消防應(yīng)急照明系統(tǒng)若干問題的思考

鞠永健

(同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

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消防應(yīng)急照明系統(tǒng)若干問題的思考

鞠永健

(同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

應(yīng)急照明是火災(zāi)及其他災(zāi)害發(fā)生時人員疏散及逃生必備的重要環(huán)節(jié)。筆者對配電系統(tǒng)和應(yīng)急燈多地控制電路及復(fù)合燈安裝位置對節(jié)能影響提出了建議，對做好“間接”防電擊-采用防水型燈具提出了設(shè)計方案。并就應(yīng)急燈采用220 V電源的安全性進行了“人員撤離與疏散時間、水滅火與220 V電源切斷、滅火現(xiàn)場與消防戰(zhàn)士攜帶燈具”等關(guān)聯(lián)問題進行了分析，提出了應(yīng)急燈可采用220 V電源的個人觀點。

應(yīng)急照明；配電系統(tǒng)；節(jié)能；復(fù)合燈；多地控制；燈具防護等級

引言

應(yīng)急照明是火災(zāi)及其他災(zāi)害發(fā)生時人員疏散及逃生必備的重要環(huán)節(jié)，其電源選擇、供電時間、線路敷設(shè)、燈具選型、控制形式包括智能型應(yīng)急照明控制系統(tǒng)等已有不少的論述和應(yīng)用，但仍存在一些改進和補充。下面筆者就目前應(yīng)急照明的配電系統(tǒng)、復(fù)合燈安裝、多地控制的節(jié)能和燈具的防護等級及燈具采用220V市電安全性等問題，根據(jù)自己多年的觀察和思考，提出一些真知“拙”見。

1 應(yīng)急照明配電系統(tǒng)的節(jié)能

采用LED光源的應(yīng)急照明在節(jié)能上已邁出了一大步，但其配電系統(tǒng)仍采用傳統(tǒng)的接觸器形式，與節(jié)能要求相悖。如圖1所示，04D202-3《集中型電源應(yīng)急照明系統(tǒng)》電路中的電源轉(zhuǎn)換存在以下問題：

圖1 國標圖集采用接觸器進行的雙電源切換電路Fig.1 GB Portfolio with dual supplies switching circuit of contactor

通常，為防止接觸器的機械故障，提高觸點開閉的可靠性，控制電路常采用“得電常閉觸點”替代“失電常閉觸點”。如消火栓泵控制電路中現(xiàn)場按鈕使用“得電常閉觸點”，故其線圈始終處于通電狀態(tài)，與節(jié)能要求不符。除此之外，長期通電的主電路和控制電路容易出現(xiàn)溫升發(fā)熱、觸點粘結(jié)、線圈燒毀等故障。故筆者推薦采用PC級雙電源切

換開關(guān)代替接觸器的使用(如圖2所示)，其有如下優(yōu)點：

雙電源切換開關(guān)采用電機或電磁機構(gòu)可靠驅(qū)動，開關(guān)切換的瞬間有電流通過，穩(wěn)態(tài)時無需提供工作電流，它的定位是靠機械結(jié)構(gòu)來完成的，相比長時間通電的接觸器節(jié)能顯著。另外，開關(guān)帶有機電聯(lián)鎖裝置，可實現(xiàn)斷相保護、位置置零、延時控制等多種功能。尤其是其“消防零位”的斷電隔離作用，可省略控制電路中的隔離開關(guān)。它體積小，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換時間少。

圖2中(a)圖為兩回路市電供電，(b)圖為兩回路市電加EPS電源的三回路供電。燈1為平時可控應(yīng)急時點亮，燈2為平時不亮應(yīng)急時點亮，燈3為平時應(yīng)急時都亮。

圖2 采用PC級雙電源切換開關(guān)代替接觸器的配電系統(tǒng)Fig.2 Power system using PC-class dual power switch instead of the contact distribution system

2 應(yīng)急照明標志復(fù)合燈的節(jié)能

目前，將應(yīng)急照明燈與疏散指示燈合二為一組成應(yīng)急標志復(fù)合燈具已不是新鮮事，有不少專利產(chǎn)品。筆者也提出如圖3所示的燈具方案。GB 17945—2010《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》第6.3.1.5條規(guī)定，此燈具只要符合普通應(yīng)急燈具的表面亮度和應(yīng)急時光通量的要求，就可用于工程設(shè)計中[1]。復(fù)合燈的優(yōu)點是節(jié)約材料和減少敷管數(shù)量，施工周期縮短，安裝和維護費用低。文獻[2]顯示此類低位應(yīng)急照明技術(shù)應(yīng)用范圍已很廣泛。低位應(yīng)急照明是指在地面附近安裝疏散應(yīng)急照明燈。由于安裝在1 m以下的標志復(fù)合燈具距地面近，相比吸頂安裝燈具的功率可減小許多，故節(jié)約電能。火災(zāi)發(fā)生時，走廊的煙霧密度上方會大于下方，將遮擋吸頂燈具的光線，而低位的標志復(fù)合燈將能很好地發(fā)揮其光效。在煙霧飄到高處集中時，疏散人員為了避開這些煙霧，需要低下身體匍匐前進。這時低位應(yīng)急照明可以成功地為疏散人員提供正確的指示信息，而高位應(yīng)急照明就很難做到了。美國航空工業(yè)最先認識到疏散走道內(nèi)安裝低位導(dǎo)向應(yīng)急照明的益處。美國保險商實驗室UL曾制定低位安裝的導(dǎo)向走道標志系統(tǒng)的標準。歐洲國家也制訂了消防低位應(yīng)急照明技術(shù)標準，并將低位應(yīng)急照明安裝技術(shù)與高位應(yīng)急照明技術(shù)綜合運用在各個公共建筑設(shè)計中，而且十分普遍，可在我國建筑設(shè)計中的應(yīng)用還寥寥無幾，但節(jié)能節(jié)材是《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2014)的重要內(nèi)容，故應(yīng)大力宣傳推廣。

圖3 LED應(yīng)急和疏散照明燈示意圖Fig.3 LED emergency lighting and evacuation schematic

3 應(yīng)急照明燈的多地控制

圖4為國標圖集04D202-3《集中型電源應(yīng)急照明系統(tǒng)》燈具接線方案圖，其正常市電與備用電源通過雙控單聯(lián)開關(guān)實現(xiàn)可控型應(yīng)急疏散燈在災(zāi)害時強制點亮，它的優(yōu)點是平時燈若處于關(guān)閉狀態(tài)時，

備用電源將從雙控開關(guān)的關(guān)閉一端接通，平時備用電源是不供電的。但這一電路的問題是平時不能實現(xiàn)異地或多地控制，如：較長的走廊、樓梯間的休息平臺等處不能按需開啟或關(guān)閉燈具實現(xiàn)節(jié)能。筆者提出以下改進，如圖5所示。

圖4 可按型燈具接線方案圖Fig.4 Controllable lighting scheme wiring

圖5中K1開關(guān)采用一位多控三控86型照明開關(guān)，利用其具有雙路換向開關(guān)有兩個接入點的特點，分別引入平時和備用電源。K2～K(n-1)開關(guān)結(jié)構(gòu)同K1，Kn為控制末端安裝的一位86型雙控照明開關(guān)。電路特點如下：

圖5 應(yīng)急照明燈的多地控制電路Fig.5 Multi-controlled emergency lighting circuit

1)在圖示控制電路中任何一個開關(guān)都能打開和關(guān)閉照明燈。

2)火災(zāi)時，消防電源自動接入，若照明燈處于關(guān)閉狀態(tài)，也能自動點亮電路中的照明燈。

3)從圖示電路中可觀察到，開關(guān)之間的導(dǎo)線根數(shù)沒有增加，卻能滿足消防規(guī)范自動點亮的要求。

4)除電路首末開關(guān)外，中間可根據(jù)平面圖中操作需要增加開關(guān)，數(shù)量不限。

為方便分析，設(shè)n=3,開關(guān)設(shè)在3處，平時市電1供電，工作原理如下：

1)平時正常供電。

①當開關(guān)K1、K2、K3動觸點同時在上樁頭或下樁頭合上時，電源電流將通過3個開關(guān)接通照明燈。反之，燈將熄滅。

②若照明燈亮著需要關(guān)閉時，假設(shè)3個開關(guān)K1、K2、K3動觸點均連在上樁頭，需要關(guān)閉照明燈處的K2開關(guān)的動觸點移至下樁頭，將斷開電路。原因是，這時上面一副動觸點與K3開關(guān)下樁頭連通，但K3開關(guān)動觸點合在上樁頭，此時電路是斷開的，下面一副動觸點與K3開關(guān)上樁頭連通，但無市電不起作用。

③若照明燈暗著需要點亮?xí)r，假設(shè)K2、K3開關(guān)動觸點均與上樁頭連通，K1開關(guān)動觸點與下樁頭連通時。若K1開關(guān)處要開啟照明燈時，K1開關(guān)動觸點移至上樁頭即可。若K2開關(guān)處要開啟照明燈時，K2開關(guān)動觸點移至下樁頭，此時市電1將通過K1開關(guān)下樁頭與K2開關(guān)下面一副動觸點與K3開關(guān)上樁頭連通，構(gòu)成通電回路而亮燈。

2)消防時供電。此時，市電已切除由EPS供電，K1開關(guān)上下兩副動觸點無論接通上樁頭還是下樁頭，均供電至K2開關(guān)。同理K2開關(guān)均供電至K3開關(guān)，整個回路均通電，照明燈亮。

由此可見，上述控制電路平時可按需開啟照明燈節(jié)約電能。

4 應(yīng)急照明燈具防護等級與消防滅火安全

應(yīng)急與疏散照明采用市電220 V供電會危及消防戰(zhàn)士的生命，但采用24 V以下的安全電壓有線路壓降的問題，這一矛盾在集中供電電源的智能疏散照明控制系統(tǒng)中尤為突出。目前，解決這一矛盾的方法是：①燈具自帶24 V安全電壓供電，采用集中或非集中控制方式。②集中供電電源但距離較遠不能滿足電壓降的燈具將在這些燈具附近設(shè)24 V配電盒，采用集中控制方式。以上兩種方式均為平時220 V供電或充電等，火災(zāi)時切換為24 V電壓供電，以保證消防戰(zhàn)士的人身安全。筆者在滅火安全問題上有一個斗膽的想法：假設(shè)消防戰(zhàn)士在水滅火之前能有效切斷220 V電源，并且燈具是防水型，這兩個條件都具備的情況下是否可以采用220 V電源燈具？這里人們會聯(lián)想到“萬一防水失效…，萬一漏電…”，那么我們了解一下火災(zāi)時人們逃生時允許疏散時間和消防戰(zhàn)士是如何進行水滅火的。

1)火災(zāi)時所有人員必須馬上撤離危險區(qū)域，他們的逃生的時間就是允許疏散的時間[3]，這些時間是有限的。處于危險區(qū)域的人員安全撤離火場并抵達安全區(qū)域所需的時間，一般只有幾min，對高層民用建筑允許疏散時間通常只有5～7 min；對一、二級耐火等級的公共建筑，允許疏散時間6 min；對三、四級耐火等級的建筑，允許疏散時間2～4 min。影響人員疏散時間的主要因素是火災(zāi)的轟燃、高溫?zé)煔饧叭毖鯇θ说耐{。此外，建筑構(gòu)件的倒塌破壞。根據(jù)火場傷亡的統(tǒng)計，傷亡的主因是煙氣中毒、高溫或缺氧造成的。而出現(xiàn)上述情況，由于種種條件的不同而有早、有晚，少則5～6 min，多則10～20 min，這是影響安全疏散、決定允許疏散時間的重要因素，即這段時間內(nèi)應(yīng)急照明是應(yīng)該保證供電的。

2)消防戰(zhàn)士到達火災(zāi)現(xiàn)場后，在水滅火之前必定切斷所有市電。公安部2009年5月26日頒布的《公安消防部隊執(zhí)勤戰(zhàn)斗條令》第三章第三節(jié)火災(zāi)撲救中第七十條指揮員到達火場后，應(yīng)當立即組織火情偵察，……應(yīng)當查明下列情況：消防控制中心和內(nèi)部消防設(shè)施啟動及運行情況，現(xiàn)場有無帶電設(shè)備，是否需要切斷電源。第七十九條火災(zāi)撲救中，應(yīng)當按照下列基本要求，做好參戰(zhàn)人員的安全防護，嚴防人員傷亡：……對火場內(nèi)帶電線路和設(shè)備應(yīng)當視情采取切斷電源或者預(yù)防觸電的措施[4]。事實上，消防戰(zhàn)士在每次水滅火之前一定會切斷220 V電源的。因為火場照明是靠消防戰(zhàn)士個人的照明燈具來實現(xiàn)的，這些個人燈具有佩戴式或手提式的，前者有頭戴式和腰掛式，其技術(shù)參數(shù)符合《消防員照明燈具》(GB 30734—2014)，如表1所示。表中燈具的光通量遠遠大于國標應(yīng)急燈50 lm，時間大于國標應(yīng)急燈90 min，國外有些手提式照明燈(采用6顆高性能LED)強光狀態(tài)可輸出615 lm 8 h，弱光 330 lm 18 h[5]。最重要的是個人燈具是可以根據(jù)現(xiàn)場的滅火需要進行移動，而固定在建筑物上的應(yīng)急燈是無法做到的，況且高位的應(yīng)急燈往往被煙霧遮

表1 消防照明燈技術(shù)參數(shù)[6]Table 1 Firefighters lighting fixtures

擋。由此可見，固定的建筑應(yīng)急燈是提供人員疏散逃生用，而非消防戰(zhàn)士滅火用。

3)防護等級IP54以上應(yīng)急疏散照明燈具的設(shè)計。按《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》要求，目前已有防護等級IP65的地坪疏散指示燈。若室內(nèi)按裝的燈具有防護等級IP54及以上的產(chǎn)品，這無疑對水滅火的消防戰(zhàn)士的安全提高了一個等級。另外，體育場內(nèi)出入口等一些室外場所同樣需要IP54的產(chǎn)品。據(jù)悉，國外此類產(chǎn)品已成系列。筆者借此推薦自己設(shè)計的防水型應(yīng)急和疏散復(fù)合燈的方案圖，包括此燈安裝時如何有效防止水進入接線盒的措施。

圖6 防水型應(yīng)急和疏散復(fù)合燈的方案圖Fig.6 A composite lamp of waterproof emergency and evacuation

從上述可了解到：①火災(zāi)現(xiàn)場人員成功地逃生是有時限的，而這段時間內(nèi)應(yīng)急照明必須可靠點亮。②消防戰(zhàn)士在滅火時的工作照明燈是由其個人隨身攜帶的。③為了解除220V電源對消防戰(zhàn)士安全的威脅，就必須水滅火前有效切斷電源。英國標準[7]《應(yīng)急照明》第1部分：應(yīng)急照明實施規(guī)范(BS5266-l—2005)、《照明應(yīng)用——應(yīng)急照明》(BSEN 1838—1999)中規(guī)定：如果應(yīng)急照明系統(tǒng)是

由備用電源供電，除非采用安全電壓供電，不然其線路和保護裝置需要考慮漏電保護措施。故提高應(yīng)急燈的防護等級，采用防水型是有必要的。

5 結(jié)語

綜上所述，筆者對應(yīng)急照明配電系統(tǒng)、復(fù)合燈安裝、多地控制，這些日常設(shè)計不太在意的細節(jié)，提出了可節(jié)能的建議，并可在日常設(shè)計中加以實施；并厘清了“人員撤離與疏散時間、水滅火與220 V電源切斷、滅火現(xiàn)場與消防戰(zhàn)士攜帶燈具、應(yīng)急燈防護等級與滅火安全”等關(guān)系，提出了個人的意見，純?yōu)閽伌u引玉。尤其是應(yīng)急與疏散照明采用市電220 V即可的觀點，與目前燈具采用安全電壓供電的現(xiàn)狀相悖，即使采納也必須得到相關(guān)部門的認可。本文不妥處謹請各位讀者指正。

[1] 公安部沈陽消防研究所.消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng):GB 17945—2010 [S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2] 余海. 探究建筑消防應(yīng)急疏散照明技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].江西建材，2015，21:292.

[3] 程遠平，李增華. 消防工程學(xué)[M]. 第1版．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2002：126.

[4] 公安消防部隊執(zhí)勤戰(zhàn)斗條令. 公安部，2009.

[5] 董文輝.消防員個人照明裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].建筑電氣, 2014, 11:67-70.

[6] 公安部沈陽消防研究所.消防員照明燈具:GB 30734—2014 [S].北京：中國計劃出版社，2014.

[7] 王素軍．結(jié)合英美標準探討應(yīng)急照明設(shè)計[J]．建筑電氣，2008，27(12)：43.

Thinking of A Few Questions of the Fire Emergency Lighting System

Jü Yongjian

(TongjiArchitecturalDesign(Group)CO.，LTD.，Shanghai200092,China)

When the fire or other disasters break out, emergency lighting is an important and part of evacuation and escape necessity. The paper proposed some suggestions about the power distribution system, the emergency light control circuit and the composite lamp installation location. It also proposed the scheme for “indirect” shockproof by using waterproof lamps. By analyzing related issues of safety on 220 V emergency lighting such as “The evacuation time”, “Water extinguishing and cutting off the power supply” and “Fire scene and the fireman’s lamps”, and etc, it proposed a personal perspective about that the emergency lighting can use 220 V power supply.

emergency lighting；distribution system；energy saving; composite lamps；many local control；lighting protection level

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.021