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隨著我國改革開放的不斷深入、發展以及新世紀的到來,各行各業正在發生著日新月異的變化,建筑行業的崛起和變化更是迅猛、內容紛繁,現代化的建筑千姿百態、造型各異,并逐步呈現出高、大、全、新的特點。現代建筑的層數越來越高,占地面積越來越大,內部設施越來越齊全,所用的設備和材料則越來越新,而且在使用的安全性、靈活性、舒適性等方面的水準也越來越高。建筑電氣毫無疑問是衡量建筑水準的一個相當重要的部分。作為建筑電氣的一個分支,應急照明也必然成為現代建筑中的一項重要的安全設施。特別是在公共建筑物發生火災、電源故障斷電時,應急照明對人員疏散、消防和救援工作、保障人身安全、進行必要的操作處理或維持工作繼續進行有著重要的作用。下面筆者僅將應急照明談談自己在設計工作和工程實踐中的一些體會與看法,不足之處敬請批評指正。
一、應急照明的分類
應急照明按《民用建筑照明設計標準》GBJ133-90的定義是:因正常照明的電源發生故障而啟用的照明,也稱事故照明。該標準與國際照明委員會CIE出版物《建筑物內的應急照明指南》都將應急照明劃分為疏散照明、安全照明、備用照明。但國際電工委員會IEC《應急照明燈具》標準將安全照明歸于備用照明,只分為疏散照明和備用照明。根據我國的有關規范規定,安全照明和備用照明在設置場所及處理方式上有不同之處,因此將兩者區分開來較適宜。
根據《民用建筑照明設計標準》GBJ133-90第4.1.2條:“照明種類可分為正常照明、應急照明、值班照明、警衛照明和障礙照明。應急照明可包括疏散照明、安全照明和備用照明。”為此應急照明可理解為:是在正常照明系統因故障熄滅后,供事故情況下繼續工作、人員安全或順利疏散的照明。所以工程中的應急照明設計不僅要滿足防火規范要求的火災應急照明系統的設置,還要滿足各個規范和標準對整體應急照明系統的要求。當然應急照明的設置原則,從安全角度考慮,應有更多的建筑設置應急照明;而從經濟觀點考慮,只能在一些最需要的建筑內設置。
1.疏散照明:當正常照明因電源故障熄滅后,在事故情況下為確保人員安全地從室內撤離而設置的照明。從使用功能角度看,它可分為誘導指示標志照明和疏散一般照明。誘導指示標志燈用于辨認安全出口的方向和安全出口的位置;疏散一般照明則使人們能夠看清楚通道上的任何阻礙物,并能安全通過。使人們能容易找到沿疏散路線設置的手動報警器、呼叫通訊裝置和滅火設備等。
2.安全照明:在正常照明電源發生故障時,為確保處于潛在危險人員的安全而設置的照明。如醫院的手術室,電梯內,以及在黑暗中可能造成挫傷、灼傷或摔傷的危險場所例如冶金車間等。
3.備用照明:在正常照明電源發生故障時,為確保正常工作或活動繼續進行而設置的照明。
按《高層建筑設計防火規范》GB50045-95,其備用照明應保持正常照明照度。《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92表24.7.5中,備用照明分為繼續工作的備用照明和暫時繼續工作的備用照明,前者的照度應保持正常照明照度,后者的照度不少于正常照度的50%。而在《民用建筑照明設計標準》GBJ133-90第4.1.3條中規定,備用照明不包括消防控制室、消防水泵房、配電室和自備發電機房等場所的照度,不宜低于一般照明的10%。各規范中規定了不同的照度要求,如何滿足照度要求,則要在設計中根據不同場所和其重要程度以及國家標準優先行業標準的原則,來確定適合該場所的照度值。應急照明的設置范圍和設置要求詳見《民用建筑設計規范》JGJ/T16-9附錄C中的表C.1.12。
二、應急照明的供電系統
1.電源的分類
應急照明電源大致可以分為以下幾種類型:
(1)來自電力網與正常電源有效分開的饋電線路。一般有:
a.建筑物有兩路高壓電源供電,并設有兩臺以上的變壓器,應急照明與正常照明分別接自不同的變壓器。
b.建筑物只有一路電壓電源供電時,應急照明由附近接自另一路高壓電源供電的變電所取得。
(2)自備柴油發電機組。
(3)蓄電池組:又分為以下兩種情況:
a.燈內自帶蓄電池,即自帶電源型應急燈。
b.集中或相對集中設置的蓄電池組,如目前采用的EPS、UBS等。
(4)組合電源:即由以上任意兩種以至三種電源組合的供電方式。
2.轉換時間的確定
轉換時間根據有關規范規定確定;
(1)疏散照明的轉換時間不應大于15S;
(2)備用照明的轉換時間不應大于15S;金融商業交易場所≤1.5S
(3)安全照明的轉換時間不應大于0.5S。
轉換時間的確定主要從可能造成事故,經濟損失考慮。某些場所要求更短的轉換時間,如金融商業交易場所如商場中心的收銀臺等不宜大于1.5S。對于疏散照明和備用照明由于轉換時間略長,基本上不受電源的限制。若使用柴油發電機組作為應急電源,只要采用自動啟動、自動轉換就可以滿足轉換時間。而對于安全照明及某些轉換時間要求較高場所的備用照明,因轉換時間極短,所以不能直接采用柴油發電機組為應急電源,也不能用熒光燈作為電源,必須用瞬時點燃的白熾燈且需自動轉換。
3.持續照明時間的確定
從應急照明電源的種類及轉換時間的要求,不難看出應急照明持續工作時間是受到一定條件限制的。在《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95和《建筑設計防火規范》GBJ16-87修訂本中規定:應急照明和疏散指示標志,可采用蓄電池作為備用電源,且連續供電時間不應少于20min,高度超過100m的高層建筑連續供電時間不應少于30min。避難層應急照明供電時間不應少于1.00h。在《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92附錄C.3.12條規定:疏散指示標志燈的持續工作時間:高層建筑≥30min,超高層建筑≥60min,備用照明的持續工作時間>120min;可見,兩種規范所規定的持續供電時間是不同的,設計時宜掌握行業標準服從國家標準的原則。對于接自電網或發電機組的應急照明系統其持續工作時間是容易滿足要求的,對于蓄電池供電的應急照明系統,其工作時間受到容量大小的限制。因此對于要求持續工作時間較長的場所不宜單獨使用蓄電池組,應考慮與發電機組配合使用。在這種情況下,由蓄電池組供電,僅作為應急照明的備用電源。
4.應急照明供電方式的確定
應急照明供電方式的選擇確定,應考慮應急照明的種類、轉換時間、持續工作時間,各種電源的特點及實際工程的要求等多種因素,做到安全可靠,技術先進,經濟合理。
(1)由電網獨立電源供電。其要求由外部引來兩路獨立電源供電,確保一路故障時,另一路仍能繼續工作。這種方式供電的容量與時間余量極大,轉換時間易滿足要求。但是在重大災害時,其供電可靠性可能遭到破壞,失去應急照明供電的作用,因此,對于規模較大的高層建筑和一些特別重要的建筑僅采用此種方式作應急照明電源是不夠的。一般來說,這種電源不是專門為應急照明設置的,往往是結合當地電網實際情況及工程實際情況(如有大量的一級負荷)綜合考慮,統籌安排電力設備的應急電源。
(2)由柴油發電機組供電。其特點是供電容量和供電時間基本不受限制,但由于機組投入運行需要較長時間,經常處于后備狀態的機組,停電時自啟動時間需15s,因此只能作為疏散照明和備用照明,而不能用于安全照明及某些對轉換時間要求較高場所的備用照明。這種電源在高層建筑中常常為滿足消防用電要求才設置的,專門為應急照明設置是不經濟的。
(3)采用蓄電池電源。當采用燈內自帶蓄電池即自帶電源型應急燈時,其優點是供電可靠性高、轉換迅速、增減方便、線路故障無影響、電池損壞影響面小。缺點是投資較大、持續照明時間受容量大小的限制、運行管理及維護要求高,這種方式適用于應急照明燈數不多,裝設較分散,規模不大的建筑物;當采用集中或分區集中設置的蓄電池組供電方式時,其優點是供電可靠性高,轉換迅速,與自帶蓄電池方式相比投資較少,管理及維護較方便。缺點是需要專門房間,電池故障影響面大,且線路要考慮防火問題。這種方式適用于應急照明種類較多,燈具較集中規模較大的建筑物。
(4)由于上述幾種電源的結構,可靠程度都不同,對系統的要求和應用范圍也不同,所以在實際工程中只選擇某一種電源形式是很難滿足要求的,也很難做到安全可靠,經濟合理。因此供電方式的確定要結合消防動力負荷綜合考慮,同時選擇兩種及兩種以上的應急照明電源。應急照明燈數不多,規模小的建筑物選用自帶蓄電池的供電方式,規模較大的高層建筑和一些特殊重要的建筑采用電網獨立電源供電,配以發電機組或蓄電池組,或者采用由發電機組與自帶蓄電池相結合用的供電方式。
三、應急照明線路的敷設
1.應急照明線路:包括配電干線和支線,與正常照明線路不得共管共槽敷設。自帶蓄電池燈具的支線除外。
2.應急照明配電箱應與正常照明配電箱分開設置,自帶蓄電池燈具的配電箱除外,并設在無火災危險場所。
3.特級與一級建筑的照明主干線宜采用阻燃型電纜,應急照明支線宜采用耐火型電線和電纜。
4.火災應急照明的配電線路應穿金屬管保護,當暗敷時應敷設在保護層大于30mm的非燃燒體內,明敷時在保護管外壁采取防火保護措施。如在金屬管上涂丙烯酸乳膠防火涂料,采用絕緣和護套為非延燃性材料的電纜時,可不穿金屬管保護,但應敷設在電纜豎井內。
5.應急照明應按防火分區劃分,不得跨越防火分區。
四.應急照明燈的控制
隨著現代化大型建筑越來越多,火災事故的發生率也相應增多,目前在消防審查時,消防部門都會要求消防控制中心能夠接通應急照明燈和疏散指示燈。因此,現著重談一下火災時的應急照明燈及疏散指示燈的控制。在當前的電氣設計中,控制的方法各種各樣,其常見的大致有以下幾種形式:
一:應急照明燈具就地加開關,平時可就地控制。它適用于應急照明燈具全部采用自帶蓄電池的燈具,電源取自非消防電源,一旦發生火災,消防控制中心切除非消防電源,燈具由蓄電池自動供電,這樣就能達到疏散照明的目的,其缺點:增加造價。
二:應急照明燈具就地不設開關,這可分為兩種情況:
a)配電箱分層安裝,燈具不論白天黑夜二十四小時都亮著,火災發生時,由于燈始終是亮的不影響人員疏散,也不必由消防控制中心控制,其缺點是:浪費電能、燈具使用壽命縮短。
b)配電箱安裝在消防控制中心,燈具亮、滅由消防控制中心控制,缺點:現場無法控制,使用不方便,而且對于高層建筑,供電導線長,電壓降太大,為滿足燈具電壓降的要求,勢必要加大導線截面,從而增加造價和施工困難。
三:應急照明燈就地設置開關,但增加一根控制線,此適用于有消防電源(雙電源),且應急燈具采用普通燈具的情況。平時燈具由現場直接控制,發生火災時,現場即使把燈關掉,消防控制中心給中間繼電器KA供電,觸點KA閉合,帶動KM使開關短接,燈具也就由滅而亮。如果燈具原來是開的,也不會因為觸點KA的閉合而受影響。此種方案是最佳方案,即方便又能達到節能效果,還能滿足規范要求。
五、結束語
在建筑電氣設計中,應急照明因其特有的重要性和政策性而越來越受到人們的重視,但如何使應急照明設計嚴格地執行好國家的標準和規范,還需要在今后的工程實踐中進一步探討。