高架立体仓库电气消防设计解决方案

王佳

（广东建青工程勘察设计咨询有限公司）

随着国内的经济快速发展，带动国民经济水平的提高，在一定程度上对建筑行业发展起到了推动作用，现在常规的建筑物不能满足经济快速发展带来的生产和存储要求，而近几年无人智能高架仓库的出现，解决了很多物流和仓储的在效率上和人力成本的难题，由于现行国家工程建设消防技术标准对无人智能高架立体仓的防火设计没有明确的标准，大部分省市主管部门需组织专家评审会来定义当前方案是否可以实施。建筑在设计上当前存在一些设计难点，但在电气设计方面可以通过加强措施来预防和更早地发现火灾，现就单层自动化控制的无人智能高架立体仓电气消防设计展开论述。

由于智能化物流管理及配送系统的发展理念已开始为愈来愈多的中小企业所认同，并且现代中小企业大规模、集约性生产方式的发展，智能化立体仓库的优势现已为愈来愈多的国内外公司所认可，并日渐作为公司内在物流管理特别是其构建现代物流配送体系中必要的一部分，作为评价公司物流管理运营与技术水平的重要依据。未来中国自动化物流系统项目将日益增加，自动化立体仓库也将获得应用，其在现代物流系统当中的战略地位将进一步提高，市场空间也将日益扩大乃至呈现成倍增长。

该工程占地面积为11983㎡，建筑面积为20184㎡，地上3层，建筑消防高度为23.3m。该项目火灾危险性类别均为丙类，仓库均为钢结构体系，一级耐火等级，仓库的主货库为库架高达20m的高架库，每个防火分区的长度为116m，库内遮挡范围大，货架之间通道空间狭小。我国现有建筑防火设计标准相关规定，货架的层高超过7m的机械化或自动化管理的高层库将界定为高层仓库或立体仓。本高架仓库用于配送或存储货物，通过机械自动化分拣和存取，货架高度就高达20m，存放的货物的密度很大。

本次主要论述的无人智能高架立体仓是存放采用包装纸箱包装的床垫，主货库为无人自动化存取库房。库房有纸箱等大量的可燃物，堆积床垫货物密度高，一旦发生火灾，将很快烧毁大量货物。除了可燃物外，库房内还有大量电气设备，很多库房内发生的火灾是由照明灯具和电气线路故障引起，对火灾探测器的设置、照明及配电线路的保护要引起高度的重视[1]。在设计时应该充分考虑如何通过电气消防设计合理以及安全可靠性，使电气消防措施在预防火灾和火灾预警的作用充分发挥出来。

5.1 消防电源及配电线缆

5.1.1消防配电

消防用电设备采用专用的供电回路，在低压出线端就与非消防用电分开配电回路，配电箱独立设置，火灾时非消防电源线路不会影响到消防电源线路，在火灾时能准确切掉与消防无关的电源，不会误切消防电源。

5.1.2消防应急电源及用电负荷

本仓库的消防水泵、防排烟设施、应急照明及疏散指示标志等消防设施用电，按一级负荷要求供电。消防设备用电采用双回路电源供电，末端设自动切换装置。消防用电设备配电线路过负载保护仅作用于信号，不作用于跳闸。消防电源的可靠性是保障消防系统在火灾时是否还能正常运行，应急电源的选择应急柴油发动机作为备用电源，当市电失电时，自动投入发电机电源，设定起动总计时间不大于15s。备用应急消防电源的供电时间和容量应满足该建筑火灾延续时间内各消防用电设备的要求。另早期吸气式探测器等设施还配备UPS不间断电源，在发电机启动期间仍能保障自动报警系统的正常运作。

5.1.3配电线缆

消防设备的两路电源线路采用矿物绝缘类不燃性电缆或耐火型铜芯电缆，通过采用防火桥架或金属导管加以保护等措施来满足消防配电线路应满足火灾时连续供电的需要。考虑到仓库的高度空间及货架等因素，非消防用电负荷采用B级耐火线缆，明敷穿金属管或金属线槽保护。

5.2 视频监控

由于是无人仓库，火灾初期不易被人发现，设置视频安防监控系统非常有必要，仓库的视频安防监控进行无死角布控。其供电线路及视频传送线路通过穿金属管或金属材料线槽进行保护，金属线槽和金属管还应进行涂刷耐火漆等防火措施。设置视频监控不单单是为了防盗，火灾调查和火灾救援都能起到重大作用。视频监控系统主要特征，就是能即时或通过存储回看记录持续完整的火灾事件发生情况，相对于模拟或者其他的依据，真实完整的视频证明更有助于还原火灾事件原因。视频监控可以提供实时动态，利用监控视频管理系统在火灾事件发生过程中进行实时监控，当捕捉到有明火，可以及时发出警报，还可以把火灾的现场场景采用视频录像的技术手段记录还原真实的场景，有利于调查结果的科学性和正确性，救援人员可以通过监控视频查看现场的火情，可以制定更好的救援灭火方案，监控视频管理系统在持续的技术创新中高效完成了通信与监视的各种功用，真实、准确、高效运用到火灾事故研究中[2]。

5.3 照明灯具

仓库照明灯具应具有防爆，且不应布置在货架及可燃物的正上方，并设备用照明，备用照明的照度按正常照明的50%照度设置，备用照明采用自带蓄电池的灯具，应急工作持续时间大于30min。基于仓库的特点，50%备用照明可以确保停电检修、应急疏散，另外一个作用是可以在火灾切断普通电源时还可以给视频监控提供亮度。

5.4 应急照明及疏散指示标志

在检修人员快速疏散通道设置应急照明和疏散指示标志，考虑到仓库平时没有人员滞留，检修时才有人，检修人员对疏散路线和环境都比较熟悉，还有备用照明辅助，故没有在应急照明和疏散指示标志设计上加强。

5.5 电气火灾监控

建筑物内非消防用电设备设置电气火灾监控系统，其照明配电及无人机架配电线路设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器。层高大于12m的建筑物空间场所最主要的火灾事故隐患问题便是电气设备故障引起的，由照明配电线路出现故障而引发的火灾事故占电气设备火灾事故的10%左右[3]，此类建筑的屋顶普遍较高，发生火灾事故也比较隐蔽，一般的火灾探测器在其上面安装都比较困难，采用带有检测故障电弧功能的电气火灾监控探测器，可以精准判断每一相线上的正常电弧和故障电弧。检测到故障电弧时，发出声光报警，同时向监控设备发送报警信号，并且将故障点的位置信息传送至监控设备，定位故障的区域（见图1）。

图1 故障电弧电气火灾监控探测器设置

5.6 火灾探测器的选择

及时探测到火情并在火势尚在初期阶段即发出火警信号，并及早采取行动，对于有效控制火灾十分重要。过去大量火灾未能在初期阶段得到控制并酿成大火，大多与报警不及时和处置不当有关，以存储聚氨酯床垫为例。根据美国有关机构对床垫的燃烧试验（试验情况和数据见图2和图3）。从图2中可以发现，在燃烧的快速发展阶段，床垫火灾的增长速率与t2快速增长速率基本吻合（α=0.04689kW/s2），热释放速率的峰值约为736kW。

图2 床垫火灾试验照片

图3 床垫火灾热释放速率曲线

从上面的试验结果看，主货库内一旦发生火灾，其初期火灾发展相对较慢，纸箱被点燃后以中速火发展直至点燃箱内的床垫。一旦聚氨酯床垫引燃，火灾发展将比较迅速，进而转变为快速火。快速探测火灾初期是重中之重，结合空间的高度、遮挡情况和使用功能需要，早期吸气式感烟火灾探测器具有早期探测、灵活布置、采样方式多样化等特点，非常适合高架仓库火灾探测，可配合货架的高度及形式，在每列货架每2层(货架固定横梁)布置采样管，灵活布置采样管和开孔。红外线光束感烟探测器的特点是探测范围广，同样适用高大空间的探测，由于货架的遮挡，只能在高于货架的房顶下沿设置红外线光束感烟探测器，这样可以在货架高处起火也能迅速探测到火情。充分考虑到建筑高度以上的高大空间场所结构的特性及在产生火灾时火源位置、种类、安装功率等因素的风险和不确定性，火灾事故实体试验结果证明[3]，针对建筑物内初起的阴燃火，建筑高度达到的场合，有些阴燃火很难快速上升到楼顶部位，设置在货架的早期吸气式感烟火灾探测器更快探测到火灾，更有利于火灾的早期探测；
而红外线光束感烟探测器能在货架高位起火和照明线路起火时起到探测作用。

综上所述，建筑电气中的消防设计越来越复杂，也越来越重要。随着科技的进步，消防电气在建筑消防里将扮演重要的角色。本文通过无人自动化高架仓库设计实例对电气消防所采取的措施进行探讨，希望能给同行们带来帮助。