消防应急照明系统若干问题的思考

鞠永健

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海 200092)



消防应急照明系统若干问题的思考

鞠永健

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海 200092)

应急照明是火灾及其他灾害发生时人员疏散及逃生必备的重要环节。笔者对配电系统和应急灯多地控制电路及复合灯安装位置对节能影响提出了建议，对做好“间接”防电击-采用防水型灯具提出了设计方案。并就应急灯采用220 V电源的安全性进行了“人员撤离与疏散时间、水灭火与220 V电源切断、灭火现场与消防战士携带灯具”等关联问题进行了分析，提出了应急灯可采用220 V电源的个人观点。

应急照明；配电系统；节能；复合灯；多地控制；灯具防护等级

引言

应急照明是火灾及其他灾害发生时人员疏散及逃生必备的重要环节，其电源选择、供电时间、线路敷设、灯具选型、控制形式包括智能型应急照明控制系统等已有不少的论述和应用，但仍存在一些改进和补充。下面笔者就目前应急照明的配电系统、复合灯安装、多地控制的节能和灯具的防护等级及灯具采用220V市电安全性等问题，根据自己多年的观察和思考，提出一些真知“拙”见。

1 应急照明配电系统的节能

采用LED光源的应急照明在节能上已迈出了一大步，但其配电系统仍采用传统的接触器形式，与节能要求相悖。如图1所示，04D202-3《集中型电源应急照明系统》电路中的电源转换存在以下问题：

图1 国标图集采用接触器进行的双电源切换电路Fig.1 GB Portfolio with dual supplies switching circuit of contactor

通常，为防止接触器的机械故障，提高触点开闭的可靠性，控制电路常采用“得电常闭触点”替代“失电常闭触点”。如消火栓泵控制电路中现场按钮使用“得电常闭触点”，故其线圈始终处于通电状态，与节能要求不符。除此之外，长期通电的主电路和控制电路容易出现温升发热、触点粘结、线圈烧毁等故障。故笔者推荐采用PC级双电源切

换开关代替接触器的使用(如图2所示)，其有如下优点：

双电源切换开关采用电机或电磁机构可靠驱动，开关切换的瞬间有电流通过，稳态时无需提供工作电流，它的定位是靠机械结构来完成的，相比长时间通电的接触器节能显著。另外，开关带有机电联锁装置，可实现断相保护、位置置零、延时控制等多种功能。尤其是其“消防零位”的断电隔离作用，可省略控制电路中的隔离开关。它体积小，结构简单，转换时间少。

图2中(a)图为两回路市电供电，(b)图为两回路市电加EPS电源的三回路供电。灯1为平时可控应急时点亮，灯2为平时不亮应急时点亮，灯3为平时应急时都亮。

图2 采用PC级双电源切换开关代替接触器的配电系统Fig.2 Power system using PC-class dual power switch instead of the contact distribution system

2 应急照明标志复合灯的节能

目前，将应急照明灯与疏散指示灯合二为一组成应急标志复合灯具已不是新鲜事，有不少专利产品。笔者也提出如图3所示的灯具方案。GB 17945—2010《消防应急照明和疏散指示系统》第6.3.1.5条规定，此灯具只要符合普通应急灯具的表面亮度和应急时光通量的要求，就可用于工程设计中[1]。复合灯的优点是节约材料和减少敷管数量，施工周期缩短，安装和维护费用低。文献[2]显示此类低位应急照明技术应用范围已很广泛。低位应急照明是指在地面附近安装疏散应急照明灯。由于安装在1 m以下的标志复合灯具距地面近，相比吸顶安装灯具的功率可减小许多，故节约电能。火灾发生时，走廊的烟雾密度上方会大于下方，将遮挡吸顶灯具的光线，而低位的标志复合灯将能很好地发挥其光效。在烟雾飘到高处集中时，疏散人员为了避开这些烟雾，需要低下身体匍匐前进。这时低位应急照明可以成功地为疏散人员提供正确的指示信息，而高位应急照明就很难做到了。美国航空工业最先认识到疏散走道内安装低位导向应急照明的益处。美国保险商实验室UL曾制定低位安装的导向走道标志系统的标准。欧洲国家也制订了消防低位应急照明技术标准，并将低位应急照明安装技术与高位应急照明技术综合运用在各个公共建筑设计中，而且十分普遍，可在我国建筑设计中的应用还寥寥无几，但节能节材是《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)的重要内容，故应大力宣传推广。

图3 LED应急和疏散照明灯示意图Fig.3 LED emergency lighting and evacuation schematic

3 应急照明灯的多地控制

图4为国标图集04D202-3《集中型电源应急照明系统》灯具接线方案图，其正常市电与备用电源通过双控单联开关实现可控型应急疏散灯在灾害时强制点亮，它的优点是平时灯若处于关闭状态时，

备用电源将从双控开关的关闭一端接通，平时备用电源是不供电的。但这一电路的问题是平时不能实现异地或多地控制，如：较长的走廊、楼梯间的休息平台等处不能按需开启或关闭灯具实现节能。笔者提出以下改进，如图5所示。

图4 可按型灯具接线方案图Fig.4 Controllable lighting scheme wiring

图5中K1开关采用一位多控三控86型照明开关，利用其具有双路换向开关有两个接入点的特点，分别引入平时和备用电源。K2～K(n-1)开关结构同K1，Kn为控制末端安装的一位86型双控照明开关。电路特点如下：

图5 应急照明灯的多地控制电路Fig.5 Multi-controlled emergency lighting circuit

1)在图示控制电路中任何一个开关都能打开和关闭照明灯。

2)火灾时，消防电源自动接入，若照明灯处于关闭状态，也能自动点亮电路中的照明灯。

3)从图示电路中可观察到，开关之间的导线根数没有增加，却能满足消防规范自动点亮的要求。

4)除电路首末开关外，中间可根据平面图中操作需要增加开关，数量不限。

为方便分析，设n=3,开关设在3处，平时市电1供电，工作原理如下：

1)平时正常供电。

①当开关K1、K2、K3动触点同时在上桩头或下桩头合上时，电源电流将通过3个开关接通照明灯。反之，灯将熄灭。

②若照明灯亮着需要关闭时，假设3个开关K1、K2、K3动触点均连在上桩头，需要关闭照明灯处的K2开关的动触点移至下桩头，将断开电路。原因是，这时上面一副动触点与K3开关下桩头连通，但K3开关动触点合在上桩头，此时电路是断开的，下面一副动触点与K3开关上桩头连通，但无市电不起作用。

③若照明灯暗着需要点亮时，假设K2、K3开关动触点均与上桩头连通，K1开关动触点与下桩头连通时。若K1开关处要开启照明灯时，K1开关动触点移至上桩头即可。若K2开关处要开启照明灯时，K2开关动触点移至下桩头，此时市电1将通过K1开关下桩头与K2开关下面一副动触点与K3开关上桩头连通，构成通电回路而亮灯。

2)消防时供电。此时，市电已切除由EPS供电，K1开关上下两副动触点无论接通上桩头还是下桩头，均供电至K2开关。同理K2开关均供电至K3开关，整个回路均通电，照明灯亮。

由此可见，上述控制电路平时可按需开启照明灯节约电能。

4 应急照明灯具防护等级与消防灭火安全

应急与疏散照明采用市电220 V供电会危及消防战士的生命，但采用24 V以下的安全电压有线路压降的问题，这一矛盾在集中供电电源的智能疏散照明控制系统中尤为突出。目前，解决这一矛盾的方法是：①灯具自带24 V安全电压供电，采用集中或非集中控制方式。②集中供电电源但距离较远不能满足电压降的灯具将在这些灯具附近设24 V配电盒，采用集中控制方式。以上两种方式均为平时220 V供电或充电等，火灾时切换为24 V电压供电，以保证消防战士的人身安全。笔者在灭火安全问题上有一个斗胆的想法：假设消防战士在水灭火之前能有效切断220 V电源，并且灯具是防水型，这两个条件都具备的情况下是否可以采用220 V电源灯具？这里人们会联想到“万一防水失效…，万一漏电…”，那么我们了解一下火灾时人们逃生时允许疏散时间和消防战士是如何进行水灭火的。

1)火灾时所有人员必须马上撤离危险区域，他们的逃生的时间就是允许疏散的时间[3]，这些时间是有限的。处于危险区域的人员安全撤离火场并抵达安全区域所需的时间，一般只有几min，对高层民用建筑允许疏散时间通常只有5～7 min；对一、二级耐火等级的公共建筑，允许疏散时间6 min；对三、四级耐火等级的建筑，允许疏散时间2～4 min。影响人员疏散时间的主要因素是火灾的轰燃、高温烟气及缺氧对人的威胁。此外，建筑构件的倒塌破坏。根据火场伤亡的统计，伤亡的主因是烟气中毒、高温或缺氧造成的。而出现上述情况，由于种种条件的不同而有早、有晚，少则5～6 min，多则10～20 min，这是影响安全疏散、决定允许疏散时间的重要因素，即这段时间内应急照明是应该保证供电的。

2)消防战士到达火灾现场后，在水灭火之前必定切断所有市电。公安部2009年5月26日颁布的《公安消防部队执勤战斗条令》第三章第三节火灾扑救中第七十条指挥员到达火场后，应当立即组织火情侦察，……应当查明下列情况：消防控制中心和内部消防设施启动及运行情况，现场有无带电设备，是否需要切断电源。第七十九条火灾扑救中，应当按照下列基本要求，做好参战人员的安全防护，严防人员伤亡：……对火场内带电线路和设备应当视情采取切断电源或者预防触电的措施[4]。事实上，消防战士在每次水灭火之前一定会切断220 V电源的。因为火场照明是靠消防战士个人的照明灯具来实现的，这些个人灯具有佩戴式或手提式的，前者有头戴式和腰挂式，其技术参数符合《消防员照明灯具》(GB 30734—2014)，如表1所示。表中灯具的光通量远远大于国标应急灯50 lm，时间大于国标应急灯90 min，国外有些手提式照明灯(采用6颗高性能LED)强光状态可输出615 lm 8 h，弱光 330 lm 18 h[5]。最重要的是个人灯具是可以根据现场的灭火需要进行移动，而固定在建筑物上的应急灯是无法做到的，况且高位的应急灯往往被烟雾遮

表1 消防照明灯技术参数[6]Table 1 Firefighters lighting fixtures

挡。由此可见，固定的建筑应急灯是提供人员疏散逃生用，而非消防战士灭火用。

3)防护等级IP54以上应急疏散照明灯具的设计。按《消防应急照明和疏散指示系统》要求，目前已有防护等级IP65的地坪疏散指示灯。若室内按装的灯具有防护等级IP54及以上的产品，这无疑对水灭火的消防战士的安全提高了一个等级。另外，体育场内出入口等一些室外场所同样需要IP54的产品。据悉，国外此类产品已成系列。笔者借此推荐自己设计的防水型应急和疏散复合灯的方案图，包括此灯安装时如何有效防止水进入接线盒的措施。

图6 防水型应急和疏散复合灯的方案图Fig.6 A composite lamp of waterproof emergency and evacuation

从上述可了解到：①火灾现场人员成功地逃生是有时限的，而这段时间内应急照明必须可靠点亮。②消防战士在灭火时的工作照明灯是由其个人随身携带的。③为了解除220V电源对消防战士安全的威胁，就必须水灭火前有效切断电源。英国标准[7]《应急照明》第1部分：应急照明实施规范(BS5266-l—2005)、《照明应用——应急照明》(BSEN 1838—1999)中规定：如果应急照明系统是

由备用电源供电，除非采用安全电压供电，不然其线路和保护装置需要考虑漏电保护措施。故提高应急灯的防护等级，采用防水型是有必要的。

5 结语

综上所述，笔者对应急照明配电系统、复合灯安装、多地控制，这些日常设计不太在意的细节，提出了可节能的建议，并可在日常设计中加以实施；并厘清了“人员撤离与疏散时间、水灭火与220 V电源切断、灭火现场与消防战士携带灯具、应急灯防护等级与灭火安全”等关系，提出了个人的意见，纯为抛砖引玉。尤其是应急与疏散照明采用市电220 V即可的观点，与目前灯具采用安全电压供电的现状相悖，即使采纳也必须得到相关部门的认可。本文不妥处谨请各位读者指正。

[1] 公安部沈阳消防研究所.消防应急照明和疏散指示系统:GB 17945—2010 [S].北京：中国计划出版社，2010.

[2] 余海. 探究建筑消防应急疏散照明技术的发展和应用[J].江西建材，2015，21:292.

[3] 程远平，李增华. 消防工程学[M]. 第1版．徐州：中国矿业大学出版社，2002：126.

[4] 公安消防部队执勤战斗条令. 公安部，2009.

[5] 董文辉.消防员个人照明装备现状与发展趋势[J].建筑电气, 2014, 11:67-70.

[6] 公安部沈阳消防研究所.消防员照明灯具:GB 30734—2014 [S].北京：中国计划出版社，2014.

[7] 王素军．结合英美标准探讨应急照明设计[J]．建筑电气，2008，27(12)：43.

Thinking of A Few Questions of the Fire Emergency Lighting System

JÜ Yongjian

(TongjiArchitecturalDesign(Group)CO.，LTD.，Shanghai200092,China)

When the fire or other disasters break out, emergency lighting is an important and part of evacuation and escape necessity. The paper proposed some suggestions about the power distribution system, the emergency light control circuit and the composite lamp installation location. It also proposed the scheme for “indirect” shockproof by using waterproof lamps. By analyzing related issues of safety on 220 V emergency lighting such as “The evacuation time”, “Water extinguishing and cutting off the power supply” and “Fire scene and the fireman’s lamps”, and etc, it proposed a personal perspective about that the emergency lighting can use 220 V power supply.

emergency lighting；distribution system；energy saving; composite lamps；many local control；lighting protection level

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2016.04.021