：：滅火系統(tǒng)設(shè)計ｊ

對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，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模擬軟件對倉庫火災(zāi)發(fā)展的運動過程進(jìn)行模擬。利用計算機(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(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)果對比分析，為電子類產(chǎn)品倉庫自動滅火系

統(tǒng)設(shè)計提出相應(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：Ｘ９２４．４，ＴＵ２４９，ＴＵ８９

文獻(xiàn)標(biāo)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(zāi)５１５起。經(jīng)濟(jì)損失達(dá)１７００萬余元。２００６年２月２６日１５時５７分，某電子廠房內(nèi)電子半成品倉庫發(fā)生火災(zāi)，消防隊救援力量于１６時０６分趕到現(xiàn)場，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（先后調(diào)派９輛消防車、４３名官兵趕赴現(xiàn)場撲救）全力撲救，于當(dāng)日２１時撲滅，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

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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(nèi)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(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)濕式自動噴淋系

統(tǒng)動作之后火災(zāi)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(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

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

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，一級耐火

等級，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)場景設(shè)計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(shè)計火災(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(dǎo)率為０．８８。

（２）水噴淋參數(shù)�？焖夙憫�(yīng)早期抑制噴頭，噴頭工

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

ｍ。

２．２倉庫火災(zāi)發(fā)展的場模擬

場模擬能細(xì)致描述火災(zāi)中的燃燒、流動和傳熱過程，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的場模擬軟件，主要用于分析火災(zāi)中煙氣與熱的運動

８９５

過程。筆者針對設(shè)定的一個火災(zāi)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(zāi)發(fā)展趨勢進(jìn)行數(shù)值模擬。

場模擬首先要細(xì)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(zāi)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(yù)作用噴淋系統(tǒng)火勢蔓延橫截面圖（３７０

ｓ）

圖７安裝預(yù)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(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)果與消防隊接警后９

ｍｉｎ到達(dá)現(xiàn)場、倉庫已進(jìn)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(zāi)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(shè)施產(chǎn)生較大影響。從圖６和圖７可以看出，倉庫預(yù)作用自動噴淋滅火系統(tǒng)正常啟動的情況下，并假設(shè)充水時間為３６０ｓ，火災(zāi)發(fā)生后３６０Ｓ水噴淋滅火系統(tǒng)啟動，約４５０８火災(zāi)被撲滅。由于水噴淋的延遲啟動，火災(zāi)被撲滅在中期階段，頂棚煙氣溫度約為１１０℃，對人員和貨物設(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)對實驗數(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，對倉庫造成極其嚴(yán)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(zāi)最大熱釋放速率為２ＭＷ，噴淋的及時啟動阻止了火災(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，水噴淋啟動的延遲使得火災(zāi)規(guī)模擴(kuò)大，但啟

動后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(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)屋面層的時間較長，感煙探測器很難準(zhǔn)確地探測到火災(zāi)煙氣，尤其是在我國關(guān)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(shè)置可靠的、誤報率低的自動噴水滅火系統(tǒng)，實現(xiàn)全保護(hù)是倉庫消防設(shè)施設(shè)計的關(guān)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(zāi)火勢發(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(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，對控制火勢具有顯著作用，并且未造成較大的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失。３結(jié)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(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，消防隊盡管及時趕到，但是較大的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失已經(jīng)無法避免。