：：滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)ｊ

對(duì)某大型倉庫噴淋系統(tǒng)的設(shè)置優(yōu)化分析

曹

奇１，王

輝１’２

（１．蘇州市消防支隊(duì)，江蘇蘇州２１５０００；２．西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院，陜西西安７１００５５）

擅要：采用ＦＤＳ模擬軟件對(duì)倉庫火災(zāi)發(fā)展的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行模擬。利用計(jì)算機(jī)求解火災(zāi)過程中狀態(tài)參數(shù)的空間分布及其隨時(shí)間變化趨勢(shì)。主要研究該倉庫在無噴淋系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)正常運(yùn)行、干式預(yù)作用噴淋滅火系統(tǒng)三種情況下的煙氣、火災(zāi)蔓延和熱釋放速率結(jié)果對(duì)比分析，為電子類產(chǎn)品倉庫自動(dòng)滅火系

統(tǒng)設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的解決方案

關(guān)鍵詞：倉庫；噴淋系統(tǒng)；數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：Ｘ９２４．４，ＴＵ２４９，ＴＵ８９

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ｂ

文章編號(hào)：１００９—００２９（２００８）１２—０８９５～０３

２００５年以來，蘇州市共發(fā)生物資倉儲(chǔ)場(chǎng)所火災(zāi)５１５起。經(jīng)濟(jì)損失達(dá)１７００萬余元。２００６年２月２６日１５時(shí)５７分，某電子廠房內(nèi)電子半成品倉庫發(fā)生火災(zāi)，消防隊(duì)救援力量于１６時(shí)０６分趕到現(xiàn)場(chǎng)，到達(dá)后倉庫內(nèi)濃煙滾滾，進(jìn)入全面燃燒階段，經(jīng)過消防隊(duì)（先后調(diào)派９輛消防車、４３名官兵趕赴現(xiàn)場(chǎng)撲救）全力撲救，于當(dāng)日２１時(shí)撲滅，火災(zāi)造成較大經(jīng)濟(jì)損失。通過此案例可以看出。

Ｆｉｒｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅ

ｗｏｒｋｓｈｏｐｉｎＩｎｎｅｒ

Ｍｏｎｇｏｌｉａ

ＹＩＬＩ

ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣＯ．，ＬＴＤ．

ＰＡＮＧＪｉ—ｈｕａ

（Ｉｎｎｅｒ

Ｍｏｎｇｏｌｉａ

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Ｈｏｈｈｏｔ０１００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ＂Ｔｈｅｒｅａｒｅ

ｍａｎｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｎ

ｂｕｉｌｄｉｎｇｆｉｒｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄ

ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｅｔｙｌｅｎｅｗｏｒｋｓｈｏｐ

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ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

ｄｅｓｉｇｎ

作者簡介：龐集華（１９７７一），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，內(nèi)蒙古自治區(qū)消防總隊(duì)建審處工程師，碩士，主要從事工業(yè)及民用建筑審核、安全檢查及驗(yàn)收工作，內(nèi)蒙古呼和浩特市回民區(qū)新華橋北街１６號(hào)，０１００５０。

收稿日期：２００８一０７—２５

港防科學(xué)與技術(shù)２００８年１２月第２７卷第１２期

萬方數(shù)據(jù)

倉庫的安全問題尤為突出和重要。但許多電子廠商不愿意在廠房內(nèi)安裝自動(dòng)水噴淋系統(tǒng)，擔(dān)心安裝噴淋系統(tǒng)后，一旦發(fā)生誤噴或泄漏的情況會(huì)給廠家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

筆者以該電子廠房火災(zāi)為例，用數(shù)值模擬的方法模擬了此次火災(zāi)的發(fā)展過程，并假設(shè)濕式自動(dòng)噴淋系

統(tǒng)動(dòng)作之后火災(zāi)發(fā)展的過程，并針對(duì)濕式自動(dòng)噴淋的不足，提出了電子類倉庫宜采用預(yù)作用系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并就其滅火效果進(jìn)行了深入的探討，為今后電子類倉

庫的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。１工程概況及場(chǎng)景設(shè)計(jì)

模擬發(fā)生火災(zāi)建筑是一座三層高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物，建筑面積為３７

８８０

ｍ２，高２０．５ｍ，一級(jí)耐火

等級(jí)，作為車間、辦公樓、倉庫使用。建筑內(nèi)安裝了消火栓系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，并且配備了滅火器。起火倉庫分為電子倉庫和塑膠倉庫，其面積分別為２４６．４

ｍ２、

２０３０

ｍ２，二者之間進(jìn)行了簡單分隔，發(fā)生火災(zāi)時(shí)該倉

庫內(nèi)堆積了大量的手機(jī)半成品和ＩＣ料等電子產(chǎn)品。２倉庫火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)２．１．參數(shù)設(shè)置

參數(shù)設(shè)置包括空間環(huán)境溫度、建筑內(nèi)物品的燃燒特性類型、滅火系統(tǒng)的影響、煙氣性質(zhì)、障礙物的影響（如擋煙垂壁）、模擬時(shí)間、網(wǎng)格劃分（計(jì)算精確度）、測(cè)

量的數(shù)據(jù)的類型及位置（數(shù)據(jù)采集）、設(shè)計(jì)火災(zāi)。

（１）物性參數(shù)。物性參數(shù)的設(shè)定參考美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ

ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔａｎｄａｒｄｓａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）的物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，貨物參考的是塑料物性參數(shù)：點(diǎn)燃溫度為３７０℃，燃燒熱為４００００

ｋＪ／ｋｇ，燃

燒時(shí)的熱釋放速率為５００ｋｗ／ｍ２；墻壁材料參考的是

混凝土物性參數(shù)：熱導(dǎo)率為０．８８。

（２）水噴淋參數(shù)。快速響應(yīng)早期抑制噴頭，噴頭工

作壓力０．３４ＭＰａ，響應(yīng)時(shí)間指數(shù)ＲＴＩ為２８。噴頭間距為３．３

ｍ。

２．２倉庫火災(zāi)發(fā)展的場(chǎng)模擬

場(chǎng)模擬能細(xì)致描述火災(zāi)中的燃燒、流動(dòng)和傳熱過程，是研究火災(zāi)過程的重要方法。ＦＤＳ（Ｆｉｒｅ

Ｄｙｎａｍｉｃｓ

Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）是ＮＩＳＴ開發(fā)的一種燃燒過程中流體流動(dòng)的場(chǎng)模擬軟件，主要用于分析火災(zāi)中煙氣與熱的運(yùn)動(dòng)

８９５

過程。筆者針對(duì)設(shè)定的一個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景和確定的參數(shù)，采用ＦＤＳ４．０６軟件對(duì)倉庫的煙氣流動(dòng)、火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行數(shù)值模擬。

場(chǎng)模擬首先要細(xì)化整個(gè)計(jì)算空間，由于倉庫的空間非常大，而著火區(qū)域相對(duì)來說很小，計(jì)算時(shí)既要考慮到運(yùn)算時(shí)間不能太長，又要真實(shí)地反映出著火區(qū)域的狀態(tài)，為此，采取了如下的網(wǎng)格劃分方式：網(wǎng)格劃分為

０．５

ｍ的立方體網(wǎng)格，在火源附近區(qū)域加密網(wǎng)格，網(wǎng)格

劃分為０．２５ｍ×０．２５ｍ×０．１ｍ的長方體網(wǎng)格�？偩W(wǎng)

格數(shù)量為１

８２６

６９６個(gè)。圖１給出了倉庫場(chǎng)景示意圖。圖

２至圖７分別給出了３種情形下的火勢(shì)蔓延和溫度分布情況。

圖１

倉庫火災(zāi)場(chǎng)景示意圖

圖２倉庫無水噴淋系統(tǒng)時(shí)的火蔓延橫截面圖（５１８Ｓ）

圖３倉庫無水噴淋系統(tǒng)時(shí)的溫度分布橫截面圖（５１８ｓ）

８９６

萬方數(shù)據(jù)

圈４安裝濕式自動(dòng)噴淋系統(tǒng)倉庫煙粒子濃度分布圖‘１３５８’

圈５安裝濕式自動(dòng)噴淋系統(tǒng)倉庫溫度場(chǎng)分布截面圖（２００ｓ）

圖６安裝預(yù)作用噴淋系統(tǒng)火勢(shì)蔓延橫截面圖（３７０

ｓ）

圖７安裝預(yù)作用噴淋系統(tǒng)溫度場(chǎng)分布截面圖（４５０

ｓ）

從圖２和圖３可以看出，在無噴淋系統(tǒng)情況下，火Ｓ時(shí)已有大約４００ｍ２區(qū)域溫度超０００

ｍ２區(qū)

ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２００８，Ｖｏｌ

２７?Ｎｏ．１

２

災(zāi)很快進(jìn)入轟燃階段，過火面積迅速增大，且頂棚煙氣溫度迅速升高，５１８過６００℃，煙氣充滿整個(gè)倉庫，倉庫內(nèi)大量１

域內(nèi)的貨物已經(jīng)被引燃，模擬結(jié)果與消防隊(duì)接警后９

ｍｉｎ到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)、倉庫已進(jìn)入全面燃燒階段的實(shí)際情況相符。從圖４和圖５可以看出，倉庫濕式自動(dòng)噴淋系統(tǒng)正常啟動(dòng)的情況下，火勢(shì)得到了很大程度的抑制，火災(zāi)被撲滅在初期階段，頂棚煙氣溫度較低，不會(huì)對(duì)人員和貨物設(shè)施產(chǎn)生較大影響。從圖６和圖７可以看出，倉庫預(yù)作用自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)正常啟動(dòng)的情況下，并假設(shè)充水時(shí)間為３６０ｓ，火災(zāi)發(fā)生后３６０Ｓ水噴淋滅火系統(tǒng)啟動(dòng)，約４５０８火災(zāi)被撲滅。由于水噴淋的延遲啟動(dòng)，火災(zāi)被撲滅在中期階段，頂棚煙氣溫度約為１１０℃，對(duì)人員和貨物設(shè)施產(chǎn)生的高溫危害較為嚴(yán)重，但是過火面積僅為無噴淋系統(tǒng)情況的１／８，損失較小。

經(jīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出，在無噴淋系統(tǒng)情況下，火災(zāi)發(fā)展最大熱釋放速率為１２０Ｍｗ。因此，在該倉庫中，若無噴淋滅火系統(tǒng)，則著火時(shí)火災(zāi)規(guī)模持續(xù)迅速擴(kuò)大，直至發(fā)展到轟燃的猛烈階段，對(duì)倉庫造成極其嚴(yán)重的損壞。噴淋啟動(dòng)的情況下，倉庫火勢(shì)得到了很大抑制，火災(zāi)最大熱釋放速率為２ＭＷ，噴淋的及時(shí)啟動(dòng)阻止了火災(zāi)規(guī)模的進(jìn)一步發(fā)展，并可以迅速滅火。在預(yù)作用噴淋系統(tǒng)的控制下，倉庫火災(zāi)最大熱釋放速率為

２５

Ｍｗ，水噴淋啟動(dòng)的延遲使得火災(zāi)規(guī)模擴(kuò)大，但啟

動(dòng)后９０Ｓ火災(zāi)被撲滅可以避免火災(zāi)規(guī)模繼續(xù)發(fā)展到轟燃的猛烈階段，對(duì)控制火勢(shì)具有顯著作用。２．３討論與分析

倉庫大多采取貨架堆放形式，一旦火災(zāi)發(fā)生在低位貨架，或者是雙排貨架和多排貨架的中間，煙氣由于貨架和貨物的阻擋，到達(dá)屋面層的時(shí)間較長，感煙探測(cè)器很難準(zhǔn)確地探測(cè)到火災(zāi)煙氣，尤其是在我國關(guān)于倉庫場(chǎng)所自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的選型沒有做出明確規(guī)定的情況下，設(shè)置可靠的、誤報(bào)率低的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全保護(hù)是倉庫消防設(shè)施設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

通過對(duì)比三種情況可以看出，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)無法動(dòng)作或未安裝情況下，倉庫火災(zāi)火勢(shì)發(fā)展非常迅速，規(guī)�？赡苓_(dá)到１２０ＭＷ，并且快速地進(jìn)入充分燃燒階段。這樣的情況下，火災(zāi)會(huì)隨著熱煙氣的流動(dòng)蔓延到整個(gè)倉間甚至全部倉庫；安裝噴淋系統(tǒng)并且正常啟動(dòng)的情況下，熱釋放速率較低，最大僅有２Ｍｗ，并且過火面積較小，對(duì)遏制火災(zāi)損失具有較明顯的效果；安裝預(yù)作用噴淋系統(tǒng)情況下，盡管過火面積和熱釋放速率較安裝噴淋系統(tǒng)情形下要大，但比無噴淋系統(tǒng)情況下要小得多，尤其是噴淋系統(tǒng)啟動(dòng)后９０Ｓ火災(zāi)被撲滅可以避免火災(zāi)繼續(xù)發(fā)展到轟燃的猛烈階段，對(duì)控制火勢(shì)具有顯著作用，并且未造成較大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。３結(jié)論和建議

（１）對(duì)于高附加值的電子類倉庫，如果不安裝自動(dòng)

消防科學(xué)與技術(shù)２００８年１２月第２７卷第１２期

萬方數(shù)據(jù)

噴水滅火系統(tǒng)，一旦發(fā)生火災(zāi)損失將會(huì)十分嚴(yán)重。從該電子倉庫火災(zāi)案例來看，火災(zāi)發(fā)生１０ｍｉｎ左右，火災(zāi)已經(jīng)進(jìn)入充分燃燒階段，消防隊(duì)盡管及時(shí)趕到，但是較大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失已經(jīng)無法避免。