民用建筑备用照明设计及可行性分析

阎 宏

(甘肃省建筑设计研究院有限公司，兰州 730000)

随着城市现代化进程加快，各地方民用建筑如雨后春笋般兴起，相应地对建筑的正常运行及消防安全提出了更高要求。

结合国家标准《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》 GB 51309—2018(以下简称《技术标准》)、《民用建筑电气设计标准》GB 51348—2019(以下简称《民标》)对应急照明设计要求的变革，备用照明的细致划分，对现阶段设计、图审中存在的一些分歧，如柴油发电机组作为应急供电电源满足负荷分级的供电方案时，正常照明灯具是否有必要自带蓄电池来满足电源转换时间的问题。

对此，本文从实际设计角度出发，分析相关供电方案和备用照明的设置要求。

1.1 备用照明的规定

《民标》10.2.4 条、《建筑照明设计标准》GB 50034—2013(以下简称《照明标准》)3.1.2 条规定:备用照明是正常照明电源失效后，确保正常工作和活动继续进行的应急照明。

规范针对不同用途、不同场所能够确保正常工作或活动继续的备用照明照度值也相应进行了要求。

《民标》10.4.3、《照明标准》5.5.2 条对备用照明的照度值规定如下:(1)供消防作业及救援人员在火灾时继续工作场所的备用照明，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016—2014(2018版)(以下简称《建规》)的规定，此为消防备用照明；
(2)其他场所的备用照明照度值除另有规定外，应不低于该场所一般照明照度值的10%。

1.2 非消防备用照明

如表1 所示，民用建筑不同场所对备用照明的设置提出了具体要求，根据建筑性质、正常电源失电的影响程度、开展工作或活动所具备的条件等因素对备用照明的照度、供电电源的转换时间做出了规定。

如在医疗建筑、教育建筑、商店建筑、饮食建筑相关场所，当正常电源失电或故障时，备用照明照度值不低于正常照明照度值的10%、20%、50%，或相关场所房间不少于1 个灯具等，应急电源供电转换时间t按备用照明灯具设置场所分为t≤0.5 s、0.5＜t≤1.5 s、1.5＜t≤5 s 等区间。

因此，需根据工程实际供电情况，设计相应的供电方案和应急供电电源转换措施。

表1 不同场所备用照明的设置

1.3 消防备用照明

《建规》10.3.3 条规定:消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、变配电室、防排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的消防设备房应设置备用照明，其作业面的最低照度不应低于正常照明的照度值；
与《民标》10.2.3 第4 小条、《技术标准》3.8.1条规定基本一致。

《民标》13.7.15 第7 小节规定:备用照明可与疏散照明共用双电源配电箱或疏散照明配电箱。当市电满足供电要求时，不应采用蓄电池组供电；
当市电不能满足供电要求设有发电机组时，消防设备机房可设内附蓄电池的过度照明灯。

与之对应《民标》13.6.4 条规定:在机房或消防控制中心等场所设置的备用照明，当电源满足负荷分级要求时，不应采用蓄电池组供电；
《技术标准》3.8.2 条规定:备用照明灯具可采用正常照明灯具，在火灾时应保持正常的照度；
备用照明灯具应由正常照明电源和消防电源专用应急回路互投后供电。

可见相关规范均已规定消防备用照明利用正常照明灯具满足正常照明照度值的要求；
电源供电在满足负荷分级的情况下，灯具不必再装设蓄电池。

笔者将结合实际设计工作，通过以下不同供电方案和备用照明设置场所来阐述这一问题。

2.1 供电方案

相关行业规范规定了不同建筑类型的备用照明负荷分级或供电方式。

例如《商店建筑电气设计规范》JGJ 392—2016 第3.3.2 条规定:大型商店建筑营业厅的备用照明属于一级负荷；
中、小型商店建筑备用照明属于二级负荷。

《民标》3.2.7 条、《商店建筑电气设计规范》中5.2.4 条规定:大中型商业、超市营业厅的正常照明采用双重电源的两个低压回路交叉供电时，正常照明可兼做备用照明，不同电源低压母线馈线回路各带50%正常照明灯具，两组灯具互为备用作为备用照明。

而且规定一般经营场所备用照明的启动时间不应大于5 s，贵重物品区域及柜台、收银台的备用照明应单独设置，启动时间不应大于1. 5 s。因此，满足上述要求的供电方案如图1 所示。

考虑到贵重物品区域及收银台等区域备用照明需单独设置，笔者认为，该区域按照明配电箱C 供电以满足一级负荷末端配电箱处切换供电要求。

图1 备用照明配电箱供电方案一

此外，对于医疗建筑相关医疗场所类的备用照明负荷分级或供电方式，《医疗建筑电气设计规范》JGJ 312—2013 作了相关规定(表1)，且备用照明照度值不应低于一般照明照度值的50%，备用照明的启动时间不应大于5 s，重症监护室、早产儿室、血液透析室、心血管造影检查室等涉及生命安全的备用照明启动时间不应大于0.5 s。

该规范第4.2.1 条规定，二级及以上医院相关涉及患者生命安全的设备及照明用电为一级负荷中特别重要的负荷，故设置柴油发电机组作为应急保障电源。

因此，满足上述要求的供电方案如图2 所示。

图2 备用照明配电箱供电方案二

上述2 种供电方案基本适用于表1 所列的各建筑类型备用照明设置场所，既满足相关场所备用照明负荷分级，亦满足其电源供电转换时间要求，设计中仅需按要求末端配电、布置满足相应照度值的照明灯具即可。

然而，当引入第二电源条件比较苛刻时，设计均设置自备柴油发电机组作为第二电源，此时供电方案如图3 所示。

图3 备用照明配电箱供电方案三

按此方案供电系统配电时，电源转换时间达不到备用照明自恢复供电时间要求，设计人员可根据场所分情况考虑此类型供电措施。

2.2 非消防备用照明供电电源转换措施

根据建筑类型设计的供电方案为建筑供电系统确定了一、二级配电构架，相关场所备用照明电源供电转换时间达不到规范要求的情况，需根据其转换时间要求配备不同的过渡电源。

对于转换时间t≤0.1 s 的场所(如金融建筑营业厅、交易厅、理财室、保管库等)，以及医疗建筑负荷分级属于一级负荷中特别重要负荷，设计采用末端配电箱配备在线UPS 电源作为过渡电源，即对金融财产、涉及生命安全的场所供电转换应达到毫秒级。

其余对于转换时间t≤5 s 或者更短暂的场所，设计可以统筹考虑。

按设置场所区域大小、备用照明灯具数量、照明照度值要求等因素，可采用末端配电箱配备集中EPS 电源或灯具自带蓄电池作为过渡电源。

如大空间营业厅，由一路市电+柴发双重电源供电的两组互为备用的末端照明配电箱，只需在柴油发电机组应急母线段低压配电回路引出的末端照明箱内配备集中EPS 电源。

而诸如商店建筑贵重物品区域、收银台、生物安全实验室、中型及以上饮食建筑的就餐区、操作间等场所，可采用灯具自带蓄电池。

末端配电箱供电措施应根据设置场所备用照明负荷分级要求，按供电方案要求设置相应的双电源切换箱或单电源配电箱。

考虑到柴油发电机15 s 自启动时间、暂时继续保持工作或活动、蓄电池随使用寿命周期衰减等因素，过渡电源供电时间通常按不小于15min 考虑。

2.3 消防备用照明供电电源转换措施

《技术标准》规定避难间(层)及配电室、消防控制室、自备柴油发电机房等发生火灾时仍需工作、值守的区域应同时设置备用照明、疏散照明和疏散指示标志。

该类场所要求消防用电设备在火灾发生期间的最少持续供电时间长达2～3h，即要求消防备用照明时间相应达到该持续供电时间。

利用该类场所的双电源切换箱供电的正常照明灯具作为备用照明，既可以满足火灾情况下的照度标准值，亦满足供电负荷分级要求。

而如供电方案三所示的采用柴油发电机组作为第二电源的供电系统，消防设备机房备用照明灯具在满足负荷分级的条件下，是否有必要将灯具自带蓄电池作为供电电源转换时间的过渡电源仍值得商榷，也是《民标》第13.6.4 和13.7.15 条前后不一的地方。

国标图集《应急照明设计与安装》19D702—7列出了该类消防设备机房照明布置图。

图中机房内正常照明灯具未设置自带蓄电池灯具，采用普通灯具作为备用照明，笔者在设计过程中，也保持与该图集一致的灯具布置方式。

然而部分图审专家不认可供电方案三，机房内照明灯具仍然以图集图示布置，笔者对此有不一致观点。

相关规范均要求该类消防设备机房同时设置消防应急疏散照明，《技术标准》3.6.6 条规定，在非火灾状态下，系统主电源断电后，应急照明配电箱应联锁控制其配接的非持续型照明灯的光源应急点亮，持续型灯具的光源由节点点亮模式转入应急点亮模式，灯具持续应急点亮时间不应超过0.5 h。

《民标》13.6.4 条规范解读文献指出，该类消防设备机房在电源满足负荷分级要求时，可采用部分灯具自带蓄电池，满足应急时电源切换中过渡照明的需求，不应全部采用蓄电池供电。

即规范编制组认可，供电电源转换期间可备用照明照度可暂时达不到正常照明照度的情况，待柴油发电机组15 s 自启动后，末端双电源切换箱自动切换至备用电源供电，机房内达到正常照明照度值。

故笔者建议，该类消防设备用房照明灯具无需自带蓄电池，供电电源转换期间暂时由因主电源失电应急点亮的消防应急疏散照明灯具作为过渡照明，既满足供电可靠性又简化设计，减少工程造价、物业后续灯具维护等工作，也满足应急状态时的照度需求。

针对笔者建议的利用应急疏散照明灯具作为供电方案三消防设备机房过渡照明的措施，部分设计人员存疑该类消防设备机房中的备用照明和疏散照明并不能等同，应同时设置。

从灯具使用性质，《技术标准》规定的“设置在距地面8m 以下的消防应急灯具应采用A 型灯具”，是考虑消防救援活动中，消防人员不受电击危险。

而上述消防设备场所，均为火灾情况下仍需工作、值守且继续保持供电的区域，机房内部设置气体灭火装置或手提式灭火器，考虑最不利情况下该类场所发生火灾时，现场专业人员或自动灭火装置均能及时发现。

因此，在不受电源转换时间备用照明照度苛刻要求的约束下，不需要严格区分照明灯具过渡时间段的具体用途。

在任何工作状态下，应急疏散照明灯具可暂时作为柴油发电机启动前的过渡备用照明，待电源转换完成后，应急照明箱联锁配接的应急疏散照明或标志灯恢复原工作状态或者火灾应急点亮状态，正常照明灯具保持正常的照度作为该场所消防备用照明。

对于民用建筑备用照明的设计，工程师需结合民用建筑类型、设置场所、供电电源条件、供电方案、照明照度等因素，综合考虑备用照明的布置，结合供电电源条件，决定是否设置集中电源或自带蓄电池型灯具。

对于以柴油发电机组作为第二电源的供电方案，当明确了消防设备机房正常照明灯具作为备用照明时，不需要采用自带蓄电池型灯具。在确保供电可靠、安全、可行的前提下，尽量简化设计方案，希望能够给行业设计人员提供一定借鉴，不足之处，请各位同行批评指正。

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