消防应急照明和疏散指示系统的设计分析

2023-06-02吴迪

灯与照明 2023年3期

吴迪

（呼和浩特市消防救援支队，呼和浩特 010010）

1 消防应急照明的基本分类

近年来，随着各类构筑物和建筑物的不断增多，防火问题也随之产生。在发生火情时，如果没有正确地使用灭火设备，或者灭火设备发生故障，会极大影响到救火和疏散效果。火灾现场的消防应急照明和疏散指示系统比较复杂，涉及系统控制、配电系统、参数选择等多个环节[1]。在设计消防应急照明和疏散指示系统时，应按照国家的消防标准与设计规范来进行。消防应急照明是在紧急情况下，用作逃生照明的灯光，以保证人们在逃生时的人身安全。按照其使用场合及性能特征，其可划分为如下类型。

1）疏散指示灯。以指示逃生路线及逃生通道为目的，一般选用绿色或白色的 LED，并附有对应的字符或标志。

2）应急灯光。在发生断电或火警等突发事件时，为撤离及营救工作提供灯光。此类照明设备一般使用小功率高亮度照明，如发光二极管或应急照明荧光管。

3）紧急灯光供电。为灭火时的紧急灯光供电，一般使用的是电池或者柴油发电机作为后备供电，以确保灯具在断电或者其他条件下仍能工作。

4）防爆紧急灯。适用于有易燃、易爆等危险品的场合，为防止由于其自身而引起的火情或爆炸物，需对其进行防爆处理。

2 消防应急照明和疏散指示系统的主要类型

2.1 集中控制型和非集中控制型系统

集中控制型系统具有紧急照明控制器，可以实现模块的集中控制。随着我国构筑物和建筑物整体智能程度的不断提升，集中控制型系统逐步得到推广。它可以应用在高档小区、综合建筑体等领域，对集中电源、灯具及配电回路的工作状况进行实时显示，从而达到减少照明能耗，进行集中管理的目的。集中控制型系统由于其投资低，管理复杂度低等优点，也受到广大房地产开发商和中小型项目的青睐。

2.2 集中电源系统和自动蓄电池系统

当前，最常见的蓄电池供电方法有两种：一种是单独供电，也就是每个应急照明灯具都有自己的电池；另一种是集中式供电，指的是在发生火灾没有携带蓄电池的情况下，使用特殊的集中蓄电池（安装在应急照明配电装置上）来进行供电。该自备式电池组供电方式的优势：结构简单，一旦出现问题，只会对灯具自身造成冲击，而不会对整体造成冲击；布线简便，电线铺设不需进行消防保护；在发生火灾时，使用的是电瓶供电（一般不大于12 V），比较保险[2]。而集中蓄电池电源具有：维修和管理方便，照明设备使用寿命长，工作稳定可靠等特点。当前，伴随着消防应急照明技术的发展，这两种灯光技术都可以用科技手段来克服各自的不足。如：智能化地紧急照明系统，可有效解决防火灯自身携带的电瓶检查和维修的难题；利用设置自带检测功能，集中式蓄电池电源系统可以实时传送电源信息，在集中蓄电池电源出现问题时发出声光报警，或者将其与计算机管理中心进行通信，这样可以有效避免因故障导致的大面积范围应急照明失效问题，从而减少对整个系统的冲击。也正因为这两种方法都有其优劣之处，所以在设计过程中，设计者必须结合具体的环境条件，选择合适的方案，才能确保在遇到火灾时的安全。

3 消防应急照明和疏散指示系统的设计分析

3.1 设计思路

在设计时，可以根据安全出口位置、火灾出现位置等情况，及时开启消防应急照明和疏散指示系统，为疏散人群提供逃生道路和所需照明，从而避免人员伤亡。目前，由于消防应急照明技术的发展，使各种灯光技术在保持自身优势的同时，可以利用对应的灯光技术进行补充[3]。比如，集中控制型系统能解决自备式灯具的维护和检测困难；集中电源型系统可以通过新增的内部检测功能来传递电源动态信息，当遇到电源、电池问题时，会自动进行声光通信与声光预警，并将其向中心管理系统反馈，避免因应急照明系统故障而造成照明灯具大范围失效的现象发生，从而极大地降低应急照明系统整体受到的影响。因此，在进行消防应急照明和疏散指示系统设计时，要根据防火灯具的具体情况，发挥其各自优势，以确保发生火灾时的人身安全。

3.2 科学选择系统控制方法

3.2.1 非集中控制型系统所用的控制方法

当灯光由集中电源提供动力时，如遇着火，则须人工操纵中央电源，将集中电源转换为蓄电池输出方式，并可控制与之相匹配的灯光在紧急情况下照明；在该区域设有消防系统，当集中供电系统收到消防警报后，会将消防系统的工作状态切换到电池输出状态，并将所有的应急灯光全部打开。当一个灯具由自己携带的电池提供电源时，在出现火情时，必须进行人工操作，关闭紧急照明配电箱电源，并将与它相连的全部灯具转换为电池状态，使其发光；设有消防系统的地方，当消防系统中的应急照明配电箱收到消防系统的信号时，会在第一时间关闭主电源，使灯光进入到蓄电池状态并点亮[4]。所以，在灯具自带电源的非集中控制型系统中，应急照明配电箱必须具有接受联动转换信号的能力，可以在第一时间切断供电电源，使照明灯具处于紧急状况。根据我国有关火灾和消防的法规，当发生火灾时，应急照明系统必须迅速地进入应急状况，而应急照明配电箱则必须通过强启断电进入应急状况。

3.2.2 集中控制型系统所采用的控制方法

通常情况下，集中控制型系统要利用主电源给灯具供电，在主电源断电后，集中电源应与配接的应急照明灯进行联动，同时，指示标志灯也由节电模式切换到应急点亮模式。紧急情况下，照明设备的连续照明不能大于30 min，当系统的总供电停止后，照明设备将重新回到原来的工作状态。消防证实后，根据预先设定的逻辑，紧急情况下，由人工或自动化控制。消防报警控制器的消防报警输出信号作为系统自动紧急启动的触发信号，当应急照明控制器在收到消防信号之后，会对全部的应急照明灯进行紧急点亮，从而让指示标志灯从节电模式过渡到紧急点亮模式[5]。在正常情况下，集中供电维持主机的工作状态，当主机停电时，则会自动转入到蓄电池工作状态。另外，在紧急情况下，只需人工操纵，即可进行紧急启动。集中电源的供电范围包括了其所处的楼层以及相同防火分区的其他楼层，在供电时，若采取集中供电方式，则很可能会发生故障，这时，就必须由消防电源所在的消防防火区的内部专门应急回路配电箱进行供电[6]。

3.3 合理选择灯具并安装

在发生火灾的时候，自动喷水系统、消火栓系统等扑救系统产生的扑救介质，可能会造成灯具外壳导电。因此，为了防止疏散人员及消防队员触摸灯具外壳造成触电事故，消防灯具不宜使用 AC 220 V的电压。与目前的国内标准相联系，对于离地高度低于8 m的灯具，都使用不超过 DC 36 V的安全电压。安装在工作人员头部的照明设备，不应使用玻璃等脆性材料，以免掉落的残骸伤及人身。要按照房间的空间高度来选用起吊的逃生指示灯，这样在发生火灾时，不仅可以清楚地看到逃生通道，而且还不会给房间在正常情况下的外观造成任何影响。根据实际工程经验及有关标准的规定，可以按照如下的方法进行选取：首先，在房间内的高度不超过3.5 m或者设置高度低于1 m的地方，可以选用中小规模的逃生标志灯。其次，在3.5～4.5 m高房间里，选用大、中、小型逃生指示灯；最后，当楼层高于5 m时，应选用大型或特大型疏散指示灯。上述房间的高度都是装饰后的净高。

3.4 进行接线设计

由于篇幅有限，以非集中控制型消防应急照明和疏散指示系统为案例，对自带电源型系统和集中电源型系统的接线设计进行分析。

首先，对自带电源型系统进行分析。当有必要切断电力而又有自己的电源时，通常用电源线提供电力，所以要把处于关闭状态的接触器装在出线回路部分。当发生火情时，可通过控制灭火模组，使接触器开断动作，电路迅速切断电源。对于没有灯具的地方，在发生火灾时，可以现场关掉灯具。当要求强制启动并有自己的供电时，充电电力线路被用作干线电力线路，分布式控制时，干线电力线路被用作工作电力线路；接触器处于断开状态，位于输出环路位置。当发生火情时，可以通过控制灭火模组将接触器关断，使电路迅速恢复供电。因此，无论自熄节能开关、控制集中开关、就地控制开关等开关的状况怎样，都能有效接通照明灯具，强启消防应急灯。装有强力启动接线柱的自备式光源，在通常条件下，充电桩总保持带电，蓄电池也在充满电状态下，光源开断量以开断量为主；发生火情时，不管接线柱处于何种状况，均能实现防火连接，使所有灯光强行点亮。通常，以电池作为应急照明系统的第三电源，以发电柴油机作为应急照明系统的第二电源，以保证应急电源故障、市电故障等情形仍有电源可，随后，对集中电源型系统进行分析。在集中式供电方式的情况下，可以采用人工方式控制。

3.5 针对特低电压照明系统设计保护系统

在火灾发生时，应适当设置火灾紧急配电盒及相关照明，以防止发生火灾时的触电事故。当安装位置在离地8 m及之下时，采用a型消防应急灯具，蓄电池和主电源的工作电压不能大于36 W。当其安装地点高于地板8 m时，可采用B类灭火紧急照明。对于有防火要求的建筑物，应使用集中控制型系统。在大多数的建筑中，皆会采用低压直流供电方式，也就是特低压供电方式，这样既可以保证人身安全，又可以避免发生电击事故，还可以保证消防应急照明和疏散指示系统更稳定、可靠、安全地运行。在对开关电源各输出端进行跟踪保护及实时监控的同时，应更加关注其本身的稳定性及安全。当特低压线路发生短路故障时，可能会造成火灾，因此，要防止发生火灾，就必须对特低压照明回路进行科学设计，并采用专门的保护电器，持续地监测灯具的实际负载状况。当发生短路或其他超过60 W的情况下，能在较短时间内实现电力系统自动转换。当主电路中发生断路器闭锁时，还必须采用自动断电方式。当一个部件在运行过程中失效时，不会引起任何安全问题。对于a型消防应急灯具或采用集中电源进行供电的回路，一般采用6 A以下的保险丝或断路器来保护装置电流。对于 LED灯具和开关电源，集中电源采用的是微短路保护，这也是目前最佳的线路保护方法之一。即，对开关电源的每一条电源输出线路进行实时监控和跟踪保护，在任何一路工作电流发生过载时，均可根据具体情况设定对应的保护值，保证供电电流的安全。在线路发生短路或负荷异常的时候，可以立即开关电源，并给出报警和提示。