医药工业洁净厂房应急照明设计探讨

2014-04-09王路波

照明工程学报 2014年4期

王路波

(天俱时工程科技集团有限公司，河北石家庄 050035)

引言

同电厂、体育场等很多建筑一样，医药工业洁净厂房因建筑功能、布局、照明要求等方面的特殊性[1]，其应急照明系统的设计也表现出不同于其他建筑物的要求和特性，而目前为止我国并没有专门的针对工业建筑应急照明设计的比较详细的规范和标准。此外，随着照明控制技术的进展，照明系统的控制也变得更加灵活[2]。所以，医药工业洁净厂房应急照明系统在设计中如何选择合理的应急照明方案、控制方式、以及灯具的设置原则对设计人员来说无疑成为一件颇费脑筋的事。现在笔者就以下几个方面对医药工业洁净厂房的应急照明设计进行探讨。

1 医药工业洁净厂房的建筑特点

(1)建筑布局复杂。因医药工业生产工艺复杂，所以建筑内功能房间相对较多，尤其是一些大型制剂车间，其内部通道更是迂回曲折。

(2)火灾隐患较大。医药工业洁净厂房经常使用各种易燃易爆化学危险物品，且出于厂房特殊需要，经常会选择一些易燃性的复合材料，尤其是其内部采用彩钢板隔墙，其耐火时限为0.5～1h，燃烧后会产生大量有毒气体。

(3)洁净区空间相对比较密闭。出于厂房的洁净度要求，医药工业厂房洁净区相对比较密闭，其洁净区内部照明主要靠室内灯具。一旦停电，整个洁净区便会处于黑暗之中。

2 医药工业洁净厂房应急照明设计要求

国家规范中对于医药工业洁净厂房的应急照明设计要求设置备用照明和应急照明[3]，但对其设置区域要求却较为模糊。

根据规范要求，同时结合洁净厂房的建筑特点笔者以为一般遵从以下设计原则：

(1)洁净厂房内疏散通道需要设置疏散照明。

(2)洁净厂房生产区功能房间需要设置生产和安全需要的备用照明。

(3)洁净厂房生产区功能房间内从安全角度出发也要考虑火灾时的人员疏散照明。此时，为系统简单和节约成本考虑，一般可由备用照明兼顾。这也是设计中容易疏忽的一个问题。

3 医药工业洁净厂房火灾时的“切非”要求

规范要求，发生火灾时，消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源[4]，即我们工程设计中常说的“切非”。

在一般的工业厂房设计中，一般的生产房间所设置备用照明大多被归类于“非消防负荷”，根据规范则应该在火灾时“切非”。而如前面提到的，在医药工业洁净厂房中，洁净生产区内的备用照明很多时候兼有一定的疏散照明作用，此时将其定义为“非消防负荷”，进行“切非”操作显然是不妥的。但是这里的备用照明也仅在火灾初期对房间内的人员逃生提供照明，人员疏散后，如果备用照明电源端还存在市电持续供电，那么大面积的备用照明便成为火势蔓延的一个助催计，同时也为后面进入的消防人员造成了安全隐患。

笔者以为，医药工业洁净厂房的应急照明在火灾时的“切非”措施可采取以下原则：

当出于生产需要而设置的备用照明涉及火灾时的人员疏散及安全，可将其看作火灾应急照明的一部分，可视情况根据需要对其电源回路增加消防控制模块，在火灾发生时通过消防系统编程进行“延时切非”。

4 医药工业洁净厂房应急照明系统的设计

根据前文提到的“设计原则”，并结合照明设计标准关于应急照明系统供电电源的相关规定[5]，我们来探讨一下医药洁净厂房的应急照明系统的几种供电方案。

4.1 采用双电源供电方式，主电源与应急电源均引自市电，且相互独立

此方案供电可靠，持续时间长，所以一般建议当电源条件可以满足要求时应优先采用此供电方式。当然，当洁净区面积较小时，应急照明容量较小，或第二电源难以取得时，市电引入第二电源，无疑会过多的增加成本。所以本供电方案适用于面积较大，第二电源易取得的洁净厂房。本方案的系统示意图如图1所示，由消防模块通过断路器分励模块实现火灾时的延时“切非”。当疏散照明与备用照明分别设置配电箱时，分励模块应设于备用照明配电箱电源端开关处。

图1 双电源供电应急照明系统Fig.1 Two power supply emergency lighting system

另外，需要一提的是，有些地方消防部门要求为了保证疏散照明的供电可靠性，对疏散照明灯具要求必须自带蓄电池，当采用本方案时，疏散照明供电可靠性相对则更高,此时的供电系统实际为一种组合供电方案，后文会介绍到。

4.2 采用双电源供电方式，应急电源引自应急发电机组

这种方法适用于因考虑到消防负荷或重要负荷而已设有应急发电机组的建筑，缺点是柴油发电机启动时需要约15秒左右的时间，即应急照明的启动需要15s左右的等待时间。此方案在医药工业洁净厂房的设计中较为少见。其供电系统同上。

4.3 采用单电源供电方式，应急电源采用浮充蓄电池或集中蓄电池组(EPS)

但是虽然都是采用蓄电池，但采用浮充蓄电池和采用集中蓄电池组却各有特点。

4.3.1 应急电源采用浮充蓄电池

这种供电方式的优点是使用比较灵活，浮充蓄电池灯之间相对独立，互不干扰，对上级电源要求较低，设计、施工容易。应用上，一般的做法是疏散照明设置独立的应急照明箱，采用专线供电；备用照明可就近引自附近普通照明箱，即使普通照明箱电源在火灾时被“切非”，由于蓄电池的存在，也可以保证火灾初期洁净生产房间内的人员疏散，另一方面，因市电中断，蓄电池相互独立，又不会引起火灾蔓延和对消防人员造成安全隐患。正是由于这个优点，这种供电方式被广泛采用，甚至于规范条文解释中也说到“应急照明系统一般推荐采用内带蓄电池储能灯具，……，当突发停电时，自动转入蓄电池供电状态[3]。”

然而，采用浮充蓄电池缺点也是显而易见的，主要表现为维修、保养工作量较大，维护成本高，使用寿命相对较短。所以，在选择本方案时，应进行系统上的一个权衡和比较。

本方案的系统示意图如图2所示。

图2 “单电源+浮充蓄电池”供电应急照明系统Fig.2 “single power+ battery”supply emergency lighting system

4.3.2 应急电源采用集中蓄电池组

采用集中蓄电池组供电的优点是寿命较长，设计、施工容易，电源部分设计灵活。因为箱体为独立设置，防火问题更易解决，维护工作量小，管理也比较方便。当建筑面积较大时，经济性方面比采用浮充蓄电池灯方式相比投资较少，而且规模越大该项投资越低。但对于大型的医药洁净厂房，当备用照明较多时，则相对不够经济。本方案的系统示意图如图3所示，由消防模块通过断路器分励模块实现火灾时的延时“切非”。当疏散照明与备用照明分别设配电箱时，分励模块应设于备用照明配电箱电源端开关处。

图3 “单电源+集中蓄电池组”供电应急照明系统Fig.3 “single power+ central battery”supply emergency lighting system

4.4 供电方案的组合应用

以上几种系统方案各具优缺点，在洁净厂房应急照明系统的实际设计中可根据建筑实际情况灵活组合应用，例如对于大面积的洁净生产区，一种典型的组合方式是，采用双电源供电，其中疏散照明回路增设集中蓄电池，这样既保证了应急照明供电可靠性，又降低了投资成本，管理维护方便。系统示意图如图4所示。

图4 不同应急照明系统的组合Fig.4 the combination of different emergency lighting system

5 应急照明灯具的选择

关于照明灯具的选择，在洁净厂房的设计中需要注意的有以下两点：

(1)应急照明特别是疏散照明的光源必须具备瞬时点亮的特性，如白炽灯，快速启动的荧光灯等，切勿采用气体放电灯，因为一般气体放电灯，如金卤灯，其灯丝从冷态到全辉度需要4～8分钟，所以不能满足瞬时点亮的要求。当然对于车间内仅出于生产需要而设置的备用照明，在满足生产要求的前提下也是可以选用的。

(2)建筑内设置的消防疏散标志和消防应急照明灯具，应符合现行国家标准《消防安全标志》GB13495和《消防应急灯具》GB17945的有关规定[6]。而设计中在选择应急灯具时，对于一般疏散标志灯，其制造标准已满足要求。但在选择应急照明灯具时，设计中有时忽视了本要求，在设计中未加以说明，应急照明灯具采用与正常照明一样的灯型，如洁净区内的荧光灯等，而这些灯具一般情况下并不符合《消防应急灯具》的规定。

6 应急照明导线的选择与敷设

应急照明的配电线路在敷设时必须满足火灾时连续供电的需要，为此国家规范要求其线路在敷设时须采用一定的“防火保护措施”[2]。比较理想的保护措施是穿管暗敷，因此有可能的情况下应尽量采用。但在医药洁净厂房中，洁净区内均设有管道夹层，线路敷设一般于夹层中穿管明敷，此时线路敷设时如按规范中要求，采用金属管或封闭金属线槽外刷防火涂料，因为涂刷工艺复杂，受管线场地以及天气、人为因素等，质量很难保证。所以实际设计中可利用线缆本身的耐火及阻燃性能，选用阻燃型、耐火型电线或矿物绝缘电缆。

7 应急照明灯具火灾时的强制点亮

根据规范要求，消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯”[4]。即我们平常所说的火灾发生时，应急照明应强制点亮。

关于应急灯具的强制点亮，无论是哪一种供电方案，均可以通过消防控制模块，在火灾时接通其强制输出电源线来点亮灯具，其强制切换回路接线大致相同，如图5所示，此时灯具控制开关应为双控开关。需要说明的是，洁净厂房内的备用照明，虽兼有疏散照明的作用，但是仅作为房间内工作人员疏散用，且当房间内有人时，自然是点亮的，所以是不需要强制点亮的，当然也就不需采用双控开关。

此外，随着无线通信技术在照明控制领域的发展，应急灯具的控制将变得更加方便[8]。