应急照明设计相关问题的思索和探讨

赵　康

(上海大境建筑规划设计有限公司, 上海　200070)



【办刊宗旨】

应急照明设计相关问题的思索和探讨

赵康

(上海大境建筑规划设计有限公司, 上海200070)

摘要：从应急照明设计几个重要的环节出发,对现行应急照明设计分类、灯具要求、配电保护灵敏度、应急配电箱的防护、强制点亮等需引起注意的问题进行了探讨,供电气设计同行参考借鉴。

关键词：应急照明; 敷设条件; 灯具选择; 灵敏度; 联动控制; 规范冲突

0引言

近年来,火灾事故频繁发生,造成了巨大的经济损失,严重威胁到人民群众的生命安全。在火灾发生紧急时刻,应急照明的重要性尤为突出,但应急照明的设计、规范更新及施工存在多处难以统一的问题。本文就应急照明一些突出矛盾问题与电气同行交流。

1应急照明的分类

JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》(以下简称《民规》)及GB 50034—2013《建筑照明设计标准》、JGJ/T 119—2008《建筑物照明术语标准》(以下简称《术标》)、GB 7000.2—2008/IEC 60598-2-22:2002《应急灯具》等国标对应急照明的术语及设置场所要求基本一致,如《术标》第3.3.7条提出:“应急照明:因正常照明的电源失效而启用的照明”。

现行规范将应急照明设计分类为疏散照明、备用照明、安全照明。《民规》相关条文规定了火灾应急照明要求及设置场所,但未对非火灾应急照明设置场所作出细节性规定。从国家标准给出的应急照明定义及设置场所可知,应急照明本质是从人员现所处的环境及对未知危险环境的预判断进行分类。本文将应急照明灯具按所处的环境分为危险环境类应急照明和非危险环境类应急照明两大类,如图1所示。

图1　应急照明按环境分类示意图

2应急照明灯具的选择

GB 50045—1995(2005年版)《高层民用建筑设计防火规范》第9.2.5条规定:应急照明灯和灯光疏散指示标志,应设玻璃或其他不燃烧材料制作的保护罩;GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(以下称新《建规》)第10.3.7条规定:建筑内设置的消防疏散指示标志和消防应急照明灯具,除应符合本规范的规定外,还应符合现行国家标准GB 13495—1992《消防安全标志》和GB 17945—2010《消防应急灯具》的规定。本文认为消防疏散灯具(如指示标志)外壳和导线材质附件均有各自的防火等级要求,不需另设玻璃保护罩。对于消防备用照明场所,大多数基本处于封闭的防火墙隔间内保护罩已属多余,新规范已不再强调玻璃罩设置。

GB 17945—2010对消防应急灯具提出了要求:消防应急灯的最低外壳防护等级为IP 30,安装在室内地面的消防应急灯等级为IP 54,安装在室外地面的消防应急灯等级为IP 67,且应采用安全特低电压(Safe Extra Low Voltage,SELV);楼层指示标志灯归为消防应急灯具,采用阿拉伯数字及字母“F”等表示。GB 17945—2010对于IP等级的规定,忽略了火灾情况下喷淋及消火栓水环境下的影响。本文认为设置喷淋或消火栓时墙壁安装的防护等级应不低于IP 54,地面安装疏散标志的防护等级不低于IP 65,采用SELV且不超过24 V,DG/TJ 08-2048—2008《民用建筑电气防火设计规程》第9.2.11条已作了规定:“地面安装疏散标志应采用IP 65”相应的IP等级要求可参考BS EN 60529—1992《隔离罩(IP规范)提供的防护等级规范》。

3线路敷设相关问题

3.1规范要求与矛盾

《民规》第13.10.5条规定:“线路敷设应符合下列规定:当采用有机绝缘耐火电缆为消防设备供电的线路,采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设时,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护;所穿金属导管或封闭式金属线槽应采取涂防火涂料等防火保护措施;当线路暗敷设时,应穿金属导管或难燃型刚性塑料导管保护,并应敷设在不燃烧结构内,且保护层厚度不应小于30 mm。”GB 50016—2006《建筑设计防火规范》以下称老《建规》 第11.1.6条与《民规》的基本一致,新《建规》第10.1.10条1、2款与老《建规》、《民规》一致,第3款“消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内;确有困难需要敷设在同一电缆井、沟内时,应分别布置在电缆井、沟的两侧,且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。”消防电缆与非消防电缆分电缆井敷设,实际工程中比较难操作,合用一电缆井消防电缆和非消防电缆分槽分两侧敷设且采用矿物类不燃电缆相对容易实施。新《建规》规定的本条与第10.1.10条1款及现行其他规范矛盾,如《民规》、DGJ-08-93—2002《民用建筑电线电缆防火设计规程》第5.3.1~5.3.3条。本文认为对于敷设在具有独立防火功能的电缆井道、消防设备用房内的主干线电缆,无需强调使用矿物电缆,对于敷设在公共区域的消防电缆,可采用矿物电缆。消防电缆优先采用独立消防桥架通道敷设。

3.2应急照明线槽灯问题

实际工程中,地下室应急照明往往选用线槽灯作为应急灯,线槽灯自带线槽。实际施工中未采用防火措施(刷防火涂料),因成套自带线槽不可能全部外刷防火涂料(灯管侧),某些厂家线槽灯采用上下分割通道的方式,将消防线路和非消防线路在线槽敷设中分开,但也未完全满足国家标准中的相关要求。IEC 60364-5-56—2009《低压电气装置 第5-56部分:电气设备的安装和选择安全设施》规定,应急疏散照明在防火分区内,照明电源应采用高阻燃电缆,或对具有多个应急照明灯具的防火分区,灯具应交替连接到至少两个单独的线路上,当一路电源故障时,仍能维持疏散通道的照度水平。建议汽车库车道采用如图2所示的布置方式,尤其对于采用集中型电源方式的应急照明。

图2　汽车库车道照明布置方式

3.3应急照明线路穿越防火分区问题

《民规》第13.9.8条规定:消防用电设备配电系统的分支线路不应跨越防火分区,分支干线不宜跨越防火分区。新《建规》第10.1.7条规定:消防干线宜按防火分区划分,消防配电支线不宜穿越防火分区。因此,电气管线穿越防火分区包含配电形式穿越和线路敷设路由穿越。对于变电所位于地下室某个防火分区的工程,消防干线不可避免会穿越地下室防火分区及每个楼层所在的防火分区。实际工程中,对于支线在某些情况下出现配电路由(敷设路径)穿越了某防火分区而配电形式未穿越分区(配电电源属于本防火分区)的情况,可认为并未违反国家规范要求。这是因为分支线路敷设条件要求等同于干线的敷设条件,干线对配电可靠性的影响和重要性远大于一个支线。当支线采用等同于干线的敷设条件时,路由穿越分区配电形式而未穿越分区,对配电可靠性不会造成重要影响。新《建规》中规定消防支线不宜穿越,本文认为对于自带蓄电池的应急灯在采用独立供电回路时可根据实际情况确定。

3.4极其重要场所应急照明线路

从国际酒店消防报警四线环网制设计环节中得到启发,参照香港《电力(线路)规例工作守则( 2009年版 )》,6C环形最终电路安排:① 每一环形电路的保护导体应按照环形的方式安装,即由配电箱内的电路起源点开始,接至与环形电路连接的插座终端,再返回电路的统一起源点;② 每一环形电路的保护导体应照环形方式安装,两端皆至电路起源点的接地终端;③ 如装设两条或以上的环形最终电路,则由电路供电的插座器具应均匀、合理地分配至个别环形最终电路上。因此,建议对要求极高场所的应急照明灯具,如银行金库联动安防的应急照明,也可参考此接线法,以提高供电线路的可靠性。

4配电形式注意事项

4.1末端灵敏度在地下车库中校验的必要性

大型车库由于建筑的布局会造成个别防火分区开间或进深比较大,当照明配电半径远超过技术措施中规定的50 m时,在工程设计中易忽视灵敏度的校验。GB 50054—2011《低压配电设计规范》第6.2.4条规定:当短路保护电器为断路器时,被保护线路末端的短路电流应小于断路器瞬时或短延时过流脱扣器整定电流的1.3倍。对于车库中配电线路较长的供电回路,末端接地故障短路电流难以满足规范要求。因此,建议可采用B级脱扣的断路器,同时采用整定值更小的断路器,如10 A小型断路器。

4.2应急照明配电箱的安全环境

常见项目中一般会设置喷淋及消火栓,消防状态下会影响应急照明配电箱的正常使用,尤其在地下车库中设计者直接将应急照明箱明挂于墙上未做任何防护措施说明。新《建规》报批稿中第12.1.8条提出:消防用电设备的配点箱和控制箱应设置在控制室或设备间内,受条件限制必须就地设置时,其耐火性能应满足该场所设计时间内正常运行的要求,其外壳防护等级不低于现行国家标准GB 4208《外壳防护等级(IP代码)》规定的IP 54。虽然已发布的新《建规》取消了该条文描述,但对可能处于火灾环境下的消防配电箱应重视其防火防水等级,尤其是集中电源型的消防应急照明配电箱。《民用建筑电气防火规范》征询意见稿第5.5.2条提出:“消防设备的末端配电箱、控制箱宜安装于配电间、控制间和竖井内;当必须在现场安装时,应采用耐火型箱体或采取耐火措施,并满足消防设备在火灾时持续运行时间的要求”。第5.5.3条提出“不应将未采取耐火措施的消防设备末端配电箱和控制箱嵌墙安装于现场。”

4.3应急照明的点亮方式

4.3.1相关规范要求

旧版GB 50116—1998《火灾报警系统设计规范》第6.3.1.8条规定:“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”。新版GB 50116—2013《火灾报警系统设计规范》第4.9.2条规定:“当确认火灾后,由发生火灾的报警区域开始,顺序起动全楼疏散通道的消防应急照明和疏散指示系统,系统全部投入应急状态的起动时间不应大于5 s。”DB 33/1067—2010(浙江地标)《建筑工程消防验收规范》第9.1.3条规定:“对于火灾应急灯的验收,采用切断正常电源,测试消防应急灯持续供电时间的方法。”福建省消防要求消防值班室增加远程手动控制应急照明电源切换的功能,多地方的消防验收规范中对火灾应急照明的验收均采用断开正常电源方式。IEC 60364-5-56:2002 556.3.1规定:在正常电源和应急电源的任何形式下,正常情况和故障情况的短路保护、电击保护都应得到保证。因此,火灾应急照明在火灾灭火的情况下应考虑救援人员的电击保护。

4.3.2强制点亮做法探讨

消防应急照明的点亮方式有断电点亮(自带蓄电池)和接电点亮两种。

为确保消防救援人员的救援环境安全,强制点亮有以下方式:

(1) 自带蓄电池AC 220 V供电应急灯,火灾报警系统(Fire Alarm System，FAS)联动分励脱扣“断电点亮”,无FAS时采用值班人员手动拉闸“断电点亮”，但火灾情况下应急灯仅一路电池供电,与消防设备采用两路供电(火灾时)的思路矛盾。

(2) 自带蓄电池AC 220 V或集中型电池AC 220 V供电应急灯,FAS联动控制采用“接电点亮”,但在火灾后期喷淋和消火栓水环境下的剩余电流会威胁消防救援人员的人身安全。

(3) 集中型电池AC(DC)24 V供电应急灯,FAS联动控制采用“接电点亮”,智能疏散系统可配有专用的DC 24 V应急灯。由于集中型电池故障对应急灯的影响大于分散型电池的影响,因此保证了救援环境的安全,但采用该方式时应做好日常集中型电池及线路的消防巡检工作。

(4) 自带蓄电池AC 220 V供电应急灯,FAS联动控制强制点亮采用“接电点亮+断电点亮+剩余电流保护”综合方式,如图3所示。该方式暂无国家规范依据,供同行探讨。

图3　应急照明点亮示意图

图3中,消防值班室确认火灾发生后,FAS信号联动接通S2,同时断开S1。设置S1的目的是为了避免S2出现故障时双电源和蓄电池等成为摆设,尤其对于非持续性应急照明平时S2故障可能不知情;设置剩余电流动作保护器(Residual Current Operated Protective Device,RCD)目的是为了不影响火灾应急照明在火灾情况下使用,同时保证消防救援人员在水环境下的安全。

4.4应急照明配电箱的设置

应急照明是否按防火分区设置应急照明双切箱和应急箱一直存在争议,规范主要体现在《民规》第13.9.12条和上海地方标准DGJ-08-93—2002《民用建筑电线电缆防火设计规程》。DGJ-08-93—2002第5.3.4.6条规定:“特级、一级场所(住宅除外)的消防疏散照明及应急照明的供电电源,可采用每三层设置一台双电源自切箱的供电方式,二级、三级场所(住宅除外)的消防疏散照明及应急照明的供电电源,可采用每五层设置一台双电源自切箱的供电方式”;第5.3.4.7条规定:“超高层住宅的消防疏散照明、应急照明及公共照明的供电电源,可采用每十五层设置一台双电源自切箱的供电方式,其他住宅的消防疏散照明、应急照明及公共照明的供电系统应按照《住宅设计标准》执行。”

因此,地下车库消防路由往往穿越多个防火分区,且地下室应急消防敷设线路基本采用桥架敷设(另加防火措施),但桥架的防护性和采用竖井(竖井采用防火门和防火隔墙)的保护性相比可靠度要低很多。故建议地下室横向水平应急照明系统应按防火分区设置双切箱,楼层竖向应急照明配电可采用多个楼层设置一台双电源自切箱的供电方式,地下室变电所至楼层竖向电井的地下室路由敷设区域应为双线路。

4.5非消防设备接入应急照明供电回路

《民规》第13.9.12条规定:备用照明和疏散照明,不应由同一分支回路供电,严禁在应急照明电源输出回路中连接插座。JGJ 242—2011《住宅建筑电气设计规范》第9.2.2条规定:应急照明回路上不应设置电源插座(条文解释供应急灯的电源插座除外)。因此,同一应急照明的配电回路除应急灯插座外不应该连接其他插座,应急照明配电箱可以连接插座,包括双头应急灯的专用插座。

老《建规》第11.1.4条规定:消防用电设备应采用专用的供电回路,当生产、生活用电被切断时应仍能保证消防用电,其配电设备应有明显标志。条文解释专用回路是指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。新《建规》条文与老《建规》的相同,条文解释中提出负荷分组和不分组的几种接线方案。江苏公安消防(2013)4号文件规定:消防用电设备应采用专用的供电回路,消防用电设备的电源应在变压器的低压出线端设置单独主断路器,当建筑内生产、生活用电被切断时仍能保证消防用电。本文认为消防设备采用单独的变压器主开关的方式,提高设备成本,保护整定复杂,如多个消防负荷组之间ACB的选择性整定配合,需研究和探讨其可行性,老《建规》对专用供电回路的规定具有一定的操作性。

5智能疏散系统应用及疏散标志设置

实际工程中由于火灾发生位置的不确定性,“静态引导方式”不能根据火情反映实际情况,尤其人员密集处有可能对疏散逃生线路产生误导。JGJ 48—2014《商店建筑设计规范》对大中型商业均提出设置智能疏散照明的要求。境外工程中考虑烟气的影响及人员密集处疏散的特殊性,设置高低位疏散标志能更好地反映疏散时的具体情况。

人员密集处发生火灾,在火灾前期,人流本身会对疏散标志造成不可避免的遮挡,高位的疏散标志更方便提供明确的疏散线路;在火灾后期,烟雾聚集在建筑物顶部,人流已分散,低位疏散标志能更好地反映疏散状况,同时借助智能疏散系统对火灾的预判断,及时调整疏散人流,避免借用防火分区疏散。

新版与老版《建规》规定了地面上增设能保持视觉连续的灯光疏散指示标志或蓄光疏散指示标志的场所,但对于间距和其他要求无具体要求。DGJ 32J67—2008 《商业建筑设计防火规范》第11.3.5条规定:在地面设置时,宜沿疏散通道连续设置,当间断设置时,灯光型标志的间距不应大于5.0 m,蓄光自发光型标志的间距不应大于3.0 m;在墙面上设置时,标志的上边缘距地不应大于1.0 m,灯光型标志的间距不应大于15 m,蓄光型标志的间距不应大于5.0 m。江苏公安消防(2013)4号文件规定,大型商业建筑消防设计应采用大尺寸的有源疏散指示标志,地面应增设保持视觉连续的灯光疏散指示标志,其间距不应大于3 m,防护等级不低于IP 67。新《建规》第10.3.2条对疏散照明的照度值重新进行了修改。

6结语

应急照明在危险环境中极其重要,目前设计及各地规范的标准和要求却不统一,致使设计人员往往难以取舍。本文仅对应急照明要求进行探讨,以供电气设计人员参考。

[1]建筑设计防火规范:GB 50016—2014[S].

[2]民用建筑电气设计规范:JGJ 16—2008[S].

[3]民用建筑电线电缆防火设计规程:DGJ-08-93—2002[S].

[4]低压配电设计规范:GB 50054—2011[S].

[5]建筑工程消防验收规范:DB 33/1067—2010[S].

[6]电气设备的选择和安装 第56章 应急供电:IEC 60364-5-56[S].

Consideration and Discussion on Related Issues of Emergency Lighting Design

ZHAOKang

(Shanghai Dajing Architectural Planning and Design Co., Ltd., Shanghai 200070, China)

Abstract：This paper discussed the classification design,lamp requirements,power distribution protection sensitivity,and emergency distribution box protection,and emergency lighting control problems of emergency lighting.The important links and views were put forward for peer discussion.It can provide references for electrical designers.

Key words:emergency lighting; laying condition; lamp selection; sensitivity; linkage control; specification conflict

收稿日期：2015-05-06

中图分类号：TU 855

文献标志码：B

文章编号：1674-8417(2016)02-0016-05

以现代信息技术、先进制造技术和智能建筑技术为引导，引领建筑电气技术不断开拓自主知识创新，向着高效、节能和绿色的目标和方向发展。及时、全面地报道国内外建筑电气最新研究成果和行业信息，为建筑电气的研究与开发、产品制造与应用、工程设计等领域打造一流的技术交流和信息传递平台。