关于应急照明照度校验的探讨

王 武 斌

(江苏拓科集团有限公司, 江苏 南京 210046)

0 引 言

在日常工作中,对于应急照明照度计算校验部分从业人员在基本概念理解和实际应用上仍然存在一些问题。本文结合实际工程案例对两种典型场所的应急照明照度计算校验进行分析,再结合厂家提供的产品选型手册对设计工作中照度校验方法进行总结。

1 工程设计中存在的普遍问题

在日常工程设计中,很多设计师使用天正电气T20软件里面的照度计算功能对应急照明的照度进行计算。该照度计算功能计算的是工作面的平均照度,然而根据规范GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》的表3.2.5要求[1],需要计算的是地面水平最低照度,该照度是指点光源的点照度。显然这样的做法混淆了两种照度的概念,也用错了计算公式。

2 计算公式及依据

查《照明设计手册》第三版,点光源的点照度计算如公式(1)所示[2]:

(1)

式中:Eh——点光源S照射在水平面上P点产生的水平照度,其方向与水平面H垂直;

Iθ——点光源照射的光强;

R——点光源至被照面计算点的距离;

cosθ——被照面通过点光源S的法线与入射光线夹角的余弦;

h——光源至所计算水平面的安装高度,即计算高度。

消防应急照明最低水平照度值查GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》的表3.2.5,以及GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》的表13.6.6。

3 建筑物中疏散走道应急照明照度计算校验

案例一,某14层办公楼,长65 m,宽30 m,高60 m,建筑面积24 500 m2,属于一类高层办公建筑。某层疏散走道长60.2 m,宽2.2 m,共有7跨,相邻柱间跨距为8.6 m,层高4 m,案例一疏散走道示意图如图1所示。应急照明疏散灯具吸顶安装,平吊顶不考虑梁的影响,且每跨设置一盏功率5 W的疏散灯,光通量为500 lm,吸顶灯为对称配光,灯具配光长轴A-A,与短轴B-B光强值相同,维护系数取0.8,发光强度值如表1所示。

图1 案例一疏散走道示意图

表1 发光强度值

由规范及图集可知,疏散照明监测范围为:在走道、楼梯间中心线两侧,宽度为走道、楼梯间宽度的一半[3]。根据已知条件,计算平面为地面,灯具吸顶安装,则光源至计算平面的高度h=4 m,选取案例中最不利点进行校验,即两灯中心连线的中心线与阴影区域上下边缘交点,该点距灯具中心在地面投影的距离为D=4.335 m,则θ=47.3°,利用插值法,Iθ0=137.48 cd,cosθ=0.678,Eh=2.144 lx。

根据规范要求此设计值不满足规范要求。

此时可采用增设灯具,减小灯间距来校验是否满足要求。如果再增加一盏灯,按照8盏灯在走道均布,两灯间距为7.525 m,则按照上述计算过程得出D=3.8 m,θ=43.55°,Iθ0=145.32 cd,Eh=2.77 lx,也不满足规范要求。若按照9盏灯在走道均布,两灯间距6.689 m,计算过程同上所述,可以得出D=3.39 m,θ=40.3°,Iθ0=150.5 cd,Eh=3.34 lx,可以满足规范要求,故可以得出结论,此走道至少要布置9盏应急照明疏散灯具。

综上所述,在灯具选型确定的情况下,可通过调整灯具之间的距离来满足照度值的要求。

4 建筑物楼梯间应急照明照度计算校验

案例二的建筑单体参数同案例一,疏散楼梯间的层间共计24个踏步,每个楼梯平台各设置1盏疏散灯,案例二建筑示意图如图2所示。灯具参数同案例一。

图2 案例二建筑示意图

由于对称关系,本文仅研究左半边的楼梯。先按照疏散楼梯间疏散通道宽度取一半楼梯宽度画出疏散通道,即图2中的阴影部分。确定研究区域范围后,再选择最不利点进行校验,按照两个楼梯平台的疏散灯A和B各分担左半边楼梯疏散通道一半踏步的原则,选取第六个踏步的两个边缘作为研究对象,A、B灯的最不利点2正好在第六个踏步宽度上互相重合。这样可以保证两灯对第六踏步最不利点的研究范围全覆盖。

先选择与案例一同样型号的灯具进行计算,楼梯间最不利点照度计算如表2所示。

表2 楼梯间最不利点照度计算

根据规范要求,楼梯间最低照度值为5 lx,由表2可知,第六个踏步上的两灯最不利点2的照度均不满足规范要求。

按照工程设计习惯及经验,楼梯间每个平台处一般只设置1盏疏散照明灯,如果设置两盏则增加了成本。在不增加灯具数量的情况下,只能更换光强更大的灯具,即大功率、大光通量灯具。更换楼梯间灯具,参数如下:10 W,9 401 m,发光强度值如表3所示。

在其他条件不变的前提下,按照表3更换灯具的光强再次进行计算,楼梯间最不利点照度计算如表4所示。

表3 发光强度值

表4 楼梯间最不利点照度计算

由表4计算可见,更换更大光强的灯具可以解决照度不够的问题。工程设计中,疏散照明灯具型号不宜多,但是由于本案例是一类高层办公建筑,楼梯间的尺寸相对住宅较大,再加上层高也相对较高,所以楼梯间的疏散照明灯不能用同一款灯具,若是住宅建筑的小楼梯间,选择同一款灯具也许能满足照度要求,校验过程不再举例说明。在工程设计中,需要特别注意不同照度要求场合的灯具选型问题,例如人员密集场所、老年人照料设施、病房楼或手术室内部的楼梯间地面水平照度要求不低于10 lx,需要选择比表3更大光强的灯具才可能满足疏散通道上最不利点的照度要求。另外,如果需要选择不同光强的应急照明灯具,那么在图例上需加以区别,材料表设备参数也需要加以说明。

除了更换更大光强的灯具,还可以采用调整灯具安装高度来满足地面最低疏散照度要求。根据规范要求,照明灯除了采用吸顶安装方式外,还可以采用壁装方式,且壁装高度不小于2 m,此时需要特别注意校验计算公式要采用《照明设计手册》中公式(5-3)、公式(5-5)计算垂直照度Ev来进行校验。

5 根据厂家提供的应急照明灯具参数对照度进行校验

在工程设计中,除了采用公式计算法对应急照明照度进行校验之外,还可以通过应急照明厂家提供的产品选型手册来校验照度。某厂家提供的产品配光曲线及安装高度与地面水平照度关系如表5所示。

表5 某厂家提供的产品配光曲线及安装高度与地面水平照度关系

根据不同场合的照度要求值选择照度线,再根据灯具安装高度查出地面水平平等照度半径,以此为半径,以灯具中心为圆心在CAD图纸上画圆,判断所有圆外轮廓所组成的图形是否全部覆盖研究场所,如果能全部覆盖或者大于研究场所,则可以判断设计照度满足要求;否则,需要重新调整灯具间距,再次按照上述步骤校验照度。

6 结 语

通过以上两个案例的计算分析以及结合厂家产品手册中参考照度半径的校验,可以得出,在工程设计中,对于应急照明照度计算首先需要理清点光源的点照度计算,然后再对不同照度要求场合的最不利点照度进行校验分析,如果不满足要求,可采取措施来满足照度要求(如调整灯间距,更换不同光强灯具,采用调整安装高度等措施)。