：：滅火系統(tǒng)設計ｊ

對某大型倉庫噴淋系統(tǒng)的設置優(yōu)化分析

曹

奇１，王

輝１’２

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

擅要：采用ＦＤＳ模擬軟件對倉庫火災發(fā)展的運動過程進行模擬。利用計算機求解火災過程中狀態(tài)參數(shù)的空間分布及其隨時間變化趨勢。主要研究該倉庫在無噴淋系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)正常運行、干式預作用噴淋滅火系統(tǒng)三種情況下的煙氣、火災蔓延和熱釋放速率結果對比分析，為電子類產品倉庫自動滅火系

統(tǒng)設計提出相應的解決方案

關鍵詞：倉庫；噴淋系統(tǒng)；數(shù)值模擬

中圖分類號：Ｘ９２４．４，ＴＵ２４９，ＴＵ８９

文獻標志碼：Ｂ

文章編號：１００９—００２９（２００８）１２—０８９５～０３

２００５年以來，蘇州市共發(fā)生物資倉儲場所火災５１５起。經(jīng)濟損失達１７００萬余元。２００６年２月２６日１５時５７分，某電子廠房內電子半成品倉庫發(fā)生火災，消防隊救援力量于１６時０６分趕到現(xiàn)場，到達后倉庫內濃煙滾滾，進入全面燃燒階段，經(jīng)過消防隊（先后調派９輛消防車、４３名官兵趕赴現(xiàn)場撲救）全力撲救，于當日２１時撲滅，火災造成較大經(jīng)濟損失。通過此案例可以看出。

Ｆｉｒｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅ

ｗｏｒｋｓｈｏｐｉｎＩｎｎｅｒ

Ｍｏｎｇｏｌｉａ

ＹＩＬＩ

ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣＯ．，ＬＴＤ．

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

收稿日期：２００８一０７—２５

港防科學與技術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安裝自動水噴淋系統(tǒng)，擔心安裝噴淋系統(tǒng)后，一旦發(fā)生誤噴或泄漏的情況會給廠家造成巨大的經(jīng)濟損失。

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

統(tǒng)動作之后火災發(fā)展的過程，并針對濕式自動噴淋的不足，提出了電子類倉庫宜采用預作用系統(tǒng)進行保護，并就其滅火效果進行了深入的探討，為今后電子類倉

庫的自動噴水滅火系統(tǒng)設計提供了理論依據(jù)。１工程概況及場景設計

模擬發(fā)生火災建筑是一座三層高的鋼筋混凝土結構建筑物，建筑面積為３７

８８０

ｍ２，高２０．５ｍ，一級耐火

等級，作為車間、辦公樓、倉庫使用。建筑內安裝了消火栓系統(tǒng)、火災報警系統(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

ｍ２，二者之間進行了簡單分隔，發(fā)生火災時該倉

庫內堆積了大量的手機半成品和ＩＣ料等電子產品。２倉庫火災場景設計２．１．參數(shù)設置

參數(shù)設置包括空間環(huán)境溫度、建筑內物品的燃燒特性類型、滅火系統(tǒng)的影響、煙氣性質、障礙物的影響（如擋煙垂壁）、模擬時間、網(wǎng)格劃分（計算精確度）、測

量的數(shù)據(jù)的類型及位置（數(shù)據(jù)采集）、設計火災。

（１）物性參數(shù)。物性參數(shù)的設定參考美國國家標準與技術研究所（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)：點燃溫度為３７０℃，燃燒熱為４００００

ｋＪ／ｋｇ，燃

燒時的熱釋放速率為５００ｋｗ／ｍ２；墻壁材料參考的是

混凝土物性參數(shù)：熱導率為０．８８。

（２）水噴淋參數(shù)�？焖夙憫�早期抑制噴頭，噴頭工

作壓力０．３４ＭＰａ，響應時間指數(shù)ＲＴＩ為２８。噴頭間距為３．３

ｍ。

２．２倉庫火災發(fā)展的場模擬

場模擬能細致描述火災中的燃燒、流動和傳熱過程，是研究火災過程的重要方法。ＦＤＳ（Ｆｉｒｅ

Ｄｙｎａｍｉｃｓ

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

８９５

過程。筆者針對設定的一個火災場景和確定的參數(shù)，采用ＦＤＳ４．０６軟件對倉庫的煙氣流動、火災發(fā)展趨勢進行數(shù)值模擬。

場模擬首先要細化整個計算空間，由于倉庫的空間非常大，而著火區(qū)域相對來說很小，計算時既要考慮到運算時間不能太長，又要真實地反映出著火區(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。圖１給出了倉庫場景示意圖。圖

２至圖７分別給出了３種情形下的火勢蔓延和溫度分布情況。

圖１

倉庫火災場景示意圖

圖２倉庫無水噴淋系統(tǒng)時的火蔓延橫截面圖（５１８Ｓ）

圖３倉庫無水噴淋系統(tǒng)時的溫度分布橫截面圖（５１８ｓ）

８９６

萬方數(shù)據(jù)

圈４安裝濕式自動噴淋系統(tǒng)倉庫煙粒子濃度分布圖‘１３５８’

圈５安裝濕式自動噴淋系統(tǒng)倉庫溫度場分布截面圖（２００ｓ）

圖６安裝預作用噴淋系統(tǒng)火勢蔓延橫截面圖（３７０

ｓ）

圖７安裝預作用噴淋系統(tǒng)溫度場分布截面圖（４５０

ｓ）

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

ｍ２區(qū)

ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２００８，Ｖｏｌ

２７?Ｎｏ．１

２

災很快進入轟燃階段，過火面積迅速增大，且頂棚煙氣溫度迅速升高，５１８過６００℃，煙氣充滿整個倉庫，倉庫內大量１

域內的貨物已經(jīng)被引燃，模擬結果與消防隊接警后９

ｍｉｎ到達現(xiàn)場、倉庫已進入全面燃燒階段的實際情況相符。從圖４和圖５可以看出，倉庫濕式自動噴淋系統(tǒng)正常啟動的情況下，火勢得到了很大程度的抑制，火災被撲滅在初期階段，頂棚煙氣溫度較低，不會對人員和貨物設施產生較大影響。從圖６和圖７可以看出，倉庫預作用自動噴淋滅火系統(tǒng)正常啟動的情況下，并假設充水時間為３６０ｓ，火災發(fā)生后３６０Ｓ水噴淋滅火系統(tǒng)啟動，約４５０８火災被撲滅。由于水噴淋的延遲啟動，火災被撲滅在中期階段，頂棚煙氣溫度約為１１０℃，對人員和貨物設施產生的高溫危害較為嚴重，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)對實驗數(shù)據(jù)分析可以看出，在無噴淋系統(tǒng)情況下，火災發(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)，則著火時火災規(guī)模持續(xù)迅速擴大，直至發(fā)展到轟燃的猛烈階段，對倉庫造成極其嚴重的損壞。噴淋啟動的情況下，倉庫火勢得到了很大抑制，火災最大熱釋放速率為２ＭＷ，噴淋的及時啟動阻止了火災規(guī)模的進一步發(fā)展，并可以迅速滅火。在預作用噴淋系統(tǒng)的控制下，倉庫火災最大熱釋放速率為

２５

Ｍｗ，水噴淋啟動的延遲使得火災規(guī)模擴大，但啟

動后９０Ｓ火災被撲滅可以避免火災規(guī)模繼續(xù)發(fā)展到轟燃的猛烈階段，對控制火勢具有顯著作用。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，到達屋面層的時間較長，感煙探測器很難準確地探測到火災煙氣，尤其是在我國關于倉庫場所自動噴淋系統(tǒng)的選型沒有做出明確規(guī)定的情況下，設置可靠的、誤報率低的自動噴水滅火系統(tǒng)，實現(xiàn)全保護是倉庫消防設施設計的關鍵。

通過對比三種情況可以看出，自動噴水滅火系統(tǒng)無法動作或未安裝情況下，倉庫火災火勢發(fā)展非常迅速，規(guī)�？赡苓_到１２０ＭＷ，并且快速地進入充分燃燒階段。這樣的情況下，火災會隨著熱煙氣的流動蔓延到整個倉間甚至全部倉庫；安裝噴淋系統(tǒng)并且正常啟動的情況下，熱釋放速率較低，最大僅有２Ｍｗ，并且過火面積較小，對遏制火災損失具有較明顯的效果；安裝預作用噴淋系統(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)啟動后９０Ｓ火災被撲滅可以避免火災繼續(xù)發(fā)展到轟燃的猛烈階段，對控制火勢具有顯著作用，并且未造成較大的經(jīng)濟財產損失。３結論和建議

（１）對于高附加值的電子類倉庫，如果不安裝自動

消防科學與技術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)生火災損失將會十分嚴重。從該電子倉庫火災案例來看，火災發(fā)生１０ｍｉｎ左右，火災已經(jīng)進入充分燃燒階段，消防隊盡管及時趕到，但是較大的經(jīng)濟財產損失已經(jīng)無法避免。