鐘，得出暴雨強度=6.39L/S.100m2，屋頂匯水面積12300m2，可計算出雨水流量q=786L/S。采用De160的PVC雨水管，最大泄流量=35.5L/S，至少需要23根立管。

b.壓力流（虹吸）雨水系統：工作原理是將傳統的“重力流”變成“滿管流”，雨水斗被完全淹沒不摻氣，使雨水斗和連接管內形成負壓，產生抽吸作用，隨著懸吊管的流程增加，至懸吊管末端與立管的連接處負壓值最大，形成虹吸，大大提高排水能力。與重力流相比，壓力流（虹吸）雖然造價高，但具有很多優點：①雨水斗布置較靈活。②排水流量大，在相同的條件下，可減少立管的數量，對室內空間的影響小。③由于雨水減少，室外雨水檢查井相應也會減少。

綜上比較，本棟倉庫采用了壓力流（虹吸）雨水系統，共設計了6根De200的雨水立管，虹吸雨水斗XMA-110型32個，立管數量大大減少[3]。

6 總結

自動化立體高架倉庫，作為一種新型的物流倉庫，在最大限度利用空間、減輕工人勞動強度、提高生產效率、加強物資管理等方面具有傳統倉庫所無可比擬的優勢，未來自動化立體高架倉庫項目將不斷增多。作為專業設計人員，要熟練掌握此類倉庫的設計，提高自身的設計能力，使項目既滿足安全，又達到使用要求。