淺談某丙類倉庫內自噴系統設計以及消防水泵選型原則

文／李繼曉 華商國際工程有限公司 北京 100000

李雪輝 中國核電工程有限公司 北京 100000

引言：

丙類倉庫在生產時，因生產技術條件的限制，存在多種用途和危險品，如某一工廠存在多種危險類型，則在劃分危險等級時，應當按照《建筑設計防火規范》（GB50016-2014)3.1.2 規定，如果在同一車間或工廠的任何一個防火分區中有各種火災危險性生產時，廠房或防火分區內的生產火災危險性類型應按火災危險性較大的部分確定：當生產過程中使用或產生易燃、可燃物的量較少，不足以構成爆炸或火災危險時，可按實際狀況確定；在滿足下列情況的情況下，可以按照火險程度低的區域劃分：在該樓層或該區域中，具有較高風險的區域或該區域所占據的區域的5%以下或丁、戊類廠房的涂料區域少于10%，并且在火災事故時，未及時蔓延至其他部位或火災危險性較大的生產部分采取了有效的防火措施。在進行消防安全管理時，要結合建筑物自身的火災特征，從整體上考慮，運用現代的滅火技術，以達到火災的目的。

1.現代倉庫消防設計存在的問題

倉庫內的消防安全直接關系到儲存物品的安全，對于火災的發生以及撲滅都具有非常重要的作用。從現代倉庫消防設計來看，主要存在著以下問題：

（1）對倉庫內部以及周邊進行了消防設計，但是沒有將相關的系統進行整體考慮。由于倉庫內面積較大，且屬于空間建筑，因此其內部的消火栓系統并不適合將其設置在平面上。同時，由于倉庫內沒有單獨的疏散通道，一旦發生火災，人員疏散困難且危險度大。如果設置獨立的火災報警系統，又會增加建筑內消防系統的設計工作量。

（2）部分設計人員不注重消防水源的問題。倉庫內部通常需要儲存大量物品作為備用品以及半成品等物資進行存儲。因此，當火災發生時，必須要有足夠數量的水源供給到庫內進行滅火。

（3）由于在倉庫內部設置了大量廠房、庫房等，因此不適宜采用閉式系統進行滅火。

（4）設計人員對于倉庫內消防泵房重視不夠，忽視了消防泵房對于防火能力以及水源供給能力具有非常重要作用。

（5）消防泵房內部還應設置備用水泵及自動啟動裝置等必要設施；同時當發生火災時，該設備還需要承擔起啟動消防水泵后各項設備工作維護及使用等功能。

（6）對于倉庫內部防火分區不宜過大；在平面布置中應避免設置夾層。并且應根據實際情況分別設置不同大小面積的室外消火栓系統、室內消火栓系統及自動噴水滅火系統等必要設施。

（7）在實際工程中因為很多設計人員未對倉庫內消防水泵房進行合理設計，導致出現了無法進行自動噴水滅火或者排煙等問題。因此對于此類問題應注意以下幾點：

①明確倉庫內消防泵房布置；

②在平面布置時應根據實際情況對防火分區進行合理劃分；

③在平面布置中需要根據實際情況合理設計室外消火栓、自動噴水滅火系統及室內消火栓等設施；

④針對火災自動報警系統設置位置要合理確定，確保該區域具備獨立保護條件和優先保護條件；

⑤對相關施工、運行維護以及管理人員加強培訓學習工作能力和質量意識等方面知識要求。

2.自動噴水滅火系統

2.1 自噴系統的設計依據

根據《建規》第4.2.7 條的規定，倉庫內應設置自動噴水滅火系統。自動噴水滅火系統由火災自動報警系統、噴頭、灑水噴頭、消防水泵、管網及系統控制裝置等組成。其噴水強度應符合《建規》第6.1.5 條的規定，自動噴水滅火系統應按規定進行試報警試驗，并在火災時由探測器或手動報警按鈕進行報警[1]。該倉庫的耐火等級為二級，且為丙類，是整個倉庫的核心部位。因此在該倉庫內設置自動噴水滅火系統及火災自動報警系統是十分必要的。 根據《建規》第7.3.1 條的規定：“高層建筑內消防用水量應按《民用建筑設計通則》第6.4.2條執行”，消防用水流量應按《民用建筑設計通則》第6.2.3條執行。因此，在該倉庫內設置了自動噴水滅火系統，其作用是保護防火分區的人員及財產安全。根據《建規》第6.2.13 條：“避難層應設置火災事故廣播”。因此該倉庫內需要在消防控制室設置火災事故廣播裝置。其工作原理是：當發生火災時，火災報警控制器發出聲光報警信號并啟動消防水泵；當發生火災時，由主機按設定程序發出滅火指令后開啟消防水泵向避難層供水；當避難層有人員活動或室內無人時關閉消防水泵及其管道閥門并停止供水；當發生火災時，由主機發出聲光報警信號并啟動消防泵向室內送水滅火或打開排煙口、排煙閥和送風口進行排煙降溫。該倉庫內還設有自動排煙設施、防排煙風機及防火門等防火設施。為防止火災蔓延至室內其它區域及人員疏散，需要在倉庫內設置疏散照明和指示標志等滅火設施和逃生設備（包括逃生用的安全出口標志、應急廣播和疏散指示標志等）。其工作原理是：發生火災時，由主機發出聲光報警信號并啟動防排煙風機；當有人員活動時或發生火災時，自動將門打開排煙及打開排煙系統進行排煙降溫。

2.2 消火栓的布置

在實際工程中，由于倉庫內物品的多樣性，尤其是對易燃易爆物品的大量使用，為消防設計提出了更高的要求。在丙類倉庫中，除中央倉庫外，其他庫房均設置室內消火栓系統。如為獨立的商業建筑時，可采用開敞式或半開敞式消火栓。在該工程中，由于丙類倉庫與甲、乙類倉庫均為同一防火分區內，其均按甲、乙類倉庫設計，因此在整個丙類倉庫內都必須設置室內消火栓系統。在丙類倉庫中，當采用閉式消防給水系統時，所有庫房均應設室內消火栓。而甲、乙類倉庫和糧食儲存庫等為敞開式時也應設置室內消火栓。同時丙類庫房中的糧食儲存庫中有大量的可燃物物品存在，為防止火災發生時對儲存物品造成破壞以及威脅人員生命安全，設計過程中必須嚴格按照《建規》第6.2.2 條執行。除此之外，《建規》第6.2.5 條規定：“甲、乙類倉庫內應設消防水箱；在大量儲存可燃物的甲、乙類庫房內宜設室內消火栓”[2]；而丙類倉庫屬于封閉倉庫或半封閉式庫房，其庫內不設消防水箱或消防水池。因此當丙類庫室內消火系統設置在乙類庫時，為了避免丙類庫發生火災時對其產生影響需要設置室內消火栓系統。

2.3 水源選擇原則

（1）若要使用消防用水，需要經過二次加壓，這不僅會增加建筑物的投資成本，還會帶來不必要的損耗。在實際工程中，若水源較遠則需設置臨時水箱來進行消防用水加壓供應。

（2）由于該倉庫內的倉庫設計容量較大，且消防負荷較大，對供水需求大，因此在火災初期階段水源并不充足。當火災發展到一定程度時需要進行人為干預即手動開啟消防設施以保持消防壓力和水量。手動開啟閥門或關閉閥門都會造成一定的水量損失。同時，當消防車用水超過建筑所需水量時也會對消防車輛造成一定壓力甚至發生車輛起火事故。因此在火災初期階段需要對水源進行臨時增壓且需要減少加壓時間及供水壓力。

（3）當消防供水管網較長時可設置多個消防給水系統，將幾個管網中的水抗擾性能好的管網連接起來可實現系統壓力疊加以實現最優效果，同時避免了用水高峰時從多個加壓并浪費水源及水耗量的問題。

（4）當自噴系統中的消防水箱（池）水量不能滿足火災初期階段需要時應設置加壓水泵向室外進行補水。此外在發生火災時建筑內會有大量的人員聚集在室內且對消防系統形成一定程度上的干擾影響。因此對于火災初期階段要求系統供水壓力較小的情況下可不設自動補水設施，當火災發展到一定程度后則需設置加壓水泵進行補充供水以滿足最優效果并減少水源浪費和對人員帶來的干擾影響。

（5）在實際工程中由于自動噴水滅火系統用水量較大且建筑內人員眾多、流動性大對消防泵組流量要求高以及規范對于自動噴水滅火系統用水量及揚程要求等諸多因素影響，不可能設置數量足夠的水泵進行手動啟動或電動啟動以滿足不同滅火需求同時保證水源供給充足且有充足備用水泵滿足應急滅火要求。

（6）當室外消火栓作為備用水源時還需注意以下問題：①室外消火栓系利用室外消火栓水箱向其供水，在火災初期階段利用室內消火栓補水以維持消火水壓差；火災發展到一定程度后則需開啟室內消火栓補水并由水箱向室內消火栓供水同時開啟室內消火栓補水閥門以維持系統水壓差；②當建筑物內有多個水源時需在消防水箱內分別設置水泵以滿足各水源啟動水泵等條件；③室外消防給水管網不可能與建筑物內所有自動噴水滅火系統均連接到同一系統上，因此根據工程實際情況在條件允許情況下盡量選擇一種消防給水管網，避免出現二次加壓或交叉加壓現象，為保證供水充足故需設置備用水源。

（7）本工程根據現行規范要求均設置了水泵接合器及自動開啟裝置：

①本工程中采用室內消火栓給水系統并設置自動啟泵裝置，故室外供水管網中直接引出的給水管道均為消防給水管道；

②由于考慮到火災發展到一定程度后需開啟室內消火設施，因此應在相應樓層的室外設置水泵接合器或采用手動開關自動啟泵以滿足不同滅火需求。

2.4 自噴系統的設計

該工程是在杭州市某地區的一座四樓磨粉廠，總樓高23.25m，總建筑面積2893m2，總容積67262m，南北寬43.5m，東西66.5m。這座新工廠是在原有的工業區，目前已建成了消防水泵房和戶外防火網絡，所以在進行設計時要檢查消防水泵房的滅火水量及揚程，以保證其滿足此廠房的要求。廠房分為甲類、丙類、丙類三類，按照規范的規定，本建筑物危險類型可不按甲類廠房設計：丙類廠房占丙類廠房建筑面積的比重為40%，根據規范本建筑物的危險性類型按火災危險性較大的丙類廠房設計。

丙類庫房的建筑面積超過3000 平方米，按《建筑設計防火規范》8.3.2.7 的規定，丙類庫房區必須安裝消防自動消防設備。防火風險級別按照庫房二級（堆放雜物房）劃分，存放高度不得超過31.5m。噴水的強度為8（升/分鐘·平方米），使用ZSTZ-20 標準覆蓋區噴灑器，其噴射口的流速因子K=115，最大的缺點是噴嘴的水壓力為0.1MPa。設計的噴水流量為70 升/秒，連續噴水1.5 小時，噴射用水量378 m[3]。各消防區域和各樓層設有流量指示，外部安裝SQS150-A 地面自動噴射泵組合裝置4 套。本項目丙類倉儲區內設有“消防池+增壓泵+頂式消防水箱”的應急高壓供水體系，通過原已建成的噴淋式加壓環網供給，其供水量為150L/s，供水壓力0.99MPa，符合上述設計的需要。

鑒于該大樓僅一至四樓為丙類庫房，丙類未設有噴灑裝置，而《自動噴水滅火系統設計規范》7.1.12 條規定，若在局部場地設有消防噴水裝置，則在該部位與鄰近未安裝消防栓的道路及連接門窗的外部，均須安裝噴灑噴嘴。因此，在丙型倉庫連接的消防閘門外面安裝了噴灑器，當丙級車間著火時，工廠內部的噴嘴經過加熱后，能夠阻止火焰蔓延到丙級倉庫。圖1 是示意圖：

圖1 丙類倉庫外側設置噴頭示意圖

2.5 防排煙系統

丙類倉庫內建筑面積較小，根據《倉庫建筑設計防火規范》（GB50016-2006）中5.2.2 條，丙類倉庫不應采用自然排煙方式。故丙類倉庫不能采用自然排煙方式，需要采用機械排煙方式。其中防煙系統分為兩種，分別為正壓送風式和機械排煙式。正壓送風式防排煙系統是指當防煙樓梯間及前室的疏散門至最近安全出口的距離小于2.00m 時，應設置送風機，在樓梯間和前室安裝固定排風機（或電動百葉窗）進行排煙。其優點是：當樓梯間和前室發生火災時，由消防控制室能對樓梯間和前室進行快速排煙，起到減緩火勢的作用；缺點是：當防煙樓梯間及前室發生火災時，需設機械排煙系統。機械排煙系統是指通過風機將防煙樓梯間、前室的火災煙氣排至室外的系統，其優點是：可通過控制風機工作與否來控制排煙，能快速有效地降低火場溫度，起到阻止火勢蔓延的作用；缺點是：由于丙類倉庫內貨物高度較高且空間狹小，無法使用機械排煙系統。根據《倉庫建筑設計防火規范》（GB50016-2006）5.2.11 條規定：“防煙樓梯間應符合下列要求：當樓梯間設置前室或合用前室時，前室的使用面積不應小于6.0 ㎡；當樓梯間與前室合用時，前室內的使用面積不應小于2.0 ㎡；前室內設置的送風口的最大平均風速不宜大于20m/s。”故丙類倉庫內不能采用機械排煙系統。

3.自動報警與聯動控制及消防水泵的選型原則

《自動噴水滅火系統設計規范》GB50116-2013 規定：“自動噴水滅火系統的報警閥組和水力警鈴的啟閉裝置均應設自動控制裝置”。當采用雨淋閥時，其工作原理為：雨淋閥出水口是根據噴水壓力和流量計算得出，水流進入雨淋閥后壓力下降，使水在閥體內產生真空度并保持一定時間。由于室內設置的雨淋閥位于高位水箱出水管上，此時水流經過雨淋系統時就會有一部分空氣被帶到雨淋系統中，如果不及時排出則會形成真空。當發生火災時，火災溫度達到一定程度后水即從雨淋出水口流出并到達噴頭處。該現象即為水柱效應。當采用自動排氣閥時，當室內溫度較高且有較大的空氣流動時自動排氣閥將迅速開啟；相反室內溫度較低且有較小的空氣流動時則將緩慢關閉。通過水流向雨淋閥內產生真空度來排除空氣，防止室內積水并起到穩壓作用。同時為了防止消防水泵和其他消防設備發生誤啟動或者火災探測器誤報警后不能及時啟動水泵等情況出現而造成系統癱瘓，《自動噴水滅火系統設計規范》GB50116-2013中規定：“當采用雨淋閥或自動排氣閥時必須設置自動控制裝置”。

在《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084）中規定：“報警閥應采用信號閥，但允許直接手動操作的場所，可采用信號閥。”當防火分區有一層時，報警閥應設置在該層；當防火分區內有多個獨立的防火分區且每個防火分區面積大于3000m2時，報警閥應設置在該層或該防火分區的疏散通道上；當每個火災報警區域內同時含有兩個以上火災探測器報警時，每個消防控制室均應設置一組探測器。當單探測器動作時，啟動水流指示器或信號閥；單探測器動作且僅由一個火災探測器或信號閥控制時，可采用一組火災探測器。自動噴水滅火系統（含防排煙系統）采用閉式噴頭，出水壓力不應小于0.25MPa；采用開式噴頭時其出水壓力不宜小于0.35MPa。消防水泵的工作壓力不得低于0.50MPa。自動噴水滅火系統的消防水泵選型：消防泵性能的優劣將直接影響到系統的可靠性和安全性。因此，在工程設計中應根據建筑及使用情況綜合考慮不同工況下使用消防水泵的技術指標、工作壓力、流量、轉速等性能指標參數以及管網布置情況進行合理選型。

結語：

在工廠、倉庫中存在著其它各種危險類型的物料時，應按具體的要求進行設計不同的消防供水系統，以最大可能的降低火災所造成的損失。倉庫、工廠的火災隱患不容小視，一旦出現火災，將造成巨大的經濟損失。所以一定要在達到規范的前提下，按照現場的具體條件，進行消防供水系統的規劃。