民用建筑火灾应急照明的设计实现

/民用建筑火灾应急照明的设计实现摘要本文列举了民用建筑中有关应急照明的法规要求、消防应急灯具的法规要求，进而提出了符合上述法规要求的设计实现方法。关键词应急照明、疏散照明、平安照明、备用照明、照度、消防应急照明灯、消防应急标记灯、转换时间、持续供电时间。1.法规及相关要求1.1 《建筑照明设计标准》GB50034-2004此标准是对建筑照明设计的总体要求，包括比照明种类的划分（第条）及照度标准值的要求（第5.4.2条）。1.2 《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）GB50045-95《建筑设计防火规范》GB50016-2006《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97《人民防空工程设计防火规范》（2001年版）GB50098-98《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008这几本规范对“有关消防的应急照明”（备用照明和疏散照明）的设置部位、照度、灯具提出要求。1.3 《消防平安标记》GB13495《消防应急灯具》GB17945 这两本国标对“有关消防的应急照明”的灯具提出产品制造、检验等方面的要求。2.简洁混淆的两组概念“应急照明”和“消防应急照明灯具”；“消防平安疏散标记”和“灯光疏散指示标记”2.1应急照明：它为照明种类的一种，和其并列的有正常照明、值班照明、警卫照明、障碍照明。应急照明的定义为“因正常照明的电源失效而启用的照明”，它包括备用照明、疏散照明、平安照明。在民用建筑内火灾应急照明主要指备用照明和疏散照明，这是本文要论述的内容。2.2消防应急照明灯具：《消防应急灯具》中将“消防应急灯具”定义为“火灾发生时，为人员疏散、消防作业供应标记和/或照明的各类灯具”。按功能，可分为以下类型：消防应急照明灯消防应急标记灯（有些规范称为灯光疏散指示标记）消防应急照明标记灯。消防应急灯具和非电致发光的疏散指示标记共同作用实现了民用建筑内的疏散照明。消防应急照明灯具只是其中的一种而已。2.3消防平安疏散标记：包括下列类型：常规、逆向反射、搪瓷、蓄光、荧光、内部发光（灯光型、电子显示型、场致发光型）、自发光。发光疏散指示标记指后四种，不包括前三种。2.4灯光疏散指示标记（即消防应急标记灯）它只是消防平安疏散标记的一种，即“灯光型内部发光消防平安疏散标记”。3.民用建筑火灾应急照明设计要求和民用建筑相关的设计要求主要体现在上述几本防火规范中，对主要条款分类综合如下：3.1备用照明：1）建筑内供消防作业及救援人员接着工作的场所内应设置备用照明。这些场所主要有以下两类：（1）消防限制室、自备发电机房、配电室、消防水泵房、防排烟机房、电话总机房等发生火灾时仍需工作的其他场所，要求最少持续供电时间≥180min。（2）超高层建筑的避难层、屋顶直升机停机坪，要求最少持续供电时间≥60min。2）备用照明在正常供电电源停止供电后，其应急电源供电转换时间≤5s，照度标准和正常照明的照度标准相同，例如：配电室、发电机房：200lx；消防限制室、弱电机房：500lx；风机房、泵房：100lx；3.2疏散照明：1）供人员疏散，并为消防人员撤离火灾现场的场所要设置疏散照明，要求最少持续供电时间≥30min(人防工程内连续供电时间不应小于该防空地下室的隔绝防护时间，二等人员掩蔽所为3.0h)。分为疏散指示照明和疏散通道照明，二者分别由消防应急标记灯(灯光疏散指示标记)和消防应急照明灯实现，各规范要求设置的部位主要为和人员疏散有关的场所及人员密集场所，因篇幅情愿这里不再列举。2）疏散照明在正常供电电源停止供电后，其应急电源供电转换时间≤5s，规范对疏散指示照明无照度要求，仅对疏散通道照明有要求，要求如下：（1）楼梯间内、人防工程内疏散通道的地面最低水平照度不低于5.0lx；（2）人员密集场所内的地面最低水平照度不低于1.0lx；（3）疏散走道的地面最低水平照度不低于0.5lx；3.3备用照明和疏散照明运用的灯具应符合《消防应急灯具》GB17945的相关规定。3.4除消防应急标记灯和消防应急照明灯外，对一些人员密集场所还应设置其他种类的疏散指示标记。4.设计方法 上面综合叙述了有关法规对民用建筑内应急照明的要求，具体在工程设计中如何实现呢？我想提出一些当前存在的一些设计作法并指出利弊，最终提出本人的设计倾向。4.1消防应急标记灯接受专用灯具，但消防应急照明灯只利用一般灯具的一部分，电源满足一级负荷的要求。这种作法在配电上满足了规范对应急照明的供电电源的要求，优点是可节约“专用”应急灯的用量、应急照明的照度可较高，但应看到这种作法存在下列缺点：在能源惊惶的大形势下，市电的牢靠性值得怀疑。备用发电机的投入运行时间规范要求15S内（实际中一般不到10S），在没有市电的时候，有10S左右的时间系统无法供应应有的照明，转换时间是不满足规范5S的要求的。不管有没有发生火灾，都会造成人员确定程度的恐慌，甚至引发一些事故。而专用的消防应急照明灯具有严格的产品制造规定，产品制造规范要求其转换时间在1S以内，从实际应用看，5S以内是可以满足的，符合规范要求。因将一般灯具的一部分纳入应急照明配电系统，线路跳接比较烦琐，且必会要求多一套开关进行限制，平常运用及维护都会很不便利。对于有二次装修的场所，应急照明的设计处于不受控状态，难于监管。用一般灯具作消防应急照明灯，因灯具本身没有防火爱惜罩等措施，在火灾时发挥作用的时间会较短，且遇火后可能会发生爆裂，进而引发短路导致失去照明，在最紧要的关头失去作用，不能确保人员疏散和消防队员灭火时的人身平安，这是这种作法致命的缺点。所以，均接受专用灯具是应急照明设计的必要前提，上述传统的设计方法应摒弃。4.2消防应急标记灯及消防应急照明灯均接受专用灯具，灯具自带电池作备用电源。配电电源引自一般照明用配电箱，单独回路。这种作法也能满足规范要求，因灯具自带的电源就是“其次电源”，消防应急灯具出厂时电池本身的持续供电时间≥90min，在实际运用时其持续供电实力会衰减，在正常维护状况下基本可保证30min，即使无市电的充电，也可满足消防规范对疏散照明的要求；但确定要留意从总配电箱处配出单独回路，避开一般灯具被长时间关掉时造成应急灯具的深度放电，而须要时无法发挥作用。这种作法系统简洁，适合于特殊小型的建筑。 此种作法灯具不需长明，市电断电后灯具通过“检测端”对市电的检测，电池会自动转换到工作状态。4.3备用照明和疏散照明用的灯具均接受专用灯具，配电电源引自专用配电箱，应急照明形成独立的配电系统。这是符合规范的设计作法，可充分满足转换时间的要求；因应急照明系统独立，灭火时市电维持供应，故电池处于持续充电的状态，可满足备用照明和疏散照明对持续供电时间的要求。此种作法市电维持供应（只是在极端状况，市电全无，发电机投入时会有10S左右的无电状态），故要求灯具要长明（休息平台的补充疏散照明另当别论）。专用灯具、电池在此种作法中成本较大，故要求设计时应充分优化，在满足应急照明照度要求的前提下尽量削减应急灯具的数量，并要选用LED等低耗电型式的灯具，以削减灯具和电池的投资及运行中电能的消耗。依据电池配置的位置的不同，有三种实现方法：1）灯具自带电池此种作法优点是将电源失效的紧急分散，灯具可独立运作，可实现简洁、牢靠的应急照明，目前国内很多城市的消防局均按此作法进行要求。此种作法的缺点是因电池分散，会带来电池检查、更换等维护问题，故本人认为项目规模较大时不宜接受此方案，而应接受下述两种方案。2）利用EPS电源作备用电源可解决电池分散带来的维护问题。视工程项目的具体状况，可将灯具较集中的备用照明由EPS供电，其他分散的备用照明、疏散照明由灯具自带电池。特殊留意在有发电机作备用电源的工程中，计算EPS容量时没必要将时间按180min计算，可由发电机担当“持续供电时间”的任务。3）接受集中电源的应急照明系统 这种系统除集中电池的特点外，还有独立于EPS的其他特点：（1）先进的电池充放电技术，可大大提高电池寿命，环保、节约维护费用；（2）电池设计可接受集中或相对集中的方案，设计上会较EPS灵敏；（3）通过灯具内置的限制模块，可有效检测各灯具状态，从而可实现实时维护，保障系统在关键时刻发挥作用，这时此种系统最大的优点，也是最值得推崇的优点。 此种作法的系统简图如图1所示。图1集中电源的应急照明系统简图5.设计实现5.1民用建筑内应急照明的设计实现简图如图2所示。图2应急照明的设计实现简图注：上图为接受灯具自带电池、长明的设计作法时的线路简图，接受EPS或集中电源的应急照明系统设计作法时的线路作法和此图相同，只是灯具本身不再须要电池。5.2相关说明：1）消防工作区域的备用照明这些区域为专业人员运用的区域，熟悉现场状况，不涉及人员疏散，且运用的灯具较多，用电较大，故可通过现场的跷板开关进行平常的照明限制。但应将相线干脆接入灯具电池的检测端，这样才能保证在接入的相线失电时电池会自动投入工作。2）疏散照明 要求设置疏散照明的区域基本为公共区域，人员对环境不熟悉，灯具宜长明，这样有利于人员对疏散口的留意，在发生事故时可更有效地疏散。应留意：若不是长明形式，通过开关进行平常的节能限制，则要保证相线接入灯具的检测端，以保证市电丢失时发挥电池的作用。有两种方法强制灯具激活：在火灾时通过报警系统将相线强制切除以激活电池强制放电，或者多配出一根将现场开关旁路的强制接通线路（类似于楼梯间补充疏散照明的配电作法），前者牢靠性差，没有充分利用发电机的持续供电实力，不宜接受；后者作法过于繁琐，不举荐接受。3）楼梯间补充疏散照明楼梯间为平安区域，是人员逃命的竖向通道，设计中是不考虑这里发生火灾的状况的。因该区域平常少人通行，故休息平台处的灯具可接受一般灯具，通过节能自熄感应开关限制以利于节能，但在火灾报警后应由报警系统联动强制接通，作为补充的疏散照明。留意感应开关应接受三线制，以保证平常各层单独限制的有效性。建议大型公共建筑的楼梯间内额外设置蓄光自发光型疏散指示标记于楼梯踏板的踏面或踢面作为帮助应急用，相对而言，接受这种标记因无需供电，故更平安、牢靠。每个楼梯间内应急照明的线路宜分段自成体系。图3为某项目的平面参考图及图例。图3某项目的平面参考图及图例4）人防人防人员掩蔽区照度要求为75lx，和车库的照度要求相同，因而最简洁的配电作法是每个防护单元设置一个应急照明箱，电源引自相应防护单元的双电源箱。平战结合应用。人防工程内疏散通道的地面最低水平照度不低于5.0lx，战时应急照明的连续供电时间不应小于该防空地下室的隔绝防护时间(如二等人员掩蔽所为3.0h)，留意，若人防内部无柴油电站，则接受EPS设计方法较合适。以上为本人对应急照明设计的一些思索，欢迎同行们指责指正或进行探讨探讨。参考文献中国建筑科学探讨院.《建筑照明设计标准》GB50034-2004[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.【2】中华人民共和国公安部.《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）GB50045-95[S].北京：中国支配出版社，2005