一类高层住宅建筑消防应急照明系统的设计

王丽萍

（厦门市上城建筑设计有限公司）

0 引言

应急照明作为民用建筑照明设施的一部分，其目的是在正常照明失效或火灾等紧急状态下为人员疏散提供照明和正确的疏散引导，以达到缩短人员疏散时间，保证人身安全、消防作业的继续进行。根据GB 51309－2018 《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（以下称《技术标准》）新标准的执行，本文以19D702－7《应急照明设计与安装》（以下简称《应急照明》）标准为依据，进行建筑应急照明具体设计的阐述，以期促进应急照明系统更好的发挥其作用。

1 应急照明系统的选择

《技术标准》对不同类型建筑的应急照明系统设置提出不同要求，如工程未设置消控室，但有设火灾报警则依据标准要求宜选用集中控制型系统；若工程根据实际情况设有消控室，则需按标准要求选用集中控制型系统。根据《建筑设计防火规范》GB50016－2014（以下称《防火规范》）8.4.2 条规定，一类高层的公共部位应设置自动报警设置系统，且一类高层均需进行消防电梯的设置，消防风机、消防水泵等需要消防联动的消防设备，根据《火灾自动报警系统设计规范》3.2.1 条相关规定不仅需要报警，同时需要联动自动消防设备的火灾自动报警系统应采用集中报警系统且应设置控制室。因此一类住宅建筑应选择集中控制型消防应急照明和疏散指示系统。

2 灯具的设计

消防应急灯具（以下简称灯具）发挥着至关重要的作用，不仅为消防作业的开展提供照明，亦为人员疏散提供正确的疏散指示。作为构成消防应急系统中的主要现场部件，灯具的设计尤其是灯具的布置直接决定系统的架构形式。因此，按照《技术标准》的设计思路，系统确定后，首先应以疏散单元为单位进行灯具的设计。灯具的设计包括消防应急照明灯具（以下简称照明灯具）的设计和消防应急标志灯具（以下简称标志灯具）的设计。灯具的设计主要包括灯具的选型、灯具设置部位的确定和灯具的布置。

2.1 灯具选型

《技术标准》3.2.1 条对灯具的选择做了详细的规定，根据《技术标准》要求设置在8 米及以下的消防应急灯具应选择A 型消防灯具。而针对B 型灯具的应用，适用于不具备消控室的楼梯间、疏散通道中。同时，标准《电流对人和家畜的效应》GB/T 13870.5－2016 规定了不同工况下引发的心室纤维颤动现象接触电压阈值。若采用交流供电形式维持灯具运行，电压阈值在AC 20V 时接不会引发心室颤动现象；若采用直流供电形式维持灯具运行，阈值在DC 68V 时电压接触不会引发心室纤维性颤动现象。同时，消防应急灯具的应用因《技术标准》提出，对其安全电压提出更为严格的标准，将消防应急灯具电击防护的安全电压阈值限定为DC36V。

一类高层住宅建筑层高一般为3m 且大部分空间均在8m 以内，具有吊顶的公共区域高度一般为2.5m。文件GB/T 16895.1－2008《低压电气装置》中提出，人体伸臂的最大高度为距地面2.5m，即常规情况下普通人伸臂的最大高度为2.5m。在系统具体运行期间，某些因素导致灯具外壳发生损坏，此时若灯具处于2.5m 范围内，人员极易因触碰带电部分而受到生命威胁。对此，为避免因人员接触而发生触电现象，规定高度≯2.5m 的消防应急灯需选用A 型灯具，并以灯具额定运行电压为基础，进行电击防护阈值的合理控制。而在具体火灾救援作业期间，通常情况下会借助消火栓进行火情抑制，而因水源的导电性，极易在救援过程中通过水柱形成导电通路，进而对消防人员造成安全威胁。为避免此现象的发生，需依据对工程应用实际需求、产品技术水平的分析，将A 型灯具应用于2.5m～8m 高度内的灯具设计。

综上一类高层住宅的消防应急灯具应选择A 型消防灯具。

2.2 灯具设置部位及照度要求

应急灯具设置的消防功能体现为灭火救援、安全疏散期间进行疏散指示与光照的提供，所以在具体灯具设计中，需要明确灯具的设计部位及照度要求。《建筑防火规范》10.3.1 条对建筑内需要设置疏散照明的场所或部位做出了相应的规定，10.3.2 对建筑内疏散照明的地面最低水平照度做出了相应的规定。《技术标准》3.2.5 条中，在与《建筑防火规范》保持一致的前提下，明确了其他涉及人员疏散、灭火救援的部位及最低照度要求。根据项目的实际情况具体要求详见表1。

2.3 灯具的布置

表1 照度及其照明部位

灯具的布置原则：确保其灯具的布局可以为覆盖区域内人员疏散提供基本光照，而针对部分标志性的灯具，需确保设置完成后可以为人员进行疏散方向、路径的辨识提供方便，帮助人员第一时间找到安全出口、楼层通道等位置。灯具的布置设计步骤：①根据灯具的设置部位明确照度设计范围；②根据最低照度要求结合灯具性能参数进行照度计算；③根据布置原则进行布灯。

2.3.1 根据灯具的设置部位明确照度测量范围

一类高层需要设置应急照明系统的部位详见表1，在布置灯具时需要进行照度计算，根据技术规定的相关要求不同场所的照度测量的范围不同。对于楼梯间、走道照度测量范围是中心线两侧，楼梯、走道宽度的一半。对于区域场所，如前室、底商、设备用电等：有疏散路径，按疏散路径确定照度测量范围；无疏散路径，按区域四周各减少500mm 确定照度测量范围。

2.3.2 照度计算

疏散照明照度采用点照度，点照度的基本计算公式见式（1）（对应图3）：

图1 楼梯间、合用前室疏散照明布置示例

图2 区域场所（商业、配电室）疏散照明布置示例

图3 点光源在水平面上的照度

式中，

h——光源距所计算水平面上的安装高度，m；

Iθ——θ 角度照射方向上点光源形成的光强，cd；

K——灯具的维护系数，见表2；

Eh—— 被照点上点光源形成的水平照度，lx；

COSθ——入射光纤与地面通过光源法线之前的夹角的余弦。

一类高层住宅建筑楼一般层高3m，梯间前室、消防电梯间的前室或合用前室、公共走道一般要求吊顶净高不小于2.5m，以安装高度2.5m 为例，选择对称配光的应急照明灯，光源的光强分布表参见表3，进行照度计算。距灯具投影点2.5m 处的水平照度为：

满足疏散照度不小于5lx 的要求，因此不小于5lx照度要求的场所可采用5W 应急照明灯具5m 间距安装。其他场所照度计算参照以上计算方法。选用不同型号的灯具，配光曲线不同，光强分布也不同，相同照度要求的场所需要装设灯具的数量不同、安装间距也会不同。

2.3.3 一类高层住宅典型场所的疏散照明布置

详见图1、图2、图4。

3 系统配电设计

⑴应急照明灯具的电源应由主电源和蓄电池电源组成，蓄电池的供电方式包括集中电源供电和灯具自带蓄电池两种方式。当采用集中电源供电时，主电源与蓄电池电源应在集中电源内部实现转换后，再由同一配电回路为应急照明灯具供电，且灯具的主电源与蓄电池电源均必须由集中电源提供。当采用灯具自带蓄电池供电时，灯具的主电源通过应急照明配电箱供电，当主电源断开时自动转入自带蓄电池供电，自带蓄电池的供电方式前期投入较小，但是系统运行可靠性较低且电源点分散不利后期蓄电池维护。从系统运行的可靠性及维护的便利性应急照明供电方式宜采用集中电源供电，从经济性考虑应急照明供电方式宜采用自带蓄电池供电。

表2 灯具的维护系数

表3 灯具光强分布

图4 地下楼梯通向地面层疏散门的上下楼梯间、直通室外疏散门的上方出口标志灯布置示例

图5 一类高层住宅消防应急照明和疏散指示系统示意图

图6 采用集中电源供电方式的集中控制型系统示意图

图7 采用自带电源供电方式的集中控制型系统示意图

⑵灯具配电回路的设计:《技术规定》3.3.3～3.3.6条对灯具配电回路的设计做了详细规定，一类高层的住宅的应急照明供电干线及控制方式图示意图详图5～图7。

4 消防应急照明灯具的设计应注意的问题

⑴疏散照明的照度计算范围：楼梯间、走道照度测量范围是中心线两侧楼梯、走道宽度的一半。对于区域场所，如前室，地下车库等：有疏散路径，按疏散路径确定照度测量范围；无疏散路径，按区域四周各减少500mm 确定照度测量范围。

⑵不同位置的标志灯存在一定差异，如“安全出口”字样并非在疏散、安全出口均有设置，仅在安全出口处进行字样设置。

安全出口和疏散出口上方设置的出口标志灯的区别，安全出口上方设置的标志灯的指示面板应有“安全出口”字样的文字标识，而疏散出口上方设置的标志灯的指示面板不应有“安全出口”字样的文字标识。

⑶住宅建筑应急照明配电回路不用严格按照防火分区来划分，满足《技术规定》3.3.5 条规定时不同防火分区可以共用同一配电回路。

5 结语

消防应急照明灯具的设计在应急照明设计中是十分重要的内容，灯具是消防应急照明和疏散指示系统最主要的现场部件，灯具的设计尤其是灯具的布置直接决定系统的架构形式。合理的灯具布置使得应急照明设计更人性化、更安全。