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1、专家论坛fS P E C I A L I S TF O R U M论高层民用建筑应急照明系统的设计王树国，中国石化工程建设公司电气室摘要根据(高层民用建筑防火设计规范)和建筑照明设计标准对应急照明的具体规定，对疏散照明、安全照明、备用照明等应急照明的设计要求做了进一步探讨和归纳总结。指出合理的供电方案、准确的灯具控制及适宜的照度、规范的线路敷设是高层民用建筑应急照明系统的设计的可靠性保证。关键词应急照明供电敷设灯具控制王树国高级工程师中国石化工程建设公司1引言高层民用建筑应急照明系统是高层民用建筑消防设计中的重要组成部分。应急照明系统包括疏散照明、安全照明和备用照明。G B5 0 0 4 5
2、1 9 9 5(2 0 0 5)高层民用建筑设计防火规范9 2 1 条规定高层建筑的下列部位应设置应急照明：“9 2 1 1 楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间及其前室、合用前室和避难层(间)。9 2 1 2 配电室、消防控制室、消防水泵房、防烟排烟机房、供消防用电的蓄电池室、自备发电机房以及发生火灾时仍需坚持工作的其他房间。9 2 1 3 观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅和商业营业厅等人员密集的场所。9 2 1 4 公共建筑内的疏散走道和居住建筑内走道长度超过2 0m 的内走道。”由此可见，应急照明系统的设计是高层强电设计中非常重要的内容之一。对于强电设计者来说，首先要领会设计规范的宗旨，同时
3、应与建筑专业协商配合，确定各个房间、楼梯间的性质，弄清防火分区、人员疏散方向，合理进行应急照明系统的设计。综合几年来高层民用建筑的设计，指出合理的供电方案、准确的灯具控制及适宜的照度、规范的线路敷设是高层民用建2 8I 嘭：易订2 0 0 8 年第2 7 卷笫11 期筑应急照明系统的设计的可靠性保证。2 确定合理的应急照明系统供电方案2 1 集中电源型方案集中电源型消防应急灯具是指灯具内无独立的电池而由集中供电装置供电的消防应急灯具。该设计方案是在地下层(或首层)设置一台集中应急照明主机(可为U P S、E P S 系统、U B S 系统及柴油发电机等)作为集中应急电源，在每层(或几层)电缆竖
4、井中设置转换开关箱再至应急照明灯及疏散指示标志灯。系统图如图1 所示。应急照明电源主机可以为U P S、E P S(不间断交流电源系统)、U B S(不间断直流电源系统)及柴油发电机等。笔者认为，单纯的应急照明电源系统不宜单独设一台柴油发电机组，因为设置柴油发电机需要单独的房间(包括控制室、储油间等)，另需定期对柴油发电机维护及起动。除非高层建筑负荷性质，供电电源要求需要设置柴油发电机，但此时应急照明电源可引自由柴油发电机供电的应急母线段。对于U P S、E P S与U B S 系统，笔者认为在应急照明系统中应用区别很大。(1)U B S 应急照明系统可靠性高U P S、E P S 的P W
5、M 斩波及逆变部分由大量 罩捌=捌I 址t C h I1 7 FL 歪d 曼_ J9 F酋相三相广疆蕊i 8 F7 F6 F茧喇=树 蛙捕耳lI 鑫珥I5 F4 F3 F照帽三相广砭丽i 2 FX I单相三相，(+)。()l F正常应急一l FW E O IZ RL(+X N(_)应急照明电源主机W P _,0 2Z RL(+)N(-)W E 0 3Z RL(+X N(-)(a)集中应急照明系统图(b)应急照明电源主机方案图l W E一广 一l=宦急W E lZ R 暑VL。一自动W E 2z R-B V2 W E转换自I I I I 三相r 一一W _ E 3；勰B V7L l-_-“(c)
6、转换开关箱方案圈图1集中电源型供电方案系统图W W W e a g e c o r n c n至转换开关箱支路篙S P E C I A L I S TF O R U Ml 专家论坛功功率管(G T R 或I G B T 等)组成，是故障的最危险之处。而U B S 系统卓越和简单之处恰好把失效危险之处均分在单个灯具中，故障概率大为降低，从而保证主电路运行的高可靠性。(2)U B S 应急照明系统电源效率高U P S 采用A C D C、D C A C 二次转换方式，整流逆变过程中，首先存在整流逆变效率(该效率对阻性、客性和感性负载均不同)，1 约为0 3 0 9；同时，不同负载尚存在不同的功率因
7、数(对荧光灯而言，约为0 4 0 9 5)，因此电源效率N=1 M=(0 3 0 9)X(0 4 0 9 5)=0 1 2-0 8 6。U B S 采用一次转换方式，不存在逆变损失及功率因数损失，其光源转换效率N=0 9 1。(3)负载变化对U B S 影响小U P S 系统在承受重载时极易导致逆变器热损坏，而轻载则需要进行电压调整，否则电压升高可能使灯具损坏，U B S 系统在重载和轻载时仅仅对应急时间有影响。对于集中电源供电方案来说，不间断直流电源系统(U B S)与其他应急电源相比有其独特的优越性，值得在今后的设计中推广采用。2 2 区域电源供电型方案该方案是在高层建筑区域(每几层)范围
8、内设置区域应急照明主机(U P S，E P S 系统或U B S 系统)作为集中应急电源，通过转换开关箱再至应急灯具及疏散标志指示灯，系统图如图2 所示。2 3 自带电源型方案该类型消防灯具是指电池和检验器件装在灯具内部或其附近(1m 距离以内)的消防应急灯具。这是应急照明系统中可靠性最高的供电形式。2 4 组合电源方案组合电源方案是由以上任意两种以至三种电源组合的供电方式。综合以上几种供电方案，以供电可靠性依次排序为：自带电源型 区域电源型集中电源型，供电可靠性越高，投资越大，因此优秀的高层民用建筑应急照明系统的设计，应该是综合投资、供电可靠性，建筑性质以及负荷性质等因素的结果。由于上述几种
9、电源的结构及可靠程度都不同，对系统的要求和应用范围也不同，所以在实际工程中只选择某一种电源形式是很难满足要求的，也很难做到安全可靠，经济合理。因此供2 0 0 8 年第2 7 卷第1 1 期嘭：与仞I2 9 专家论坛IS P E C I A L I S TF O R U MA CA C3 8 0 V3 8 0 V(a)区域供电型应急照明系统圈主电源丽耐一鱼A C 旦皇3 8 塑0V i-，_ J 应急照明电涮1 w EZ R B V主机l1 2 w EZ R B V一：bW E lZ R B VW E 2Z R B V，l 车拿换W E 3丑卜B V(b)应急照明电源主机方案图l W E一广
10、l=直急W E l积-B V-一自动W E 2Z R B V2 W _ Er 一一转换W E 3趣-B V7L I(c)转换开关箱方案图图2 区域供电型方案系统图3 0I 嘭：县t 4 j 2 0 0 8 年第2 7 卷第1 1 期至转换开关箱支路输出电方式的确定要结合消防动力负荷综合考虑，同时选择两种及两种以上的应急照明电源。应急照明灯数不多、规模小的建筑物选用自带蓄电池的供电方式，规模较大的高层建筑和一些特殊重要的建筑采用电网独立电源供电，配以发电机组或蓄电池组，或者采用由发电机组与自带蓄电池相结合用的供电方式。3 对于消防应急灯具，特别要注意灯具的控制接线方式。消防应急灯具按工作方式可分
11、为以下几种类型。3 1 常备型(非持续式)在正常电源下不亮，停电后自动转入应急状态。接线方式如图3 a 所示。3 2 常亮型(持续式)在正常电源下保持常亮，不受开关控制，停电后自动应急不受开关控制。接线方式如图3 b 所示。3 3 可控制型(可控持续式)在正常电源受开关Q F 或S 控制亮灭，但不影响应急灯充电控制；停电后自动应急不受开关Q F 或S控制。群控(三线制)的接线方式如图3 c 所示；单控(三线制)的接线方式如图3 d 所示。3 4 带消防专用电源线的可控型该接线方式增加一条受消房控制的线路(宜与L 1 同相位)，在消防一般状态时(非直接燃烧及邻近区域)，使K 吸合，应急灯自动点亮
12、(非应急状态)，不再受Q F 或S 控制，火灾进入危险级别时，应直接关断。L”线，使应急灯自动投入应急状态。群控接线方式如图3 e 所示，单控接线方式如图3 f 所示。常规应急照明设计中，多数采用墙上开关控制应急灯正常电源下的亮与灭，即可控持续型。因这些应急灯常接于事故照明回路，在火灾状态下也是不受消防联动控制切断。在设计过程中必须注意：(1)在火灾状态下，不论消防应急灯处于何种状态，应全部自动点亮，不应受手动开关控制，避免疏散人员及消房工作人员在紧急状态下可能在黑暗中寻找灯开关的可能性，保证人员疏散及消防工作顺利进行。在设计过程中，可采用常亮型或可控持续型等方式实现。(2)在火灾发生区直接区
13、域，应切断包括一般、，成慧灯C a)常备型h 一斑糠玎(d)可控持续型(单控)h 一皮急灯C b)常亮型=一EL E 莹卜1 _+_ r 一叠共零线辩 -rf 红)I(黄X(i 融(玳黄冀蓝Il!摁撒ll 一l事故照明及消防应急灯靛交流电源，蔓延扩大及造成人员的触电伤亡。、一斑急灯S P E C I A L I S TF O R U Ml 专家论坛(红色，正常照嚼火辘)Lr 蹬二r 做色正常照辨火线)L 每扣卜-+r 一(冀色应慧巍电控脚火垅)(蓝色公-；t t-零撬)N 十十1 十1-使色公饕零堍)(鼓)k 黄碡玛豇)K 冀瘫簿垒壅塑广i 闫一应急灯(o)可控持续型(群控)踩耋羹妻瑟：鏊麓纛
14、淫辫蒌馘t t t t)吨蘸垂黎潆色，辩卜卜卜_ _ T 灌色，釜其零堍)醋ll 酗l J(舡)|()(踯(舡)l(黄)I 至9O 根线)El 一l、一，疰惫拜(e)可j 空持续型，带消防专用电源线(群控)(f)可按持续型，带消防专用电源线(单控)圈3艨急照明灯爨的控割方戎防止灭灾继续熬骥线路零季摹共管共稽敷设。蠹带蓄电沲灯具懿支线除外。4 关于疏散戚急照度的设计高层民用建筑设计防火规范规定“疏散用的应急照明，其地露最低照度不应 氐予0 5l x”。笔者认为并不是照度越高越好。正常照度突然消失，照度突降很多，人的眼睛需要一段时间的适应才能有信心彳亏渤。照度突降懿越多，适应的黠嗣越长。所敷C I
15、 E 还规定，应急照明照魔比最大为4 0：l。在火灾发生时，随着消防按钮发出指令，电梯强裁下降蔫首缀。圭予客照电撵无爨排烟设麓，下降首鼷后不应使用。消防电梯同步降到首层给消防人员准备灭火使用，因此大部分人员疏散主要靠防熔楼撵。火灾辩，久稠毒搂层平蠢遽遘壹接聚集窭防烟楼梯间前室，与此同时，各楼层进入防烟楼梯间的人员，由于人多拥挤以及台阶的影响，导致疏散逮度降低，也可麓塞现挤伤、捧伤的情潺。所以为了提高竖向疏散速度，避免人员伤亡，必须提高竖向防烟楼梯及其前室的照度，这个照度值建议不小予5l x 为宜。同样，这个照度篷也适用于蕊众厅，多功能厅、展览厅、会场及商场等人员密集场所的疏散照度。(2)应急照
16、明配电箱应与正常照明配电箱分开设鬣，宣带蓄电泡灯具的配电籍除外，并设在无火灾危险场所。(3)特级与一级建筑的照明主于线宣慕用阻燃鬻电缆，应急照明支线宜采用耐火型电线和电缆。(4)火灾应急照明的配电线路应穿金属管保护，当瞎敷时废敷设在保护层大于3 0m m 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牲材料的电缆时，可不穿金震管保护，毽应敷设在电缆竖并内。(5)威急照明应按防火分医划分，不得跨越防火分区。6 结束语应急照明系统酶设计是强毫消防设计中的一个熏要内容。要作好这方面的设计，就要结合建筑物的特点、形式、负荷性质以及外线供电电源情况，同建篷专监密甥配合。在设诗过程中，制定会瑾的供电方案、确定准确的灯具控制及适宜的照度、规范的线路敷设是高层民用建筑应急照明系统的设计的W 靠性傈涯。一5应急照明线路的敷设丽吾百为F 如0 8-0 3-15 司(1)应急照瞩线路包括配电干线翱支线，与菠常w W W e a g e c o m c n2 0 0 8 年第2 7 卷第11 期嘭艺易t 莉l3 1