民用建筑中的应急照明设计 新疆兵团勘测规划设计研究院建筑设计分院 石河子市 832000 石河子市规划设计研究院有限公司 石河子市 832000
摘 要 近年来，建筑行业发展日新月异。在民用建筑工程设计中，为保证建筑物及内部人员的安全，我们采取了许多措施，而完善、可靠的应急照明系统是其中一个十分重要的组成部分。本文分别从概念、光源选择、电源选择、控制、回路组织、线路敷设及保护几个方面对民用建筑中应急照明的设计进行了论述。
关键词 应急照明；民用建筑；应急电源装置；可靠性
随着城市建设的发展及人民生活水平的提高，人们对新建的各类建筑在舒适性、安全性等方面提出了比以往更高的要求，而其中安全性是一项非常重要的指标，因为这是与人的生命安全息息相关的。
为保证建筑物及内部人员的安全，需要采取许多措施，而应急照明系统则是一个相当重要的安全设施。当建筑物在发生火灾或其它灾害的情况下，只有具备良好完善的应急照明系统，才能保证建筑物内人员的安全和及时疏散，并有利于救援工作的顺利进行，从而最大限度的减少人员的伤亡、降低财产的损失。大量的实例证明，当灾害发生时，建筑物内有无良好的应急照明系统是有很重要的关系的。下面以火灾为例加以说明：在火灾发生时，为防止触电及通过电气设备、线路扩大火势，我们需要切断相关区域内的非消防电源，若此时没有应急照明，人们在黑暗中势必会更加惊慌，同时加上烟气的作用，如身处险境的人们无法及时找到疏散出口，则会引起更大的不必要的伤亡。由此可见，良好、完备的应急照明系统是整个建筑中一项不可缺少的重要安全设施。
1.应急照明的概念
应急照明概念在《建筑照明设计标准》GB50034-2004第2.0.18中的解释是“因正常照明的电源失效而启用的照明”，应急照明包括疏散照明、安全照明、备用照明。其作用是在火灾发生时能够提供照明和疏散引导，使人们能够安全撤离危险区域或建筑物，并且在火灾发生的过程中替代停止工作的正常照明而提供照度保证，以确保重要场所的工作能够继续进行。大型的公共建筑、工业建筑、高层建筑等都应设置独立的应急照明系统，以保证人身和设备安全，减少损失。
1.1 应急照明按照用途可分为三类：
（1）疏散照明：用于确保疏散通道被有效地辨认和使用，以保证人员在事故时能快速而安全地离开建筑物所设立的照明。疏散照明在疏散通道地面上提供的照度应不得小于0.5lx。此外，在安全出口和疏散通道的明显位置还应设置标志指示灯；
（2）安全照明：用于确保处于潜在危险场所（如手术室）的人员安全而设置的照明。安全照明在工作面上提供的照度不应小于正常照明系统提供照度的5％；
（3）备用照明：用于确保正常活动继续进行（如消防控制室）而设置的照明。备用照明往往由一部分或全部由正常照明灯具提供，其应急电源主要应来自两个级别的电源：电网电源和自备电源（发电机或集中蓄电池），照度一般不应小于正常照度的10％。
1.2 应急照明转换时间
应急照明在正常电源停止供电后，其备用电源供电转换时间应满足：疏散照明、备用照明≤5s（金融商业交易场所≤1.5s）；安全照明≤0.5s。
1.3 应急照明持续工作时间
疏散照明：按《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）规定，应急持续工作时间不应小于30min；按《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2005年版）规定，应急持续时间不应小于20min，高度超过100m的高层建筑不应小于30min。
安全照明和备用照明：其应急持续工作时间应根据该场所的工作或生产操作的具体需要确定。
1.4 应急照明的设置
应急照明的设置场所在《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》中均有明确的规定，消防规范的约束是强制性的，所有工程设计都必须按规范的要求执行，本文不再赘述。
2.合理选择光源及灯具
在进行应急照明设计时，常采取“应急照明兼作正常照明并与此同时使用”的这一形式，这就要求在选择光源时除考虑消防使用外，还要有良好的光环境――照度和显色性能适宜，亮度分布合理，视野舒适。同时，应考虑到合理使用资金和节约能源，全面考虑到经济、美观、安全、方便实用、便于维护等因素。
根据CIE及相关标准，我国设计标准GB17945-2000《消防应急照明灯具》5.16中规定：使用荧光灯作为光源的消防应急灯具不应将启辉器接入应急回路。要求灯具及光源应具备“快速启动”和“宽电压启动”的特性，因此，适合于应急照明的光源主要有白炽灯、碘钨灯、电子镇流器荧光灯、LED及场致发光光源等。高强气体放电灯及电感镇流器荧光灯由于启动不可靠，不应作为应急疏散照明灯使用；白炽灯因其寿命短、能效低，建议只用在点燃时间短，开关频繁的场所使用；荧光灯及新型的LED灯作为显色指数高、寿命长、节能、高效的光源，应作为首选光源。
应急照明灯具应设玻璃或其它非燃烧材料制作的保护罩，装设在地面上的疏散指示灯应防止被重物或受外力所损伤。
3.选择供电电源
目前应急照明的供电电源主要有以下几种形式：
3.1 自电网引来两路独立电源
这种供电方式要求从外部引来两路独立的电源，以确保一路电源故障时，另一路电源仍能可靠的继续工作。这种方式对供电容量、时间不受限制。然而，由于电力资源紧张等多种原因，绝大多数建筑物要想从市政获得两路可靠的独立电源有一定困难。
3.2 发电机组
这种供电方式要求发电机组具有自启动功能，启动时间应小于15S，它对供电容量、时间不受限制，但是电源转换时间相对较长（10S左右），不能用于对转换时间要求较高场所的应急照明。
3.3 蓄电池组
这种供电方式可靠性高、转换迅速（0.02～0.5S）、适用性强、线路及系统简单，而且使用灵活，投资较小，因此在很多建筑物中，都选用蓄电池组作为应急照明的备用电源。但供电容量、时间相对受到限制。
目前蓄电池供电有两种形式：一种是独立式供电，即每个应急灯自带备用蓄电池装置，市电正常时蓄电池处于浮充电状态，正常电源切断时，备用电源自动投入，应急灯自动点亮。这种方式一次性投资较少，但整个应急照明系统中的电子元器件的数量多，故障率相对较高，而且由于备用蓄电池放置分散，维护工作量及难度大，同时，系统工作的可靠性也难以保证。另一种是集中式蓄电池（EPS）供电，它是用一套集中的整流器、充电器、逆变器、蓄电池组及控制装置组成的电源装置，作为供电系统的备用应急电源，应急灯具本身不带蓄电池与普通照明灯具无异。这种供电方式虽然一次性投资相对较高，但却大大降低了维护费用和工作量，同时也保证了系统工作的可靠性。
根据应急照明的概念及应急照明应设置的场所，我们发现：应急照明既要满足作为照明的一般要求，又要满足应急作用的特殊要求，既要在紧急状态下照明，同时又要保证常年安全、可靠地处于良好的应急状态。这除了选择合适的光源外，选择安全、可靠、耐用的应急电源是至关重要的。
4.应急照明控制方式
在非正常状态下，当正常照明切断时，应同时使相关应急照明投入强迫点亮状态，并能可靠地实现内电源间的联锁转换。最终使建筑物中持续式灯具保持常亮状态，非持续式灯具及可控方式灯具直接点亮，且控制灯开关处于失控状态，从而达到完全自动应急照明的目的。
应急照明的控制方式比较多，不同工作形式下的应急灯具控制方式如下：
下图中L和L+分别为主母线和消防强切母线。市电正常情况下，电池处于浮充电状态，所有负荷由市电供电，此时L母线有输出，L+母线无输出；市电故障但非火灾情况下，所有负荷由备用蓄电池组集中供电，此时，母线电源情况与市电正常情况下相同；在发生火灾情况下，应急照明受消防联动控制，KM闭合，L+母线带电，所有疏散照明自动点亮。
4.1 持续式（常亮式）
这种方式一般不需要控制，接线简单，但浪费能源，缩短光源使用寿命，适用于小功率的灯光疏散指示标志和无自然采光且经常有人停留或经过的场所，以及应急照明兼作值班照明的场所。上图中WE3回路属于常明控制方式。
4.2 应急半可控方式
楼梯间、消防电梯间及前室、公共建筑内走廊等火灾疏散通道照明多采用这种控制方式。这种应急照明一般由正常照明兼作，非消防情况下由就地安装的跷板开关分散控制，一旦发生火灾则由消防联动控制强制点亮，且就地控制开关处于失控状态，保证人员安全疏散，上图中WE1回路属于这种控制方式。
实现这种控制要求的面板开关主要有以下几种：
（1）单极双控跷板开关：两个相线端子分别接L线和L+线，平时L+线不带电，此时双控开关作用同普通的单极单控跷板开关；火灾时L线和L+线均有输出，双控跷板开关失控，受控应急回路强制点亮。平时使用时正常照明需要持续点亮的场所（如大空间商场、公共建筑内走廊等）常选择使用这种开关。
（2）带应急端电子延时开关：触发方式有按钮式、触摸式、声光控及红外控制等，这种开关都带有一个消防端口，接消防系统L+线。火灾时L+线带电，受控应急回路强制点亮。平时使用时正常照明不需要持续点亮的场所（如楼梯间和不经常有人走动的走廊等）常选择使用这种开关。
4.3 应急可控方式
消防控制室、消防泵房等与消防相关的场所火灾时要保证正常工作，因此，正常照明灯具在火灾情况下，全部作为应急照明使用。由于这些场所由专人负责管理，他们对房间的环境、开关位置都熟悉，因此，这些场所应急照明的控制方式可以采用普通跷板开关就地控制，上图中WE2回路属于这种控制方式。
4..4 应急自身控制方式
上述应急可控和应急半可控方式都属于消防联动控制。在一些中小型工程中，由于不设消防报警及联动控制系统，故不能联动集中式应急电源装置（EPS），这时则采用自带蓄电池的应急灯具。
以上几种控制方式在设计过程中，应根据建筑物的功能、特点、用户要求等合理选择，使之在满足消防规范要求的前提下，达到控制方便，节能、经济等目的。
5.回路组织
5.1 火灾应急照明设备设专用供电回路；每个防火分区设独立的应急照明回路。
5.2 在采用分散供电时，在各层（或最多不超过3~4层）设置专用消防配电箱；并在配电箱处实现双电源的自动切换。
5.3 疏散照明采用带蓄电池的应急照明灯时，正常供电电源可接自本层（或本区）的分配电箱的专用回路，或接自本层（或本区）的专用消防配电箱。
5.4 疏散照明和备用照明回路宜分开，该回路上不应设置插座。
5.5 为便于管理和控制，楼梯间照明可采用竖向配电，接应急照明电源。
6.线路敷设和保护
为保证应急照明正常使用，对应急照明供电线路在敷设时要采取必要的防火措施，通常采用的措施有以下几种：
6.1 线路采用防火电缆或耐火电缆、电线。
6.2 导线或电缆穿钢管保护，并暗敷在非燃烧体结构内，且保护层厚度不小于30mm。
6.3 在明敷的场所，穿线钢管或金属线槽刷防火涂料。
6.4 应急照明系统的分支线路不跨越防火分区，分支干线不跨越防火分区。
6.5 应急照明采用专用回路，其配电设备应设有明显标志。
7.结论
在实际工程中，应急照明设计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、火灾危险程度及建筑物的重要程度，以及其它应急电源的设置情况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设计方案，使得建筑中的应急照明系统能在灾害发生时，为减少人员的伤亡降低财产的损失发挥出它应有的作用。
参考文献：
[1] 《建筑照明设计标准》 GB50034-2004
[2] 《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
[3] 《民用建筑电气设计规范》 JGJ16-2008
[4] 孙景芝主编 《电气消防》 北京：中国建筑工业出版社，2000