自動噴水滅火系統(tǒng)在民用建筑中的應(yīng)用較為成熟，系統(tǒng)設(shè)計也日趨完善，但對于倉儲建筑，由于涉及到建筑和環(huán)境條件、儲存方式、貨架規(guī)格及布置等諸多因素，系統(tǒng)設(shè)計較為復(fù)雜，也進(jìn)一步削弱了系統(tǒng)控、滅火的成功率。《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50084-2017，以下簡稱“規(guī)范”）修訂過程中，對倉庫及類似場所自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計理念進(jìn)行了調(diào)整，對系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)要求也進(jìn)行了修訂。

在倉庫的儲存方式上，目前我國“規(guī)范”規(guī)定了3種方式，分別是堆垛、托盤和貨架儲存；FM Global對于儲存方式有5種劃分，除上述3種，還有箱裝以及隔板貨架。儲存方式不同會影響系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的選用，因此在設(shè)計時，除了倉庫貯存物品的類別外，還應(yīng)明確儲存方式、儲物高度以及貨架類型等。

1.1 堆垛、托盤儲存

堆垛儲存是指利用儲物自身的支撐能力堆積存放，中間沒有水平間隙；托盤儲存則是將貨物直接擱置在托盤上，上層貨物直接碼放在下部貨物上部；托盤又分為木托盤和塑料托盤等。這2種儲存方式主要為臨時周轉(zhuǎn)等，高度較低，設(shè)計時也通常按同一組參數(shù)進(jìn)行考慮。

1.2 貨架儲存

貨架儲存又分為2種情況，一種是敞開式貨架，層與層之間通透，緊靠桁架結(jié)構(gòu)支撐貨物；另一種帶有隔板，類似于書架、藥架等貨架。對于敞開式貨架，“規(guī)范”中將其分為單排、雙排和多排貨架，單排貨架是指貨架自身的寬度不超過1.8 m，兩排貨架之間的通道寬度不少于1.1 m；雙排貨架是指兩列單排貨架背靠背放置，組合寬度不超過3.7 m，通道之間的寬度不小于1.1 m；多排貨架是指有單、雙排貨架組成的貨架，貨架寬度超過3.7 m或者通道寬度小于1.1 m。對于移動式貨架，由于其可在水平方向上自由移動，因此在設(shè)計時應(yīng)視為多排貨架。

同時，“規(guī)范”規(guī)定，倉庫及類似場所采用貨架儲存時應(yīng)采用通透層板的鋼制貨架，且層板中通透部分的面積不應(yīng)小于層板總面積的50％。當(dāng)采用木制貨架或采用封閉層板貨架時，其系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)按堆垛儲物倉庫確定。主要是考慮到采用木質(zhì)貨架時，可能會存在發(fā)生火災(zāi)時坍塌的風(fēng)險，因此對木質(zhì)貨架應(yīng)視為堆垛儲存。

1.3 儲存方式對倉庫火災(zāi)危險性影響的分析

貨物的儲存方式對于火災(zāi)的蔓延、滅火的難易程度影響很大，圖1為在相同可燃物燃料情況，不同儲存方式下的火災(zāi)燃燒性對比試驗(yàn)。試驗(yàn)燃料采用紙箱內(nèi)裝空心金屬箱，紙箱規(guī)格為500 mm×500 mm×500 mm，質(zhì)量為9.9 kg，金屬箱規(guī)格為495 mm×495 mm×492 mm，質(zhì)量為1.7 kg。

圖1 儲存方式對火災(zāi)燃燒特性的影響

Fig.1 The influence of storage mode on fire combustion characteristics

試驗(yàn)分別采用貨架和堆垛布置，圖2為2次試驗(yàn)的火災(zāi)熱釋放速率對比，從圖2中可知，采用貨架和堆垛時的最大熱釋放速率分別為4.51 MW和1.29 MW，貨架儲存是堆垛儲存的3.48倍；火災(zāi)增長速率分別約為α=0.163 7 kW/s2和α=0.117 6 kW/s2，貨架儲存是堆垛儲存的1.39倍。

根據(jù)“規(guī)范”的規(guī)定，目前用于倉庫的噴頭類型主要有標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積灑水噴頭、早期抑制快速響應(yīng)噴頭和特殊應(yīng)用噴頭，“規(guī)范”5.0.4、5.0.5和5.0.6條分別是以這3種噴頭為基礎(chǔ)確定的設(shè)計參數(shù)。3種噴頭的設(shè)計理念和動作性能完全不同，也代表了以這3種噴頭為基礎(chǔ)的3種系統(tǒng)（見表1）。

系統(tǒng)的設(shè)防功能不同，也造成了系統(tǒng)之間的差異，其中最大的差異在系統(tǒng)設(shè)計流量方面，以“規(guī)范”5.0.4條為例，其以控制火災(zāi)的蔓延為目的，所需的供水時間偏長，部分情況下設(shè)計流量的計算值會偏大；而對于“規(guī)范”5.0.5條，利用了早期抑制快速響應(yīng)噴頭的“快響應(yīng)+大流量+大水滴”性能，以壓制火災(zāi)為設(shè)計目標(biāo)，設(shè)計流量的計算會偏小，但系統(tǒng)管網(wǎng)、組件等造價會相應(yīng)提高。對于設(shè)計人員來說，3種系統(tǒng)應(yīng)是相互并行且相互獨(dú)立使用，但通常首選抑制型系統(tǒng)（ESFR系統(tǒng)），只有當(dāng)環(huán)境條件或建筑形式無法采用ESFR系統(tǒng)時，才選擇另外2種形式。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積灑水噴頭

標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積灑水噴頭是應(yīng)用最多的一種噴頭，其設(shè)計參數(shù)以噴水強(qiáng)度/作用面積為基本要求，主要通過預(yù)濕初始著火區(qū)域周圍的可燃物在屋頂/天花板高度進(jìn)行冷卻，從而將火勢限制在一個相對較小的區(qū)域內(nèi)。強(qiáng)度/面積法的一個關(guān)鍵指標(biāo)是由噴水強(qiáng)度決定作用面積，由噴頭的保護(hù)面積決定最小工作壓力。這種方法是最為傳統(tǒng)的設(shè)計方法，主要用于火災(zāi)危險等級相對不高的場所。

與2005版“規(guī)范”相比，2017版“規(guī)范”對表格的內(nèi)容按設(shè)計順序重新調(diào)整。如對于某個項(xiàng)目，首先應(yīng)明確其儲存物品的種類和性質(zhì)，進(jìn)而判斷出其火災(zāi)危險等級，然后要明確其儲存方式，堆垛、貨架或托盤儲存等，之后再根據(jù)儲存特征選取設(shè)計參數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面積噴頭的選型對系統(tǒng)控、滅火至關(guān)重要，F(xiàn)M Global曾開展過對比性試驗(yàn)，試驗(yàn)采用A組塑料，布置方式完全相同，噴水強(qiáng)度均為24.5 L/（min·m²）。當(dāng)采用K=115的噴頭時，開放了29只噴頭才控制住火災(zāi)，且天花板最高溫度為900 ℃；而當(dāng)采用K=160的噴頭時，僅開放了4只噴頭就控制了火災(zāi)，天花板最高溫度為300 ℃。因此，對于保護(hù)一般貨架倉庫，如果噴水強(qiáng)度為8～14 L/(min·m²)，則應(yīng)選擇K≥115的噴頭；如果噴水強(qiáng)度大于14 L/(min·m²)，則應(yīng)選擇K≥160的噴頭。

2.2 ESFR噴頭

ESFR噴頭主要用于高架倉庫的保護(hù)，利用其水滴大和沖量高的特點(diǎn)穿透貨架之間的間隔和層板的縫隙。因此，采用的貨架應(yīng)為通透性層板，不適宜用于帶實(shí)層隔板的貨架。對于帶有實(shí)層隔板的貨架倉庫，應(yīng)綜合考慮實(shí)層隔板的面積確定是否需要增設(shè)貨架內(nèi)噴頭，NFPA 13規(guī)定，當(dāng)貨架內(nèi)實(shí)層隔板的面積不超過2 m²時，可不視為實(shí)層隔板；當(dāng)實(shí)層隔板的面積為2～6 m²時，可不必每個實(shí)層隔板下方均設(shè)置貨架內(nèi)噴頭，但貨架內(nèi)噴頭的豎向間隔不應(yīng)超過2 m；當(dāng)實(shí)層隔板的面積超過6 m²時，應(yīng)在每個實(shí)層隔板下方均設(shè)置貨架內(nèi)噴頭。

與2005版“規(guī)范”相比，2017版“規(guī)范”的變化內(nèi)容主要有：

（1）增加了噴頭安裝方式要求。明確了直立型、下垂型噴頭的適用范圍；由于下垂型噴頭噴水時不會受到配水支管的遮擋，具有比直立型噴頭更大的優(yōu)勢，因此對于倉庫場所應(yīng)優(yōu)先采用下垂型噴頭，并且當(dāng)最大儲物高度超過9 m時，不推薦采用直立型ESFR噴頭。

（2）增加了噴頭間距要求。包括噴頭之間的距離以及噴頭與端墻的距離，噴頭之間的距離與最大凈空高度有關(guān)，當(dāng)最大凈空高度不超過9.0 m時，噴頭最大間距為3.7 m；當(dāng)最大凈空高度大于9.0 m時，噴頭最大間距為3 m。而噴頭與端墻的距離可按不小于100 mm且不大于噴頭最大間距的1/2確定。

（3）刪除了ESFR自動噴水滅火系統(tǒng)采用貨架內(nèi)置灑水噴頭的布置方式，原因是ESFR噴頭在其允許最大凈空高度內(nèi)，可不設(shè)置貨架內(nèi)置噴頭。規(guī)范不推薦采用頂板下布置ESFR噴頭＋貨架內(nèi)置噴頭的布置方式。當(dāng)最大凈空高度或最大儲物高度超過“規(guī)范”表5.0.5的規(guī)定時，應(yīng)按照“規(guī)范”5.0.4條和5.0.8條的規(guī)定布置，即頂板層噴頭的設(shè)計參數(shù)按“規(guī)范”5.0.4條相應(yīng)表格的規(guī)定選取，貨架內(nèi)噴頭的布置則執(zhí)行“規(guī)范”5.0.8條的規(guī)定。

2.3 特殊應(yīng)用噴頭

倉庫型特殊應(yīng)用噴頭為本次“規(guī)范”修訂新增的一種噴頭類型，廣義上講，其屬于標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)噴頭范疇，因此其與ESFR噴頭的最大區(qū)別是不僅可用于濕式系統(tǒng)，還可用于干式及預(yù)作用系統(tǒng)，但其最大保護(hù)高度、最大儲物高度以及保護(hù)的儲物范圍等較ESFR小，且其用于干式或預(yù)作用系統(tǒng)與濕式系統(tǒng)時屬于完全不同的設(shè)計理念，從噴頭選型、動作溫度、開放數(shù)量等均與濕式系統(tǒng)有較大的差別。考慮到該類噴頭在我國的應(yīng)用尚不成熟，“規(guī)范”僅規(guī)定了其應(yīng)用于濕式系統(tǒng)的基本參數(shù)，下一步需開展其用于干式、預(yù)作用系統(tǒng)的設(shè)置技術(shù)研究。

基于上述分析，“規(guī)范”對于倉儲建筑頂板層噴頭的選型建議如表2所示。

“規(guī)范”規(guī)定，在不設(shè)置貨架內(nèi)噴頭的情況下，3種噴頭的最大保護(hù)高度分別是9.0 m、13.5 m和12.0 m；而當(dāng)設(shè)置貨架內(nèi)置噴頭時，應(yīng)按照“規(guī)范”5.0.4條規(guī)定執(zhí)行，且倉庫的最大凈空高度不受限制。

3.1 貨架的布置要求

貨架內(nèi)噴頭的設(shè)置除了與凈空高度和儲物高度有關(guān)外，還取決于頂板層噴頭的選型以及貨架內(nèi)部是否有實(shí)層擋板，如果貨架內(nèi)有實(shí)層擋板，則實(shí)層擋板會嚴(yán)重阻擋頂板層噴頭的噴水，因此應(yīng)在每層實(shí)層擋板的下方均設(shè)置貨架內(nèi)噴頭。

通常，對于設(shè)置貨架內(nèi)噴頭的倉庫，貨架之間應(yīng)留有不小于150 mm的煙道間隔，煙道間隔分為縱向煙道間隔（垂直于走道）和橫向煙道間隔（平行于走道），該煙道間隔有2個作用，一是發(fā)生火災(zāi)時的熱煙氣流通過該空間向上擴(kuò)散，以驅(qū)動噴頭及時動作，二是頂板層噴頭的灑水通過該空間噴灑至著火貨物的表面。因此，當(dāng)儲物高度超過7.6 m時，雙排貨架必須設(shè)置縱向煙道間隔。

3.2 貨架內(nèi)噴頭設(shè)置要求

設(shè)置貨架內(nèi)噴頭是貨架火災(zāi)最有效的應(yīng)對方式之一，彌補(bǔ)了頂板層噴頭啟動時間長的缺陷，在較小的火災(zāi)下啟動并實(shí)施滅火，對建筑物的高度沒有限制且不受屋面頂板坡度的影響。但也具有貨架布置受限以及易造成機(jī)械性損傷等缺陷。因此，如果建筑高度和儲物高度符合僅在頂板層設(shè)置噴頭保護(hù)的條件，應(yīng)首選頂板層噴頭進(jìn)行保護(hù)，只有頂板層噴頭設(shè)置受限時，才會選擇增設(shè)貨架內(nèi)噴頭的設(shè)置方式。

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，貨架內(nèi)噴頭的濺水盤盡量與層板的表面齊平或略低。貨架內(nèi)噴頭通常應(yīng)布置在貨架的內(nèi)部，即在貨架的水平投影范圍內(nèi)。對于雙排貨架或多排貨架，通常布置在縱向煙道間隔和橫向煙道間隔（即貨物之間形成的通透空間）的交叉處，對于單排貨架，如果其靠墻布置且與墻的距離不超過300 mm時，噴頭可布置在貨架外部，且與貨架側(cè)面的偏移距離不超過150 mm，與煙道間隔交叉處的距離不超過75 mm（見圖3）。

圖3 單、雙排貨架時貨架內(nèi)噴頭的布置

Fig.3 Arrangement of nozzles in shelves with single and double rows of shelves

倉儲建筑自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)需考慮的因素較多，其與民用建筑系統(tǒng)設(shè)計的最大區(qū)別就是根據(jù)噴頭類型設(shè)計系統(tǒng)。因此，設(shè)計人員應(yīng)綜合考慮上述因素，選擇適宜的系統(tǒng)類型及噴頭類型，以提高倉儲建筑的消防安全水平。