非集中控制型應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計與實施

1、非集中控制型應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計與實施張孟堯1,楊志超1,李永剛2【摘要】應(yīng)急照明是建筑電氣照明系統(tǒng)的重要組成部分，其供電可靠性要求高。根據(jù)GB 501162013火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范等國家規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 對應(yīng)急照明的要求，從設(shè)計和施工的角度對非集中控制型應(yīng)急照明和疏散指示系 統(tǒng)的實施和存在的問題進行了探討，并提出解決方案?！酒诳Q】現(xiàn)代建筑電氣【年(卷)，期】2016(007)012【關(guān)鍵詞】應(yīng)急照明;消防聯(lián)動;強制啟動;智能疏散0引言應(yīng)急照明是因正常照明電源失效而啟用的照明。國家標(biāo)準(zhǔn) GB 500342013 建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)將應(yīng)急照明分為確保正常工作或生活繼續(xù)進行場所應(yīng)設(shè) 置的備用照

2、明;確保處于潛在危險之中的人員安全場所應(yīng)設(shè)置的安全照明;確保人 員安全疏散的出口和通道應(yīng)設(shè)置的疏散照明1。應(yīng)急照明擔(dān)負(fù)著停電和火災(zāi)等 事故狀態(tài)下的照明及人員的安全疏散等任務(wù)，故供電可靠性要求高,但應(yīng)急燈具種 類繁多、質(zhì)量參差不齊、控制方式多樣、聯(lián)動關(guān)系復(fù)雜，是設(shè)計及施工中的一個 難點。受項目成本等因素的影響，安全電壓智能型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng) 還處于過渡推廣期，所以當(dāng)前民用建筑，尤其是住宅、小商業(yè)等非大型公共建筑, 大多采用的仍是非集中控制型應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。本文對非集中控制型應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計和實施中的常見問題進行了分析，給出 可實施的解決方案。1應(yīng)急照明及其聯(lián)動控制要求鑒于應(yīng)急

3、照明在建筑中的重要性，相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范均對其作出了相關(guān)的 條文規(guī)定。GB 50116-2013火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（簡稱新火規(guī)）要 求消防聯(lián)動控制器應(yīng)具有切斷火災(zāi)區(qū)域及相關(guān)區(qū)域的非消防電源的功能，當(dāng)需要 切斷正常照明時，宜在自動噴淋系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)動作前切斷2。值得注意的是, 新火規(guī)對于正常照明的切斷方式已明確為宜延時切斷而對于應(yīng)急照明及其聯(lián)動 控制，第4.9.1條規(guī)定:集中控制型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，應(yīng)由火災(zāi)報 警控制器或消防聯(lián)動控制器啟動應(yīng)急照明控制器實現(xiàn);集中電源非集中控制型 消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng),應(yīng)由消防聯(lián)動控制器聯(lián)動應(yīng)急照明集中電源和應(yīng) 急照明分配電裝置實現(xiàn):自

4、帶電源非集中控制型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng), 應(yīng)由消防聯(lián)動控制器聯(lián)動消防應(yīng)急照明配電箱實現(xiàn)。第4.9.2條規(guī)定:當(dāng)確認(rèn)火 災(zāi)后,由發(fā)生火災(zāi)的報警區(qū)域開始，順序啟動全樓疏散通道的消防應(yīng)急照明和疏散 指示系統(tǒng)，系統(tǒng)全部投入應(yīng)急狀態(tài)的啟動時間不應(yīng)大于5 s2-3。GB 179452010消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)對消防應(yīng)急照明和疏散指 示系統(tǒng)的組成、消防應(yīng)急燈具以及其他相關(guān)設(shè)備的各項技術(shù)要求作了規(guī)定，當(dāng)系 統(tǒng)控制到燈具時應(yīng)能將每個消防應(yīng)急燈具的工作狀態(tài)反饋至消防控制室,當(dāng)系統(tǒng) 控制到回路時應(yīng)能將每個回路的消防應(yīng)急燈具工作狀態(tài)反饋至消防控制室4。 另外,GB 500342013建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)第7.

5、3.4條規(guī)定:住宅建筑共用部 位的照明，應(yīng)采用延時自動熄滅或自動降低照度等節(jié)能措施。當(dāng)應(yīng)急疏散照明采 用節(jié)能自熄開關(guān)時，應(yīng)采取消防時強制點亮的措施。2應(yīng)急照明控制方式及存在的問題應(yīng)急照明供電設(shè)計需根據(jù)負(fù)荷等級確定，當(dāng)負(fù)荷等級為一級、二級時，規(guī)范要求采 用兩路電源供電，常見的是一路市電+柴油發(fā)電機的供電方式或者兩路市電的供 電方式，而非集中控制型應(yīng)急照明常采用應(yīng)急照明配電箱+雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān) 電器（Automatic Transfer Switching Equipment,ATSE的形式。規(guī)范要求應(yīng)急照明在正常供電電源停止供電后,應(yīng)急電源供電轉(zhuǎn)換時間應(yīng)滿足: 備用照明不應(yīng)大于5 s,金融商業(yè)

6、交易場所不應(yīng)大于1.5 s;疏散照明不應(yīng)大于 5 s。除在假日、夜間無人工作而僅由值班或警衛(wèi)人員負(fù)責(zé)管理外,疏散照明平時 宜處于點亮狀態(tài)3,所以設(shè)計上常采用自帶蓄電池的應(yīng)急照明燈具來保障主備電 源切換間隔期內(nèi)的照明。根據(jù)燈具的不同型式（持續(xù)型或非持續(xù)型啟帶電源或不 自帶電源）應(yīng)急照明系統(tǒng)常見的控制方式主要有以下幾種。2.1消防強啟觸點開關(guān)非集中控制消防強啟觸點開關(guān)非集中控制應(yīng)急照明原理如圖1所示。當(dāng)項目設(shè)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)時，可以采用帶消防強啟觸點的開關(guān)實現(xiàn)應(yīng)急照明 的控制。圖1中a部分應(yīng)急燈自帶應(yīng)急光源及正常光源，其中正常光源由現(xiàn)場開 關(guān)S1控制其點亮熄滅，平時作正常照明光源使用，應(yīng)急光源帶

7、蓄電池采用四線制 在應(yīng)急照明箱內(nèi)控制，火災(zāi)事故狀態(tài)時由消控室通過應(yīng)急照明強啟線強制點亮;圖 1中b部分應(yīng)急燈自帶蓄電池,僅含一個光源，平時與應(yīng)急時共用，為持續(xù)型燈具, 平時由現(xiàn)場開關(guān)S2控制，停電或火災(zāi)時由蓄電池控制其自動點亮;圖1中c部分 為疏散出口、方向指示燈及層號燈,均采用三線制，為常明燈;圖1中d部分為只 含應(yīng)急光源且?guī)缽妴⒍俗拥膽?yīng)急燈，平時不使用，火災(zāi)事故狀態(tài)時由消控室通 過燈具的消防強啟端子在應(yīng)急照明配電箱集中強制點亮;圖1中e部分為自帶蓄 電池的應(yīng)急燈，燈具自身不帶消防強啟端，由設(shè)置于現(xiàn)場的帶消防強啟端子的開關(guān) /聲光控開關(guān)S3控制，平時和火災(zāi)事故狀態(tài)均由S3控制。圖1中除c

8、部分設(shè)計為常明燈外,b部分控制方式多用于火災(zāi)時仍需要工作的重 要場所（如消防水泵房、生活水泵房、消防風(fēng)機房、電梯機房等）的備用照明或 者安全照明，燈具一般需要自帶蓄電池，照度不低于該場所的正常照度。值得注意 的是d部分控制方式中的燈具在很多設(shè)計圖紙中為不帶就地控制開關(guān)的常暗型 應(yīng)急燈或雙頭應(yīng)急燈，為非持續(xù)型燈具，如常見的“貓耳燈”，平常充電不工作，停 電時由蓄電池點亮，但有很多設(shè)計圖紙并未對該雙頭應(yīng)急燈的接線端子作出規(guī)定。 施工單位和建設(shè)單位經(jīng)常采購的是單相帶三孔插頭三線制雙頭應(yīng)急燈，這種應(yīng)急 燈只有三個接線端子（L、N、PE）,假設(shè)其前端應(yīng)急照明配電箱有兩路電源，且柴 油發(fā)電機自動啟動。對其

9、停電、火災(zāi)兩種事故狀態(tài)分析如下（正常照明回路不從 應(yīng)急照明箱引接）。（1）停電事故狀態(tài):正常照明回路提供照明一第一路電源失電一雙頭燈監(jiān)測到充 電線失電一轉(zhuǎn)入應(yīng)急照明狀態(tài)一蓄電池放電點亮雙頭燈一30 s內(nèi)第二路電源供 電一雙頭燈監(jiān)測到充電線恢復(fù)供電一雙頭燈轉(zhuǎn)入正常狀態(tài)一雙頭燈熄滅、蓄電 池繼續(xù)充電一正常照明回路提供照明。（2）火災(zāi)事故狀態(tài):平時正常照明回路提供照明一消控室確認(rèn)火災(zāi)狀態(tài)一切除正 常照明負(fù)荷（新規(guī)范已改為延時切除）一第一路電源失電一雙頭燈監(jiān)測到充電線 失電一轉(zhuǎn)入應(yīng)急照明狀態(tài)一蓄電池放電點亮雙頭燈一30 s內(nèi)第二路電源供電一 雙頭燈監(jiān)測到充電線恢復(fù)供電一雙頭燈轉(zhuǎn)入正常狀態(tài)一雙頭燈熄滅、

10、蓄電池繼 續(xù)充電。由此可見，當(dāng)工程中應(yīng)急照明具有雙電源時，采用“常見”的三線制雙頭應(yīng)急燈在 停電事故狀態(tài)下僅能維持30s以內(nèi)的應(yīng)急狀態(tài)（人為投入備用電源時為從主電源 失電至手動啟動備用電源的這段時間）,除非兩路電源均失電，蓄電池才能一直點 亮并維持應(yīng)急狀態(tài)，顯然這已違背雙電源的可靠設(shè)計初衷。在火災(zāi)事故狀態(tài)下，如 果第一路電源短時或長時間未失電,應(yīng)急燈不點亮，又將一般照明切除，將造成短 時或長時間無任何照明的危險狀態(tài)。由于這種設(shè)計應(yīng)急照明最多只能在轉(zhuǎn)換期 內(nèi)處于應(yīng)急工作狀態(tài)，而且無法實現(xiàn)消防時的應(yīng)急照明強制啟動，所以是一種錯誤 的設(shè)計。實際工程中，這樣實施的項目在消防驗收時總不能實現(xiàn)應(yīng)急強啟,最

11、后施工單位或 者設(shè)計單位采用給應(yīng)急照明箱進線斷路器或某些出線回路斷路器加分勵脫扣功 能或者在某些出線回路上加常閉的接觸器，再利用DC 24 V消防聯(lián)動模塊在火 災(zāi)時強制切除斷路器或斷開接觸器的方法來實現(xiàn)應(yīng)急照明強啟”。這種做法 由于切掉了所有的供電電源，應(yīng)急照明僅靠蓄電池供電，雖然蓄電池的放電時間設(shè) 計上能滿足火災(zāi)時最大供電時間要求，但蓄電池的使用壽命短，更新困難,維護保 養(yǎng)量大，以目前現(xiàn)狀來看，其壽命期滿后基本不會更新5,極大地降低了火災(zāi)時應(yīng) 急照明供電的可靠性。市場上已經(jīng)有四線制的雙頭消防應(yīng)急燈產(chǎn)品，即帶PE端、N端、充電L端、強 制啟動端的產(chǎn)品，只是“常見”的雙頭應(yīng)急燈里面的強制啟動端是

12、被懸空而未引 出。這種燈平時在充電L端有電的情況下無法強制點亮,所以采用雙頭燈要實現(xiàn) 消防應(yīng)急強啟,設(shè)計中必須明確燈具為四線制。即使采用了雙電源+四線制的雙 頭燈，在停電事故狀態(tài)下最多也只能能維持30 s以內(nèi)的應(yīng)急狀態(tài)（人為投入備用 電源時為從主電源失電至手動啟動備用電源的這段時間）,當(dāng)然也可以在停電事故 狀態(tài)下由消控室根據(jù)需要強啟應(yīng)急照明，也就是把停電事故狀態(tài)當(dāng)做火災(zāi)狀態(tài)處 理。由于停電狀態(tài)下的危險性遠(yuǎn)小于火災(zāi)狀態(tài)，所以可以在強啟的基礎(chǔ)上采用 切斷”充電線的方法實現(xiàn)停電狀態(tài)下的應(yīng)急照明。四線制雙頭應(yīng)急燈控制原 理如圖2所示。圖2中,停電事故狀態(tài)下應(yīng)急照明的啟動由KM2接觸器完成，電源來自J1

13、結(jié)點, 監(jiān)測第一路主電（所選ATSE條件允許時也可從ATSE處取無源或有源信號），失電 時主觸頭KM2斷開,雙頭燈點亮,此時即使備用電源已經(jīng)投切,KM2斷開,雙頭燈 仍維持點亮狀態(tài)。KM1接觸器為常規(guī)的消防強啟接觸器（電源需從ATSE后引 接）,該接法消防事故狀態(tài)時供電可靠性高，能最大限度地利用第一路和第二路電 源。2.2本地普通開關(guān)非集中控制上述雙頭應(yīng)急燈為在雙電源情況下的分析,若項目負(fù)荷等級較低，應(yīng)急照明負(fù)荷等 級為三級，且只有一路電源供電的情況下，則可以用三線制的雙頭應(yīng)急燈+停電或 消防時延時切斷電源（有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)）/失電自動點亮（無火災(zāi)自動報警系統(tǒng)） 的方法實現(xiàn)應(yīng)急照明的控制。本

14、地普通開關(guān)非集中控制應(yīng)急照明原理如圖3所 示。自帶蓄電池應(yīng)急熒光燈接線如圖4所示。這是目前市場上大多數(shù)的應(yīng)急熒 光燈接線,S1為平時本地控制開關(guān)，燈具內(nèi)蓄電池平時浮充電，停電時蓄電池自動 點亮，消防應(yīng)急時可用本地開關(guān)控制。這種應(yīng)急燈若要實現(xiàn)消防時的強制啟動，則 需要采取類似三線制雙頭應(yīng)急燈的方法。由于這種應(yīng)急燈大多安裝在一些重要 的設(shè)備用房用作平常照明兼作應(yīng)急備用照明，一般僅需要本地控制即可，因此設(shè)計 中從配電箱至該類型應(yīng)急燈只需L（兼作充電線）、N、PE三根線（圖2中WEn 回路）。實際工程中有的安裝人員將接至應(yīng)急控制器的相線誤從本地控制開關(guān)的出線端 引接，當(dāng)開關(guān)平斷開時，蓄電池不能浮充電，

15、埋下了安全隱患,應(yīng)注意避免。2.3本地雙控開關(guān)非集中控制除了上述本地單控開關(guān)非集中控制外，還可以采用本地雙控開關(guān)控制應(yīng)急照明。 本地雙控開關(guān)非集中控制應(yīng)急照明原理如圖5所示。這種控制方法通過將強制 啟動線接在雙控開關(guān)的平常關(guān)燈位來實現(xiàn)，平時把雙控開關(guān)當(dāng)作普通開關(guān)來使用, 應(yīng)急時由于強啟線帶電，均能將開關(guān)接通以實現(xiàn)強制啟動。由于燈具平時和應(yīng)急 時均使用，所以應(yīng)選用持續(xù)型應(yīng)急燈具。自帶消防強制啟動觸點的聲光控開關(guān)，既能滿足平時作為普通開關(guān)自動控制、節(jié) 能的使用要求，又能在消防時通過專用端子強制接通應(yīng)急照明，常用于住宅門廳、 樓梯間、前室、公共建筑走廊等處。聲光控開關(guān)分為晶閘管輸出和繼電器輸出兩大類

16、,前者電路簡單、價格低,但設(shè)計 圖紙中大多未對其分類作技術(shù)要求，使實際工程中大量使用晶閘管輸出類開關(guān)。 晶閘管元件用來控制白熾燈等光源的應(yīng)急燈尚且可行，用來控制節(jié)能燈、日光燈 等感性負(fù)載的應(yīng)急燈時,由于電壓對電流的超前作用，常會出現(xiàn)開關(guān)失控或者損壞 情況，這也是實際工程中安裝的聲光控開關(guān)在使用過程中大量損壞的重要原因。繼電器輸出的聲光控開關(guān)則不存在這個問題，但需要引入中性線，這對于習(xí)慣認(rèn)為 開關(guān)至燈具之間是兩線的設(shè)計和施工人員提出了新的要求。為了保證火災(zāi)時應(yīng) 急照明供電的可靠性，建議設(shè)計及施工中采用繼電器類輸出的聲光控開關(guān)。2.4智能消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)傳統(tǒng)的應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)均是從

17、單相220 V/三相380 V應(yīng)急照明配電 箱（含控制、聯(lián)動等二次回路）直接接至燈具，各末端燈具基本都采用單相220 V 電壓供電?；馂?zāi)事故狀態(tài)時，由于應(yīng)急照明燈具上帶220 V危險電壓，這給用水 滅火的消防人員造成一定的危險因素。GB 179452010消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)中將消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)分為自帶電源集中控制型、自 帶電源非集中控制型、集中電源集中控制型、集中電源非集中控制型4大類5, 同時14X505火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范圖示介紹了其系統(tǒng)原理框圖，而且 新火規(guī)提倡使用智能型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，更推薦使用應(yīng)急照明燈具 和其控制回路均采用安全電壓的系統(tǒng)。該系統(tǒng)優(yōu)勢

18、明顯,如各燈具可獨立編址，可 根據(jù)系統(tǒng)分類和燈具類型控制到回路、控制到燈具;能對終端設(shè)備或燈具實時在 線巡檢，顯示故障狀態(tài)及位置，能自動執(zhí)行月檢、年檢;火災(zāi)時也能根據(jù)火災(zāi)報警 系統(tǒng)的聯(lián)動信息,及時動態(tài)地調(diào)整正確的逃生方向。某大型文化場館工程中采用的智能型非集中控制應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，如圖 6所示。圖6中,電源除接各防火分區(qū)的消防電源外，另從對應(yīng)防火分區(qū)的非應(yīng)急照明配電 箱接入一路220 V市電檢測線。當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生停電事故時，對應(yīng)區(qū)域的應(yīng)急照明燈 具點亮，消防應(yīng)急狀態(tài)時，通過屏蔽通信線可實現(xiàn)對現(xiàn)場應(yīng)急照明燈具的控制。目前智能型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)尚處于應(yīng)用推廣期，相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)還在進一步完善，有的地方消防審圖部門對此系統(tǒng)持謹(jǐn)慎和懷疑態(tài)度,認(rèn)為該系 統(tǒng)雖然智能化程度高，但沒有經(jīng)過大量實踐應(yīng)用的檢驗，所以可靠性有待觀察。相 信隨著產(chǎn)品性能的完善和從業(yè)人員認(rèn)識的提高，這種安全電壓型智能應(yīng)急照明和 疏散指示系統(tǒng)會逐漸推廣應(yīng)用。3蓄電池?zé)艟邞?yīng)急供電時間規(guī)范對火災(zāi)時應(yīng)急照明最少持續(xù)供電時間有要求，如消防控制室、配電室、柴油 發(fā)電機房、水泵房、消防風(fēng)機房等為180 min,一般平面疏散區(qū)域為30 min,航 空疏散場所、避難層為60 min3。所以目前許多項目的設(shè)計中，當(dāng)采用自帶蓄電池的應(yīng)急燈具時，均按上述火災(zāi)時的最少持續(xù)供電時間對燈具蓄電池