民用建筑備用照明設計及可行性分析

閻 宏

(甘肅省建筑設計研究院有限公司，蘭州 730000)

0 引言

隨著城市現代化進程加快，各地方民用建筑如雨后春筍般興起，相應地對建筑的正常運行及消防安全提出了更高要求。

結合國家標準《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》 GB 51309—2018(以下簡稱《技術標準》)、《民用建筑電氣設計標準》GB 51348—2019(以下簡稱《民標》)對應急照明設計要求的變革，備用照明的細致劃分，對現階段設計、圖審中存在的一些分歧，如柴油發電機組作為應急供電電源滿足負荷分級的供電方案時，正常照明燈具是否有必要自帶蓄電池來滿足電源轉換時間的問題。 對此，本文從實際設計角度出發，分析相關供電方案和備用照明的設置要求。

1 備用照明的設置要求

1.1 備用照明的規定

《民標》10.2.4 條、《建筑照明設計標準》GB 50034—2013(以下簡稱《照明標準》)3.1.2 條規定:備用照明是正常照明電源失效后，確保正常工作和活動繼續進行的應急照明。 規范針對不同用途、不同場所能夠確保正常工作或活動繼續的備用照明照度值也相應進行了要求。

《民標》10.4.3、《照明標準》5.5.2 條對備用照明的照度值規定如下:(1)供消防作業及救援人員在火災時繼續工作場所的備用照明，應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016—2014(2018版)(以下簡稱《建規》)的規定，此為消防備用照明；(2)其他場所的備用照明照度值除另有規定外，應不低于該場所一般照明照度值的10%。

1.2 非消防備用照明

如表1 所示，民用建筑不同場所對備用照明的設置提出了具體要求，根據建筑性質、正常電源失電的影響程度、開展工作或活動所具備的條件等因素對備用照明的照度、供電電源的轉換時間做出了規定。 如在醫療建筑、教育建筑、商店建筑、飲食建筑相關場所，當正常電源失電或故障時，備用照明照度值不低于正常照明照度值的10%、20%、50%，或相關場所房間不少于1 個燈具等，應急電源供電轉換時間t按備用照明燈具設置場所分為t≤0.5 s、0.5＜t≤1.5 s、1.5＜t≤5 s 等區間。 因此，需根據工程實際供電情況，設計相應的供電方案和應急供電電源轉換措施。

表1 不同場所備用照明的設置

1.3 消防備用照明

《建規》10.3.3 條規定:消防控制室、消防水泵房、自備發電機房、變配電室、防排煙機房以及發生火災時仍需正常工作的消防設備房應設置備用照明，其作業面的最低照度不應低于正常照明的照度值；與《民標》10.2.3 第4 小條、《技術標準》3.8.1條規定基本一致。

《民標》13.7.15 第7 小節規定:備用照明可與疏散照明共用雙電源配電箱或疏散照明配電箱。當市電滿足供電要求時，不應采用蓄電池組供電；當市電不能滿足供電要求設有發電機組時，消防設備機房可設內附蓄電池的過度照明燈。 與之對應《民標》13.6.4 條規定:在機房或消防控制中心等場所設置的備用照明，當電源滿足負荷分級要求時，不應采用蓄電池組供電；《技術標準》3.8.2 條規定:備用照明燈具可采用正常照明燈具，在火災時應保持正常的照度；備用照明燈具應由正常照明電源和消防電源專用應急回路互投后供電。

可見相關規范均已規定消防備用照明利用正常照明燈具滿足正常照明照度值的要求；電源供電在滿足負荷分級的情況下，燈具不必再裝設蓄電池。 筆者將結合實際設計工作，通過以下不同供電方案和備用照明設置場所來闡述這一問題。

2 備用照明供電方案

2.1 供電方案

相關行業規范規定了不同建筑類型的備用照明負荷分級或供電方式。 例如《商店建筑電氣設計規范》JGJ 392—2016 第3.3.2 條規定:大型商店建筑營業廳的備用照明屬于一級負荷；中、小型商店建筑備用照明屬于二級負荷。 《民標》3.2.7 條、《商店建筑電氣設計規范》中5.2.4 條規定:大中型商業、超市營業廳的正常照明采用雙重電源的兩個低壓回路交叉供電時，正常照明可兼做備用照明，不同電源低壓母線饋線回路各帶50%正常照明燈具，兩組燈具互為備用作為備用照明。 而且規定一般經營場所備用照明的啟動時間不應大于5 s，貴重物品區域及柜臺、收銀臺的備用照明應單獨設置，啟動時間不應大于1. 5 s。因此，滿足上述要求的供電方案如圖1 所示。 考慮到貴重物品區域及收銀臺等區域備用照明需單獨設置，筆者認為，該區域按照明配電箱C 供電以滿足一級負荷末端配電箱處切換供電要求。

圖1 備用照明配電箱供電方案一

此外，對于醫療建筑相關醫療場所類的備用照明負荷分級或供電方式，《醫療建筑電氣設計規范》JGJ 312—2013 作了相關規定(表1)，且備用照明照度值不應低于一般照明照度值的50%，備用照明的啟動時間不應大于5 s，重癥監護室、早產兒室、血液透析室、心血管造影檢查室等涉及生命安全的備用照明啟動時間不應大于0.5 s。 該規范第4.2.1 條規定，二級及以上醫院相關涉及患者生命安全的設備及照明用電為一級負荷中特別重要的負荷，故設置柴油發電機組作為應急保障電源。 因此，滿足上述要求的供電方案如圖2 所示。

圖2 備用照明配電箱供電方案二

上述2 種供電方案基本適用于表1 所列的各建筑類型備用照明設置場所，既滿足相關場所備用照明負荷分級，亦滿足其電源供電轉換時間要求，設計中僅需按要求末端配電、布置滿足相應照度值的照明燈具即可。

然而，當引入第二電源條件比較苛刻時，設計均設置自備柴油發電機組作為第二電源，此時供電方案如圖3 所示。

圖3 備用照明配電箱供電方案三

按此方案供電系統配電時，電源轉換時間達不到備用照明自恢復供電時間要求，設計人員可根據場所分情況考慮此類型供電措施。

2.2 非消防備用照明供電電源轉換措施

根據建筑類型設計的供電方案為建筑供電系統確定了一、二級配電構架，相關場所備用照明電源供電轉換時間達不到規范要求的情況，需根據其轉換時間要求配備不同的過渡電源。

對于轉換時間t≤0.1 s 的場所(如金融建筑營業廳、交易廳、理財室、保管庫等)，以及醫療建筑負荷分級屬于一級負荷中特別重要負荷，設計采用末端配電箱配備在線UPS 電源作為過渡電源，即對金融財產、涉及生命安全的場所供電轉換應達到毫秒級。

其余對于轉換時間t≤5 s 或者更短暫的場所，設計可以統籌考慮。 按設置場所區域大小、備用照明燈具數量、照明照度值要求等因素，可采用末端配電箱配備集中EPS 電源或燈具自帶蓄電池作為過渡電源。 如大空間營業廳，由一路市電+柴發雙重電源供電的兩組互為備用的末端照明配電箱，只需在柴油發電機組應急母線段低壓配電回路引出的末端照明箱內配備集中EPS 電源。 而諸如商店建筑貴重物品區域、收銀臺、生物安全實驗室、中型及以上飲食建筑的就餐區、操作間等場所，可采用燈具自帶蓄電池。 末端配電箱供電措施應根據設置場所備用照明負荷分級要求，按供電方案要求設置相應的雙電源切換箱或單電源配電箱。 考慮到柴油發電機15 s 自啟動時間、暫時繼續保持工作或活動、蓄電池隨使用壽命周期衰減等因素，過渡電源供電時間通常按不小于15min 考慮。

2.3 消防備用照明供電電源轉換措施

《技術標準》規定避難間(層)及配電室、消防控制室、自備柴油發電機房等發生火災時仍需工作、值守的區域應同時設置備用照明、疏散照明和疏散指示標志。 該類場所要求消防用電設備在火災發生期間的最少持續供電時間長達2～3h，即要求消防備用照明時間相應達到該持續供電時間。 利用該類場所的雙電源切換箱供電的正常照明燈具作為備用照明，既可以滿足火災情況下的照度標準值，亦滿足供電負荷分級要求。 而如供電方案三所示的采用柴油發電機組作為第二電源的供電系統，消防設備機房備用照明燈具在滿足負荷分級的條件下，是否有必要將燈具自帶蓄電池作為供電電源轉換時間的過渡電源仍值得商榷，也是《民標》第13.6.4 和13.7.15 條前后不一的地方。

國標圖集《應急照明設計與安裝》19D702—7列出了該類消防設備機房照明布置圖。 圖中機房內正常照明燈具未設置自帶蓄電池燈具，采用普通燈具作為備用照明，筆者在設計過程中，也保持與該圖集一致的燈具布置方式。 然而部分圖審專家不認可供電方案三，機房內照明燈具仍然以圖集圖示布置，筆者對此有不一致觀點。

相關規范均要求該類消防設備機房同時設置消防應急疏散照明，《技術標準》3.6.6 條規定，在非火災狀態下，系統主電源斷電后，應急照明配電箱應聯鎖控制其配接的非持續型照明燈的光源應急點亮，持續型燈具的光源由節點點亮模式轉入應急點亮模式，燈具持續應急點亮時間不應超過0.5 h。

《民標》13.6.4 條規范解讀文獻指出，該類消防設備機房在電源滿足負荷分級要求時，可采用部分燈具自帶蓄電池，滿足應急時電源切換中過渡照明的需求，不應全部采用蓄電池供電。 即規范編制組認可，供電電源轉換期間可備用照明照度可暫時達不到正常照明照度的情況，待柴油發電機組15 s 自啟動后，末端雙電源切換箱自動切換至備用電源供電，機房內達到正常照明照度值。

故筆者建議，該類消防設備用房照明燈具無需自帶蓄電池，供電電源轉換期間暫時由因主電源失電應急點亮的消防應急疏散照明燈具作為過渡照明，既滿足供電可靠性又簡化設計，減少工程造價、物業后續燈具維護等工作，也滿足應急狀態時的照度需求。

3 備用照明可行性分析

針對筆者建議的利用應急疏散照明燈具作為供電方案三消防設備機房過渡照明的措施，部分設計人員存疑該類消防設備機房中的備用照明和疏散照明并不能等同，應同時設置。 從燈具使用性質，《技術標準》規定的“設置在距地面8m 以下的消防應急燈具應采用A 型燈具”，是考慮消防救援活動中，消防人員不受電擊危險。 而上述消防設備場所，均為火災情況下仍需工作、值守且繼續保持供電的區域，機房內部設置氣體滅火裝置或手提式滅火器，考慮最不利情況下該類場所發生火災時，現場專業人員或自動滅火裝置均能及時發現。

因此，在不受電源轉換時間備用照明照度苛刻要求的約束下，不需要嚴格區分照明燈具過渡時間段的具體用途。 在任何工作狀態下，應急疏散照明燈具可暫時作為柴油發電機啟動前的過渡備用照明，待電源轉換完成后，應急照明箱聯鎖配接的應急疏散照明或標志燈恢復原工作狀態或者火災應急點亮狀態，正常照明燈具保持正常的照度作為該場所消防備用照明。

4 結束語

對于民用建筑備用照明的設計，工程師需結合民用建筑類型、設置場所、供電電源條件、供電方案、照明照度等因素，綜合考慮備用照明的布置，結合供電電源條件，決定是否設置集中電源或自帶蓄電池型燈具。 對于以柴油發電機組作為第二電源的供電方案，當明確了消防設備機房正常照明燈具作為備用照明時，不需要采用自帶蓄電池型燈具。在確保供電可靠、安全、可行的前提下，盡量簡化設計方案，希望能夠給行業設計人員提供一定借鑒，不足之處，請各位同行批評指正。