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    關于超高層建筑中消防應急照明和疏散指示系統的設計探討

    發布時間: 2020-09-01  點擊次數: 262次

    摘要超高層建筑由于其高度較高、結構復雜,且通常具備多種功能和業態,人員及各種設施較密集,火災隱患較大,一旦發生火災,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計顯得尤為重要,在火災發生時如何快速有序地將樓內人員疏散至安全區域,保障人身安全是超高層建筑消防電氣設計的重要工作。本文結合武漢市某超高層項目設計經驗,從消防應急燈具、配電、控制等方面探討超高層建筑消防應急照明和疏散指示系統的設計原則或方法,以供同行參考。

    關鍵詞超高層建筑;應急照明;疏散照明;疏散指示;

    0引言

    隨著現代社會的經濟發展,很多城市都將超高層建筑視為其經濟發展程度的標志。與常規建筑相比,這類建筑受其高度影響,建筑結構復雜,且一般具備多種業態功能(如辦公、商業、酒店、地下車庫等),人員流動性較大、建筑設備繁多,一旦發生火災,基于“煙囪效應”,火災煙氣向上蔓延速度快,撲救難度大、人員疏散困難,將直接威脅樓內人員的生命及財產安全,因此如何快速安全地將人員疏散至安全區域極其重要。對于電氣專業設計師來說,通過應用現代技術手段,設置合理的消防應急照明和疏散指示系統是關鍵措施,在火災等緊急情況下可為人員的安全疏散和滅火救援行動提供必要的照明條件及正確有序的疏散指示信息,引導火災中驚慌失措的人員安全疏散和逃生自救,大限度地降低火災帶來的危害。

    消防應急照明和疏散指示系統是輔助人員安全疏散的建筑消防系統之一,該系統由消防應急燈具、消防應急標志燈具、應急照明配電箱、應急照明集中電源及相關裝置構成,其主要功能是在火災等緊急情況下,為人員的安全疏散和滅火救援行動提供必要的照度及正確的疏散指示信息,基于此功能,該系統可分為備用照明及疏散照明。備用照明要設置在消防狀態下仍需要值守和繼續工作的場所,疏散指示標志燈和疏散通道照明要設置在供人員撤離并為消防人員撤離火災現場的場所。本文即結合筆者參與的武漢市某超高層項目的設計經驗,從消防應急燈具、配電、控制等方面探討超高層建筑消防應急照明和疏散指示系統的設計原則或方法。

    該項目地上建筑為一單體建筑(效果圖參見圖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??偨ㄖ娣e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、酒店及商務配套,裙房的功能包括商業及商務配套。建筑地下室共4層,主要功能為停車庫、設備機房等

     

    圖1項目效果圖

    1消防應急照明燈具選擇

    按電源電壓等級分類,消防應急燈具可以分為A類燈具及B類燈具,A型消防應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的消防應急燈具,B型消防應急燈具指主電源或蓄電池電源額定電壓大于DC36V或AC36V的消防應急燈具。為防止電擊事故,距地面8m及以下的燈具應選擇A型燈具。本項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,本項目裙房建筑功能為商業及商務配套,按照JGJ32-2016《商店建筑電氣設計規范》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在通往安全出口的疏散走道地面上增設能保持視覺連續的燈光和蓄光疏散指示標志。因此在商業疏散通道地面設置的疏散標志燈,不應采用自帶電源型,因為蓄電池自身存在的一些安全隱患問題,如充放電環節中因在封閉空間散熱不良引發火災,或因地面有積水導致燈具外殼發生導電現象、侵蝕燈具內蓄電池造成引發爆炸事故等,故根據GB51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》(以下簡稱“《應急疏散》”)第3.2.1條,在地面上設置的標志燈應選擇集中電源A型燈具。

    一般來說,備用照明燈具設置于頂棚或墻面上,根據《應急疏散》的要求,備用照明可與正常照明燈具合用一套燈具,發生火災時保持正常照度。疏散照明設置于頂棚或墻壁,設置在距地面8m及以下的燈具應選擇A型燈具,其疏散照明低照度對于超高層建筑來說要滿足表1的要求。

     

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

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

    本項目在避難層、變配電室、消防控制室、消防水泵房、自備柴油發電機房等發生火災仍需工作、值守的區域,同時設置備用照明、疏散照明和疏散指示標志。超高層民用建筑的避難層及屋頂直升機停機坪設置備用照明。超高層建筑內消防應急照明和燈光疏散指示標志的備用電源連續供電時間不小于1.5h,消防應急照明和疏散指示系統的集中電源的蓄電池組達到使用壽命周期后標稱的剩余容量應保證放電時間滿足大于90min的持續工作時間。本項目以消防控制室示例,消防應急照明和疏散指示標志圖如圖2所示。

     

    2消防應急照明供配電系統

    2.1消防應急照明負荷等級及電源

    應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高層民用建筑,其消防應急照明主電源按一級負荷供電,在末端配電箱設自動切換裝置,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,者適用于規模較大、應急照明燈具數量種類較多的建筑物,后者適用于規模不大、應急照明燈具數量較少的建筑物。本項目采用集中電源供電方式(示意圖如圖3所示),將集中電源設置于電氣豎井中,防護等級不應低于IP33。蓄電池電源供電方式的缺點比較參見表2。

     

    圖3集中電源消防應急疏散及指示系統配電示意圖 

    蓄電池電源供電方式缺點比較表2

    蓄電池電源

    供電方式

    缺點

    集中電源

    燈具自帶

    蓄電池

    電源集中,方便維護

    檢修及管理,維護成

    本較低_

    投資高,電池故障損壞對系

    統影響較大-

    燈具增減方便,咆池

    損壞影響面小,主電

    蓄電池分散,安裝檢修不

    便,持續應急時間受蓄電池

    源線路故障無影響_

    容量限制,維護成本商.

    2.2消防應急照明配電系統

    本項目消防應急照明和疏散指示系統按照如下原則劃分配電回路:(1)配電回路按防火分區、同--防火分區的樓層設置配電回路:(2)防煙樓梯間室及合用室內設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、室外疏散樓梯單獨設置配電回路:(4)避難層和避難層連接的下行樓梯間單獨設置配電回路:(5)配電室、消防控制室、消防水泵房、自備發電機房等發生火災時仍需工作、值守的場所和相關疏散通道由單獨設置配電回路口。

    3消防應急照明控制方式

    消防應急照明和疏散指示系統分為集中控制型系統和非集中控制系統,設有消防控制室的場所采用集中控制系統”。本超高層項目消防控制室設在首層,設計采用集中控制型系統。下文即以集中控制型消防應急照明和疏散指示系統為主探討該系統通信方式及控制方式。

    3.1通信方式

    集中控制型系統應急照明控制器與集中電源的通信方式分為環形通信方式和樹形通信方式,其控制系統圖如圖4-5所示,這兩種通信方式的缺點見表3。

     

    圖4環形通信方式集中控制型系統

     

    圖5樹形通信方式集中控制型系統

    集中控制

    環形:

    樹形

    系統形式

    可靠性

     

    較高

    施工

    線路長度較長

    方便增減設備

    成本

    相對較低

    適用范囤

    適用于規模較大,對可靠

    性要求較高的建筑物

    規模較小,單層

    面積小的建筑物

    鑒于超高層建筑疏散難度大,對系統可靠性要求高,所以本項目設計采用環形通信方式,系統圖如圖6所示。

    3.2消防應急照明聯動控制

    消防應急照明和疏散指示系統控制分為火災狀態下聯動控制方式及非火災狀態下聯動控制方式。

     

     

    圖6消防應急照明和疏散指示系統系統圖

    當確認火災發生時,由火災報警控制器或火災報警控制器(聯動型)的火災報警輸出型號作為系統自動應急啟動的觸發信號。應急照明控制器接收到火災報警控制器的火災報警輸出信號后,控制所有非持續照明燈的光源應急點亮,持續型燈具的光源由節點點亮模式轉入應急點亮模式,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后,自動轉入蓄電池電源輸出,A型應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后,自動切斷主電源輸出??刂艬型集中電源轉入蓄電池電源輸出、B型應急照明配電箱切斷主電源輸出。

    在非火災狀態下,當系統主電源斷電后,集中電源或應急照明配電箱應連鎖應急照明燈點亮,點亮時間不應超過0.5h,為了保障在此期間突發火災能夠給系統留有足夠的火災應急照明時間,當應急燈點亮超過0.5h后,應連鎖光源熄滅;當系統主電源恢復后,應急照明燈具連鎖恢復原工作狀態。非火災狀態下消防應急疏散及指示系統控制流程圖如圖7所示。

     

    注:T:持續時間

    圖7非火災狀態下消防應急疏散及指示系統控制流程圖

    在火災狀態下,當超高層的任意防火分區或樓層的正常照明斷電后,該防火分區的集中電源應連鎖應急照明燈具點亮;當該區域正常照明電源恢復后,應急照明燈具連鎖恢復原工作狀態。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,當某區域普通照明配電箱斷路器非人為斷開時,該區域集中電源或應急照明配電箱連鎖控制其配接的應急燈具轉入應急點亮模式?;馂臓顟B下消防應急疏散及指示系統控制流程圖如圖8所示。

     

    圖8火災狀態下消防應急疏散及指示系統控制流程圖

    A型集中電源或A型應急照明配電箱在主電源斷電情況下由主電源供電轉入蓄電池電源供電,即A型燈具供電電源與是否為火災狀態無關;B型集中電源或B型應急照明配電箱在火災狀態下由主電源轉入蓄電池電源供電,而B型燈具無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,水系統滅火時仍然存在安全隱患。

    4安科瑞智能照明及疏散系統功能及選型

    4.1系統簡介

    消防應急照明和疏散指示系統配合火災報警控制器的使用,在火災時刻,能夠準確給出好的疏散路徑指示,智能打開消防應急標志燈的指示方向以及應急照明燈,幫助建筑內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,為各商家擔心的安全問題解決了后顧之憂。該系統主要應用于機場、軌道交通、隧道、客運樞紐、醫院、學校、體育館、展覽館、酒店、好的商業樓盤等場所。

    安科瑞的智能疏散系統三層網絡結構。一層:智能疏散主機;二層:區域應急照明配電箱;三層:疏散指示標志燈具,其具體結構形式如圖1所示。

     

    圖1智能消防應急疏散系統圖

     

    智能疏散系統主機主機由交互式操作軟件支持,實時解析底層設備的工作狀態,接收來自消防報警系統的火警聯動信號。在日常維護過程中聲光報警顯示各種設備故障信息,具備日志的查詢、記錄、打印功能;在火災發生時,根據火災聯動信號選擇相應的應急預案,啟動各類應急疏散指示燈。

    區域應急照明配電箱作為系統內為燈具供電的供配電裝置,同時具備接受主機的巡檢控制、供電回路的電氣隔離、回路智能控制、回路信號匯集,加快主機對底層燈具的巡檢速度,降低信號干擾,改善通信質量等功能。

    疏散指示標志燈具,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,主要設置于防火分區的安全出等處。集中電源集中控制型應急照明燈具,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產品選型表

    控制器和集中電源選型表

    控制器

    名稱

    型號

    圖片

    輸入電源

    輸出電源

    應急照明控制器

    A-C-A100

     

    AC220V(85%-110%)/50Hz

     

    應急照明控制器

    A-C-A100/B3

     

    AC220V(85%-110%)/50Hz

     

    集中電源

    應急照明集中電源

    A-D-0.5KVA-A200

     

    AC220V(85%-110%)/50Hz

    DC36V,0.5KVA

    應急照明集中電源

    A-D-0.3KVA-A200FP

     

    AC220V(85%-110%)/50Hz

    DC36V,0.3KVA

    應急照明集中電源

    A-D-0.5KVA-A200FP

    AC220V(85%-110%)/50Hz

    DC36V,0.5KVA

    應急照明集中電源

    A-D-0.65KVA-A200FP

    AC220V(85%-110%)/50Hz

    DC36V,0.65KVA

     

        

    分配電裝置

    應急照明分配電裝置

    A-FP-A300

     

    DC36V

    DC36V,0.5KVA

    應急照明分配電裝置

    A-FP-A310(0.2/36)

    AC220V

    DC36V,200W

    應急照明分配電裝置

    A-FP-A310(0.6/36)

    AC220V

    DC36V,500W

    應急照明分配電裝置

    A-FP-A310(36)

    DC36V

    DC36V,500W

     

    燈具選型表

    名稱

    型號

    內容

    圖片

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-2LROEⅡ1W-A430

    雙面安全出口

    材質:鋁制

     

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-2LROEⅡ1W-A430

    雙面雙向指示

    材質:鋁制

     

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-2LROEⅡ1W-A430

    雙面左向指示

    材質:鋁制

     

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-1LROEⅡ1W-A431

    壁掛安全出口

    材質:鋁制

     

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-1LROEⅡ1W-A431

    壁掛雙向指示

    材質:鋁制

     

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-1LROEⅡ1W-A431

    壁掛右向指示

    材質:鋁制

     

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-1LROEⅡ1W-A431

    壁掛左向指示

    材質:鋁制

     

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-LREⅠ1W-A503LR

    地埋雙向指示

    材質:不銹鋼

     

    集中電源集中控制型消防應急標志燈具

    A-BLJC-LEⅠ1W-A503L

    地埋左向指示

    材質:不銹鋼

     

    集中電源集中控制型應急照明燈具

    A-ZFJC-E3W-A630B

    壁掛照明燈

     

    集中電源集中控制型應急照明燈具

    A-ZFJC-E5W-A630B

    壁掛照明燈

     

    集中電源集中控制型應急照明燈具

    A-ZFJC-E3W-A631

    嵌頂照明燈

     

    集中電源集中控制型應急照明燈具

    A-ZFJC-E6W-A631

    嵌頂照明燈

    集中電源集中控制型應急照明燈具

    A-ZFJC-E9W-A631

    嵌頂照明燈

    集中電源集中控制型應急照明燈具

    A-ZFJC-E3W-A603

    吸頂照明燈

     

    5結束語

    超高層建筑發生火災時,人員的疏散是首要任務,合理的應急照明和疏散指示系統極為重要。但值得注意的是,消防應急照明和疏散指示系統只是保證此類建筑安全的一方面,此類建筑消防安全方面還存在其他問題,如不斷改造裝修施工帶來的消防安全隱患、安全疏散通道被占用、疏于管理消防設施年久失修、機電各消防系統維護不到位等。因此,在合理設計的基礎上建立健全完備的消防安全管理措施,才能進一步在建筑使用過程中,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

    [1]王曉華超高層建筑防火疏散設計的探討[D] .湖南大學,2007.

    [2]CB51309-2018消防應急照明和疏散指示系統技術標準[S] .北京:中國計劃出版社,2019.

    [3] CB 50016-2014建筑設計防火規范(2018版)的北京:中國計劃出版社,2014

    [4] 劉 霄, 白志艷.超高層建筑消防應急照明和疏散指示系統設計探討

    [5] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06月版

    [6]安科瑞消防應急照明和疏散指示系統/防火門監控系統/消防設備電源監控系統/電氣火災監控系統選型手冊.2019.7月.

     

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