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应急照明根据《建筑照明设计标准》GB50034-2004的分类,主要分为三类,(1)正常照明因故障熄灭后,需要确保正常工作或活动继续进行的场所,应设置备用照明;(2)正常照明因故障熄灭后,需确保处于潜在危险之中的人员安全的场所,应设置安全照明;(3)正常照明因故障熄灭后,需确保人员安全疏散的出口和通道,应设置疏散照明。根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.8章节中有关火灾应急照明的规定,火灾应急照明包括备用照明、疏散照明。供消防作业人员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。
火灾应急照明属于消防负荷,大部分的建筑物的消防负荷均属于一、二级负荷。根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.9.12条规定,(1)当建筑物消防用电负荷为一级,且采用交流电源供电时,宜由主电源提供双电源,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。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时,宜由双电源中的应急电源提供专用回路采用树干式供电,并按防火分区设置应急照明箱。(2)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,可由单回路树干式供电,并按防火分区设置应急照明配电箱。
由上述规范规定可见,应急照明在民用建筑中主要是火灾应急照明,除在市电失电时点亮,作为安全照明外,还必须在火灾时强制点亮,供人员疏散和消防队员灭火救灾使用。本次讨论的,主要是民用建筑中作为火灾应急照明使用的应急照明供电设计。
应急照明供电设计是由设计人员根据工程项目本身的供配电条件且符合规范要求,选择适当的供电方式进行设计。由《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008可见,应急照明的设计可分为两大类,使用蓄电池作为第二电源的应急照明系统和使用第二路电源作为备用电源的应急照明系统。这两种系统在设计上几乎是完全不同的,假如生搬硬套,不仔细考虑各种情况,很可能会在使用上出现错漏,以下举例说明。
某设计人员在进行一个重要商场的应急照明设计时,完全遵循“民用建筑电气设计规范”中有关条款,选用带蓄电池的应急照明灯作为应急照明主器件,在每层设置专门的防灾配电盘为应急照明灯具供电,因商场应急照明为一级负荷,应急照明电源与正常照明电源为两个独立的变压器供电,应急照明灯的控制方式为:平时光源常闭、灯具处于浮充电状态:当正常照明因故失电时,自动点亮。
以上设计似乎看不出有何不妥,但仔细思考可以发现,如果正常照明电源回路出于某种原因,突然失电,而应急照明灯此时可能无法自动点亮。
由于选用的带蓄电池应急照明灯本身的功能构造即是在加载外电的情况下,处于浮充电状态,失去外电,灯具内蓄电池放电自动点亮。由于应急照明电源是独立于正常电源的,当正常电源失电时,应急照明灯的外电未必会失电,应急照明灯当然无法自动点亮。
如果只考虑规范条文,上述设计并没有什么不妥当的地方,既满足了重要场所应设置蓄电池灯具,又满足了应急照明灯具接自应急照明配电箱的要求,而且保证了应急照明配电箱接自备用电源,但实际使用中却存在着安全隐患。这种情况下,必须由火灾自动报警系统专门切除该应急电源的外部电源,才能保证应急照明的点亮,但并不是每个建筑物内均设有火灾自动报警系统,另一方面,火灾自动报警系统是根据建筑物火灾情况点亮应急照明,单纯的停电事故并不一定能让系统点亮应急照明。这主要是因为应急照明不但包括火灾时需要的疏散照明和备用照明,还包括停电时保证人员疏散和安全的安全照明,因此,在设计时不能只考虑到火灾情况,还应根据《建筑照明设计标准》考虑公共建筑的安全照明的问题。
分析:
根据建筑物的备用电源情况,可以将应急照明系统分为使用蓄电池作为应急电源和使用第二路电源作为应急电源两种,以下分别对这两种设计类型进行分析。
(1)以第二电源作为应急电源,由主电源提供双电源,各防火分区设置带双电源切换装置的应急照明,应急照明作为正常照明的一部分使用,主电源停电时,第二电源投入,保证应急照明的不间断性。当建筑物设有火灾自动报警系统时,在火灾时由火灾自动报警系统通过模块自动点亮灯具。具体控制见附图
附图1
由附图1可见,正常状态时,开关QA1和QA2均为闭合状态,接触器KM1是打开状态,正常电源母排L1带电,消防电源母排是不带点,当双控开关位置在正常电源L1时,灯具点亮,当双控开关位置在消防电源L1(消)时,灯具熄灭。当火灾自动报警系统送出消防信号时,通过模块闭合接触器KM1,使正常电源母排和消防电源母排相连接,这时候无论双控开关的位置在正常电源L1还是在消防电源L1(消),灯具均会点亮,达到火灾时点亮应急照明的目的。
这种设计的优点在于火灾应急照明作为正常照明的一部分使用,控制灵活可靠,节省了造价和投资,检修维护成本较低,灯具布置和照度可以控制,保证了灯具布置的美观和一致性,对于大面积场所和有火灾自动报警的场所尤其适用。
缺点是系统设计和施工较复杂,故障点较多,同时所使用的灯具必须采用火灾专用灯具或者在灯具上加装防火隔离罩,增加了施工和采购难度;而且,其备用电源从真正意义上的可靠性来说,仍然比蓄电池要逊色一些。
还有一种比较早的做法,以第二电源作为应急電源,由主电源提供双电源设置双电源箱作为应急照明配电箱,但应急照明不作为正常照明的一部分使用,平时应急照明灯具处于常亮状态,无论停电还是火灾,应急照明电源均不需要考虑点亮问题。这种设计一般仅见于全地下建筑或者要求永久照明的建筑,虽然这种设计方法可以满足作为应急照明的疏散、安全等要求,但这种设计对能源和设备的浪费和损坏较大,而且在长明灯状态下,灯具寿命大大减少,同时增加了检修的危险隐患和不变,在建设节能型社会的今天,这种设计不宜再继续使用。
还有一种比较有针对性的做法,就是一二类高层住宅的公共走廊走道应急照明的设计,此类公共走廊走道不同于一般公共建筑的公共走廊走道,平时照明灯具属于无人控制状态,而且考虑到节能,灯具一般都采用节能自熄灯具,而这类灯具如果兼做应急照明灯具时,又根据规范必须在火灾时强制点亮,所以,有一种专门针对此类建筑应急照明的系统设计,见下图
附图2
由附图2可见,此设计采用了一种较特殊的双光源灯具,其中一个光源作为平时使用的光源,由声光控开关控制,另一个光源平时不工作,当消防系统送出消防信号时,L1(消)回路接通电源,点亮应急照明光源,满足应急照明点亮的要求。 (下转第83页)
(上接第28页)可以看出,这种设计消防强制点亮应急照明的系统设计与附图1是相同的,不同的是灯具的类型和接线方式,这种设计既满足了应急照明的点亮要求,又满足了建筑物节能要求,方便使用和控制。
这种设计和附图1的设计方案优缺点大致相同,有一点不同的是,平时应急照明光源处于熄灭状态,这种情况很难知道应急照明光源是否损坏,必须有维修人员定期检修,保证应急照明能够在需要的时候点亮。
(2)以蓄电池作为应急电源,根据采用蓄电池的类型又可以分为集中式和灯具自带式,集中式蓄电池顾名思义,就是将蓄电池作为应急电源集中放置,作为照明系统的第二电源,平时由备用电源作为充电电源,当备用电源停电时或火灾时,备用电源投入使用。这种方案与双电源回路在设计上没有什么不同,它的优点在于电源因为是建筑物内部电源,比外接电源更为可靠,缺点在于蓄电池组必须定期维护,而且大量的蓄电池组的使用也不符合环保和节能要求,运行费用比较高,因此很少见于一般工程的使用,一般这种方案会在电源可靠性要求非常高的场合(如电源等级要求是一级负荷重特别重要的负荷)与外接双电源同时使用。
灯具自带式电源在现在的电气应急照明设计中非常常见,比较常见的是带蓄电池的双头应急灯,灯具自带蓄电池,接与一般照明箱专用回路或者建筑物专用的应急照明箱。灯具点亮模式有两种,
(1)平时外接电源作为充电线路和电源检测线路,应急时间由消防模块切断灯具的外接电源,外接电源断电后,灯具自动点亮。
(2)另一种则稍微复杂,采用的接线方式同附图1,作为正常电源的L1平时作为灯具的充电线和电源检测线路,L1(消)则作为灯具的点亮线,平时不带电,当消防系统送出消防信号时,L1(消)回路接通电源,点亮应急照明灯具。假如正常电源L1和L1(消)都失电,灯具依靠自身的蓄电池点亮。
上面两种设计,其实是两种不同的应急照明方案。模式1所对应的,是不采用双母排应急照明箱的照明设计系统,一般这种模式适用于规模较小较简单建筑物的配电系统或者是没有火灾自动报警系统的建筑物,应急照明接于一般照明箱的专用回路。模式2所对应的,一般是采用双母排的应急照明箱,这种情况下,建筑物均设有火灾自动报警系统,这适用于要求较高或者规模较大的建筑物。
虽然自带蓄电池灯具电源可靠性要高于双电源系统,但其检修工作和寿命是它的缺点,一般这种灯具的蓄电池寿命在2~3年左右,较短的1年就必须更换,而且比较容易损坏,较大的建筑物这种自带蓄电池的灯具的数量多达上千个,这对物业人员的维修和维护工作带来了相当大的不便,因此,对于一般的大型公共建筑物来说,如果能取得第二电源的话,还是不建议采用这种灯具。
综上所述,应急照明的设计种类主要采用以上两种,根据建筑物或工程的规模和具体情况,可分别选用或者两种混用,以保证火灾或事故时,应急照明能够完美的起到其应有的作用,保证人民的生命安全。■
火灾应急照明属于消防负荷,大部分的建筑物的消防负荷均属于一、二级负荷。根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.9.12条规定,(1)当建筑物消防用电负荷为一级,且采用交流电源供电时,宜由主电源提供双电源,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。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时,宜由双电源中的应急电源提供专用回路采用树干式供电,并按防火分区设置应急照明箱。(2)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,可由单回路树干式供电,并按防火分区设置应急照明配电箱。
由上述规范规定可见,应急照明在民用建筑中主要是火灾应急照明,除在市电失电时点亮,作为安全照明外,还必须在火灾时强制点亮,供人员疏散和消防队员灭火救灾使用。本次讨论的,主要是民用建筑中作为火灾应急照明使用的应急照明供电设计。
应急照明供电设计是由设计人员根据工程项目本身的供配电条件且符合规范要求,选择适当的供电方式进行设计。由《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008可见,应急照明的设计可分为两大类,使用蓄电池作为第二电源的应急照明系统和使用第二路电源作为备用电源的应急照明系统。这两种系统在设计上几乎是完全不同的,假如生搬硬套,不仔细考虑各种情况,很可能会在使用上出现错漏,以下举例说明。
某设计人员在进行一个重要商场的应急照明设计时,完全遵循“民用建筑电气设计规范”中有关条款,选用带蓄电池的应急照明灯作为应急照明主器件,在每层设置专门的防灾配电盘为应急照明灯具供电,因商场应急照明为一级负荷,应急照明电源与正常照明电源为两个独立的变压器供电,应急照明灯的控制方式为:平时光源常闭、灯具处于浮充电状态:当正常照明因故失电时,自动点亮。
以上设计似乎看不出有何不妥,但仔细思考可以发现,如果正常照明电源回路出于某种原因,突然失电,而应急照明灯此时可能无法自动点亮。
由于选用的带蓄电池应急照明灯本身的功能构造即是在加载外电的情况下,处于浮充电状态,失去外电,灯具内蓄电池放电自动点亮。由于应急照明电源是独立于正常电源的,当正常电源失电时,应急照明灯的外电未必会失电,应急照明灯当然无法自动点亮。
如果只考虑规范条文,上述设计并没有什么不妥当的地方,既满足了重要场所应设置蓄电池灯具,又满足了应急照明灯具接自应急照明配电箱的要求,而且保证了应急照明配电箱接自备用电源,但实际使用中却存在着安全隐患。这种情况下,必须由火灾自动报警系统专门切除该应急电源的外部电源,才能保证应急照明的点亮,但并不是每个建筑物内均设有火灾自动报警系统,另一方面,火灾自动报警系统是根据建筑物火灾情况点亮应急照明,单纯的停电事故并不一定能让系统点亮应急照明。这主要是因为应急照明不但包括火灾时需要的疏散照明和备用照明,还包括停电时保证人员疏散和安全的安全照明,因此,在设计时不能只考虑到火灾情况,还应根据《建筑照明设计标准》考虑公共建筑的安全照明的问题。
分析:
根据建筑物的备用电源情况,可以将应急照明系统分为使用蓄电池作为应急电源和使用第二路电源作为应急电源两种,以下分别对这两种设计类型进行分析。
(1)以第二电源作为应急电源,由主电源提供双电源,各防火分区设置带双电源切换装置的应急照明,应急照明作为正常照明的一部分使用,主电源停电时,第二电源投入,保证应急照明的不间断性。当建筑物设有火灾自动报警系统时,在火灾时由火灾自动报警系统通过模块自动点亮灯具。具体控制见附图
附图1
由附图1可见,正常状态时,开关QA1和QA2均为闭合状态,接触器KM1是打开状态,正常电源母排L1带电,消防电源母排是不带点,当双控开关位置在正常电源L1时,灯具点亮,当双控开关位置在消防电源L1(消)时,灯具熄灭。当火灾自动报警系统送出消防信号时,通过模块闭合接触器KM1,使正常电源母排和消防电源母排相连接,这时候无论双控开关的位置在正常电源L1还是在消防电源L1(消),灯具均会点亮,达到火灾时点亮应急照明的目的。
这种设计的优点在于火灾应急照明作为正常照明的一部分使用,控制灵活可靠,节省了造价和投资,检修维护成本较低,灯具布置和照度可以控制,保证了灯具布置的美观和一致性,对于大面积场所和有火灾自动报警的场所尤其适用。
缺点是系统设计和施工较复杂,故障点较多,同时所使用的灯具必须采用火灾专用灯具或者在灯具上加装防火隔离罩,增加了施工和采购难度;而且,其备用电源从真正意义上的可靠性来说,仍然比蓄电池要逊色一些。
还有一种比较早的做法,以第二电源作为应急電源,由主电源提供双电源设置双电源箱作为应急照明配电箱,但应急照明不作为正常照明的一部分使用,平时应急照明灯具处于常亮状态,无论停电还是火灾,应急照明电源均不需要考虑点亮问题。这种设计一般仅见于全地下建筑或者要求永久照明的建筑,虽然这种设计方法可以满足作为应急照明的疏散、安全等要求,但这种设计对能源和设备的浪费和损坏较大,而且在长明灯状态下,灯具寿命大大减少,同时增加了检修的危险隐患和不变,在建设节能型社会的今天,这种设计不宜再继续使用。
还有一种比较有针对性的做法,就是一二类高层住宅的公共走廊走道应急照明的设计,此类公共走廊走道不同于一般公共建筑的公共走廊走道,平时照明灯具属于无人控制状态,而且考虑到节能,灯具一般都采用节能自熄灯具,而这类灯具如果兼做应急照明灯具时,又根据规范必须在火灾时强制点亮,所以,有一种专门针对此类建筑应急照明的系统设计,见下图
附图2
由附图2可见,此设计采用了一种较特殊的双光源灯具,其中一个光源作为平时使用的光源,由声光控开关控制,另一个光源平时不工作,当消防系统送出消防信号时,L1(消)回路接通电源,点亮应急照明光源,满足应急照明点亮的要求。 (下转第83页)
(上接第28页)可以看出,这种设计消防强制点亮应急照明的系统设计与附图1是相同的,不同的是灯具的类型和接线方式,这种设计既满足了应急照明的点亮要求,又满足了建筑物节能要求,方便使用和控制。
这种设计和附图1的设计方案优缺点大致相同,有一点不同的是,平时应急照明光源处于熄灭状态,这种情况很难知道应急照明光源是否损坏,必须有维修人员定期检修,保证应急照明能够在需要的时候点亮。
(2)以蓄电池作为应急电源,根据采用蓄电池的类型又可以分为集中式和灯具自带式,集中式蓄电池顾名思义,就是将蓄电池作为应急电源集中放置,作为照明系统的第二电源,平时由备用电源作为充电电源,当备用电源停电时或火灾时,备用电源投入使用。这种方案与双电源回路在设计上没有什么不同,它的优点在于电源因为是建筑物内部电源,比外接电源更为可靠,缺点在于蓄电池组必须定期维护,而且大量的蓄电池组的使用也不符合环保和节能要求,运行费用比较高,因此很少见于一般工程的使用,一般这种方案会在电源可靠性要求非常高的场合(如电源等级要求是一级负荷重特别重要的负荷)与外接双电源同时使用。
灯具自带式电源在现在的电气应急照明设计中非常常见,比较常见的是带蓄电池的双头应急灯,灯具自带蓄电池,接与一般照明箱专用回路或者建筑物专用的应急照明箱。灯具点亮模式有两种,
(1)平时外接电源作为充电线路和电源检测线路,应急时间由消防模块切断灯具的外接电源,外接电源断电后,灯具自动点亮。
(2)另一种则稍微复杂,采用的接线方式同附图1,作为正常电源的L1平时作为灯具的充电线和电源检测线路,L1(消)则作为灯具的点亮线,平时不带电,当消防系统送出消防信号时,L1(消)回路接通电源,点亮应急照明灯具。假如正常电源L1和L1(消)都失电,灯具依靠自身的蓄电池点亮。
上面两种设计,其实是两种不同的应急照明方案。模式1所对应的,是不采用双母排应急照明箱的照明设计系统,一般这种模式适用于规模较小较简单建筑物的配电系统或者是没有火灾自动报警系统的建筑物,应急照明接于一般照明箱的专用回路。模式2所对应的,一般是采用双母排的应急照明箱,这种情况下,建筑物均设有火灾自动报警系统,这适用于要求较高或者规模较大的建筑物。
虽然自带蓄电池灯具电源可靠性要高于双电源系统,但其检修工作和寿命是它的缺点,一般这种灯具的蓄电池寿命在2~3年左右,较短的1年就必须更换,而且比较容易损坏,较大的建筑物这种自带蓄电池的灯具的数量多达上千个,这对物业人员的维修和维护工作带来了相当大的不便,因此,对于一般的大型公共建筑物来说,如果能取得第二电源的话,还是不建议采用这种灯具。
综上所述,应急照明的设计种类主要采用以上两种,根据建筑物或工程的规模和具体情况,可分别选用或者两种混用,以保证火灾或事故时,应急照明能够完美的起到其应有的作用,保证人民的生命安全。■