關(guān)于超高層建筑中消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

摘要：超高層建筑由于其高度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且通常具備多種功能和業(yè)態(tài)，人員及各種設(shè)施較密集，火災(zāi)隱患較大，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙氣蔓延速度快，人員疏散逃生困難，所以超高層建筑的消防設(shè)計(jì)顯得尤為重要，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)如何快速有序地將樓內(nèi)人員疏散至安全區(qū)域，保障人身安全是超高層建筑消防電氣設(shè)計(jì)的重要工作。本文結(jié)合武漢市某超高層項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從消防應(yīng)急燈具、配電、控制等方面探討超高層建筑消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則或方法，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：超高層建筑;應(yīng)急照明;疏散照明;疏散指示;

0引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，很多城市都將超高層建筑視為其經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的標(biāo)志。與常規(guī)建筑相比，這類(lèi)建筑受其高度影響，建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且一般具備多種業(yè)態(tài)功能(如辦公、商業(yè)、酒店、地下車(chē)庫(kù)等)，人員流動(dòng)性較大、建筑設(shè)備繁多，一旦發(fā)生火災(zāi)，基于“煙囪效應(yīng)”，火災(zāi)煙氣向上蔓延速度快，撲救難度大、人員疏散困難，將直接威脅樓內(nèi)人員的生命及財(cái)產(chǎn)安全，因此如何快速安全地將人員疏散至安全區(qū)域極其重要。對(duì)于電氣專業(yè)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)手段，設(shè)置合理的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)是關(guān)鍵措施，在火災(zāi)等緊急情況下可為人員的安全疏散和滅火救援行動(dòng)提供必要的照明條件及正確有序的疏散指示信息，引導(dǎo)火災(zāi)中驚慌失措的人員安全疏散和逃生自救，大限度地降低火災(zāi)帶來(lái)的危害。

消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)是輔助人員安全疏散的建筑消防系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)由消防應(yīng)急燈具、消防應(yīng)急標(biāo)志燈具、應(yīng)急照明配電箱、應(yīng)急照明集中電源及相關(guān)裝置構(gòu)成，其主要功能是在火災(zāi)等緊急情況下，為人員的安全疏散和滅火救援行動(dòng)提供必要的照度及正確的疏散指示信息，基于此功能，該系統(tǒng)可分為備用照明及疏散照明。備用照明要設(shè)置在消防狀態(tài)下仍需要值守和繼續(xù)工作的場(chǎng)所，疏散指示標(biāo)志燈和疏散通道照明要設(shè)置在供人員撤離并為消防人員撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)所。本文即結(jié)合筆者參與的武漢市某超高層項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從消防應(yīng)急燈具、配電、控制等方面探討超高層建筑消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則或方法。

該項(xiàng)目地上建筑為一單體建筑(效果圖參見(jiàn)圖1)，包括超高層主樓和裙房。其中超高層主樓地上45層，高度為195.2m，裙房地上5層，高度為28.1m。總建筑面積為132361m2，其中地上面積為91859m2，地下建筑面積為40502m2。主樓的功能為辦公、酒店及商務(wù)配套，裙房的功能包括商業(yè)及商務(wù)配套。建筑地下室共4層，主要功能為停車(chē)庫(kù)、設(shè)備機(jī)房等

圖1項(xiàng)目效果圖

1消防應(yīng)急照明燈具選擇

按電源電壓等級(jí)分類(lèi)，消防應(yīng)急燈具可以分為A類(lèi)燈具及B類(lèi)燈具，A型消防應(yīng)急燈具是指主電源和蓄電池電源額定工作電壓均不大于DC36V的消防應(yīng)急燈具，B型消防應(yīng)急燈具指主電源或蓄電池電源額定電壓大于DC36V或AC36V的消防應(yīng)急燈具。為防止電擊事故，距地面8m及以下的燈具應(yīng)選擇A型燈具。本項(xiàng)目首層大堂及頂層多功能廳為挑空高大空間(空間高度均大于8m)，為滿足地面疏散照度要求，選擇工作電壓及功率較高的B型消防燈具。

另外，本項(xiàng)目裙房建筑功能為商業(yè)及商務(wù)配套，按照J(rèn)GJ32－2016《商店建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.6條:大中型商店建筑、總建筑面積大于500m2的地下和半地下商店應(yīng)在通往安全出口的疏散走道地面上增設(shè)能保持視覺(jué)連續(xù)的燈光和蓄光疏散指示標(biāo)志。因此在商業(yè)疏散通道地面設(shè)置的疏散標(biāo)志燈，不應(yīng)采用自帶電源型，因?yàn)樾铍姵刈陨泶嬖诘囊恍┌踩[患問(wèn)題，如充放電環(huán)節(jié)中因在封閉空間散熱不良引發(fā)火災(zāi)，或因地面有積水導(dǎo)致燈具外殼發(fā)生導(dǎo)電現(xiàn)象、侵蝕燈具內(nèi)蓄電池造成引發(fā)爆炸事故等，故根據(jù)GB51309－2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱“《應(yīng)急疏散》”)第3.2.1條，在地面上設(shè)置的標(biāo)志燈應(yīng)選擇集中電源A型燈具。

一般來(lái)說(shuō)，備用照明燈具設(shè)置于頂棚或墻面上，根據(jù)《應(yīng)急疏散》的要求，備用照明可與正常照明燈具合用一套燈具，發(fā)生火災(zāi)時(shí)保持正常照度。疏散照明設(shè)置于頂棚或墻壁，設(shè)置在距地面8m及以下的燈具應(yīng)選擇A型燈具，其疏散照明低照度對(duì)于超高層建筑來(lái)說(shuō)要滿足表1的要求。

疏散指示方向標(biāo)志燈設(shè)置于疏散走道、疏散樓梯間兩側(cè)距地面1m以下的墻面、柱面上。疏散出口標(biāo)志燈設(shè)置于樓梯間室出入口上方、直通室外疏散門(mén)上方、避難層、避難間入口等安全出口的頂部。方向標(biāo)志燈的標(biāo)志面與疏散方向垂直時(shí)，燈具的設(shè)置間距應(yīng)≤20m，方向標(biāo)志燈的標(biāo)志面與疏散方向平行時(shí)，燈具的設(shè)置間距應(yīng)≤10m。

特別要注意的是:(1)為便于樓梯間內(nèi)的人員識(shí)別所在樓層位置，樓梯間每層要設(shè)置指示該樓層的標(biāo)志燈，樓層指示燈納入消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng);(2)建筑地下與地上部分共用樓梯間時(shí)，為防止火災(zāi)發(fā)生時(shí)逃生人員誤入地下室，應(yīng)在首層通往地下的樓梯間門(mén)上方設(shè)置明顯的火災(zāi)禁入。

本項(xiàng)目在避難層、變配電室、消防控制室、消防水泵房、自備柴油發(fā)電機(jī)房等發(fā)生火災(zāi)仍需工作、值守的區(qū)域，同時(shí)設(shè)置備用照明、疏散照明和疏散指示標(biāo)志。超高層民用建筑的避難層及屋頂直升機(jī)停機(jī)坪設(shè)置備用照明。超高層建筑內(nèi)消防應(yīng)急照明和燈光疏散指示標(biāo)志的備用電源連續(xù)供電時(shí)間不小于1.5h，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)的集中電源的蓄電池組達(dá)到使用壽命周期后標(biāo)稱的剩余容量應(yīng)保證放電時(shí)間滿足大于90min的持續(xù)工作時(shí)間。本項(xiàng)目以消防控制室示例，消防應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志圖如圖2所示。

2消防應(yīng)急照明供配電系統(tǒng)

2.1消防應(yīng)急照明負(fù)荷等級(jí)及電源

應(yīng)急燈具的電源由主電源和蓄電池電源組成，超高層建筑屬于一類(lèi)高層民用建筑，其消防應(yīng)急照明主電源按一級(jí)負(fù)荷供電，在末端配電箱設(shè)自動(dòng)切換裝置，蓄電池電源的供電方式分為集中電源供電方式和燈具自帶蓄電池供電方式，者適用于規(guī)模較大、應(yīng)急照明燈具數(shù)量種類(lèi)較多的建筑物，后者適用于規(guī)模不大、應(yīng)急照明燈具數(shù)量較少的建筑物。本項(xiàng)目采用集中電源供電方式(示意圖如圖3所示)，將集中電源設(shè)置于電氣豎井中，防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP33。蓄電池電源供電方式的缺點(diǎn)比較參見(jiàn)表2。

圖3集中電源消防應(yīng)急疏散及指示系統(tǒng)配電示意圖 

蓄電池電源供電方式缺點(diǎn)比較表2

2.2消防應(yīng)急照明配電系統(tǒng)

本項(xiàng)目消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)按照如下原則劃分配電回路:(1)配電回路按防火分區(qū)、同--防火分區(qū)的樓層設(shè)置配電回路:(2)防煙樓梯間室及合用室內(nèi)設(shè)置的燈具由室所在樓層的配電回路供電;(3)豎向封閉樓梯間、防煙樓梯間、室外疏散樓梯單獨(dú)設(shè)置配電回路:(4)避難層和避難層連接的下行樓梯間單獨(dú)設(shè)置配電回路:(5)配電室、消防控制室、消防水泵房、自備發(fā)電機(jī)房等發(fā)生火災(zāi)時(shí)仍需工作、值守的場(chǎng)所和相關(guān)疏散通道由單獨(dú)設(shè)置配電回路口。

3消防應(yīng)急照明控制方式

消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)分為集中控制型系統(tǒng)和非集中控制系統(tǒng),設(shè)有消防控制室的場(chǎng)所采用集中控制系統(tǒng)”。本超高層項(xiàng)目消防控制室設(shè)在首層,設(shè)計(jì)采用集中控制型系統(tǒng)。下文即以集中控制型消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)為主探討該系統(tǒng)通信方式及控制方式。

3.1通信方式

集中控制型系統(tǒng)應(yīng)急照明控制器與集中電源的通信方式分為環(huán)形通信方式和樹(shù)形通信方式，其控制系統(tǒng)圖如圖4-5所示，這兩種通信方式的缺點(diǎn)見(jiàn)表3。

圖4環(huán)形通信方式集中控制型系統(tǒng)

圖5樹(shù)形通信方式集中控制型系統(tǒng)

鑒于超高層建筑疏散難度大，對(duì)系統(tǒng)可靠性要求高，所以本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用環(huán)形通信方式，系統(tǒng)圖如圖6所示。

3.2消防應(yīng)急照明聯(lián)動(dòng)控制

消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)控制分為火災(zāi)狀態(tài)下聯(lián)動(dòng)控制方式及非火災(zāi)狀態(tài)下聯(lián)動(dòng)控制方式。

圖6消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)系統(tǒng)圖

當(dāng)確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生時(shí),由火災(zāi)報(bào)警控制器或火災(zāi)報(bào)警控制器(聯(lián)動(dòng)型)的火災(zāi)報(bào)警輸出型號(hào)作為系統(tǒng)自動(dòng)應(yīng)急啟動(dòng)的觸發(fā)信號(hào)。應(yīng)急照明控制器接收到火災(zāi)報(bào)警控制器的火災(zāi)報(bào)警輸出信號(hào)后，控制所有非持續(xù)照明燈的光源應(yīng)急點(diǎn)亮，持續(xù)型燈具的光源由節(jié)點(diǎn)點(diǎn)亮模式轉(zhuǎn)入應(yīng)急點(diǎn)亮模式,控制A型集中電源保持主電源輸出,待接收到其主電源斷電信號(hào)后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入蓄電池電源輸出,A型應(yīng)急照明配電箱保持主電源輸出.待接收到其主電源斷電信號(hào)后，自動(dòng)切斷主電源輸出。控制B型集中電源轉(zhuǎn)入蓄電池電源輸出、B型應(yīng)急照明配電箱切斷主電源輸出。

在非火災(zāi)狀態(tài)下，當(dāng)系統(tǒng)主電源斷電后，集中電源或應(yīng)急照明配電箱應(yīng)連鎖應(yīng)急照明燈點(diǎn)亮，點(diǎn)亮?xí)r間不應(yīng)超過(guò)0.5h,為了保障在此期間突發(fā)火災(zāi)能夠給系統(tǒng)留有足夠的火災(zāi)應(yīng)急照明時(shí)間，當(dāng)應(yīng)急燈點(diǎn)亮超過(guò)0.5h后，應(yīng)連鎖光源熄滅;當(dāng)系統(tǒng)主電源恢復(fù)后,應(yīng)急照明燈具連鎖恢復(fù)原工作狀態(tài)。非火災(zāi)狀態(tài)下消防應(yīng)急疏散及指示系統(tǒng)控制流程圖如圖7所示。

注:T:持續(xù)時(shí)間

圖7非火災(zāi)狀態(tài)下消防應(yīng)急疏散及指示系統(tǒng)控制流程圖

在火災(zāi)狀態(tài)下，當(dāng)超高層的任意防火分區(qū)或樓層的正常照明斷電后，該防火分區(qū)的集中電源應(yīng)連鎖應(yīng)急照明燈具點(diǎn)亮;當(dāng)該區(qū)域正常照明電源恢復(fù)后,應(yīng)急照明燈具連鎖恢復(fù)原工作狀態(tài)。筆者建議為普通照明配電箱(包括所有照明配電箱)配接消防I/0模塊,當(dāng)某區(qū)域普通照明配電箱斷路器非人為斷開(kāi)時(shí)，該區(qū)域集中電源或應(yīng)急照明配電箱連鎖控制其配接的應(yīng)急燈具轉(zhuǎn)入應(yīng)急點(diǎn)亮模式。火災(zāi)狀態(tài)下消防應(yīng)急疏散及指示系統(tǒng)控制流程圖如圖8所示。

圖8火災(zāi)狀態(tài)下消防應(yīng)急疏散及指示系統(tǒng)控制流程圖

A型集中電源或A型應(yīng)急照明配電箱在主電源斷電情況下由主電源供電轉(zhuǎn)入蓄電池電源供電，即A型燈具供電電源與是否為火災(zāi)狀態(tài)無(wú)關(guān);B型集中電源或B型應(yīng)急照明配電箱在火災(zāi)狀態(tài)下由主電源轉(zhuǎn)入蓄電池電源供電,而B(niǎo)型燈具無(wú)論供電電源是主電源還是蓄電池電源,輸出電壓都不是安全電壓，水系統(tǒng)滅火時(shí)仍然存在安全隱患。

4安科瑞智能照明及疏散系統(tǒng)功能及選型

4.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)配合火災(zāi)報(bào)警控制器的使用，在火災(zāi)時(shí)刻，能夠準(zhǔn)確給出好的疏散路徑指示，智能打開(kāi)消防應(yīng)急標(biāo)志燈的指示方向以及應(yīng)急照明燈，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引逃生方向，保障群眾的人身安全，為各商家擔(dān)心的安全問(wèn)題解決了后顧之憂。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、軌道交通、隧道、客運(yùn)樞紐、醫(yī)院、學(xué)校、體育館、展覽館、酒店、好的商業(yè)樓盤(pán)等場(chǎng)所。

安科瑞的智能疏散系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一層：智能疏散主機(jī)；二層：區(qū)域應(yīng)急照明配電箱；三層：疏散指示標(biāo)志燈具，其具體結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1智能消防應(yīng)急疏散系統(tǒng)圖

智能疏散系統(tǒng)主機(jī)：主機(jī)由交互式操作軟件支持，實(shí)時(shí)解析底層設(shè)備的工作狀態(tài)，接收來(lái)自消防報(bào)警系統(tǒng)的火警聯(lián)動(dòng)信號(hào)。在日常維護(hù)過(guò)程中聲光報(bào)警顯示各種設(shè)備故障信息，具備日志的查詢、記錄、打印功能；在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，根據(jù)火災(zāi)聯(lián)動(dòng)信號(hào)選擇相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，啟動(dòng)各類(lèi)應(yīng)急疏散指示燈。

區(qū)域應(yīng)急照明配電箱作為系統(tǒng)內(nèi)為燈具供電的供配電裝置，同時(shí)具備接受主機(jī)的巡檢控制、供電回路的電氣隔離、回路智能控制、回路信號(hào)匯集，加快主機(jī)對(duì)底層燈具的巡檢速度，降低信號(hào)干擾，改善通信質(zhì)量等功能。

疏散指示標(biāo)志燈具，集中電源集中控制型疏散指示燈為人員疏散逃生指引方向。其安裝方式有壁掛式、吊掛式、地埋式三種，主要設(shè)置于防火分區(qū)的安全出口等處。集中電源集中控制型應(yīng)急照明燈具，其主要為人員疏散逃生提供照明，安裝方式有壁掛式、吸頂式、嵌頂式三種。

4.2產(chǎn)品選型表

控制器和集中電源選型表

燈具選型表

5結(jié)束語(yǔ)

超高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，人員的疏散是首要任務(wù)，合理的應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)極為重要。但值得注意的是，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)只是保證此類(lèi)建筑安全的一方面，此類(lèi)建筑消防安全方面還存在其他問(wèn)題，如不斷改造裝修施工帶來(lái)的消防安全隱患、安全疏散通道被占用、疏于管理消防設(shè)施年久失修、機(jī)電各消防系統(tǒng)維護(hù)不到位等。因此，在合理設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上建立健全完備的消防安全管理措施，才能進(jìn)一步在建筑使用過(guò)程中，大限度地保證超高層建筑的消防安全，防患于未然。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉華超高層建筑防火疏散設(shè)計(jì)的探討[D] .湖南大學(xué)，2007.

[2]CB51309-2018消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S] .北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2019.

[3] CB 50016-2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018版)的北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2014

[4] 劉 霄， 白志艷.超高層建筑消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

[5] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06月版

[6]安科瑞消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)/防火門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)/消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)/電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)選型手冊(cè).2019.7月版.