1 问题的引出

某物流仓库耐火等级为一级, 单层钢结构, 建筑高度11 m, 建筑面积16 000 m2, 储存食品添加剂, 火灾危险性分类为丙类, 划分为3个防火分区:防火分区一建筑面积5 000 m2, 防火分区二建筑面积6 000 m2, 防火分区三建筑面积5 000 m2, 如图1所示。

图1 物流仓库平面布置图 

仓库配置自动喷水灭火系统全保护, 设置空气采样烟雾探测火灾自动报警系统等消防设施。由于近年夏季的持续高温炎热天气, 货品储存环境受到较大影响, 应客户要求, 将现物流仓库防火分区一改建为20℃的恒温库。即在原仓库内用金属夹心保温板搭建一个装配式冷库, 采用室外氟制冷机组控制室内温度, 并在室内采用加湿机控制湿度。改建后形成了“库中库”构造, 给消防设计的规范适用性造成一定障碍。

2 恒温库的火灾危险性

恒温库是随着冷库业的发展而出现的一个多库温需求分支, 又称为高温冷库, 冷库具有的火灾危险性在恒温库中均有体现。

GB 50072-2010《冷库设计规范》 (以下简称“冷规”) 指出, 国内外冷库建筑的火灾事故大多发生在新建和大修施工中, 在正常生产过程中发生火灾的冷库少有报道, 其原因主要是正常使用期间工作人员极少, 无火源引入。

在投产后发生的冷库火灾事故案例中发现, 电气故障引发的保温材料起火是一个威胁冷库安全的较大隐患。“冷规”在电气专业上做了加强防护的规定, 如第7.3.6条、第7.3.9条。其规定均是以往经验教训的总结, 但对于现有工程的指导不够完整。GB 50016-2014 (2018年版) 《建筑设计防火规范》 (以下简称“建规”) 在电气防火方面要求更为严格, 如第6.7.11条规定。

恒温库的实际使用方式介于冷库与丙类仓库之间, 在构造上面与冷库相近, 在仓储布置以及人员出入方面与丙类仓库相似。因此, 其在防火方面应当两者兼顾, 既要符合“冷规”的规定, 也要符合“建规”的规定, 特别是电气防火方面需更加重视, 这是因为电气线路和设备常与可燃的保温材料贴近。

3 防火分区

3.1 物流仓库的防火分区

该物流仓库于2010年竣工, 此时应遵循的规范为2006年版“建规”, 该版规范没有对物流建筑专门作出规定, 其关于仓库防火的规定为一、二级丙类2项单层仓库每座仓库的最大允许占地面积和每个防火分区的最大允许建筑面积为6 000 m2和1 500 m2, 仓库内设置自动灭火系统时, 每座仓库最大允许占地面积和每个防火分区最大允许建筑面积可按规范第3.3.2条的规定增加1.0倍。而GB 51157-2016《物流建筑设计规范》 (以下简称“物规”) 在2016年12月1日开始施行, 这使当时的物流仓库没有国家规范可依, 只能依据“建规”中关于丙类仓库的规定, 即防火分区最大允许建筑面积为3 000 m2, 无法满足物流仓库建设规模的需求。

为了保障上海市大型物流仓库的消防安全, 根据国家有关法律法规和消防技术规范, 上海市消防总队制定了《上海市大型物流仓库消防设计若干规定》 (沪消[2006]303号) , 该规定可视为“建规”的补充。根据该规定, 单层仓库的防火分区建筑面积不应大于6 000 m2, 与此同时还对灭火救援设施、消防设施以及建筑防火的其他方面作了更为严格的限定。

修订后的2018年版“建规”第3.3.10条专门对物流建筑的防火设计作了规定, 特别对部分储存区的面积进行了放宽。根据现行“建规”, 该物流仓库防火分区最大允许建筑面积和最大允许占地面积为6 000、24 000 m2。

3.2 规范间的协调性

“物规”是规范物流建筑设计的一本专业规范, 第15章专门规定了在物流建筑中消防设计应遵守的条款。“建规”仅有第3.3.10条对物流建筑的防火分区面积作了规定。

两规范间的原则是一致的。总体来看, 作业型的物流建筑防火分区按照厂房的规定进行划分, 存储型的物流建筑按照仓库的规定进行划分。为适应物流生产向大型化、自动化方向的发展, 在确保消防安全的条件下, 两规范分别规定了可以放宽防火分区面积的内容, 放宽均以“建规”中厂房和仓库的防火设计为基础。“建规”第3.3.10条放宽了储存区的防火分区最大允许建筑面积, 为现有设置自动灭火系统的仓库的防火分区最大允许建筑面积的2.0倍。“物规”第15.3.1条放宽了布置密集自动分拣系统设备的区域的作业型物流建筑的最大允许防火分区建筑面积, 为现有设置自动灭火系统的厂房的防火分区最大允许建筑面积的2.0倍。

由于规定分别出自不同的规范, 给消防设计带来不便。如对于丙类2项物品储存区占地面积超过“建规”对仓库的占地面积规定时, 应采取的消防措施是在“物规”上提出的采用防火通道分隔。

3.3 恒温库的防火分区

由物流仓库改建的恒温库在围护结构的隔热保温以及制冷工艺上与冷库一致, 故在防火分区最大允许建筑面积上应适用“冷规”的规定。一、二级耐火等级单、多层冷藏间的最大允许占地面积和防火分区面积分别为7 000、3 500 m2。“冷规”指出, 由于冷库内每个防火分区的建筑面积已经相较于丙类仓库进行了较大调整, 故在防火分区内设置了自动灭火系统后, 其最大允许建筑面积也不能增加。

因此, 对于防火分区一改建为恒温库, 应增加一个防火分区, 建议在中间部位增设一道防火墙, 在原防火分区一形成2个恒温库。

4 保温材料

冷库建筑工程中投资最大的部分, 主要是隔热层工程部分。20世纪80年代以前, 冷库常用的隔热材料有稻壳、软木、炉渣和膨胀珍珠岩等。随着新型保温材料迅速发展, 岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料 (EPS、XPS) 和聚氨酯泡沫塑料等越来越广泛使用。

从材料的燃烧性能上来看, 一般无机保温材料认定为A级保温材料, 有机保温材料的燃烧性能因材质特点和生产中工艺、原材料配比的变化, 会导致材料或制品的燃烧性能发生较大变化, 这些材料的燃烧性能需通过检测确定, B1～B3级均有。常见保温材料的燃烧性能及导热系数, 见表1所示。

目前, 装配式冷库中使用的金属面隔热夹芯板芯材多为有机保温材料。

表1 各种保温材料的燃烧性能等级及导热系数  

不同结构形式的冷库其适用的设计规范不同, 但对于保温材料耐火性能上规定是近似的。“冷规”规定, 库房的隔热材料宜为难燃或不燃材料。SBJ 19-2009《室外装配冷库设计规范》规定, 库房的隔热材料应为难燃材料或不燃材料, 金属面隔热夹芯板的燃烧性能等级应达到B1级。SB/T 10797-2012《室内装配式冷库》规定, 对隔热夹芯板的阻燃性能要求应符合国家消防安全标准, 并提供有效的证明材料。

改建后形成的“库中库”构造在宏观上非常类似于建筑增加了内保温系统, “建规”在保温材料的选用上规定宜采用燃烧性能为A级的保温材料, 不宜采用B2级保温材料, 严禁采用B3级保温材料。对采用内保温系统的建筑在保温材料的选用上作了限制, 对于其他场所, 应采用低烟、低毒且燃烧性能不低于B1级的保温材料。

为了防止火灾的蔓延, 恒温库内不应采用燃烧性能为B2级或以下的保温材料, 而应积极采用燃烧性能为B1级或A级的保温材料, 当采用B1级的保温材料时, 要加强构造防火措施。

5 消防设施的设置

5.1 火灾自动报警系统

“冷规”不建议在冷库的冷藏间内设置火灾自动报警系统。但是, 张兵从冷库功能的多样化、冷库的火灾特点、联动控制的需要、早期火灾发现和及时组织疏散的需要出发, 建议有条件的大中型冷库建筑均应设置火灾自动报警系统。

恒温库的围护结构隔绝了室内与室外的气流与光线, 相对于室外为一密闭空间, 平时仅有周期性巡检的少量工作人员, 存放的物资价值昂贵, 一旦发生初起火灾外界不容易发现, 为了防止火灾的蔓延扩大, 宜设置火灾自动报警系统。在火灾探测器的选择上, 根据GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》, 宜选择吸气式感烟火灾探测器 (空气采样探测系统) , 也可选择点型感烟火灾探测器, 但不宜选择感温火灾探测器。恒温库是一个室内温度与湿度被制冷机组控制的环境, 初起火灾产生的烟气在气流作用下可以被感烟火灾探测器探测, 但温度被调节, 因此感温探测器无法及时响应。

空气采样探测系统是一种采用主动吸气探测方式的高灵敏度感烟火灾探测报警系统, 通过敷设在被保护空间的采样管网抽取现场的空气样本, 能够快速准确地给出多级火灾预警信息。按照早发现、早控制的预防对策, 建议恒温库内设置具有早期火灾探测功能的火灾自动报警系统, 以及时提醒工作人员进行处置。

5.2 喷淋与排烟等

恒温库内部布置常与货架式储物仓库一样采用多层货架, 空间大, 火灾荷载大, 在灭火系统的设置上, 恒温库应主要遵守“建规”中关于丙类仓库的规定。根据GB50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》环境温度要求, 应采用湿式系统。

在是否设置排烟系统的问题上, “建规”规定占地面积大于1 000 m2的丙类仓库应设置排烟设施, “冷规”没有对库房给出规定, 仅对制冷机房的通风设计提出了要求。事实上, 冷库要设置排烟系统非常困难, 而且可能破坏保温隔热系统。陈诚提出了可以考虑的方法, 如合用屋面冷风机进行排烟, 采用厚型易熔采光带作用辅助排烟设施。

“建规”在自动灭火系统与排烟系统的设置上, 没有明确规定二者之间的协同工作关系, 若设计不周可能引发系统缺陷。例如, 当仓库顶部设置排烟设施时, 若排烟窗过早开启, 可能降低烟气温度, 导致自动喷水灭火系统喷头延迟启动以及开启数量不足。

张伟分析了冷库的排烟设计, 由于排烟口不但跑冷还会产生凝结水, 将使冷库不能正常使用, 国内外现有冷库均没有设置排烟设施, 鉴于以上原因, 认为冷库内不适宜设置排烟设施, 而大型物流仓库都设有排烟系统, 改建后在保温板与楼板屋面板之间保留原有排烟系统, 可以更好地起到排烟效果。

对于安装了早期抑制快速响应喷头的场所, FM标准认为自动排热/排烟装置费用昂贵, 效果适得其反, 不建议安装。如果必须安装排热/排烟装置, 宜用手动控制, 理由是初期火灾烟热气流过早地被抽走会影响喷头动作速度, 排烟系统宜在喷头动作后启动, 即灭火后将烟排掉。

恒温库内的火灾风险防范主要着眼于保护货物, 应以早期灭火为主, 排烟为辅。

6 结论与建议

(1) 恒温库的防火分区面积最大不应超过3 500 m2。

(2) 恒温库的保温材料燃烧性能不应低于B1级。

(3) 恒温库内建议设置具有早期火灾探测功能的火灾自动报警系统。

(4) 恒温库内应设置自动灭火系统, 可不设置排烟系统。