智能应急照明系统在数据中心工程中的应用

2011-08-08郑美英北京电信规划设计院有限公司北京100044

智能建筑电气技术 2011年5期

郑美英（北京电信规划设计院有限公司, 北京 100044）

数据中心作为一个汇集大量服务器和通信设备的多功能建筑，不仅需要一个足够强大的供电系统、制冷系统以及动态分配系统，而且对建筑的安全性提出了更高的要求。应急照明作为数据中心的一个至关重要的安全保障体系，同数据中心的人身及财产安全密切相关，当正常电源中断，特别是建筑物内发生火灾或其他灾害而中断时，应急照明对保证人员安全疏散，保证应对灾害的应急措施得以及时实施、防止灾害进一步扩大，都具有非常重要的意义。随着建筑智能化的发展，新技术新产品不断推出，应急照明的智能化势在必行。本文结合工程实例论述数据中心建筑智能应急照明系统的设计体会，与大家分享。

1 工程概况

该数据中心地上四层，地下一层，总建筑面积32481.92m2，其中：地上面积31803.99 m2，地下面积677.93 m2。建筑外轮廓尺寸为135m×78.20m。建筑占地8345.65 m2，建筑高度28m。整个建筑分为5段，1～4段为机房区，分别位于整体建筑的左上、右上、右下、左下，并通过位于中心的5段将其余各段连接起来，呈蝶型分布。

2 应急照明的设置

本数据中心的应急照明主要包括：火灾时正常照明因故障熄灭后，为确保人员安全疏散的出口和通道而设置的疏散照明；正常照明因故障熄灭后，为短时间保证重要场所正常工作或活动继续进行而设置的备用照明两种。

疏散照明主要设置各疏散出口的顶部、疏散走道、楼梯间等，照度标准为5lx。在消防控制室（与安防、楼宇自控系统合用）、自备发电机房、变配电室、消防水泵房、防烟排烟机房等发生火灾时仍需要坚持工作的其他房间设置100%备用照明。在冷冻站、电力电池室、IDC机房、通信机房、光缆进线室等影响通信设备正常运行的房间设置备用照明，照度标准不低于正常照明的10%。

3 应急照明供电方式选择

应急照明供电电源的选择，应结合工程实际情况综合考虑，统筹安排建筑内电力设备的应急电源和应急照明电源，做到安全可靠、技术先进、经济合理。

传统的应急照明系统主要有以下两种方案：

1）油机保证电源供电，所有应急灯自带蓄电池。

2）双回路供电，采用集中或分区集中设置的EPS供电。

应急灯自带蓄电池方式，每个灯具内部都有变压、稳压、充电、逆变、蓄电池等大量的电子元器件，电池24h不断冲放电，加上灯具本身工作产生的温度，大大影响了电池和灯具的寿命。而且电池随灯具分散设置在建筑物的各个角落，无法监控到电池及灯具的工作状况，系统安全性较低，运行管理和维护成本较高，一次性投资大。适合于规模较小，人员活动较少的建筑。

采用集中或分区集中设置的EPS供电，应急灯具内无独立电源，省略了灯具内部复杂的电子电路，便于集中管理、用户自查和消防监督检查，一定程度上提高了供电可靠性和维护和管理方便性。但这种供电方式只能监测到电池的工作状态，无法对系统线路及终端灯具的工作状态进行统一的监控管理，电池的使用寿命较短，一般为3～5年。

目前，应急照明智能化已经取得了较大的发展，应用较多的大致分为两类，一类是以智能逃生为特点的智能消防应急照明疏散指示系统，采用总线通信技术，在获得消防报警火灾联动信息后，对逃生路径进行智能分析，调整疏散方向；一类是以电力载波技术和STAR智能开关控制技术为特点的智能应急照明控制系统，对全系统设备进行自动巡检，实施监控。

本工程采用第二类系统，电源集中供电，同时实现对线路、电池、终端照明灯具统一监控管理的智能化应急照明控制系统。整个系统由控制设备、智能模块、操作软件三部分组成，系统原理图如图1所示。

图1 系统原理图

该系统的特点是：

● 采用电力载波技术，实现应急照明系统的智能化控制和管理，确保系统灵活变更和系统扩充。

● 采用STAR技术，可允许不同模式灯具接入同一回路，系统设计和安装极其简单。

● 可接入大功率灯具，并可实现部分普通照明灯具兼作应急照明的控制，有效提高应急照明照度水平。

● 实时监控系统和电池状态，便于及时排查故障，有效提高系统可靠性。

● 全自动系统功能巡检，有效降低时常检测和维护的高额人工成本和时间成本。

● 采用功能强大的监控软件，实现单一系统和应急照明网络系统的统一监控和管理。

● 专利电池维护技术，有效延长电池寿命（10-15年）。

4 应急照明系统设计

4.1 系统功能

该系统由位于建筑物不同电力竖井的系统主站及控制分站组成，进行分别切换和监控。系统主站包括充放电保护、电池状况监控、输出DC220V备电供应控制分站、通过回路切换模块输出分路线路至灯具监测模块等功能。控制分站除不包含充放电保护、电池状况监控等功能，直接从控制系统主站处获得DC220V备电外，其功能应与系统主站一样。所有系统主站及分站应具有控制模块、供电模块、回路切换模块等设备，所有控制模块能通过信号总线联网控制，并无缝显示和控制其他分站所连接的终端灯具。所有控制模块联网后能通过中央图形监控软件显示全系统工作状况，并能对全系统进行操作、控制和修改设置。所有回路切换模块至终端灯具前编址监测模块之间通过电力线路载波的方式进行通讯，不需另外敷设通讯控制线路。各智能应急照明控制系统主站和分站通过终端监测模块可实现对终端灯具的编程控制，并监控线路及灯具的运行工作状况。

系统主站和分站均能够设置自动测试计划，对全系统进行周期性的功能测试和备电持续时间测试，也可以通过全系统图形监控工作站编制自动测试计划，对全系统功能测试和备电持续时间测试。

所有系统主站及分站通过信号总线联网，并通过中央图形监控软件显示全系统工作状况，以及使用中央图形监控软件在电脑上集中监控所有主站/分站、所有回路、所有灯具的运行工作状况，实时显示系统信息。

系统能方便地接入到楼宇自控系统，提供多种开放的通讯协议和标准接口（如以太网），兼容TCP/IP等多种通讯协议与上层系统进行通讯和信息共享。

4.2 系统结构

根据本建筑划分的1～5段的结构特点，本工程应急照明系统在每段设有一个智能应急照明子系统。子系统主要由系统主站/控制分站、灯具监测模块、外部总线模块等组成，系统主站/控制分站为子系统的集中供电和监视控制的核心。通过基于LonWorks协议的CG-Bus总线将所有的系统主站/控制分站联结起来，同时连接到中央图形监控站上。中央图形监控站位于消防控制室，对整个系统进行集中监控和管理。

系统采用主电AC220V、 50Hz和备电DC220V供电线路，主电为两路市电提供（其切换在控制系统供电进户端前），可向应急照明回路提供220V交流主电，备电由集中放置在每个系统控制主站柜体内的直流电池提供，为直流220V。正常时使用主电AC220V 50Hz对应急照明回路和灯具进行供电；当主电失电后，或是应急照明系统收到消防系统强切信号（或其他紧急信号）后，系统可自动切换到直流电池220V供电，并强制打开连在应急照明回路上的所有类型的应急照明灯具或设备。系统结构图如图2所示。