论文部分内容阅读
摘要：近年来, 大型公建越来越多,尤其是人员较为密集的酒店、商場和写字楼,为了在发生火灾电源故障或其它自然灾害时确保人员的安全转移以及消防和求援工作的顺利开展, 应急照明起十分关键的作用。本文结合工程实例，谈谈办公楼应急照明系统的设计。
关键词：办公楼；应急照明系统；设计
Abstract: in recent years, more and more large public, especially personnel is more intensive hotels, stores and office buildings, for in the fire power failure or other natural disasters to ensure the safety of the transfer and fire control and the work smoothly for help, emergency lighting up a very crucial role. Combining with the project examples, talk about office of emergency lighting system design.
Keywords: office buildings; Emergency lighting system; design
中图分类号： TU113.19+2 文献标识码：A文章编号：
一、工程概况
某超高层建筑总高度为160m，总建筑面积为10万余m2，地上建筑为36层高品质写字楼，地下4层，其中地下层主要为停车库及设备用房，避难层分别设于13、29层。
本超高层建筑，在设计中应用性能化安全疏散设计方法，对安全疏散时间进行必要的分析与评估，合理设置应急照明工作时间和应急电源供电时间，实现了安全疏散系统设置的科学性、有效性和经济性的良好统一。设计中采用了智能疏散逃生系统，该系统根据现场灾情和制订的疏散预案，向受灾人员实时提示灾情，指示最佳疏散逃生路径，对稳定逃生人员的情绪，最大限度缩短疏散时间，实现安全撤离有着重要作用。
二、疏散时间分析与评估
当灾害发生时，人们首先想到的就是怎样安全逃生，如何保障灾害现场人员的快速、准确、镇静地得以安全疏散，是我们设计中重点考虑的问题。由于超高层建筑面积大，水平与垂直疏散距离长，使得安全疏散时间大为延长，因此应对安全疏散时间进行必要的能化分析。
1、疏散所需时间计算
通常情况下疏散所需时间由疏散开始时间和疏散行动时间二者之和确定，其中疏散开始时间包括火灾探测报警时间和人员准备疏散时间;疏散行动时间包括疏散步行时间和疏散出口时间。
1）全楼疏散开始时间
（1）
式中： 全楼疏散开始时间(min)； 最大防火分区建筑面积(m2)； 人员状态系数，取值3min。
2)疏散步行时间
（2）
式中： 疏散步行时间(min)； 步行水平最长距离(m)； 步行楼梯最长距离(m)； 水平步行速度(m/min)； 楼梯下行速度(m/min)
3)疏散出口时间
（3）
式中： 疏散出口时间(min)； P建筑物内人员密度（人/m2）；A建筑物总建筑面积（m2）；N出口有效疏散系数（人/min.m）；B出口有效宽度（m）。
4)疏散所需时间
t（4）
通过以上分析计算得到的疏散所需时间值作为确定本工程应急照明工作时间的指导参数及基础条件，保证在建筑物内所有人员安全疏散完成前其疏散照明及疏散指示标志系统的可靠有效性，使逃生人员不会在伸手不见五指的逃生环境中丧失逃生意志、迷失逃生方向。
三、应急照明系统的设置要求
应急照明系统是超高层建筑防火设计的重要组成部分，在进行超高层建筑应急照明系统设计时，应以安全可靠、技术先进、经济实用为主要原则。
1、应急照明系统一般由三类功能组成
1)由消防应急工作照明灯组成的备用照明功能系统，为灭火及救援人员而设置。一般设置在发电配电房、消防泵房、消防控制中心、防排烟机房、通讯中心、避难层及直升机停机坪等火灾时需要继续工作的重要场所。
2)由消防应急疏散照明灯组成的消防疏散照明功能系统，为人员疏散时提供必需的照度而设置。一般设置于公共疏散通道、电梯前室、疏散楼梯间及防烟楼梯间前室等场所。
3)由应急疏散指示标志灯组成的疏散指示标志系统，为人员疏散提供明确引导方向及途径。一般安装于公共疏散通道、避难层、疏散楼梯间及安全出口等处。
2、应急照明灯具设置要求
备用照明灯具一般设置于墙面或顶棚上，其应急工作时间不应低于180min(避难层、直升机停机坪应急工作时间不低于60min)，并满足正常工作照度要求；消防疏散照明灯具一般设置于墙面或顶棚上，其应急工作时间不低于30min，照度不低于5lx；安全出口标志灯具一般设置于安全出口上方，疏散指示标志灯具一般设置于疏散通道及转角处距地面lm以下的墙面上或地面上，其应急工作时间不低于30min，标志灯主标界面表面亮度不低于15cd/m2、不高于300cd/m2。
在此特别说明的是，根据规范要求，应按不同观察距离，确定疏散指示标志灯的尺寸要；疏散指示标志灯安装在不同的场所，如地下、人防工程、袋型通道、普通通道、通道转角处等，则有不同的间距要求；应急照明灯应采用应急时能够迅速点亮的光源，并带玻璃罩保护;这些要求往往在设计中被忽视，应引起设计者的充分注意。
四、疏散照明系统的供电与控制
本工程中应急照明负荷为一级负荷，电源由市政双电源供电，采用专用回路双电源供电，并在末端配电装置处设置自动切换装置，另设分散设置的EPS电源，作为应急照明等的应急供电电源。
消防联动控制系统实现对备用照明及疏散照明系统的监视及控制。疏散指示标志系统则采用智能疏散逃生系统，该系统采用开放的数据接口和通讯协议与FMS系统联接，根据EMS火灾报警信息，对通道内的疏散灯指示路径进行优化调整，通过语音、方向可调、视觉连续等引导方式，实现快捷的避烟疏散逃生。
1、供配电线缆的选型
火灾造成人类死亡的一个重要原因是火焰烟雾中毒所致的窒息。火灾烟雾中含有大量的一氧化碳及塑料化纤燃烧产生的含氯、苯等有害物质的气体，火焰又可造成呼吸道灼伤及喉头水肿，这些因素足可使浓烟中的被困者在3～5min内中毒窒息身亡。因此在超高层建筑设计中对一般负荷配电应选用阻燃型低烟无卤环保电缆(电线)，对消防或重要负荷配电应选用矿物绝缘防火电力电缆，以尽量减少因电缆绝缘及护套的燃烧引起的烟雾及有毒气体对人员造成的伤害，为大楼内的人员疏散争取更多的逃生时间。同时也保证火灾中消防设备的供电连续可靠性。
现行国家规范已对应急照明做出了详尽的要求，在此不做过多的赘述。
五、智能疏散逃生系统
1、智能疏散逃生系统简介
该系统是基于当代计算机通讯技术开发的新产品，它有着传统的单灯型应急灯无法比拟的优越性能。智能疏散逃生系统重构高层建筑疏散体系，在现代建筑中有着广阔的应用前景。系统由设于消防控制中心的中央主机、中心接人器、智能区域集控应急照明配电箱、区域汇集单元、回路控制模块、智能应急照明灯具和智能疏散应急标志灯具组成。中央主机与智能区域集控应急照明配电箱之间采用总线通讯拓扑结构。智能应急照明灯具和智能疏散应急标志灯具均具有独立地址，采用LED光源，具有日常故障巡检功能。
2、智能疏散逃生系统的自检测功能
.监测主机备用电源故障
.监测主机光源故障
.监测主机电压回路欠压状态
.监测灯具蓄电池故障
.监测灯具光源故障
.监测灯具应急回路欠压状态
系统的日常设备故障维护功能很好的解决了传
统消防疏散指示标志灯具日常巡检、维护困难的问
题，确保系统正常可靠运行。
3、智能疏散逃生系统的人性化功能
3.1语音功能
消防应急灯具系统中的出口标志灯引人语音功能，平常语音不开启，火灾时，根据出口安全与否开启、关闭语音功能。研究表明在火灾中，烟雾蔓延直接影响能见度，即便是少量烟雾，人的可视距离只能在4m之内，而在浓烟中人的可视距离只能达到lm。此外，出口标志通常安装在距地2.1m～2.7m的高度(正处于浓烟层)，此时不到出口lm之内，无法看到出口灯具，高位疏散标志(无论是文字还是图形)流于摆设，可见高位标志对处于火场中人员的逃生作用微乎其微。
实践表明在出口标志灯中引人语音功能能显著提高疏散时间(提70%)和疏散路径的明确性(提高32%)。用耳朵听出安全通道不外乎是最好的解决方式。国家标准也对此做出了要求描述。
3.2消防应急灯具频闪功能
集中控制型消防应急灯具系统中所有灯具类型引人频闪功能，平时光源常亮，火灾时，灯具自动转人频闪功能。在火灾中，浓烟中的频闪功能显著提高灯具光源的能见度。
3.3消防应急灯具方向可调功能
集中控制型消防应急灯具系统中的方向指示灯引人方向可调功能，平时就近指向安全出口，火灾时，根据火灾报警信息对方向指示灯具进行指示方向的优化调整。
3.4消防应急灯具导向光流功能
集中控制型消防應急灯具系统中引人光流灯具，平时光流不开启，火灾时，根据通道、出口安全与否开启光流功能，同时选择光流指示方向。
系统的火灾应急功能在火灾发生时动态“安全引导”人员疏散，而非以往“就近引导”的静态引导方式。系统具备不同功能的消防疏散指示标志灯，结合频闪、语音、双向可调型、视觉连续型标志灯等，从逃生人员的视觉、听觉等感观上进行强调，使逃生人员能在火场中“更安全、准确、迅速”的逃生。
4、智能疏散逃生系统与传统疏散灯具引导功能对比
表1智能疏散逃生系统与传统疏散灯具引导功能比较
对比项目 智能疏散逃生系统 传统疏散灯具
语音提示功能 有，防火分区末端出口如果是安全的，没有火灾和烟雾的威胁，语音灯具以76-115dB播送语音，火灾现场的逃生人员能更为容易地辨识安全出口。此外语音对烟雾具有更强的穿透力，火灾时，减轻烟雾对出口灯具作用的影响。 无语音提示
功能
方向可调功能 有，根据火灾情况改变逃生疏散方向，有效地规避火灾烟雾危险区域。 无语音提示功能
频闪功能 有，根据火灾情况改变逃生疏散方向，有效地规避火灾烟雾危险区域。 指示方向不变
灭灯功能 有，所有灯具均具有频闪功能，对烟雾的穿透力强，有利于在烟雾弥漫的火灾场所一目了然看到疏散指示灯且。 静态显示
与FAS
联动功能 育，根据火灾情况对出口灯具进行灭灯操作，有效池规避火灾烟雾危险出口。 无单灯操作功能
消防预案 有，实现火灾动态逃生，根据FAS系统的火警信息，调整疏散指示方向。 只可与FAS联动，实现开关功能
改变逃生路径 有，根据建筑物结构制定消防预案，火灾时根据火警信息选择相应的预案。 无法实现此功能
远程管理网络 可将位于全国各地的所有智能疏散逃生系统项目集成在同一个服务平台上，做到实时监管实时维护。 无此功能
5、可实施搭建疏散逃生系统远程管理网络平台
疏散逃生系统远程管理网络是基于智能疏散逃生系统之上的售后服务平台，该远程管理网络平台解决了智能疏散逃生系统应用于项目上后维护和监管的众多问题，将位于全国各地的所有智能疏散逃生系统项目集成在同一个服务平台上，做到实时监管、实时维护。是疏散逃生设备维护滞后问题的行之有效的解决方法。
图1 智能疏散逃生系统远程管理网络拓扑图
如上所述，智能疏散逃生系统可根据对火灾现场烟、火分布情况的分析，为现场人员疏散指示最佳疏散路径，最大限度的为现场逃生人员缩短疏散时间、指示安全路径，提供安全保障。 智能灯光疏散指示系统虽有着如此的优越性能，但由于其价格昂贵，极大的限制了它的使用范围。目前多应用于火灾危险性大、逃生路线相对复杂和困难的大型建筑中，出于经济考虑，普通的民用建筑尚不具备应用条件。
六、结束语
在超高层建筑的设计中还有许多可研究、可探讨的课题，满足规范要求仅仅是对设计者的基本要求，一个设计项目的优劣，取决于当时科学技术的发展水平、设计者的设计经验、设计能力等诸多因素。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：办公楼；应急照明系统；设计
Abstract: in recent years, more and more large public, especially personnel is more intensive hotels, stores and office buildings, for in the fire power failure or other natural disasters to ensure the safety of the transfer and fire control and the work smoothly for help, emergency lighting up a very crucial role. Combining with the project examples, talk about office of emergency lighting system design.
Keywords: office buildings; Emergency lighting system; design
中图分类号： TU113.19+2 文献标识码：A文章编号：
一、工程概况
某超高层建筑总高度为160m，总建筑面积为10万余m2，地上建筑为36层高品质写字楼，地下4层，其中地下层主要为停车库及设备用房，避难层分别设于13、29层。
本超高层建筑，在设计中应用性能化安全疏散设计方法，对安全疏散时间进行必要的分析与评估，合理设置应急照明工作时间和应急电源供电时间，实现了安全疏散系统设置的科学性、有效性和经济性的良好统一。设计中采用了智能疏散逃生系统，该系统根据现场灾情和制订的疏散预案，向受灾人员实时提示灾情，指示最佳疏散逃生路径，对稳定逃生人员的情绪，最大限度缩短疏散时间，实现安全撤离有着重要作用。
二、疏散时间分析与评估
当灾害发生时，人们首先想到的就是怎样安全逃生，如何保障灾害现场人员的快速、准确、镇静地得以安全疏散，是我们设计中重点考虑的问题。由于超高层建筑面积大，水平与垂直疏散距离长，使得安全疏散时间大为延长，因此应对安全疏散时间进行必要的能化分析。
1、疏散所需时间计算
通常情况下疏散所需时间由疏散开始时间和疏散行动时间二者之和确定，其中疏散开始时间包括火灾探测报警时间和人员准备疏散时间;疏散行动时间包括疏散步行时间和疏散出口时间。
1）全楼疏散开始时间
（1）
式中： 全楼疏散开始时间(min)； 最大防火分区建筑面积(m2)； 人员状态系数，取值3min。
2)疏散步行时间
（2）
式中： 疏散步行时间(min)； 步行水平最长距离(m)； 步行楼梯最长距离(m)； 水平步行速度(m/min)； 楼梯下行速度(m/min)
3)疏散出口时间
（3）
式中： 疏散出口时间(min)； P建筑物内人员密度（人/m2）；A建筑物总建筑面积（m2）；N出口有效疏散系数（人/min.m）；B出口有效宽度（m）。
4)疏散所需时间
t（4）
通过以上分析计算得到的疏散所需时间值作为确定本工程应急照明工作时间的指导参数及基础条件，保证在建筑物内所有人员安全疏散完成前其疏散照明及疏散指示标志系统的可靠有效性，使逃生人员不会在伸手不见五指的逃生环境中丧失逃生意志、迷失逃生方向。
三、应急照明系统的设置要求
应急照明系统是超高层建筑防火设计的重要组成部分，在进行超高层建筑应急照明系统设计时，应以安全可靠、技术先进、经济实用为主要原则。
1、应急照明系统一般由三类功能组成
1)由消防应急工作照明灯组成的备用照明功能系统，为灭火及救援人员而设置。一般设置在发电配电房、消防泵房、消防控制中心、防排烟机房、通讯中心、避难层及直升机停机坪等火灾时需要继续工作的重要场所。
2)由消防应急疏散照明灯组成的消防疏散照明功能系统，为人员疏散时提供必需的照度而设置。一般设置于公共疏散通道、电梯前室、疏散楼梯间及防烟楼梯间前室等场所。
3)由应急疏散指示标志灯组成的疏散指示标志系统，为人员疏散提供明确引导方向及途径。一般安装于公共疏散通道、避难层、疏散楼梯间及安全出口等处。
2、应急照明灯具设置要求
备用照明灯具一般设置于墙面或顶棚上，其应急工作时间不应低于180min(避难层、直升机停机坪应急工作时间不低于60min)，并满足正常工作照度要求；消防疏散照明灯具一般设置于墙面或顶棚上，其应急工作时间不低于30min，照度不低于5lx；安全出口标志灯具一般设置于安全出口上方，疏散指示标志灯具一般设置于疏散通道及转角处距地面lm以下的墙面上或地面上，其应急工作时间不低于30min，标志灯主标界面表面亮度不低于15cd/m2、不高于300cd/m2。
在此特别说明的是，根据规范要求，应按不同观察距离，确定疏散指示标志灯的尺寸要；疏散指示标志灯安装在不同的场所，如地下、人防工程、袋型通道、普通通道、通道转角处等，则有不同的间距要求；应急照明灯应采用应急时能够迅速点亮的光源，并带玻璃罩保护;这些要求往往在设计中被忽视，应引起设计者的充分注意。
四、疏散照明系统的供电与控制
本工程中应急照明负荷为一级负荷，电源由市政双电源供电，采用专用回路双电源供电，并在末端配电装置处设置自动切换装置，另设分散设置的EPS电源，作为应急照明等的应急供电电源。
消防联动控制系统实现对备用照明及疏散照明系统的监视及控制。疏散指示标志系统则采用智能疏散逃生系统，该系统采用开放的数据接口和通讯协议与FMS系统联接，根据EMS火灾报警信息，对通道内的疏散灯指示路径进行优化调整，通过语音、方向可调、视觉连续等引导方式，实现快捷的避烟疏散逃生。
1、供配电线缆的选型
火灾造成人类死亡的一个重要原因是火焰烟雾中毒所致的窒息。火灾烟雾中含有大量的一氧化碳及塑料化纤燃烧产生的含氯、苯等有害物质的气体，火焰又可造成呼吸道灼伤及喉头水肿，这些因素足可使浓烟中的被困者在3～5min内中毒窒息身亡。因此在超高层建筑设计中对一般负荷配电应选用阻燃型低烟无卤环保电缆(电线)，对消防或重要负荷配电应选用矿物绝缘防火电力电缆，以尽量减少因电缆绝缘及护套的燃烧引起的烟雾及有毒气体对人员造成的伤害，为大楼内的人员疏散争取更多的逃生时间。同时也保证火灾中消防设备的供电连续可靠性。
现行国家规范已对应急照明做出了详尽的要求，在此不做过多的赘述。
五、智能疏散逃生系统
1、智能疏散逃生系统简介
该系统是基于当代计算机通讯技术开发的新产品，它有着传统的单灯型应急灯无法比拟的优越性能。智能疏散逃生系统重构高层建筑疏散体系，在现代建筑中有着广阔的应用前景。系统由设于消防控制中心的中央主机、中心接人器、智能区域集控应急照明配电箱、区域汇集单元、回路控制模块、智能应急照明灯具和智能疏散应急标志灯具组成。中央主机与智能区域集控应急照明配电箱之间采用总线通讯拓扑结构。智能应急照明灯具和智能疏散应急标志灯具均具有独立地址，采用LED光源，具有日常故障巡检功能。
2、智能疏散逃生系统的自检测功能
.监测主机备用电源故障
.监测主机光源故障
.监测主机电压回路欠压状态
.监测灯具蓄电池故障
.监测灯具光源故障
.监测灯具应急回路欠压状态
系统的日常设备故障维护功能很好的解决了传
统消防疏散指示标志灯具日常巡检、维护困难的问
题，确保系统正常可靠运行。
3、智能疏散逃生系统的人性化功能
3.1语音功能
消防应急灯具系统中的出口标志灯引人语音功能，平常语音不开启，火灾时，根据出口安全与否开启、关闭语音功能。研究表明在火灾中，烟雾蔓延直接影响能见度，即便是少量烟雾，人的可视距离只能在4m之内，而在浓烟中人的可视距离只能达到lm。此外，出口标志通常安装在距地2.1m～2.7m的高度(正处于浓烟层)，此时不到出口lm之内，无法看到出口灯具，高位疏散标志(无论是文字还是图形)流于摆设，可见高位标志对处于火场中人员的逃生作用微乎其微。
实践表明在出口标志灯中引人语音功能能显著提高疏散时间(提70%)和疏散路径的明确性(提高32%)。用耳朵听出安全通道不外乎是最好的解决方式。国家标准也对此做出了要求描述。
3.2消防应急灯具频闪功能
集中控制型消防应急灯具系统中所有灯具类型引人频闪功能，平时光源常亮，火灾时，灯具自动转人频闪功能。在火灾中，浓烟中的频闪功能显著提高灯具光源的能见度。
3.3消防应急灯具方向可调功能
集中控制型消防应急灯具系统中的方向指示灯引人方向可调功能，平时就近指向安全出口，火灾时，根据火灾报警信息对方向指示灯具进行指示方向的优化调整。
3.4消防应急灯具导向光流功能
集中控制型消防應急灯具系统中引人光流灯具，平时光流不开启，火灾时，根据通道、出口安全与否开启光流功能，同时选择光流指示方向。
系统的火灾应急功能在火灾发生时动态“安全引导”人员疏散，而非以往“就近引导”的静态引导方式。系统具备不同功能的消防疏散指示标志灯，结合频闪、语音、双向可调型、视觉连续型标志灯等，从逃生人员的视觉、听觉等感观上进行强调，使逃生人员能在火场中“更安全、准确、迅速”的逃生。
4、智能疏散逃生系统与传统疏散灯具引导功能对比
表1智能疏散逃生系统与传统疏散灯具引导功能比较
对比项目 智能疏散逃生系统 传统疏散灯具
语音提示功能 有，防火分区末端出口如果是安全的，没有火灾和烟雾的威胁，语音灯具以76-115dB播送语音，火灾现场的逃生人员能更为容易地辨识安全出口。此外语音对烟雾具有更强的穿透力，火灾时，减轻烟雾对出口灯具作用的影响。 无语音提示
功能
方向可调功能 有，根据火灾情况改变逃生疏散方向，有效地规避火灾烟雾危险区域。 无语音提示功能
频闪功能 有，根据火灾情况改变逃生疏散方向，有效地规避火灾烟雾危险区域。 指示方向不变
灭灯功能 有，所有灯具均具有频闪功能，对烟雾的穿透力强，有利于在烟雾弥漫的火灾场所一目了然看到疏散指示灯且。 静态显示
与FAS
联动功能 育，根据火灾情况对出口灯具进行灭灯操作，有效池规避火灾烟雾危险出口。 无单灯操作功能
消防预案 有，实现火灾动态逃生，根据FAS系统的火警信息，调整疏散指示方向。 只可与FAS联动，实现开关功能
改变逃生路径 有，根据建筑物结构制定消防预案，火灾时根据火警信息选择相应的预案。 无法实现此功能
远程管理网络 可将位于全国各地的所有智能疏散逃生系统项目集成在同一个服务平台上，做到实时监管实时维护。 无此功能
5、可实施搭建疏散逃生系统远程管理网络平台
疏散逃生系统远程管理网络是基于智能疏散逃生系统之上的售后服务平台，该远程管理网络平台解决了智能疏散逃生系统应用于项目上后维护和监管的众多问题，将位于全国各地的所有智能疏散逃生系统项目集成在同一个服务平台上，做到实时监管、实时维护。是疏散逃生设备维护滞后问题的行之有效的解决方法。
图1 智能疏散逃生系统远程管理网络拓扑图
如上所述，智能疏散逃生系统可根据对火灾现场烟、火分布情况的分析，为现场人员疏散指示最佳疏散路径，最大限度的为现场逃生人员缩短疏散时间、指示安全路径，提供安全保障。 智能灯光疏散指示系统虽有着如此的优越性能，但由于其价格昂贵，极大的限制了它的使用范围。目前多应用于火灾危险性大、逃生路线相对复杂和困难的大型建筑中，出于经济考虑，普通的民用建筑尚不具备应用条件。
六、结束语
在超高层建筑的设计中还有许多可研究、可探讨的课题，满足规范要求仅仅是对设计者的基本要求，一个设计项目的优劣，取决于当时科学技术的发展水平、设计者的设计经验、设计能力等诸多因素。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。