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关键词:火灾应急照明概念 供电 线路 灯具选择 安装位置 控制方式
应急照明是现代建筑物中安全保障体系的一个重要组成部分。本文所讨论的火灾应急照明是广义的应急照明中与广大人民群众生命安全关系最密切、实际应用最广泛、电气设计最常涉及的一个重要门类。相关专业规范中约有20条被纳入“强制性条文”中,足见其在电气设计中所占的份量。一个完善的火灾应急照明设计,应在电源设置、系统组织、灯具控制方式、导线选型及敷设方式、灯具选择及安装位置、诱导指向、安全保护措施等,每个环节都严格执行相关规范,才能保证其在火灾紧急状态下能发挥应有的作用。笔者近年来从事施工图审查工作,不乏见到一些很好的设计,从中获益非浅,但尚有相当部分工程设计质量不尽人意,虽然表面上大原则不违反“强条”规定,审查可以放行,但若仔细琢磨各个环节细部设计,以及消防部门反馈的信息表明,都或多或少存在这样那样的问题,令人堪忧。撇开设计者主观因素外,客观上也由于我国目前尚缺少一部火灾应急照明设计的专门标准或规范(规程),现有各规范所使用的名词、术语、标准及其介释亦未统一,给设计者带来不少困惑,笔者也深有感受。本文仅根据个人对现有相关规范的理解,结合审查中常见问题,谈谈自己的见解与同行们交流。 一、火灾应急照明与非火灾应急照明的概念区别:
一提起应急照明,大部分人马上联想的是用于火灾状况,其实不然。1993年中国照明学会第1号技术文件《应急照明设计指南》出台,它对广义的应急照明的设计和实施起到一定的指导作用。《指南》对应急照明的定义是“在正常照明系统因电源发生故障熄灭的情况下,供人员疏散、保障安全或继续工作用的照明”,按功能分为疏散照明、安全照明、备用照明。火灾应急照明是其中的一个门类,但笔者认为火灾应急照明与广义的或非火灾应急照明,从概念上有以下差异:
1、后者的前提均指在正常电源发生故障情况下,而火灾应急照明则是指特定的发生火灾情况下,与正常电源无必然联系,也就是说火灾时除了为避免电气造成二次火灾,保障扑救人员免于触电而要切掉火场中的非消防负荷的电源(下面简称“切非”)外,火灾应急照明电源仍以正常电源(或称市电)为主电源,只有市电失去电源才要转换由备用电源供电,也就是说火灾时市电不一定会停电或要停电,审查发现许多设计这个基本概念不清,如EPS的应用就常见提及“火灾时市电停电、转换由EPS供电,”从而忽略了市电并未停电状态下接通应急照明电源的措施。
2、对备用照明定义的区别:火灾备用照明在相关防火规范中很明确是指消防控制室、消防水泵房、配电室、自备柴油发电机房、防排烟机房、通讯总机房以及发生火灾时需坚持工作的房间的备用照明。而广义的备用照明,《指南》中是指“正常照明电源发生故障时,为确保正常活动继续进行而设的应急照明部分。”这个活动可以是生产、营业、比赛、演出、会议、办公等等。显然两个备用照明的概念有较大的差异,它们除了可以共用建筑物低配系统的备用电源外,是两个独立的配电体系,对线路、灯具、控制的要求等也不尽相同,例如非火灾的备用照明,应属于非消防负荷,而有的工程却将其纳入应急照明供电,必要时就无法实施“切非”,由于它无需在火灾时坚持点亮,对灯具保护罩及线路的连续供电可靠性,无特殊要求时,就不必视同火灾应急照明设计而提高标准等等,当然火灾疏散照明可作为正常备用照明的一部分(或过渡照明),设计常可这样处理。
3、至于“安全照明”是指“正常照明电源发生故障时,为确保处于潜在危险中的人员的安全而设的应急照明部分。”如医院的手术室,危重患者抢救室、特别危险的作业场所等有特定需要的场所,“安全照明”的电源及控制应有别于火灾备用照明与正常备用照明系统,它应与装设场所的设备,使用同一备用电源,设计切忌将其纳入一般非消防电源,而不看时机予以切除,火灾时应视实际情况处理,以免造成严重后果。
总之设计与审查都应注意不要混淆两种应急照明的概念,而执行不适合的标准或提出不适当的意见。
二、火灾应急照明的供电
火灾应急照明的负荷分类与建筑物内的消防设备同等,其供电可靠性要求也应是一样的,但在很多设计人员的潜意识中往往降低其供电可靠性的标准,下面略举几例:
1. 审查中常见某高层建筑低压配电系统采用图一的方案,表面上应急照明母干线接在市电与柴电切换供电的II段母线上,因“高规”未明确要求应急照明箱应双电源末端切换供电,似乎已满足一级负荷的要求,但仔细分析后,将发现一旦2B出故障,由于10KV侧未失电,1DL不跳闸,柴电不会启动,II段母线将失去电源,只能通过手动调整两段母线的负荷后,才能投入母联5QF,在这种情况下,应急照明母线的连续供电将没保证。若是II段母线或6QF开关或应急母干线本身出故障,全楼的应急照明电源将全部瘫痪,所以存在很大的安全隐患。“高规”对9.1.2条的介释是由于应急照明箱量多,布置分散,严格要求在每个应急箱处双电源切换有困难……但这并不意味着电源可靠性可降低到不及一般的备用照明,“民规”11.8.7.2条规定,当设有自备发电机组时,备用照明的一路电源应接自发电机组专用回路供电,另一路可接自正常照明电源(如为两台以上变压器供电时,应接自不同母干线上)。上海市2002年颁发的《民用建筑电线电缆防火设计规程》DGJ08-93-2002中就对不同防火级别的建筑,规定隔不同层次设双电源自切箱的供电方式,“民规”第24.9.9,24.9.10条也有类似规定,这是很有必要的。图一接线方案是不够可靠的。
2. 多层建筑内部的消防水泵房, 其应急照明属火灾备用照明,其连续供电时间应满足消防水泵在火灾时需坚持工作的时间,“强条”GBJ16-87第10.2.7条要求消防设备房的照明支线,应接在消防配电线路上,就是强调了其电源的可靠性与消防设备是同等的。审查中常发现消防泵房照明接自一般照明回路,只是灯具采用自带蓄电池的应急灯,还注明“连续供电30分钟”。问题是消防栓泵的工作时间大多数工程要求不少于2小时,而应急灯具的标准一半规定连续供电为90分钟,不能满足要求,仍违反了“强条”。有的设计不愿做较大的改动,就将应急灯改为连续工作120分钟,这并不是一个好的解决方法。灯具是标准产品,增加供电时间,就要增大体积与重量,而做或非标,不切实际,只能应付审查,是不可取的。建议在没有设应急照明箱的工程中可在消防泵动箱内增设一小空开供电即可。应注意,应急灯具(自带电池)一般只适用于火灾疏散照明,而不适用作备用照明。
3. 某多层建筑,消防用电为三级负荷,楼内设有小容量的消防泵,设计从楼配电总箱引单独的回路供电给消防泵房动力及其照明,似乎可以满足“低规”10.1.3条专线供电的要求,但火灾时仍存在总开关因“切非”而被拉闸的可能性,这样泵房的动力与照明将失去电源,所以最可靠的办法,仍应从小区配电室引专线供电,这里介绍一种便通的接线方案(见图二)供参考。由于泵房照明动力引自从总开关前的电源线,再经过箱内独立开关保护,应该是可以满足要求的。如果消防用电为二级负荷,或小区内设有柴电,此方案就不可取了。
4. 柴油发电机房的应急照明设计,很多工程将柴电机房照明电源引自市电与柴电切换供电的应急照明箱,灯具全部用一般工厂灯,认为已十分可靠,其实不然。试想,一旦晚上发生火灾,市电又突然故障停电,急需柴电启动投入。而此时由于柴电电源尚未建立起来,双电源箱没有电源,柴电机房失去启动操作的最基本照明。即使是自启动的机组,也有可能自启动失败,而需要人工辅助操作,也就是说柴电机房的备用照明是为建立备用电源的特殊要求而设置,所以一定要设置自带电源的灯具,作为过渡照明,按“民规”6.1.9.5条规定,应满足连续供电时间不小于1小时,照度不低于35Lx的要求,这一点应引起足够的重视。
三、火灾应急照明导线的选择与敷设:
火灾应急照明的配电线路必须满足火灾时连续供电的需要,由于“高规”、“低规”在线缆的选型与敷设方式的配合上没有具体规定,比较强调“防火保护措施”。笔者认为穿管暗敷确实是一种既经济又可靠的敷设方式,有可能的情况下应尽量采用。但是由于火灾应急照明的灯具布置常随装修而变动,暗敷的方式往往难以适应,所以穿管或穿线槽的敷设还是较常用的方式。要保证线路的供电可靠性,靠金属管或封闭金属线槽的防火保护措施(即外刷防火涂料)在现实中很难凑效,主要是涂刷工艺复杂,需反复多道进行,又受管线场地以及天气、人为因素等影响,质量很难保证,而且二、三年后还需重刷,根本无法落实,所以大多流于形式,自欺欺人,根本达不到耐火的效果,应尽量避免这种方式。所以笔者以为应侧重解决线缆本身的耐火及阻燃性能,穿金属管明敷时应采用耐火电线,穿金属线槽、金属桥架明敷时,应采用阻燃耐火线缆。
对于自带蓄电池灯具,是否可以不考虑线路的供电可靠性?从理论上讲灯具自身带了备用电源,似乎与外部供电线路无关,但是应考虑到火灾时若外部电源可靠,仍应以外电源为主,因为内部蓄电池电源的可靠性与平时管理水平密切相关,若平时没有经常检查、维护、一旦失去外电源,就难保能点亮或亮度不足,所以外电源线路的可靠性仍不能忽视。对于仅由EPS做为应急电源的工程中,由于没有设置自带蓄电池的灯具,EPS的引入及配出线路,如同应急照明的生命线,其选型及敷设方式更应万无一失。
四、关于火灾应急照明灯具的选择:
1、应急照明特别是疏散照明的光源必须具备瞬时点启的特性,如白炽灯,快速启动的荧光灯、高频荧光灯、小功率卤钨灯等,审查中发现一些高大空间的场所如体育场馆、仓储超市等为了将疏散应急照明灯作为备用照明的一部分,与正常灯具求得一致,而选择金属卤化物灯为光源,是错误的。因为金卤灯属高强气体放电灯,其灯丝从冷态到全辉度需要4~8分钟,而突然停电则需4~5分钟冷却后才能再次起动,所以不能满足瞬时点亮的要求,切勿选用。
2、疏散标志灯一般应选用专用灯具,但设计往往设有正确选用光源的容量以及外型尺寸,有的甚至只在图例中写上“出口灯”、“诱导灯”字样了事。要知道在火灾状态下,为保证标志灯在烟雾下的可见度、清晰度,与灯具选型密切相关。我们在公共场所常见到若大的商场,却配置了很小尺寸的诱导灯、出口灯,这必然会影响诱导的效果。“民规”附录c.3.11及c.3.13表提供了方便选择的方案,应结合工程予以采用。
3、“应急照明灯和灯光疏散指示标志,应设玻璃或其他不燃烧的材料制作的保护罩”是“强条”的规定。疏散标志灯选用专用灯具,其制造标准已满足要求。但当疏散照明灯作为正常照明的一部分时,为了达到装修效果,常选用与正常照明一样的灯型,如筒灯、吸顶灯、格栅荧光灯、线槽灯等,这些灯具的保护罩材质往往不是不燃材料,设计未加说明,图面图形与正常灯具没有区别,就造成违反“强条”了。
4、灯具的容量选择不当,也常造成违反“强条”,如消防水泵房、配电房、柴电机房等火灾时仍需坚持工作的房间,“高规”要求“应保证正常的照度,”其“解释”是要与该部位平时工作面上正常工作照明最低照度一样,主要参照《工业企业照明设计规范》规定。经查泵房为20Lx,配电室30Lx,控制室75Lx,柴电机房参照“民规”6.1.9.5条为35~40Lx,连续1小时。“低规”本无规定,即将出台的“新低规”已规定为“不应比正常照明照度低10%。”这就要求设计不能随意挂上1~2盏双头应急灯,或布置几盏工厂灯,而至少应查表选择,如高度为3~4米,面积30~50㎡的机房,若选择配照型工厂灯,其单位面积标准为10~12W/㎡,带反射罩的荧光灯为3W/㎡左右,节能灯另当别论。
五、火灾应急照明灯具的布置:
火灾应急照明灯具设置的场所、位置、装高,在“高规”及各相关建筑的规范中都有较明确的规定,但审查中仍发现有些不当的做法:
1、封闭楼梯间、防烟楼梯间或疏散走道常常只设诱导灯、出口灯,而未设置疏散照明灯,虽然可以利用诱导灯、出口标志灯作为疏散照明的一部分,但往往照度达不到要求。疏散照明灯一般设于墙上或顶棚下,位置比较高,主要在火灾初期,疏散人员多的情况下起作用,当火灾发展后,烟气上升弥漫,往往先被遮档,这时靠低位的诱导灯,两者作用时间、效果不完全一样,不能替代,更不能只取其一。《人民防空工程设计防火规范》的条文“说明”对此有很好的分析。
2、自动扶梯不能作为疏散出口,其出口标志灯及相关诱导灯或商场中引导购物的标志灯,机场、车站等各种功能标志灯都不能纳入疏散照明系统,但可作为正常的备用照明供电对象。
3、疏散通道或前室内的火灾报警按钮、消火栓按钮、消防电话插孔以及其它消防设施的附近,应设置应急照明灯,这一点常被忽视。
4、即将出台的“低规”还规定建筑层数超过四层的疏散楼梯均应在每层楼梯平台处的明显位置标明所在楼层层楼,且当门开关时均不应被遮挡。“民规”JGJ/T16-92附录C.3.6条中也规定“楼梯间内的疏散标志灯宜安装在休息板上方的墙角处或壁装,并应用箭头及阿拉伯数字清楚标明上、下层层号”笔者理解这些规定的用意,就是在发生火灾时,让人们(含消防人员)知道自己所处的位置,以便作出行动的决定,所以将层号指示与疏散标志灯结合,确实是很有必要,设计大都未注意做到。
5、大型的公共建筑面积大、平面复杂、防火分区多、出口多、防火卷帘多,有的设计人员没有先弄清防火分区的区界线以及每个安全出口所属的防火分区,布置火灾疏散诱导灯比较随意,甚至将人员误导至另一个防火分区的出口,一旦防火卷帘降落,逃生者将不知所措,另外有的场所如商场的诱导灯低位安装比较困难,因为周围都是柜台,只好悬吊,此时高度也不能太随意,应控制在2.20~2.50m,若安装过高,易受火灾烟雾的遮挡而影响可见度。
6、对于较大的人防地下室,有若干个人防单元,及若干个防火分区,并有所交叉疏散照明设计难度较大,因为战时的出口与平时出口不完全一致,常常是平时的安全出口,战时要封堵,而战时口部出口有的平时要关闭,战时与平时诱导灯间距要求不同,指向也不同,很多设计混合表达在一张图上,图例没有区别,图面没有加“注”,所以应提倡战时、平时照明分别出图,在吃透建筑专业分区图前提下,明确表示人防、单元、防火分区的区界线,这样设计、审查、施工、监理各方都能明白,可大大减少差错,也便于临战时的转换安装。当然比较简单的人防地下室,能用图例、图注表达清楚也可不分图。
另外,地下车库用于诱导汽车的出口标志灯、诱导灯、应有别于引导人员的图例及选型。有一点必须十分清醒,火灾时主要是解决人员疏散逃生。汽车的诱导标志灯,不应纳入火灾应急照明系统,但可以纳入备用照明。汽车坡道出口不能作为人员的疏散出口。主要是不允许人车混流。还有相邻的人防单元,设有一个双向开启的密闭门互为疏散出口,门两侧均应设战时出口标志灯,但应急供电电源应分别引自各单元的照明回路。
六、关于应急照明灯具的控制:
有了可靠的电源、线路、灯具,如果在火灾时不能及时点亮,一切都是徒然。对于不同性质的建筑物,或同一建筑物的不同场所,灯具控制可能有多种方式,关键是设计者必须有清晰的设计思路。首先应明确各种场所灯具的常态,其次是控制点,有的由现场开关面板控制,有的在配电箱集中控制,有消控中心的还应有消控中心强制接通(注意一定不能只有消控接通而无就地控制点,以防消控失灵),并应将设计意图用控制接线图表达并与配电系统回路对应表示。审查中发现很多工程没有做到这一点,且平面图中配线芯数标注混乱,以致审查师或消防审核看图如坠入云里雾里,无法读懂图纸,难以准确判断其正确与否,更谈不上施工安装人员如何正确接线,管理人员如何正确操作,在有火情时如何及时点亮就更是问题。所以应引起足够的重视。
应急照明灯具的控制接线,近年来不少论文介绍了很多很好的控制方案,本文不再鳌述。以下仅提示一些常被忽视的问题。
1、带蓄电池应急灯具的充电线任何情况下不应被拉闸,我们知道充电线功能除了对蓄电池充电(正常时浮充)外,充电线失去电源是灯具转换由内部电源供电的信号,一旦被误操作拉闸,灯具就会耗尽蓄电池的能量,又不能及时再充电,此时若发生火情,灯具就无法点亮,这是不允许的,所以设计应注明哪个是充电线开关,并注明“不得拉闸”。配电箱标志框也应明确标明。
2、充电线或接触器的回路都应有线路保护开关。
3、装设低于2.4米的应急灯具应配给PE线,这3点是任何控制接线方案都必须遵循的基本要求。
另外,“民规”附录C.3.2条规定疏散照明平时应处于点亮状态,笔者理解安全出口灯,疏散诱导灯,在外部光线不足以识别时应点亮或称为“常亮,”所谓“常亮”并不排除在无人活动的夜间、节假日或有足够自然采光的白天可以拉闸。所以没有火灾自动报警系统的工程中对于在配电箱集中控制且回路中带有蓄电池灯具的,应采用三线(即配出充电线)二开关(充电线独立开关保护),有低位灯再加PE线,以确保任何情况下,关断电源开关时充电线路不被拉闸。
在配电箱集中操作方案一般适合于日常有人管理而且管理比较到位的公共建筑,而对于一般的无专人管理的场所,如出租的办公楼、店面、住宅等,也可考虑设就地开关,此时配电系统可采用二线一开关的接线,但电源开关必须常闭(设计应注明)且回路中的自带蓄电池灯具的充电线应引自就地开关前,防止充电线被就地开关关断,但不能将集中控制的灯具纳入该回路。为了让火灾中逃生的人员或是消防人员在火场中能迅速识别、方便操作开关面板,应急照明的就地开关应选择带电源指示灯型号,从某种意义上说,此开关即是消防设备,应有明显标志。
对于设有消防控制室的工程,强制接通应急照明是火灾自动报警的一项功能,应急照明箱配电系统及其灯具接线方案应与其相配合。基本有两大模式:一是在配电箱与消控中心两地集中控制,另一种是由就地面板开关与消防中心强制接通。两种不同控制方式的灯具不应混接在同一回路。平时必须常暗,只有火灾时才接通的灯具,不应与平时常亮的共回路,一般应各自独立回路。审查中就发现不少类似这样的原则错误,例如某舞台上方的应急照明灯,由于舞台特殊功能,不能让其常亮,而设计却将其接入带疏散诱导灯、出口标志灯的集中控制的回路,由于后者必须常亮,就产生矛盾,无法控制。又如某图书馆阅览室内用双头应急灯作为应急照明灯,此灯具不可能作为正常照明的一部分,只能火灾时强制点亮,但接在走廊安全出口灯的回路上,也就会出现同样的失误。
对于用声光控制面板开关作为接通应急照明的开关,是有争议的做法。笔者认为一些特定的场所,还是可以采用的,如高层住宅楼的防烟或封闭楼梯间内的应急照明,由于平时无人行走,不必常亮,同时人们对环境比较熟悉,懂的用声响来接通照明,尤其火灾时声响较大,容易自点亮。而公共场所就不适合,如某中级法院,各层走道全部用此种开关,显然会时亮时暗,根本不合适,所以应十分谨慎,不能滥用。
关于用“切非”来实现强制接通的控制,也颇有争议,笔者有时也感到难以定夺,下面有几点想法提请注意:
1、“切非”与强制接通在时间上不一定能保证同步。“切非”一般由消控室确认火灾后,视现场需要才实施“切非”操作。在没有火灾自动报警系统的工程中,一般要等消防人员到场后,在开关箱处切除。
2、要用“切非”的办法点亮应急照明,则所有灯具必须自带蓄电池,造价较高,且灯具应是常暗状态。
3、灯具电源不是引自应急照明箱,而必须接在非消防照明箱内。
4、“切非”前该场所的正常照明必须处于点亮状态,为“切非”前提供火灾最早期的的疏散照明。
鉴于这四点,其适用场所受到较大的限制。但不排除有的具体工程具体部位的火灾应急照明,在考虑了以上四个因素后采用“切非”措施,可以解决强制点亮,满足消防要求。总之应本着具体问题、具体分析、实事求是的原则。
综上所述,可见火灾应急照明设计是一项“功夫活”、“细活”,必须认真思考,细致作图。虽然有些差错不一定违反“强条”但一个小小的疏忽,在火灾时也可能酿成严重后果。“火场如战场,时间就是生命”,一个完善的应急照明,可能为逃生者赢得宝贵的时间,相反也可能失去获救的机会,这绝不是危言耸听之说,无数惨痛的事实和教训警示我们要以高度的责任感去面对每个工程设计。我们也期盼着能尽早有一部专门规范来更好指导火灾应急照明设计。本文不当之处,期待同行的批评、指正。
参论文献:
1、《应急照明设计指南》中国照明学会第1号技术文件1993年
2、《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92。
3、《人民防空工程设计防火规范》GB50098-98
4、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95
关键词:消防;应急照明
应急照明分为火灾应急照明及非火灾应急照明,是现代建筑安全保障的关键设施之一,平时电源被迫切断或电网停电及发生火灾断电等特殊情况时,对保证火灾发生时人员迅速撤离和开展救援工作十分重要。
1火灾应急照明的供电时间
JGJ16- 2008 民用建筑电气设计规范 13.8.1 中说明“火灾应急照明应包括备用照明、疏散照明”,其中:供消防作业及救援人员继续工作的场所,应设置备用照明;供人员疏散,并为消防人员撤离火灾现场的场所,应设置疏散指示标志灯和疏散通道照明。
由此可见,火灾应急照明在从功能上可以分为疏散照明和备用照明。
有的设计中统一把火灾应急照明的供电时间都定为不小于 30 min,这是不正确的,在 JGJ16- 2008 民用建筑电气设计规范中规定了不同场所的疏散照明和备用照明所须保证的供电时间:其中要求疏散照明供电时间不小于30 min;而备用照明除了避难层和救灾直升机停机坪为不小于 60 min,其余消防工作区域如消防控制室、配电室等均为不小于 180 min。这主要是由于疏散照明和备用照明在火灾中所起到的作用不同,因而所需的供电时间也是不同的。
2火灾应急照明的控制
在 GB50116-98 火灾自动报警系统设计规范 中第 6.3.1.8 条中规定“消防控制室在确认火灾后,应能切断有关部位的非消防电源,并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯。”但是,在强制点亮应急照明灯具的做法上,还存在一些误区。
误区一:应急灯具自带蓄电池,其充电电源接自消防电源箱,在火灾确认后的状态下,火灾自动报警联动装置切除应急照明的市政电源,使处于浮充电状态的应急灯具失去外电,灯具内蓄电池放电以达到自动点亮的目的。
在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回路 6 kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时,可为一回路架空线供电;当采用电缆线路时,应采用两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受 100%的二级负荷”;如果消防负荷属于一级负荷或二级负荷时,切断市政电启用蓄电池供电这种做法就明显不适合了,因为在火灾发生时,蓄电池供电只能算是单电源供电,可靠性根本达不到一、二级负荷的供电要求。所以,应急照明即便自带蓄电池,也还是要保证市政电源供电,并且在照明的配电回路上配置相应的接触器,通过火警联动来完成消防时强制点亮的目的。
误区二:在一些大开间的办公区域或者商铺中,布置了一些应急照明灯具,考虑到商铺等以后要出租,为防止偷电,应急灯具自带蓄电池,充电电源取自租户自用的配电箱内。
其实这也是不满足规范要求的,防火规范中规定:“消防用电设备应采用专用的供电回路”,而这专用供电回路在条文说明中解释为“从低压总配电室或分配电室至消防设备或消防设备室(如消防水泵房、消防控制室、消防电梯机房等)最末级配电箱的配电线路。”
所以,笔者认为,这些应急照明灯具电源还是要引自火灾应急照明配电箱。可以采用如下做法:这些灯具不自带蓄电池,平时无电,在火灾应急照明配电箱相应的配电回路上加装接触器,火灾确认时,再由火警系统联动接触器闭合以通电点亮灯具。
这样,就可以既保证了消防照明用电,又防止了用电纠纷,但此种做法也有不足之处在于:此类应急照明灯具是否能正常工作是需要物业管理人员专门进行定期操作检查的。
3火灾应急照明的配电
JGJ16- 2008民用建筑电气设计规范 及 GB50016-2006建筑设计防火规范中规定:当建筑物消防用电负荷为一级时应按消防分区设置末端双电源自动切换应急照明配电箱;同时 JGJ16- 2008 民用建筑电气设计规范 中把一类高层建筑中的走道照明也划分为一级负荷。因此在一类高层建筑走廊照明设计中对于同一层的走廊照明分为了两类一级负荷:普通走廊灯和应急照明灯。按照规定走廊照明为一级负荷,因此不可引自本层的三级负荷普通照明箱,且普通照明不可与应急照明混用,势必需设置专为走廊照明配电的一级负荷照明箱;而应急照明按分区设置是不容置疑的,因此造成了照明箱种类多,数量多的缺点。对此笔者了解了大致有以下几种配电方案:
a)对于小面积走廊区域将所有走廊灯均设置为应急照明灯具,此种方案节省了一级负荷照明箱且对于配电设计者来讲变得简单,但缺点是适用范围仅限于小面积走廊这种小型区域,比如像住宅楼类型的建筑物;
b)每层均设置应急照明箱及一级负荷照明箱,此种方案设置的配电箱数量多,较为浪费;c) 每层按防火分区设置应急照明配电箱,隔层设置一级负荷照明箱,走廊照明所用的一级负荷照明箱在合适的地方设置双电源互投即可,笔者认为这是比较合理的一种做法。
4火灾应急照明灯具的选择
a) GB50016- 2006 建筑照明设计规范 中规定“应急照明应选用能快速点燃的光源”。如:节能灯、快速启动的荧光灯等,而装饰灯具中常选用的金属卤化物灯及钠灯均是不能达到快速点燃效果的。此外为了保证火灾时规定的供电时间内不至因灯具损坏而失去照明的作用,应急照明灯具尚应带有玻璃或其他难燃材料的保护罩。
[关键词]火灾应急照明;供电;可靠性;灯具;安装位置控制方式;疏散指示;
1.前言
我国目前尚未出台火灾应急照明设计的专门标准或规范,现有规范所规定的名词、术语、标准及其做法尚不统一,不免会给设计者带来一些困惑,笔者对此深有体会。下文从相关规范出发,结合设计中遇到的情况,谈谈火灾应急照明设计中应注意的一些问题。
2.火灾应急照明的可靠性
供电建筑物火灾应急照明用电的负荷等级应与本建筑消防用电负荷等级相同,其供电可靠性要求也应一致。
一类高层建筑的火灾应急照明应按一级负荷要求供电,二类高层建筑的火灾应急照明应按二级负荷要求供电,并应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。下面结合设计中遇到的两个例子加以说明。
(1)建筑物内部消防水泵房的应急照明属火灾备用照明,连续供电时间应满足消防水泵在火灾时坚持工作的时间要求。GB 50016-2006中要求:“消防水泵房的消防应急照明,仍应保证正常照明的照度”,即强调其电源的可靠性与消防设备是相同的。若消防泵房照明引自一般照明回路,只是灯具采用自带蓄电池的应急灯,并注明“连续供电时间不应少于30min”,则不能满足要求,违反了“强条”。因为消防泵的工作时间多数情况下多于或等于120min,而应急照明灯具的标准一般规定为连续供电90min。如果将应急灯连续工作时间改为120min,由于灯具是标准产品,若增加供电时间,就要增大灯具体积与重量而做成非标准产品,不便于操作,因而不是最佳选择。在未设应急照明箱的工程中,可在消防泵配电箱内增设一小微断为照明供电。
(2)在柴油发电机房的应急照明设计中,若将发电机房照明电源引自市电与发电机切换供电的应急照明箱,而灯具采用普通荧光灯,则一旦晚上发生火灾,市电又突然故障停电,便急需柴油发电机启动投入。而此时由于柴电电源尚未建立起来,因而双电源切换箱没有电源,发电机房将失去启动操作的最基本照明。即使是自启动机组,也有可能自启动失败,而需要人工辅助操作。正因为发电机房的备用照明是为了建立备用电源的特殊要求而设置的,所以一定要设自带电源的灯具,作为过渡照明。
3.火灾应急照明导线的选择与敷设火灾应急照明的配电线路必须满足火灾时能连续供电的要求
“高规”、“低规”及《火灾自动报警系统设计规范》在线缆的选型与敷设方式的配合上没有作具体规定,只重点强调“防火保护措施”。结合“民规”中的相关要求,认为穿管暗敷是一种可靠、经济的敷设方式,在可行的情况下应尽量采用。但是由于火灾应急照明的灯具布置常随装修变动,暗敷的方式往往难以适应现场情况,所以穿管或线槽明敷还是较常用的敷设方式。要保证线路供电的可靠性,仅靠对金属管或金属线槽采取外刷防火涂料的防火保护措施,在现实中很难实现。究其原因,主要是由于涂刷工艺复杂,需反复多道进行,又易受场地及天气、人为因素等的影响,质量难以保证,而且几年之后还需重刷,难于落实,所以大都达不到应有的效果。应侧重于线缆本身的耐火及阻燃性能与敷设方式的配合,穿金属管明敷时采用耐火线缆;穿金属线槽、金属桥架明敷时,采用阻燃耐火线缆,这样才可从根本上解决问题。
对于自带蓄电池的灯具,看似与外部供电线路无关,其实应做到若火灾时外部电源可靠,仍应以外电源为主,因为蓄电池的可靠性与平时的管理有密切关系,如果平时未能经常检查、维护,一旦失去外部电源,则不能保证点亮及其亮度,故外部电源线路的可靠性不能忽视。对于以EPS作为应急电源的照明系统,由于未设置自带蓄电池的灯具,因此EPS的配电线路就如同应急照明的“生命线”,其选型及敷设更应万无一失。
4.火灾应急照明灯具的选择
对于火灾应急照明灯具的选择,往往是在设计中容易忽略的一个问题。下面结合设计中出现的问题,谈几点认识。
(1)火灾应急照明特别是疏散指示的光源必须能够瞬间点亮,例如白炽灯、快速启动的荧光灯、高频荧光灯、小功率卤钨灯等。在某些高大空间的场所,如影剧院、商场、仓库等的设计中,个别设计人员为了将火灾应急照明作为备用照明的一部分,与一般灯具求得一致,而选择用金属卤化物灯作为火灾应急照明光源,这其实是错误的。因为金属卤化物灯属高强度气体放电灯,其灯丝从冷态到全辉度需要4~8min,点亮时突然停电也需4~5min冷却后才能再次启动,所以不能满足瞬间点亮的要求。
(2)疏散指示灯应选择专用灯具,但设计往往未能指出光源的容量以及外形尺寸。火灾情况下,疏散指示灯在烟雾中的可见度、清晰度与灯具选型密切相关。我们在公共场所经常见到这种现象:很大的商场却配置了很小尺寸的疏散指示灯、安全出口灯,这必然会影响疏散的效果。“民规”给出了疏散指示灯选型的方案,设计中应予以采用。
(3)“民规”规定:“应急照明灯应设玻璃或其他非燃烧材料制作的保护罩”。疏散指示灯选用专用灯具,其制造标准已满足要求。但当应急照明灯作为正常照明的一部分时,为了达到装修效果,经常选用与正常照明相同的灯具,如筒灯、吸顶灯、格栅灯等,这些灯具的保护罩材质往往不是非燃烧材料,若设计中未加说明,图例又与正常灯具没有区别,就违反了规范。
5.火灾应急照明灯具的不当做法
火灾应急照明灯具设置的场所、位置、高度等,在各相关规范中都有较明确的规定,但设计中仍发现一些不当的做法。
以下是应引起注意的几点:
(1)“民规”规定:“疏散照明位置的确定,尚应满足可容易找寻在疏散路线上的所有手动报警器、呼叫通讯装置和灭火设备等设施”。因此,疏散通道或前室的火灾报警按钮、消火栓按钮以及其他消防设施的附近应设置应急照明灯,以便于现场人员操作,在第一时间报告火情。
(2)“民规”规定:“楼梯间内的疏散标志灯宜安装在休息板上方的墙角处或壁装,并应用箭头及阿拉伯数字清楚标明上、下层层号”。笔者认为这些规定是为了在发生火灾时,让现场人员(包括消防人员)知道自己所处的位置,以便做出正确的决定,因此将层号指示与疏散指示灯结合是很有必要的。
(3)大型公共建筑的面积大、平面复杂、出口多、防火分区及防火卷帘多,如果设计人员事先没能明白防火分区的界线以及每个安全出口所属的防火分区,随意布置火灾疏散指示灯,甚至将人员误导至另一个防火分区的出口,则一旦火灾时防火卷帘降落,逃生者将不知所措。另外,有的场所,如商场,由于周围没有墙壁,疏散灯低位安装比较困难,只好吊装,此时高度也有一定要求,一般控制在2.2~2.5m,若安装过高,易受火灾烟雾的遮挡。
(4)对于面积较大的人防地下室,有若干个人防单元及若干个防火分区,且彼此有交叉,加之暂时的出口与平时出口不完全一致,常常是平时的安全出口要暂时封堵;而有的暂时出口平时要关闭,因而疏散指示设计难度较大,需要设计人员对区域划分有明确的理解。规范对暂时与平时疏散指示灯的间距要求不同,指向也不同,有些设计将两种情况混合表示在同一张图纸上,图例没有区别,图面也未加说明。所以应尽量将暂时与平时的照明分别出图,以利于区分不同情况。
(5)地下车库中,用于引导汽车的出口标志灯、诱导灯,在图例及选型上应有别于引导人员所用的灯具。火灾时,主要用以解决人员的疏散逃生,汽车坡道出口不能作为人员的疏散出口,以防止人车混流。
6.应急照明灯具的控制的可靠性
有了可靠的电源、线路、灯具,但如果在火灾时不能及时点亮,一切都是枉然。不同性质的建筑物或同一建筑物的不同场所,灯具可能有多种控制方式。设计中,首先应明确各场所中灯具的一般情况,其次是控制地点,有的在现场分散控制,有的在配电箱集中控制,有消防控制室的还应由消防控制室强制点亮,设计时采用控制原理图表示,并与配电系统图相对照。
(1)配电箱集中控制,一般适合于日常有人管理而且管理比较到位的公共建筑;而对于无专人管理的场所,可考虑设现场开关,此时电源开关必须常闭,且回路中的自带蓄电池灯具的充电导线应引自现场开关,防止充电导线被现场开关关断。
(2)对于设有消防控制室的设计,强制点亮应急照明是火灾自动报警系统应当具备的一项功能,应急照明配电系统及灯具接线方式应与其配合。一般有两种情况:一种是在配电箱与消防控制室两地集中控制,另一种是由现场开关与消防控制室强制点亮。两种控制方式下的灯具不应混接在同一回路中。
关键词:建筑;应急照明;设计
Abstract: the emergency lighting is in normal lighting system for power failure, no longer provide normal lighting, for personnel evacuation or continue to work to ensure safety of lighting. With the increasing of the high-rise building, the emergency lighting design reasonable or not directly related to people's life and property security. Based on many years' work experience, to fire emergency lighting design are discussed, in order to guide.
Keywords: architecture; Emergency lighting; design
中图分类号: TU2 文献标识码: A 文章编号:
前言
随着我国的发展,各行各业正在发生着日新月异的变化,建筑行业的崛起和变化更是迅猛。现代建筑的层数越来越高,占地面积越来越大,内部设施越来越齐全,所用的设备和材料则越来越新,而且在使用的安全性、灵活性、舒适性等方面的水准也越来越高。建筑电气毫无疑问是衡量建筑水准的一个相当重要的部分。为保证建筑物及内部人员的安全, 需要采取许多措施, 如设置消防报警系统、自动喷淋系统、排烟系统、应急广播系统等,而应急照明系统也是一个相当重要的安全设施。特别是在公共建筑物发生火灾、电源故障断电时,应急照明对人员疏散、消防和救援工作、保障人身安全、进行必要的操作处理或维持工作继续进行有着重要的作用。
应急照明和疏散照明最重要的是可靠的应急电源装置,根据建筑物用电负荷性质和市电电源具体情况,应急电源装置可按表1配置。
表1 应急照明应急电源配置表
在文中所表述的观点有几点前提条件:①建筑为有地下室的一二类住宅建筑;②所选用的火灾时专用自带电池的应急照明灯具(以下称应急双头灯)和疏散指示灯只在供电电源停止供电后才能点亮。
一、 应急照明的定义与分类
火灾、爆炸和地震等灾害发生时,正常电源往往发生故障或必须断开电源,这时正常照明全部熄灭。为了保障人员及财产的安全,并对进行着的生产、工作及时操作和处理,有效地制止灾害或事故的蔓延,这时应随即投入应急照明。它包括疏散照明、备用照明和安全照明。
1) 疏散照明:在非正常情况下,如发生火灾,事故停电等而为人们能从室内安全撤离到室外而设置的照明。(如疏散通道的出口指示灯、导流标识灯、疏散照明灯)
2) 备用照明:正常照明失效时,为了继续工作(或暂时继续工作)而设置的照明。(如平时商场、大厅等公共区域顶棚设置的事故灯,与消防有关的设备及控制用房的照明灯等)
3) 安全照明:正常照明突然中断时,为确保处于潜在危险的人员安全而设置的照明。(如医院外科手术室设置的无影灯及辅助照明)
目前,设计人员设计应急照明参照的规范主要有JGJ16-2008>(以下简称)、GB50034-2004《建筑照明设计标准》(以下简称《照标》)、GB50045-1995《高层民用建筑设计防火规范》2005年版(以下简称《高规》)和GB50016-2006《建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)。
二、地下室的应急照明的几种作法
(1)地下室每一防火分区内装一只普通照明配电箱,应急照明灯具和疏散指示灯(灯内自带蓄电池)由箱内专用回路供电,按照GB 50016-2006建筑设计防火规范规定“消防应急照明灯具和灯光疏散指示标志的备用电源的连续供电时间不应少于30 min”,蓄电池供电时间不少于30 min。
个人认为,在有条件可以获得其他应急照明电源时,不应采用这种方案。理由是:应急照明灯正常情况下是接在电路中的,除了采用智能照明控制系统外,不管是不是发生了火灾,只要正常电源断电,灯具都会点亮。一般情况下,蓄电池蓄电所需时间远大于使用时间。这样就会发生这种情况,一旦正常电源断电后,应急照明即时开始消耗电池的电源,经过很短时间,建筑就已不能获得足够的消防应急照明电源;当断电时间超过30 min时,建筑将失去消防应急照明;当正常电源恢复供电后,在蓄电池完成充电前,建筑仍不能获得足够的消防应急照明电源。
(2)每一防火分区只装应急照明配电箱,不装普通照明配电箱,照明全部按应急照明设计,应急照明箱由正常电源和应急电源自动切换供电。照明灯具由兼作普通和应急照明的普通灯具,应急双头灯和疏散指示灯(灯内自带蓄电池)组成,这种设计方式在几年前用的比较多。
这种供电方式的优点是设计的线路比较简单,每一防火分区可以少装一只普通照明配电箱,当地下室面积不大时这种方式是合理的。
缺点是:①在地下室面积比较大时,需提供的应急电源容量较大。按照《汽车库建筑设计规范》的要求汽车库的照度标准不大于30 lx计算,每平方米负荷密度在1 W以下,这种情况下增加应急电源容量的不利还不明显,但2005年开始执行的《照规》将汽车库的照度标准提高到了75 lx,如果还把全部照明按应急照明设计的话,额外增加的应急负荷就比较大了。按《照规》的标准计算,每平方米需额外增加负荷约2 W,如果地下室面积有10万m2,应急电源就需要额外增加20 kW的负担。②在《高规》第9.2.5条中规定“应急照明灯和灯光疏散指示标志,应设玻璃或其它不燃烧材料制作的保护罩。”实际操作中在大面积的地下室内所有普通灯具均设置保护罩是不现实的。
(3)每一防火分区装普通照明配电箱和应急照明配电箱各一只,普通照明由正常电源供电,应急照明由正常电源和应急电源自动切换供电。照明灯具由普通照明灯具,兼作普通和应急照明的灯具,应急双头灯和疏散指示灯(灯内自带蓄电池)组成。应急双头灯与疏散指示灯回路应该由单独的回路供电,并且在回路中增设接触器,由消防控制自动切断电源,保证发生火灾时应急照明发挥作用。
如果地下室只考虑满足应急电源转换时限的要求,并且将所有普通灯具兼应急照明灯具全部设置消防要求的不燃保护罩,应急双头灯与疏散指示灯具回路可无需切除。
这种方案本人在前几年经常采用。
关键词:火灾应急照明,使用场所,转换时间 , 线路敷设 , 选择
Abstract: the fire emergency lighting from the function is divided into standby lighting, escape lighting two types, this paper on the above two kinds of lighting use place and installation, power supply mode, the conversion time and routes for laying the preliminary analysis, and points out that the building should be based on the project of the specific conditions of the choose the type of emergency lighting.
Keywords: fire emergency lighting, use place, the conversion time, the line installation, the choice
中图分类号:S776文献标识码: A 文章编号:
1 火灾应急照明的分类
备用照明
备用照明作为应急照明的一部分,用于确保消防作业及救援人员继续工作的照明。《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)中表13.8.6规定:消防控制室、电话总机房、配电室、发电站、水泵房、风机房备用照明照度不低于正常照度,连续供电时间≥180min;屋顶消防救护用直升机停机坪、避难层备用照明照度不低于正常照度,连续供电时间≥60min;
公共建筑的下列部位应设置备用照明:
1 消防控制室、自备电源室、配电室、消防水泵房、防烟及排烟机房、电话总机房以及火灾时仍需要坚持工作的其他场所;
2 通信机房、大中型电子计算机房、BAS中央控制站、安全防范控制中心等重要技术用房;
3 建筑高度超过100m的高层民用建筑的避难层及屋顶直升机停机坪。
疏散照明
疏散照明作为应急照明的一部分,用于确保疏散通道被有效地辨认和使用的的照明。疏散照明的地面照度≥0.5lx(人防≥5lx),走道疏散间距应≤20m(人防≤15m),一般连续供电时间≥30min。《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)中第13.8.4条规定:疏散照明灯具宜设置在墙面或顶棚上。安全出口标志灯具设置安全出口的顶部,底边距地不宜低于2.0m。疏散走道的疏散指示标志灯具,宜设置在走道及转角处离地面1.0m以下的墙面、柱上或地面上,且间距不应大于20m。当厅室面积较大,必须装设在顶棚上时,灯具应明装,且距地不宜大于2.5 m。过低对安全不利,也不便远处看清;过高则在火灾时烟雾可能避光线而看不见。因为在火灾初期,疏散走道及疏散楼梯间等部位烟雾比较少或没有,而疏散人员较为集中拥挤,地面上或墙壁1.0 m以下疏散照明往往被遮挡,疏散指示作用很小,而顶棚上的疏散照明作用显著;火灾中后期,产生大量的烟雾上升,顶棚上的疏散照明往往被遮挡而失去作用,这时疏散人员较少,地面上或墙壁1.0m以下照明开始发挥主要作用。因此设计疏散照明时,地面上或墙壁1.0m以下疏散照明和顶棚上的疏散照明要兼顾考虑,不能只设置地面上或墙壁1.0m以下疏散照明,而不设置顶棚上的疏散照明,也不能只设置顶棚上的疏散照明,而不设置地面上或墙壁1.0m以下疏散照明。
公共建筑、居住建筑的下列部位,应设置疏散照明:
1 公共建筑疏散楼梯间、防烟楼梯间前室、疏散通道、消防电梯间及其前室、合用前室;
2 高层公共建筑中的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、宴会厅、会议厅、候车(机)厅、营业厅、办公大厅和避难层(间)等场所;
3 建筑面积超过1500㎡的展厅、营业厅及歌舞娱乐、放映游艺厅等场所;
4 人员密集且超过300㎡的地下建筑和面积超过200㎡的演播厅等;
5 高层居住建筑疏散楼梯间、长度超过20m的内走道、消防电梯间及其前室、合用前室;
6 对于1~5款所述场所,除应设置疏散走道照明外,并应在各个安全出口处和疏散走道,分别设置安全出口标志和疏散走道指示标志,但二类高层居住建筑的疏散楼梯间可不设疏散指示标志。
2 火灾应急照明的电源
来自电力网与正常电源分开的电源
由两路独立电源引来的供电,确保一路故障时,另一路仍继续工作,这种形式在大中城市、大中型工厂等,往往比较容易取得这种电源。一般说,公共建筑、厂房内,由于生产、工作需要,具有电网备用应急电源时,首先利用它作为应急照明电源。反之,专门为应急照明而设置,则不经济合理。所以设计时,应统一安排电力设备和应急照明的电源和应急电源,以求经济合理。对于继续维持生产的备用照明,消防水泵房的备用照明,应与生产电力设备、消防泵使用同一备用电源,一般取自电网。
来自柴油发电机组的电源
电源中断后,应急发电机组投入运行需要较长时间。经常处于后备状态的机组,停电时自起动时间约为15s,根据《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)中第13.8.5条柴油发电机组的电源不能满足疏散照明和备用照明的供电转换时间的要求。因此必须通过和蓄电池组合作为火灾应急照明。
来自蓄电池组的电源
蓄电池可分为灯内自带蓄电池、集中设置的蓄电池组或分区集中设置的蓄电池组供电方式。灯内蓄电池为传统应急照明方式,供电可靠性高、转换迅速、线路故障无影响、电池损坏影响小,能适应各类应急照明。缺点是投资大、容量小、持续时间较短、寿命短、维护量大管理不便,在重要的公共建筑、重要的地下建筑,有时和其它应急电源配合使用;在小型公共建筑,如小型旅馆,取得电网备用电源较困难时,用蓄电池较为合算。
EPS是一种集中或分区集中设置的蓄电池组供电方式,应急切换时间0.1~0.25s,应急供电时间一般为60、90、120min三种规格。其优点是供电可靠性高、转换迅速,与自带蓄电池方式比较,投资较少,管理及维护方便;存在的问题是线路需要防火处理及集中蓄电池组需要考虑安装空间及防火隔离。
组合电源
同时由以上两种以至三种以上的电源组合供电方式,由于以上几种电源可靠性程度、转换时间、持续时间、供电能力各有所长,所以在实际工程中只选择一种应急电源有时难以满足要求。这就有必要选择组合电源来满足可靠性高、转换快、持续时间长、供电容量大的要求。当然可靠性更高,投资就更大,一般只在重要的公共建筑、高层建筑中采用。一般说,设置几种电源是根据该建筑的生产和消防电力设施要求确定的,专为应急照明设置并不太多。
3 火灾应急照明应急电源供电转换时间
1 备用照明≤5s,金融商业交易场所≤1.5s;
2 疏散照明≤5s。
4 火灾应急照明线路敷设应注意哪些问题
1 应急照明线路:包括配电干线和支线,与正常照明线路不得共管共槽敷设。自带蓄电池灯具的支线除外。
2 应急照明配电箱应与正常照明配电箱分开设置,自带蓄电池灯具的配电箱除外,并设在无火灾危险场所。
3 特级与一级建筑的应急照明主干线宜采用矿物绝缘电缆及阻燃耐火型电缆,应急照明支线宜采用阻燃耐火型电线和电缆。
4 火灾应急照明的配电线路应穿金属管保护,当暗敷时应敷设在保护层大于30mm的非燃烧体内,明敷时在保护管外壁采取防火保护措施。如在金属管上涂丙烯酸乳胶防火涂料,采用绝缘和护套为非延燃性材料的电缆时,可不穿金属管保护,但应敷设在电缆竖井内。
5 应急照明应按防火分区划分,不得跨越防火分区。
5 结束语
由以上讨论和例子可以得出如下几点浅见:
1明确建筑类型,以便确定应急照明类型、安装方式、备用电源选择、主备电源之间转换时间等。
2 注意选用合理、经济、高效、可靠的主备电源组合。
3 应急照明线路敷设根据不同的场所,应该满足哪些要求,要严格执行相关法规。
参考文献
1王金元,洪元颐,温伯银等. 民用建筑电气设计规范. 北京:中国建筑工业出版社,2008:195-198.
【关键词】建筑;消防应急照明设计;思考
1 建筑火灾应急照明的供电时间
JGJ16- 2008 民用建筑电气设计规范 13.8.1 中说明“火灾应急照明应包括备用照明、疏散照明”,其中:供消防作业及救援人员继续工作的场所,应设置备用照明;供人员疏散,并为消防人员撤离火灾现场的场所,应设置疏散指示标志灯和疏散通道照明。由此可见,火灾应急照明在从功能上可以分为疏散照明和备用照明。
有的设计中统一把火灾应急照明的供电时间都定为不小于 30 min,这是不正确的,在 JGJ16- 2008 民用建筑电气设计规范中规定了不同场所的疏散照明和备用照明所须保证的供电时间:其中要求疏散照明供电时间不小于30 min;而备用照明除了避难层和救灾直升机停机坪为不小于 60 min,其余消防工作区域如消防控制室、配电室等均为不小于 180 min。这主要是由于疏散照明和备用照明在火灾中所起到的作用不同,因而所需的供电时间也是不同的。
2火灾应急照明的控制
在 GB50116-98 火灾自动报警系统设计规范 中第 6.3.1.8 条中规定“消防控制室在确认火灾后,应能切断有关部位的非消防电源,并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯。”但是,在强制点亮应急照明灯具的做法上,还存在一些误区。
误区一:应急灯具自带蓄电池,其充电电源接自消防电源箱,在火灾确认后的状态下,火灾自动报警联动装置切除应急照明的市政电源,使处于浮充电状态的应急灯具失去外电,灯具内蓄电池放电以达到自动点亮的目的。
在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回路 6 kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时,可为一回路架空线供电;当采用电缆线路时,应采用两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受 100%的二级负荷”;如果消防负荷属于一级负荷或二级负荷时,切断市政电启用蓄电池供电这种做法就明显不适合了,因为在火灾发生时,蓄电池供电只能算是单电源供电,可靠性根本达不到一、二级负荷的供电要求。所以,应急照明即便自带蓄电池,也还是要保证市政电源供电,并且在照明的配电回路上配置相应的接触器,通过火警联动来完成消防时强制点亮的目的。
误区二:在一些大开间的办公区域或者商铺中,布置了一些应急照明灯具,考虑到商铺等以后要出租,为防止偷电,应急灯具自带蓄电池,充电电源取自租户自用的配电箱内。
其实这也是不满足规范要求的,防火规范中规定:“消防用电设备应采用专用的供电回路”,而这专用供电回路在条文说明中解释为“从低压总配电室或分配电室至消防设备或消防设备室(如消防水泵房、消防控制室、消防电梯机房等)最末级配电箱的配电线路。”
所以,笔者认为,这些应急照明灯具电源还是要引自火灾应急照明配电箱。可以采用如下做法:这些灯具不自带蓄电池,平时无电,在火灾应急照明配电箱相应的配电回路上加装接触器,火灾确认时,再由火警系统联动接触器闭合以通电点亮灯具。
这样,就可以既保证了消防照明用电,又防止了用电纠纷,但此种做法也有不足之处在于:此类应急照明灯具是否能正常工作是需要物业管理人员专门进行定期操作检查的。
3 火灾应急照明的配电
JGJ16- 2008民用建筑电气设计规范 及 GB50016-2006建筑设计防火规范中规定:当建筑物消防用电负荷为一级时应按消防分区设置末端双电源自动切换应急照明配电箱;同时 JGJ16- 2008 民用建筑电气设计规范 中把一类高层建筑中的走道照明也划分为一级负荷。因此在一类高层建筑走廊照明设计中对于同一层的走廊照明分为了两类一级负荷:普通走廊灯和应急照明灯。按照规定走廊照明为一级负荷,因此不可引自本层的三级负荷普通照明箱,且普通照明不可与应急照明混用,势必需设置专为走廊照明配电的一级负荷照明箱;而应急照明按分区设置是不容置疑的,因此造成了照明箱种类多,数量多的缺点。对此笔者了解了大致有以下几种配电方案:
a)对于小面积走廊区域将所有走廊灯均设置为应急照明灯具,此种方案节省了一级负荷照明箱且对于配电设计者来讲变得简单,但缺点是适用范围仅限于小面积走廊这种小型区域,比如像住宅楼类型的建筑物;
b)每层均设置应急照明箱及一级负荷照明箱,此种方案设置的配电箱数量多,较为浪费;
c) 每层按防火分区设置应急照明配电箱,隔层设置一级负荷照明箱,走廊照明所用的一级负荷照明箱在合适的地方设置双电源互投即可,笔者认为这是比较合理的一种做法。
4 火灾应急照明灯具的选择
5 结束语
在民用建筑中,完善的消防应急照明设计对于发生火灾后,保证人员的安全撤离、组织积极有效的抢险救援工作具有十分重大的意义。应急照明设计是建筑消防电气设计的一个重要的内容,系统的安全稳定,直接牵涉到建筑的安全性,这就要求我们在设计中严格执行规范,做好消防应急照明的设计。
参考文献:
关键词:应急照明;设计标准;应急照明配电箱设置;系统供电;照度标准及所设置的场所;
中图分类号:S611文献标识码: A
笔者认为,尽管各规范对应急照明和火灾应急照明在解释、分类及设置场所等方面存在不统一现象,但有几点还是基本一致的,如:应急照明和火灾应急照明是有区别的;火灾应急照明属于应急照明中的一个部分;火灾应急照明应纳入消防用电负荷,设计时不仅对其供电电源有特殊要求,而且对配电箱设置、线路敷设、导线及灯具选型、照度标准、应急点亮时间及联动控制等诸多方面均有严格规定,设计人员应从严掌握,就高不就低,不要以节能及经济性为理由而忽略了安全这一最重要的因素。以下就应急照明在以往多年设计中经常遇到的几个方面谈谈笔者的观点。
一、 关于应急照明的设计标准
在设计工作中曾遇到有些设计人员强调应急照明不等于火灾应急照明,不要求完全执行对消防用电负荷的相关规定,笔者认为这种观点虽有一定道理,但根据GB 50034 - 2004 《建筑照明设计标准》中关于应急照明包括备用照明、安全照明、疏散照明的定义,除安全照明这部分内容以外,备用照明及疏散照明均与火灾有关,故必须满足消防要求。所以除非设计时能明确将安全照明这个部分完全独立出来,从使用环境、线路敷设、设备材料选型及控制方式等方面加以严格区分。这里笔者建议在设计中将应急照明全部按消防用电来处理,虽然有局部过度设计之嫌,但至少不会违反规范要求。
二、 关于应急照明配电箱的设置
相关建筑设计防火规范中,对消防用电设备(一、二级负荷) 的供电要求一般规定为: 在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置,应急照明配电箱是否必须按防火分区进行末端切换说法不一,故参照执行对消防用电设备的供电要求应该是可行的。JGJ 16 - 2008 《民用建筑电气设计规范》13. 9. 12 条中规定:应急照明电源宜由双电源以放射式或树干式供电,应按防火分区设置末端双电源自动切换应急照明配电箱。当应急照明灯具配置备用蓄电池时,可以按防火分区设置由双电源中的应急电源提供专用回路采用树干式供电的应急照明配电箱。但作为住宅建筑根据JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》9.3.1条中规定,住宅建筑一般按楼层划分防火分区,扣除居住面积,住宅建筑每层公共交通面积不是很大,如果按照每层每个防火分区来设置应急照明箱,显然不是很合理。考虑到住宅建筑的特殊性及火灾应急是疏散的重要性,笔者认为其中建议的每4层至6层设置一个应急照明配电箱是十分合理的,且应急照明配电箱由消防专用回路供电。
三、应急照明的照度标准及所设置的场所
火灾疏散标志照明,最低照度不应低于0.5Lx,并且连续供电时间不能少于30min,对于航空疏散场所、避难疏散区域连续供电时间不应少于60min,另外消防控制室、配电室发电站、水泵房、风机房连续供电时间不应少于180min。以上重要的疏散避难区域及消防工作区域的照度不能低于正常照度,照度要求正常不能忽明忽暗,供电时间要求连续。针对住宅建筑应根据JGJ242-2011《住宅建筑电气设计规范》的要求在楼梯间、电梯间及其前室和长度超过20m的内走道设置应急照明。19层级以上的住宅建筑应沿疏散走道设置疏散指示灯,并在安全出口和疏散门的正上方设置安全出口灯;且建筑高度超多100m或者35层及以上的住宅建筑上述所列安全出口灯和疏散指示灯还应设置蓄电池组作为备用电源。
此外, 应急照明在正常电源切断后, 其电源转换时间应满足:疏散照明≤15s,备用照明≤15s,安全照明≤0.5s。
四、应急照明的供电系统
国标《建筑照明设计标准》GB50034-2004第7.2.2条有明确规定:应急照明的电源,应根据应急照明类别、场所使用要求和该建筑电源条件, 采用下列方式之一:
接自电力电网有效地独立于正常照明电源的线路。
蓄电池组,包括灯内自带蓄电池、集中设置或分区集中设置的蓄电池装置。
应急发电机组。
组合电源:即由以上任意两种以至三种电源组合的供电方式。
下面根据住宅建筑设计常见的供电条件进行分析:
(1)双路进线均由电网独立电源供电。其要求由外部引来两路独立电源供电,确保一路故障时另一路仍能继续工作。这种方式供电的容量与时间余量极大,转换时间易满足要求,在有条件的城市乡镇中成本也不是很高。但是在重大灾害时,其供电可靠性可能遭到破坏,失去应急照明供电的作用。同时,通过大量使用经验可以得知任何电气故障是不可能决对控制在一个范围内的,且地区大电力网在主网电压上部是并网的,所以建筑物无论从电网取几个电源进线都无法得到严格意义上的独立电源,因此,对于规模较大的高层住宅建筑或者超高层住宅建筑仅采用此种方式作应急照明电源是不够的。此外一般来说,应急照明的电源并不是专门为应急照明设置的,往往是结合当地电网实际情况及工程实际情况综合考虑,包含了其他一、二级负荷,此种情况很难避免,但应急照明的配电回路不应与其他一、二级负荷设备共用。
(2)一路电源由电网引来, 一路采用自备发电机组。其特点是供电容量和供电时间基本不受限制,但由于机组投入运行需要较长时间,《民用电气设计规范》JGJ16-2008第6.1.8条规定对一类高层建筑及火灾报警系统保护对象为一级的建筑物的发电机组,应设有自动启动装置, 当市电中断时, 机组应立即启动并应在30s内供电。当采用自动启动有困难时, 二类高层建筑及二级保护对象建筑物的发电机组可采用手动启动装置。自备发电机组的启动时间能够满足一般的消防设备用电,但不满足应急照明供电要求。《民用建筑设计规范》JGJ16-2008第13.8.5条规定:应急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应满足下列要求:①备用照明不应大于5s;②疏散照明不应大于5s,设计时应严格遵守。笔者还认为,相比建筑物内的其他消防设施,对应急照明负荷供电的可靠性应高于其他消防设施。此时除了采用双电源切换供电外,应急照明灯具还应选用自带蓄电池的应急灯具来满足规范要求。
(3)采用蓄电池电源。当采用灯内自带蓄电池即自带电源型应急灯时,其优点是供电可靠性高、转换迅速、增减方便、线路故障无、电池损坏影响面小。缺点是投资较大、持续照明时间受容量大小的限制、运行管理及维护要求高,这种方式适用于应急照明灯数不多,装设较分散,规模不大的住宅建筑。当采用集中或分区集中设置的蓄电池组供电方式时,其优点是供电可靠性高,转换迅速,与自带蓄电池方式相比投资较少,管理及维护较方便。缺点是需要专门房间,电池故障影响面大,且线路要考虑防火。这种方式适用于应急照明种类较多,灯具较集中、建筑高度超多100m或者35层及以上的住宅建筑。
五、 关于应急照明灯具的节能控制与火灾时的强制点亮
随着国家建筑节能法规的实施,部分条文已作为强制性标准,广大设计人员的节能意识也在逐步提高,疏散照明中以往存在的长明灯现象正在逐步减少,各种智能型、节电型、开关型控制器被广泛应用于应急照明设计中。对于这部分应急照明在火灾时需强制点亮的问题,在住宅建筑的相关规范中有相应规定,GB 50096 - 2011 《住宅设计规范》8. 7. 5 条规定: “当应急照明采用节能自熄开关时, 必须采取消防时应急点亮的措施。” JGJ 242 - 2011 《住宅建筑电气设计规范》9. 2. 3 条规定:“当应急照明采用节能自熄开关控制时, 在应急情况下,设有火灾自动报警系统的应急照明应自动点亮”。DGJ 08 - 20 - 2007 《住宅设计标准》(2011 版) 12. 5. 3A 规定:“当住宅设有火灾自动报警系统时,应急照明在火灾发生时应具备自动点亮功能。”此可作为住宅建筑应急照明系统火灾时强制点亮的设计依据。
根据前文分析, 火灾应急照明包含备用照明和疏散照明,备用照明是供工作人员在火灾发生时需继续工作场所的照明,对于消防水泵房、防排烟机房等部位的备用照明供电应引自应急照明电源,这一点设计时一般都能满足规范要求。但这些场所基本都安装了照明壁装跷板开关,业主为了省电平时大多会将其关闭,规范中对这些场所的火灾应急照明最少持续供电时间及最低照度有明确规定,但未界定是否要在火灾时强制点亮,而对此问题,北京地区各大设计院的电气总工基本达成共识,对上述场所可不要求强制点亮。
疏散照明包括疏散照明灯和疏散指示标志:因疏散指示标志耗电量很小,通常设计为常亮,火灾时无需强制点亮;但疏散照明灯的情况就比较复杂,建筑性质是公建还是住宅、安装部位白天有无自然采光、末端节能控制装置选择何种形式等等,设计时对是否要采取火灾时强制点亮措施需进行仔细分析。对于大型住宅建筑中无自然采光的疏散内走道、疏散楼梯间内的照明是采取不带开关常亮还是安装照明控制装置加消防联动装置以达到节能、安全目的一直存在不同观点,此是安全与节能产生冲突的问题,存在很大的随意性,亟需规范。
对于住宅建筑,笔者仔细研究了目前最新的全国及北京市的相关住宅设计规范、标准后, 归纳出以下几点做法,供同行们在住宅设计时讨论和参考:
a. 高层住宅(十层及以上)的公共区域应急照明宜采用双电源自切配电箱供电。
b. 高层住宅(十层及以上)的公共区域应急照明应设置消防联动设施。
c. 高层住宅(十层及以上)公共部位的应急照明应采取节能措施,但无论采用何种节能控制装置和开关,火灾时均必须通过消防联动模块强制点亮。
d. 十层以下住宅的公共照明不要求强制执行上述规定, 但具体做法应事先征得当地消防主管部门的同意。
对于应急照明配电箱位置的设置、应急照明灯具在消防设备机房内的强制点亮、特定建筑或场所应在其疏散路线上增设保持视觉连续的辅助疏散指示标志等问题,呼吁有关部门重视相同内容的规范条款编制的统一性,便于广大设计人员执行。
六、 结语
本文并无深奥的理论,以前很多同行也写过类似文章,但在应急照明设计中遇到的一些疑惑仍长年困扰着大家,而且一直都没有很好地解决。虽然应急照明设计在整个电气设计中只占了极小的部分,但关乎人员的生命安全,其重要性不言而喻。一旦发生由于设计不完善而造成人身伤害及财产重大损失将会给个人和社会带来不可挽回的后果。笔者衷心希望同行们能对本文中提出的一些问题给出更好的解决方法,从而进一步提高设计质量。
总之,应急照明在现代住宅建筑中起着非常重要的作用,在设计时应仔细分析建筑物的使用特点、火灾危险程度等多方面因素,严格遵守相关设计规范,进行合理的应急照明设计。
参考文献
[1]中国建筑设计研究院.GB 50096-2011住宅设计规范[S.北京:中国建筑工业出版社,2012.
[2]上海建筑设计研究院有限公司.DGJ 08-20- 2007住宅设计标准(2011版)[S], 2011.
[3]《建筑照明设计标准》GB 50034 - 2004
引 言:
随着现代工业企业规模化发展,新建工业建筑呈现出新的特点,单体建筑越来越庞大,多层工业建筑层出不穷,建筑形式也不再是以前的“方块式”,取而代之的出现了许多弧形,球形等更加复杂的建筑。这就给我们的设计工作带来了新的挑战,其中建筑应急照明的设计日趋复杂,本文仅对工业建筑应急照明设计进行简单的分析。
一、应急照明分类
1、根据《建筑照明设计标准》 GB50034-2013 规定应急照明分为:
a.备用照明 b.安全照明 c.疏散照明
2、规范对应急照明有如下定义:因正常照明的电源失效而启动的照明。
二、消防应急照明与非消防应急照明的区别
消防应急照明是上面谈到的广义的应急照明范畴内的一个门类,它是指因发生火灾事故时,供人员疏散、保障安全或继续工作用的照明,与正常电源无关。也就是说尽管火灾时切断非消防电源,但作为应急照明的主供电源(一般为市电)是不会被切断的。即火灾应急照明的开启条件是火警信号而不是断电事故信号。
消防备用照明在相关防火规范中很明确是指消防控制室、消防水泵房、配电室、自备柴油发电机房、防排烟机房、通讯总机房以及发生火灾时需坚持工作的房间的备用照明。而非消防备用照明是指“正常照明因事故熄灭后,需保证正常工作或活动继续进行的场所“的备用照明,这个场所可以生产房间,会议室,营业厅,体育场等。这两个备用照明的概念有较大的差异,他们虽然可以共用建筑物低压配电系统的备用电源,但应是两个独立的配电系统,对线路、灯具、控制的要求等也不尽相同。
三、工业建筑消防应急照明设置
在现代工业建筑中因火灾事故对人身及财产危害大,后果严重,工业厂房应急照明的设计首先应该满足火灾事故时的要求,也就是《建筑设计防火规范》GB50016-2014所指的“消防应急照明”。
1、《建筑设计防火规范》中第10.3条对消防应急照明设置部位做了详细的给定,在此只提出几点特别需要重视的:
1)规范规定:“消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防烟与排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的消防设备房应设置备用照明,最低照度不应低于正常照明的照度” 。
2)设置安全照明主要是考虑到工业厂房内当正常照明熄灭后,工作人员从事的工作存在潜在危险,如从事机械加工,焊接工作或从事有毒有害,当火灾断电后如果照明灯全部熄灭,可能对工作人员造成一定危险,需要设置安全照明,方便工作人员关停设备,整理好试验器具,安全撤离。
3)《建筑设计防火规范》10.3.4规定了灯光疏散指示标志的设置部位。另外根据一些消防审查意见,笔者建议对于两层以上的建筑,疏散楼梯内均应在每层楼梯平台处的明显位置设置楼层显示灯。在发生火灾时,让人员(含消防人员)知道自己所处的位置,以便做出行动决定。火灾时主要是解决人员疏散逃生。地下车库用于诱导汽车的出口指示灯、诱导灯、应有别于引导人员的图例及选型。汽车的诱导标志灯不应纳入消防应急照明系统,
2、《建筑设计防火规范》10.3.2条规定了建筑内疏散照明的地面最低水平照度。这里需要注意的是:疏散方向指示灯和安全出口指示灯只用于标识疏散方向和安全出口位置,不能用来实现照度的保证作用。
3、照明灯具和光源的选择
1)建筑内设置的消防疏散指示标志和消防应急照明灯具,应符合现行国家标准《消防安全标志》GB 13495和《消防应急照明和疏散指示系统》 GB 17945的有关规定。普通照明灯多为开敞式灯具,不适合作为应急照明灯具使用,故设计时建议采用专用的应急照明灯具。
2)疏散走道上的应急照明灯具应具有火灾时可强制开启的功能。特别值得注意的是对于高大厂房正常照明一般采用金卤灯光源,但其不能快速重复点亮,因此对于高大厂房应考虑单独设置应急照明灯具。
3)对于安全出口指示灯和疏散方向指示灯,一般情况下为“常明灯”,为节约能源,宜采用LED光源。
4、电缆、导线及敷设方式的选择
消防应急照明的配电线路必须满足火灾时连续供电的需求, 各个规范中比较强调“防火保护措施”。穿管暗敷是一种既经济有可靠的敷设方式,可广泛采用。但由于一般工业建筑层高比较高,一些厂房要在楼板上吊装很多东西,如风管、水管、电缆槽、吊顶板等,这就需要在顶板上打很多膨胀螺栓,许多暗敷管线很容易被打坏,这种情况下,穿保护管或金属槽盒明敷是比较可行的方法,但应采取相应的防火措施,即外刷防火涂料。穿金属管明敷时应采用耐火电线,穿金属槽盒明敷时应采用阻燃耐火电缆。
这里要特别提出一点值得注意,就是消防应急照明的干线亦应采用阻燃耐火型电缆,这里不单指备用电源线路,还包括主供电源线路。因在火灾时为保证应急照明供电的连续性,主供电源也应尽量保证。
四、消防应急照明控制
应急照明的控制根据不同的分类和安装场所可分为:常明,火警时可自动点亮、普通开关控制。
1、一般情况下,走廊疏散指示灯、安全出口指示灯为常明,接线见附图一D3灯
2、位于疏散走廊的应急照明灯,楼梯间照明灯火警时应能自动强制点亮,此时可利用双控开关可实现此功能,接线见附图一D2灯。
3、消防值班室、消防泵房、配电室等火警时仍需继续工作的房间,全部灯具均为应急照明,有人工作时全部点亮,由于灯具均接自应急电源,故此时发生事故灯具也不会断电熄灭,无人工作时灯具可熄灭,可设置普通开关控制,接线见附图一D1灯。
4、对于没有外窗的一些工艺房间,实验室内设置的消防应急照明,一般不低于正常照明的1/3。如人员在该房间从事没有任何危险的工作,应急照明可设置普通开关控制;如人员在该房间从事有人身危险的工作或当照明灯具突然熄灭时有可能产生危险时,应利用双控开关实现自动强制点亮。
附图一
五、消防应急照明供电
1、应急照明电源的有关规定
《建筑照明设计标准》7.2.3规定:疏散照明的出口标志灯和指向标志灯宜用蓄电池电源,能保证其可靠性。安全照明要求转换时间快,应采用电力网线路或蓄电池供电,接自电力网时应和该场所的电力线路分别接自不同变压器或不同馈电干线。备用照明通常需要较长的持续工作时间,其电源接自电力网并有效地独立于正常照明或采用自备发电机组。
2、应急照明配电
1)各规范对于应急照明的配电并没有明确规定,这里给出一些建议
a、当建筑物消防用电负荷为一级时,宜由主电源和应急电源提供双电源,并以树干式或放射式供电。应按防火分区设置末端双电源自动切换应急照明配电箱,提供该分区内的备用照明和疏散照明电源。
b、当消防用电负荷为二级并采用交流电源供电时,宜采用双回线路树干式供电,并按防火分区设置自动切换应急照明配电箱。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时,可由单回线路树干式供电,并按防火分区设置应急照明配电箱。
2)相关规范对于应急照明的应急电源供电转换时间没有明确要求,设计中一般采用双电源自动转换器(ATS),其转换时间一般为几十毫秒,可以满足安全疏散要求。如采用集中设置EPS作为应急照明的备用电源,其转换时间一般为十几毫秒,同样可以满足安全疏散要求。由于柴油机的启动时间一般在几十秒,其作为应急照明的备用电源时,建议配置一定时间的EPS,以保证应急照明的供电连续性。
3)《建筑设计防火规范》第10.1.5条规定了消防应急照明及疏散指示标志的备用电源连续供电时间。
六、小结
近年来工业建筑应急照明设计日趋复杂,也逐渐成为图纸审核的重点,作为电气工程师,应给与足够的重视。本文简单的分析了工业建筑应急照明的设计要点,简述了相关规范对应急照明的规定,根据多年的设计经验,总结了应急照明设计中的重点,难点。由于本人水平有限,文中有不妥之处希望大家给与指正,我将不盛感激!
参考文献
《建筑照明设计标准》 GB 50034-2013
《建筑设计防火规范》 GB 50016-2014
《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16-2008