智能消防疏散应急照明系统的设计与应用
安科瑞 华楠
摘 要：现代建筑内部空间结构日渐复杂袁建筑功能增多袁一旦发生火灾事故袁将给人员疏散逃生带来较大难度袁因此电气系 统应配备完善的消防应急照明系统袁提高火灾风险应对能力遥 本文对此分析建筑电气智能消防应急照明系统的设计方案和具 体运用袁对系统设计要点进行总结袁用以构建完善的智能消防应急照明系统设计理论体系袁供相关人员借鉴参考遥。
关键词：消防应急照明系统；智能化；建筑安全
0 引言
传统消防照明系统虽然能够发挥一定的应急、指引功能，但其自动化、智能化水平不高，无法对建筑火灾发生位置做准确定位，且后期检修难度大，无法满足建筑安全的需求。智能 消防应急照明系统大大地弥补了传统消防照明系统不足，能 够与其他消防应急模块相配合，较大限度发挥现场照明、引导功能。为促使该系统进一步普及，需要对其设计要点作总结分析。
1 智能消防应急照明系统设计
1.1 整体架构
智能消防应急照明系统架构分三个层级，分别为控制层、配电层和终端层。控制层主要硬件为安装在建筑消防控制室内的应急照明控制器，负责对电源、配电装置、应急照明灯具 等进行集中或个别调控。配电层的设计首先是建筑智能消防应急照明系统的供电线路需求，然后进行电源的集中设计。终端层指的是各类应急照明灯具，依照相关规范要求，建筑内部 各安全出口、疏散通道、封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、人员密集场所等处均应安装相应的应急照明灯具。例如，疏散照明灯吸顶安装或装设在距地面2.5m左右高的墙面上；在安全出口处，安全出口标志灯一般安装在门头上10cm左右；在疏散通道中，疏散指示标志灯具则安装在距地面0.2~1m左右高的墙面上。
1.2 设计要点
1.2.1 系统智能设计
智能化设计是智能消防应急照明系统设计的要点，其各项先进功能能否实现均与智能化设计有关。智能化设计将应急照明系统与建筑电气消防系统设计统一为整体，融入物联网技术、智能传感设备、温度控制芯片等，建立应急照明系统控制中心，能够对整个系统的运行状态做实时监管和智能化调控。
1.2.2 供电线路设计
供电线路则保证了智能消防应急照明系统的连续、稳定运行，在火灾风险突发后，供电线路依然能为应急照明系统提供稳定的电能功能，使照明系统顺利发挥自身作用，指引建筑 内部人员安全撤离。
在设计过程中电线电缆的选择非常关键，根据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB 51309—2018）第3.5.4条规定，集中控制型系统中，除地面设置的灯具外，系统的配电 线路应选择耐火线缆，系统的通信线路应选择耐火线缆或耐火光纤。应急照明系统的配电线路暗敷时，应穿管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不少于30 mm；明敷时（包括敷设在吊顶内），应穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护，金属导管或封闭式金属槽盒应采取防火保护措施。
1.2.3 通信模块设计
通信模块设计实现了智能消防应急照明系统与整个建筑 消防系统之间的联动。火灾发生后，火灾报警系统短时间将火灾信息传输至消防控制中心，消防控制中心对建筑消防设 备各模块的运行状态做实时监督和调整，使各模块之间能够相互配合，扑救初期火灾，并指引现场人员安全、有序撤离。通 信模块的加入使得消防信息的传输效率大幅提升，可避免因信息不对称而导致的消防系统联动程度不足、部分模块失效 的问题，从而确保建筑消防安全。
1.2.4 通信模块设计
依照 《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB51309—2018）的要求，智能消防应急照明系统终端照明设备要具备瞬时启动的功能，可通过控制中心被远程调控，其中 高危建筑场所应急照明灯具的应急启动时长不应超过 0.25 s，其他建筑则不应超过5s。照明设备选型时，多采用节能光源LED灯，光源的色温不应低于2 700 K。终端照明设备的安装 方式包括悬挂式、嵌墙式、地埋式等，其中，嵌墙式和地埋式的照明设备应配备预埋盒，并具备较强的防水性、耐磨性，其防护等级不应低于IP54，以确保此类灯具在外力作用下维持相 对稳定，延长使用寿命。 目前市面上常见应急照明灯具的额定电压多为24 V或36 V。其中，散照照明灯的功率应控制在5~10 W，标志灯的功率应控制在 1~3 W，以合理降低应急照明系统运行功耗。
1.3 功能实现
1.3.1 应急疏散
应急疏散是电气智能消防应急照明系统的基本功能。在突发火灾事故后，建筑电气消防系统会对火灾源头、扩散区域做准确测量，结合建筑平面图，尽可能多采集火灾事故信息，如空气温度、粉尘含量、人员密度等。根据分析结果，对应急照明系统的运行状态做合理调控，利用照明灯具规划、指示合适的逃生路线，确保建筑内部人员能够及时、安全撤离。
1.3.2 消防联动
现代建筑内部空间结构及建筑功能构成非常复杂，依靠单一的消防应急系统很难发挥足够的安全保障作用，整个电气消防系统联动非常关键。智能消防应急照明系统既独立存在，又与整个消防系统之间建立可靠的联动关系，在发生火灾后，消防联动系统接收有关信息，结合信息分析结果，规划出合适逃的生路线，并向各个消防模块下达动作指令。智能消防应急 照明系统同时设计手动模式，确保系统发生局部故障后，能够通过手动方式启动联动系统。
1.3.3 故障诊断
智能消防应急照明系统还可实现故障诊断功能，若系统中出现短路、线路受损等问题，控制中心会接收到电流异常信号，借助电路中安装的自动控制器，可完成故障位置判断和类 型识别，指导系统维护人员及时找出故障源头并进行处理。
2 智能消防应急照明系统应用
2.1 系统应用原理
智能消防应急照明系统采用集中控制方式，疏散照明灯和疏散指示标志灯覆盖建筑内全部疏散线路及疏散口、安全出口。在日常状态下，应急照明控制器负责调整疏散照明灯和 标志灯的运行状态，并将采集到的状态信息实时传输至消防控制中心，确保应急照明系统始终处于正常可用状态。发生火灾后，报警信息短时间传输至控制器，控制器结合数据库历 史信息及接收到的火灾发生情况信息，规划出合适的逃生路线，并对应急照明灯具的运行状态进行调整。调整后，疏散指示标志灯朝向安全逃生出口方向闪烁，指引建筑内部人员有序撤离。 若在撤离过程中，建筑内火情发生新的变化，控制器也能及时做出反应，重新调整逃生路线。
2.2系统应用案例
2.2.1 项目概况
某高层综合楼建筑面积 25 223.25平米，地上 22 层和地下2 层，建筑高度 90 米。1~3 层为电信营业厅及商业营业厅，4~22 层为办公室，该项目竣工后将有大量企业入驻，人员活动密集、流动性强，建筑内部空间结构相对复杂，因此配备电气智能消防系统，本文主要对其电气智能应急照明系统的设计方案进行介绍。
2.2.2 系统设计
（1）灯具设计
该综合楼为高层一类公共建筑，其层高低于8 米，因此应急照明灯具使用 A 型，即额定电压为24 V或36 V的应急照明灯具。依照相关规范的要求，若方向标志灯的标志面与疏 散方向平行，灯具间距不应大于10米；若安全出口在疏散走道侧边时，则需在疏散走道上方增设指向安全出口的方向标志灯。建筑各楼层楼梯间内均安装应急照明灯具，若为封闭式 楼梯间或防烟楼梯间，将照明灯具设计为单独回路，若为敞开式，则将灯具就近接入楼层回路。
（2）设备选型
该项目中电源选择上，使用 24 V 的直流集中电源，因此 应急照明灯具均为 24 V。集中电源安装在消防控制室、配电 间、电气竖井等位置；消防控制室内集中电源的功率不大于 5 kW，电气竖井中集中电源的功率不大于 1 kW；集中电源的输出回路不超过 8 路，具体接线如图 1 所示。在电气竖井位 置，接入同一集中电源的归属于不同楼层的应急灯具不超过 8 个，使用通信线缆，将集中电源连接到应急照明控制器上。
图 1 应急照明系统集中电源接线
2.2.3 设计评估
基于以上设计，该综合楼项目智能应急照明系统在发生火灾事故后，应急照明灯具与消防控制中心之间形成了消防信号通信、联动，由应急照明控制器启动照明灯，而标志灯则为常亮状态。在项目竣工后的多次消防演习中，智能应急照明系统在启动时间、逃生路线规划等方面均表现突出，取得良好的演习效果，能够在突发火灾风险后，引导建筑内部人员安全撤离。经数据统计，几次消防演习中，智能消防应急照明灯具的平均点亮用时仅在 1.3 s 左右，为人员逃生争取更多时间。
3 安科瑞智能消防应急疏散系统的选型
3.1 安科瑞的智能疏散系统
安科瑞的智能疏散系统由三层网络结构。一层：智能疏散主机；二层：区域应急照明配电箱；三层：疏散指示标志灯具，其具体结构形式如图2所示。
图2 智能消防应急疏散系统图
智能疏散系统主机：主机由交互式操作软件支持，实时解析底层设备的工作状态，接收来自消防报警系统的火警联动信号。在日常维护过程中声光报警显示各种设备故障信息，具备日志的查询、记录、打印功能；在火灾发生时，根据火灾联动信号选择相应的应急预案，启动各类应急疏散指示灯。
区域应急照明配电箱作为系统内为灯具供电的供配电装置，同时具备接受主机的巡检控制、供电回路的电气隔离、回路智能控制、回路信号汇集，加快主机对底层灯具的巡检速度，降低信号干扰，改善通信质量等功能。
疏散指示标志灯具，集中电源集中控制型疏散指示灯为人员疏散逃生指引方向。其安装方式有壁挂式、吊挂式、地埋式三种，主要设置于防火分区的安全出口等处。集中电源集中控制型应急照明灯具，其主要为人员疏散逃生提供照明，安装方式有壁挂式、吸顶式、嵌顶式三种。
3.2 产品选型表
控制器和集中电源选型表
灯具选型表
4 结束语
智能消防应急照明系统是建筑电气消防系统的重要构成，在设计过程中，应严格依照有关技术规范的要求关注系统智能设计、供电线路设计、通信模块设计、终端照明设 计等工作，确保智能消防应急照明系统供能稳定发挥。
参考文献
<1>麻潆心，韩飞.建筑电气智能应急照明系统设计和应用
<2>范 葵.智能消防应急照明系统设计与应用研究.
<3>安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.
<4> 安科瑞消防应急照明和疏散指示系统/防火门监控系统/消防设备电源监控系统/电气火灾监控系统选型手册.2019.07版.