劉 霄， 白志艷

(中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100048)

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)師來說，通過應(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[1]，最大限度地降低火災(zāi)帶來的危害。

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[2]，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[3]。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132 361m2，其中地上面積為 91 859m2，地下建筑面積為 40 502m2。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，消防應(yīng)急燈具可以分為A類燈具及B類燈具，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DC 36V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DC 36V或AC 36V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)GJ 32-2016《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)能保持視覺連續(xù)的燈光和蓄光疏散指示標(biāo)志[6]。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)GB 51309-2018《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。

一般來說，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，其疏散照明最低照度對(duì)于超高層建筑來說要滿足表1的要求。

超高層建筑疏散照明地面水平最低照度表 表1

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)置于樓梯間前室出入口上方、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(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[2]。

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上方設(shè)置明顯的火災(zāi)禁入標(biāo)志[3]。

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[4]。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。

圖2 消防控制室應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志圖

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高層民用建筑[3]，其消防應(yīng)急照明主電源按一級(jí)負(fù)荷供電[4]，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[2]，前者適用于規(guī)模較大、應(yīng)急照明燈具數(shù)量種類較多的建筑物，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優(yōu)缺點(diǎn)比較參見表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

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)、同一防火分區(qū)的樓層設(shè)置配電回路；(2)防煙樓梯間前室及合用前室內(nèi)設(shè)置的燈具由前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[2]。

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)[2]。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，這兩種通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)見表3。

圖4 環(huán)形通信方式集中控制型系統(tǒng)

圖5 樹形通信方式集中控制型系統(tǒng)

表3

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。

圖6 消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)系統(tǒng)圖

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。

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?？刂艬型集中電源轉(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。

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/O模塊，當(dāng)某區(qū)域普通照明配電箱斷路器非人為斷開時(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?；馂?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。

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(tǒng)滅火時(shí)仍然存在安全隱患。

4 結(jié)束語

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