建筑工程中的应急照明的设置及控制研究

　　摘要:应急照明是现代公共建筑及工业建筑的重要安全设施，它同人身安全和建筑物安全紧密相关。当建筑物发生火灾或其它灾害，伴随着电源中断，应急照明对人员疏散、消防救援等工作，对重要的生产、工作的继续运行或必要的操作处置，都有重要的作用。关于应急照明，本文从安全技术角度介绍了它明的分类、设置、照度及转换时间和持续工作时间、供电方式等，并提出电气设计人员在设计时，应急照明的选择应根据建筑物的层数、规模大小、复杂程度、建筑内停留和流动人员的多少、建筑物内的生产和使用特点、火灾危险程度和建筑物的重要程度，以及其它应急电源的设置情况等等，综合考虑并进行技术经济分析比较，选择出最优的应急照明电源及其控制方式。只有这样，才能真正做到防患于未然。
　　关键词:建筑工程，应急照明，分类，设置，供电方式
　　随着社会不断的发展进步，现代建筑的层数越来越高，占地面积越来越大，内部设施越来越完善，功能越来越齐全，所用的设备材料则越来越新，而且在使用的安全性、灵活性、舒适性等方面的水准也越来越高。应急照明是现代公共建筑及工业建筑的重要安全设施，它同人身安全和建筑物安全紧密相关。当建筑物发生火灾或其它灾害，伴随着电源中断，应急照明对人员疏散、消防救援等工作，对重要的生产、工作的继续运行或必要的操作处置，都有重要的作用。
　　一、应急照明的分类
　　从五十年代始，我国一直沿用“事故照明”这个名词。为了和CIE和英美等国通用的“EmergencyLighting”这个词接口，并考虑到更为确切，更符合实际，九十年代初颁布的《民用建筑照明设计标准》、《工业企业照明设计标准》，都使用了“应急照明”。名词的变化，也伴随着内容、技术要求的某些变化。例如，过去的事故照明分为两类，即疏散用的和继续工作用的事故照明；而新标准规定的应急照明则分为三类，即疏散照明、安全照明、备用照明。这种分三类的方法是和CIE的《建筑内部应急照明指南》一致的。然而各国的分类也不统一，如荷兰和CIE相同；美国《人身安全法规》则分为四类，将疏散照明分为两类，因此，和CIE的分类比较接近；而前苏联和美国规范仍是分为两类；
　　1、疏散照明
　　疏散照明是当正常照明因电源故障熄灭后，在事故情况下为确保人员安全地从室内撤离而设置的照明。从使用功能角度看，它可分为诱导指示标志照明和疏散一般照明。诱导指示标志灯用于辨认安全出口的方向和安全出口的位置；疏散一般照明则使人们能够看清楚通道上的任何阻碍物，并能安全通过。使人们能容易找到沿疏散路线设置的手动报警器、呼叫通讯装置和灭火设备等。
　　通常在人员众多、密集的公共建筑；高层公共建筑、超高层建筑；人员众多的地下建筑，特别重要的、人员众多的大型工业厂房等场所设疏散照明。
　　2、安全照明
　　安全照明是在正常电源发生故障时，为确保处于潜在危险中人员的安全而设的应急照明部分。通常设置在医院、电梯、工业厂房等场所。
　　根据应急照明的概念及应急照明应设置的场所，我们很容易发现：应急照明既要满足作为照明的一般要求，又要满足应急照明的特殊要求；既要在紧急状态下照明，同时又要保证常年安装在建筑物内安全、可靠地处于良好的备用状态。这除了选择合适的光源外，选择安全可靠、经久耐用的应急照明电源是至关重要的。
　　3、备用照明
　　在正常照明电源发生故障时，为确保正常活动继续进行而设的应急照明部分。通常设置在断电后不进行及时操作或处置可能造成重大事故或重大经济损失的场所。
　　二、应急照明的设置
　　1、疏散照明的设置
　　疏散照明应根据建筑物的层数、规模大小、复杂程度、建筑物内活动的人员多少、建筑物的功能、生产或使用特点等因素确定。笔者认为应突出考虑以下情况：第一是高层或多层的公共建筑；第二是在建筑物内活动的人员不熟悉建筑物内的情况；第三是建筑物内人员众多。根据这些原则，应设置疏散照明的建筑主要有：人员众多的公共建筑，如大会堂、剧场、影院、文化宫、体育场所、展览馆、博物馆、旅馆、候机楼、大中型候车厅、大中型商场等；地下建筑，如地铁站、地下商场、旅馆、娱乐场所等；特别重要的人员众多的大型工业厂房。
　　疏散照明按功能分为两个类别：一是指示出口方向的疏散标志灯；二是照亮疏散通道的疏散照明灯。下面分别说明其布置和安装要求。
　　（1）、疏散标志灯的布置及安装
　　在需要设疏散照明的建筑内，应按以下原则布置：即在建筑物内疏散走道上或公共厅堂内任何位置的人员，都能看到疏散标志，以指示疏散方向，直至到达出口。
　　以下分别说明出口标志和指向标志的布置要求。
　　①出口标志的布置及安装
　　应布置在通向室外的出口和应急出口；多层建筑内各楼层通向疏散楼梯间或防烟楼梯间前室的门上；大面积厅、堂、馆通向室外或疏散通道的出口处。
　　出口标志应安装在出口门内侧，不应装在楼梯间侧，其标志面应朝向疏散通道，并尽量与走道轴线垂直。通常安装在门上方，也可在门侧或门上方顶棚下，距地高度为2.0-2.5m为宜。过低对安全不利，也不便远处看清；过高则在火灾时烟雾可能遮避光线而看不见。可以明装或嵌墙暗装，按建筑装饰要求而定。当出口门位于疏散走道的侧面时，则不能嵌墙暗装，因为标志面要与走道方向垂直，故应伸出墙面或挂在门上方的顶棚下。当出口门内两侧都有疏散走道时，应装设双面都有图形或文字标志的出口标志。
　　②指向标志的布置和安装
　　指向标志布置在：疏散走道拐弯处；疏散走道直线段离出口标志20m以上时，恐看不清出口标志，应加指向标志。也就是说，在疏散走道任何段能看到出口标志或指向标志，视线距离不超过20m。
　　指向标志一般装在走道侧墙上，距地面高度不宜大于1m。低位安装主要是防止烟雾遮挡。美国有安装在走道边地面上。位置较低时，应考虑防机械损伤和触电措施。从便于视看来说，又不宜嵌入墙内暗装。一般宜采取嵌墙内但突出墙面30-40mm。突出的透光罩应使用不碎的玻璃或胶片，并不应有突出尖锐的棱角和固定件。需要装在较高的位置时，在墙上高2m左右为宜，在顶棚下可2.0-2.2m。
　　指向标志通常用“箭头”表示疏散方向，其标志面应尽量与走道方向垂直，以便疏散走道上的人们能看清标志面。
　　（2）、疏散照明灯的布置和安装
　　疏散照明灯应沿疏散走道均匀布置，注意走道拐弯处，交叉处、地面高度变化处以及火灾报警按钮等消防设施处有必要；还有疏散楼梯间、防烟楼梯间及其前室、电梯候梯间等处；人员众多的会堂、剧场、体育馆、博物馆、大中型商场等。
　　疏散照明灯通常是利用正常照明的一部分，如1/2或1/3,其间距不宜太大，并选用沿走道纵向具有宽配光的灯具，以提高均匀度。
　　2、安全照明的设置
　　安全照明是在正常照明熄灭时确保处在潜在威胁中的人安全而设，强调极快地提供照明，保证人的安全。它和疏散照明不同，后者在灾害时保证人员撤离建筑物的安全之用。以下几类场所宜设置安全照明：
　　（1）因正常照明熄灭，黑暗中可能导致人员创伤、灼伤等严重危险的生产场所，如刀具裸露的圆盘锯等。
　　（2）正常照明熄灭将延误工作和操作时间，如医院中危及患者生命的手术室、急救室等。
　　（3）人员密集又不熟悉建筑内环境，正常照明熄灭容易引起惊恐而导致伤亡的场所，和难以同外界交流的电梯内。
　　安全照明多数不要求照亮整个房间，或不要求规定的均匀度，可以只照亮某一个或几个工作面。而且常常要求有一定方向性的照明。
　　可以装设定向性灯具，有的可利用工艺设备的局部照明灯。
　　3、备用照明的设置
　　备用照明应根据场所的生产、工作和运行特点而定，各种行业有自己的特殊要求。以下列举几类需要备用照明的场所：
　　（1）断电后需要有照明以进行必要的操作、处置，否则将可能造成爆炸、火灾、中毒等事故的场所，或造成生产流程破坏或混乱，或加工、处理的贵重部件损害的场所。
　　（2）正常照明熄灭将造成系统运行、操作或工作无法继续运行，从而导致很大的经济损失或不良影响的场所，如通讯中心、电视台、广播电台、铁路或航空枢纽、发电站、中心变电站、重要的动力供应站、城市供水设施，还有国家大会堂、国际会议中心、国际比赛场馆、高级宾馆等。
　　（3）正常照明熄灭将妨碍消防工作的控制中心或指挥中心、消防设施间等。
　　（4）重要的地下建筑，如地下铁路车站及运行室、地下旅馆、商场及娱乐所等。
　　（5）正常照明熄灭将造成现金或贵重物品被窃的场所，如商场的贵重物品售货区、收款台、自选商场。
　　备用照明的布置：
　　①备用照明应与正常照明统一布置，以求经济、合理、整体协调。
　　②断电后要求继续坚持工作或需要进行必要的操作、处置的场所，备用照明灯要布置在需要工作、操作的主要部位。
　　③正常照明熄灭后整个场所都要继续工作的，应利用正常照明灯具的一部分作为备用照明；当备用照明要求与正常照明保持相同照度的重要公共建筑，应利用正常照明全部灯，而不另装灯具，在电源故障时转换到应急电源供电。
　　三、应急照明的照度及转换时间和持续工作时间
　　1、应急照明的照度
　　由于应急照明照度大多数比较低，均匀度一般不高，平均照度与最小照度相差甚大；另外，要求整个场所还是某些部分、区域，具有规定照度，也不大相同。照度高低，除视觉条件外，还同一个国家的经济水平、能源条件相关。疏散照明照度，美国规定不低于10Lx（持续时间终了时可降至6Lx），日本规定不小于1Lx(用荧光灯时不小于2Lx），而CIE规定不低于0.2Lx。我国《工业企业照明设计标准》要求主要疏散通道不应低于0.5Lx。防火规范要求最低照度不应低于0.5Lx。两者规定的照度相同，但实际相差甚大，《工业企业照明设计标准》是使用平均照度，而规定主要通道，并不要求全部。
　　安全照明和备用照明的照度，《工业企业照明设计标准》规定不应低于一般照明的5%和10%，这是通用原则。某些特定场所应提高照度，如手术台，应保持和正常照明相同照度；一些重要的公共场所，如国际会议中心、国际比赛体育馆等，还有消防指挥中心等场所，都应有和正常照明相同的照度。某些场所的备用和安全照明，如消防控制室、发电机房、配变电站等，主要是保证必要的工作和操作部位所需的照度，可不要求整个房间或场所达到规定的均匀度。
　　2、应急照明的转换时间和持续工作时间
　　这两项标准在《工业企业照明设计标准》及《民用建筑照明设计标准》中没有规定。根据CIE规定要求说明如下。
　　（1）、正常电源中断，转换到应急电源供电的转换时间要求：
　　①疏散照明，不应大于15s。这是考虑了适应应急发电机自起动条件，如使用其它应急电源，应争取更短。
　　②安全照明，不宜大于0.5s。因涉及人身安全更为直接，要求较高，应急电源只能使用电网线路自动转换或蓄电池。
　　③备用照明，不应大于15s。对于有爆炸危险的生产场所等，应视工艺生产特点，按需要确定更短时间；对于商场的收款台之类场所，为防止抢窃，不宜大于1.5s。
　　（2）、由应急电源供电时，应急照明持续时间要求：
　　①疏散照明，不宜小于30min。主要应考虑发生火灾或其它灾害时，人员疏散、在建筑物内搜寻人员、救援等需要的时间。对于超高层建筑、规模特大的多层建筑、大型医院等，宜考虑更长持续时间，如45、60、90min。
　　②安全照明和备用照明，应视生产、工艺特点及持续时间长短确定。象特别重要的公共建筑、通讯中心、广播台、电视台、发电及配变电中心、交通枢纽等场所，应长时间持续工作。
　　四、应急照明供电方式
　　1、由电网独立电源供电。要求由外部引来两路独立电源供电，确保一路故障时，另一路仍能继续工作。这种电源具有转换时间易满足要求、持续工作时间长、供电容量不受限制的特点。但是，在目前的城市供电条件下，要得到两路完全独立的高压电源的可能性比较小。在大部分情况下，供电部门不能提供完全独立的两路高压电源，或者虽然能够提供但因为投资过大而被建设方否决；
　　2、由柴油发电机组供电。其特点是供电容量和供电时间基本不受限制，但由于机组投入运行需要较长时间，经常处于后备状态的机组，停电时自启动时间规范要求小于30s，因此只能作为疏散照明和备用照明，而不能用于安全照明及某些对转换时间要求较高的场所的备用照明。这种电源在高层建筑中常常为满足消防用电要求而设置，专门为应急照明设置是不经济的；
　　3、采用蓄电池电源。当采用灯内自带蓄电池即自带电源型应急灯时，其优点是供电可靠性高、转换迅速、增减方便、线路故障无影响、电池损坏影响面小，缺点是投资大、持续照明时间受容量大小的限制、运行管理及维护要求高。这种方式适用于应急照明灯数不多，装设较分散，规模不大的建筑物。当采用集中或分区集中设置的蓄电池组供电方式时，其优点是供电可靠性高、转换迅速，它与灯内自带蓄电池方式相比投资较少、管理及维护较方便，缺点是需要专门的房间、电池故障影响面大，且线路要考虑防火问题。这种方式适用于应急照明种类较多、灯具较集中、规模较大的建筑物。
　　在实际工程设计的过程中，由于对系统的要求和应用范围不相同，所以仅仅选择上述某一种电源形式有时是很难满足要求的，也很难做到安全可靠，经济合理。因此供电方式的确定要结合消防动力负荷综合考虑，同时选择两种及两种以上的应急照明电源。应急照明灯数不多，规模小的建筑物选用自带蓄电池的供电方式，规模较大的高层建筑和一些特殊重要的建筑采用电网独立电源供电，配以发电机组或蓄电池组，或者采用由发电机组与自带蓄电池相结合用的供电方式。
　　五、应急照明控制方式
　　①、建筑发生火灾后，可能会造成电气线路短路和其它设备事故，电气线路可能使火灾蔓延扩大，还可能在救援中因触及漏电的带电设备或线路，造成人员伤亡，因此火灾发生后，消防人员必须先切断工作电源，然后救火，以策安全，所以用220V以上的电源作应急电源是不合理的。因为：a）、与一般消防动力配电不一样，消防应急灯布置位置多，面广，基本上涉及整个建筑物的公共场所，管线纵横排布，而且大部分灯具均布置于吊顶内，现实情况下，大部分应急照明管线均未作任何防火处理措施，即使管线做到防火处理措施，但对引入灯具的软管，接线盒、接线头，及其灯具亦应严格防火处理，是非常困难的。b）、在火灾状态下，吊顶极易烧毁，在此情况下，管线断裂，灯具破碎，如此时喷淋系统及消防系统工作，大量水注入沿楼层平面流入各层竖向区域，220V电源即可能会对后期疏散人员及消防人员生命构成严重威胁，并可能使火灾因应急照明线路短路而蔓延至其它区域。c)、由于火灾现场情况复杂，最大可能情况使该部分线路短路，着火，产生较大的故障电流，影响到其它消防用电设备的使用或可能使火灾蔓延。
　　综合上述分析，采用220V城市电网电源，以及发电机组电源或采用变压器变为36V都是不合理的，最好采用独立的应急电源更合适。
　　②、应急照明的最基本的一个原则：即在火灾事故状况下，所有的疏散标志灯，沿疏散区域途径的疏散照明灯，在消防中心控制下，在关断正常照明后立即启动，并不得受附近开关的控制，保持直接点亮的状态，以利于人员的直接疏散，如果要求紧急疏散的人员去启动照明开关后再进行疏散是很不现实的。
　　六、设计中的注意事项
　　消防应急照明属于重要的消防电气设备之一，为了保证发生火灾时诱导室内所有人员及时、准确、迅速地疏散至室外安全地带，看清疏散通道所需的最低照度要求，防止人身伤亡事故，电气设计人员必须对消防应急照明给予足够重视。
　　（1）对各种接线方式、灯具的亮、灭规律要有准确理解，以免在设计中盲目设置，功能状态不明，起不了应有作用；
　　（2）应急照明回路一般需加PE线，尤其是安装在走道墙柱面距地面1m以下的灯具，其金属外壳应可靠接地，所以配电回路应有PE线；
　　（3）如果应急照明作为平面照明的一部分，应采用三线式可控接法，不应采用二线式接法；
　　（4）对于多层公共建筑，其封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室和疏散走道、按规范规定需要设置消防应急照明的影剧院疏散门、会议厅、多功能厅、报告厅及医院病房疏散走道等，在没有设消防控制中心的工程中，可以采用加就地开关控制（单灯单控或多灯控制）或配电箱内集中控制的三线式接法；
　　（5）为便于平时维护与管理，消防应急照明最好按层（或区）以专用馈电回路供电；
　　（6）应急照明负荷时平时与火灾时都必须可靠供电的保证负荷，有条件的都要由变配电的低压应急母线段供电，即当用柴油发电机组做应急电源时，只要发电机投入使用，它就有继续供电保证。
　　七、结语
　　在实际工程中，应急照明的选择应根据建筑物的层数、规模大小、复杂程度、建筑内停留和流动人员的多少、建筑物内的生产和使用特点、火灾危险程度和建筑物的重要程度，以及其它应急电源的设置情况等等，综合考虑并进行技术经济分析比较，选择出最优的应急照明电源及其控制方式。