幼兒園電氣設計要點分析

高 云 飛

(北京市建筑設計研究院有限公司,北京 100045)

0 引 言

隨著人們對幼兒教育事業的重視程度不斷加大,其建設標準也在不斷提高。為了給幼兒提供一個安全、舒適、健康的生活環境,幼兒園建筑需全面考慮照明、插座、通風、空調、監控等電氣設施的合理設計,必須遵循“安全至上,實用為先”的設計理念。

1 相關設計標準規范

目前,已出版發行并實施的國家及行業標準中,幼兒園建筑電氣設計的相關標準規范較少,主要有GB/T 29315—2012《中小學、幼兒園安全技術防范系統要求》、JGJ 39—2016《托兒所幼兒園建筑設計規范》(2019年版)、建標175—2016《幼兒園建設標準》等[1-3]。

另外,部分省市實行中的地方標準主要有DB 31/539—2011上海市《中小學校及幼兒園教室照明設計規范》、DB31/T 329.6—2006《重點單位重要部位安全技術防范系統要求 第6部分:學校、幼兒園》(上海)、DG/TJ 08-45—2005《普通幼兒園建設標準》(上海)、DB51/T 2118—2016《中小學校及幼兒園教室照明設計規范》(四川)、DB44/T 834—2010《中小學校和幼兒園安全防范工程技術規范》(廣東)、DB 12/428—2010《中小學校和幼兒園安全防范技術規范》(天津)。

2 供配電系統設計

為防止幼兒觸摸插座,JGJ 39—2016第6.3.5條規定:“托兒所、幼兒園的房間內應設置插座……插座應采用安全型,安裝高度不應低于1.8 m”。所有的插座回路均應做好接地保護,并加裝剩余電流保護裝置,同時對一些安裝高度低于2.4 m的照明燈具加裝保護線(PE線),對幼兒能夠接觸到的裝飾燈具宜加裝剩余電流保護裝置[4]。對有戲水池或游泳池的幼兒園,應根據GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》[5]的要求,對戲水池或游泳池做局部等電位聯結,并應根據規范要求,游泳池各場所的電器設備安裝要選擇合適的安全電壓及合適的場所。選擇的剩余電流保護裝置剩余電流不應大于30 mA,以確保人身安全。

3 照明系統設計

3.1 正常照明

幼兒的眼睛正處于發育期,不適宜的照明會對幼兒眼球發育及視力造成影響。因此,幼兒活動場所的照明應給予特別重視。

(1)有些LED燈具可能存在嚴重的“頻閃”問題,眼晴長期暴露在這種環境下會造成頭痛和眼疲勞,引發光敏性癲癇病,導致視力下降和注意力分散等問題。因此,針對幼兒眼睛特點,幼兒活動場所的光源選擇應特別注意避免頻閃問題。JGJ 39—2016第6.3.1條規定:“活動室、寢室、圖書室、美工室等幼兒用房宜采用細管徑直管形三基色熒光燈,配用電子鎮流器,也可采用防頻閃性能好的其他節能光源”。另外JGJ 39—2016第6.3.1條條文解釋中“LED等新型節能光源也可采用。”

絕對意義上的無頻閃光源并不存在,而是在一定高頻下已經超過人眼神經反應速度,不會對眼球有損害。不同光源頻閃程度如表1所示。頻閃百分比為一個開關周期內最大光輸出與最小光輸出之差除以最大光輸出與最小光輸出之和。頻閃指數為一個開關周期內超過平均光輸出的量除以全部光輸出。

表1 不同光源頻閃程度

由表1可以看出,直流LED的頻閃程度較低,但在實際應用時應選用優質LED光源及驅動器件,劣質器件同樣會引起嚴重的頻閃,影響幼兒身心健康。

IEEE在2015年所發布文件中將頻閃風險分為幾個等級。IEEE Std 1789—2015標準中頻閃風險等級如圖1所示。低風險區域、無危害區域波動深度限值分別如表2和表3所示。

圖1 IEEE Std 1789—2015標準中頻閃風險等級

表2 低風險區域波動深度限值

表3 無危害區域波動深度限值

在交流電50 Hz頻率下,國內一般燈具頻閃頻率為100 Hz,則燈具頻閃百分比低于3.2%,屬于無頻閃危害的限值范圍。故只要頻閃百分比在8%的低風險范圍內,燈具頻閃屬于安全范圍,若高于8%,該照明產品不安全。

3.2 紫外線殺菌燈

幼兒園常采用紫外線殺菌燈對幼兒活動場所進行殺菌消毒。JGJ 39—2016第6.3.3條(強制性條文)規定:“托兒所、幼兒園的紫外線殺菌燈的控制裝置應單獨設置,并應采取防誤開措施。”此處“單獨設置”應理解為與正常照明開關分開設置,兩者之間要間隔一定距離,并在開關旁注明“紫外線殺菌燈”等字樣,以免在打開正常照明時誤將紫外線殺菌燈同時打開。

紫外線殺菌燈的開關還應防止幼兒誤開,目前可采用做法有:將開關設計在幼兒難以觸摸到的高處;配備統一帶鎖的電源控制開關箱,由專人對紫外線燈的電源進行統一控制;采用專用回路并集中控制,在確定室內無人后由控制室值班人員或采用智能控制器開啟;采用安全型移動式紫外線殺菌消毒設備,在房間內人員全部離開后由專人負責殺菌消毒工作。

紫外線殺菌燈開啟后應將房間門窗鎖閉,有條件的可在房間門口配備同步顯示警示燈,開啟時同亮,以防止有人誤入房間,造成傷害。

對于紫外線殺菌燈使用,2018年11月19日印發了《中小學幼兒園紫外線消毒燈安全使用管理辦法》中指出:學校教室、活動室一般采用打開門窗通風換氣,不推薦使用紫外線燈進行空氣消毒。當有傳染病疫情發生時,在相關專業技術人員指導下,合理使用紫外線燈進行消毒。

3.3 疏散照明

3.3.1 照度確定

對于疏散通道的照度,GB 50016—2014《建筑設計防火規范》(2018年版)第10.3.2條強制性條文規定:“建筑內疏散照明的地面最低水平照度應符合下列規定:對于疏散走道,不應低于1.0 lx。對于人員密集場所、避難層(間),不應低于3.0 lx。對于樓梯間、前室或合用前室、避難走道,不應低于5.0 lx;對于人員密集場所……的樓梯間、前室或合用前室、避難走道,不應低于10.0 lx。”另外,該條條文解釋中還指出,本條規定設置消防疏散照明場所的照度值,參考了美國、英國等國家的相關標準,但較這些國家的標準要求仍低,因此有條件的要盡量增加該照明的照度,從而提高疏散的安全性。

考慮到幼兒逃生意識、逃生能力遠不及成人,當發生火災,正常照明電源被切斷后,疏散通道照度較低,容易造成幼兒恐慌,不但增大逃難度,還有可能發生碰撞、踩踏等事件。因此適當提高疏散應急照明的照度值,可以大大提高幼兒的疏散速度和安全疏散條件,有效減少火災發生時的幼兒傷亡。

GB 51309—2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》表3.2.5中II-4條指出:寄宿制幼兒園和小學的寢室……等需救援人員協助疏散的區域,地面水平最低照度不應低于5.0 lx。

3.3.2 疏散指示標志的選擇與安裝

安裝于墻壁的發光疏散指示標志對幼兒來說可能具有較強吸引力。由于幼兒行為的不可預見性,有些幼兒可能會上前觸摸,甚至向標志燈倒水。GB 51309—2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》第3.2.1條第7款規定:“在室外或地面上設置時,燈具防護等級不應低于IP67。”

火災時煙霧溫度較高,煙霧飄浮于房間上部,因此為保證疏散標志燈在火災發生后不被煙霧遮擋,燈具通常設置于走廊下部墻面上。標準GB 51309—2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》第3.2.9條規定:“方向標志燈的設置應符合下列規定:有維護結構的疏散走道、樓梯應設置在走道、樓梯兩側距地面高度1 m以下的墻面、柱面上。”

4 智能化系統設計

4.1 室內環境監測

室內環境對幼兒的健康有直接影響。有條件的幼兒園建議設置室內環境監測系統,對室內溫度、濕度、空氣質量等進行實時監測,根據監測數據通過建筑設備監控系統調整空調、采暖、新風、加濕器等設備的運行,實時調節室內環境。

4.2 安全防范系統

國務院辦公廳在2017年4月28日頒布了《關于加強中小學幼兒園安全風險防控體系建設的意見》,指出各級人民政府教育督導機構要將學校安全工作作為教育督導的重要內容,進一步完善學校的人防、物防、技防等措施,推動各地盡快做好風險預防、管控、事故處理和風險化解等各項工作。

對于幼兒園的安全問題,除配備相應安保人員、加強外來人員管控外,一套行之有效的安全防范系統既能在事件發生前防患于未然,也能在事后提供相關線索及音視頻資料[5-6]。

(1)視頻監控系統。視頻監控系統除滿足相關設計規范外,對幼兒活動區域及其他幼兒可到達的公共區域,應做到無死角監控,有條件的可增加錄音功能;對各主要出入口進行人臉識別,在陌生人闖入時可發出聲光報警;實施明廚亮灶工程,對廚房操作間、儲存間等重點部位進行監控并實時顯示或實時上傳至網絡,增加食品安全問題的可溯源性。系統的音視頻資料存儲30天以上,有條件的可增加網絡實時傳輸功能;對幼兒家長開放權限,家長可通過手機、電腦等設備隨時查看幼兒情況,實現互聯網+安防。互聯網+安防系統架構如圖2所示。

圖2 互聯網+安防系統架構

(2)入侵報警系統。JGJ 39—2016第6.3.7條第2、第3款規定:幼兒園周界宜設置入侵報警系統、電子巡查系統;廚房、重要機房宜設置入侵報警系統。周界入侵報警系統目前主要有紅外(激光)入侵報警、脈沖電子圍欄入侵報警、振動傳感光纜入侵探測、埋地泄漏電纜入侵探測、微波傳感入侵探測報警等。幾種周界入侵報警系統比較如表4所示。

表4 幾種周界入侵報警系統比較

4.3 公共廣播系統

幼兒園通常設置一套智能廣播系統來代替其他校園中的教學電鈴。廣播揚聲器可設置于活動教室、樓道、室外廣場等區域。系統可根據需要定時播放音樂、故事、兒歌等節目。系統末端揚聲器應分組設置,系統采用多通道主機,可根據需要對不同教室、室外廣場、樓道等區域播放不同內容。廣播揚聲器同時也可作為消防廣播使用,在火災發生時應能強制切換至應急廣播。

5 結 語

幼兒園電氣設計由于目標人群的特殊性,安全是設計的重中之重。電氣設計人員要從多方面提高幼兒活動的安全性,從多角度預防安全事故的發生,同時還要兼顧教師、辦公人員的日常需求。