浅谈医院建筑中智能应急照明疏散指示系统的应用
【摘 要】:分析了当前普遍采用的消防应急疏散照明指示系统存在的问题,对智能应急照明疏散指示系统的组成及功能特性作了详细的介绍。结合工程实际，着重讨论了智能应急疏散照明系统在医院建筑中的应用,在实际工程的应用中证实了该系统的安全性、可靠性及节能性。
【关键词】:智能控制;应急照明;疏散指示;动态逃生
0.引言
近年来,中国经济快速增长,带来了医疗行业的蓬勃发展,中国人口的增长也在客观上推进了医疗建设,投入大量资金进行医院的建设和改造。伴随医疗改革的推进,医院除了提高诊治水平和医德医风外,还需提高医疗环境的硬件水平。现代医院建筑更趋于高层化、大型化及复杂化,是所有建筑中使用功能*复杂、安全性要求*高的建筑之一。庞大的医院建筑导致了内部疏散通道更长,更复杂,而医院又是人员*为密集的场所,就诊患者对医院内部结构不熟悉因此在火灾发生时人员疏散的难度非常大。如何在火灾发生时使逃生人员更安全、准确、迅速地逃生,*大限度地减少人员伤亡是目前医院建筑设计的当务之急,智能应急照明疏散指示系统应运而生,其普及应用受到建筑行业的广泛好评。本文针对该系统在医院建筑中的应用阐述了相关设计思想和观点,希望对同行及专家在指导和建设智能疏散照明系统时有一定的参考价值。
1.传统应急照明疏散指示系统存在的问题
传统的应急照明疏散指示系统中,标志灯在建筑物内作为单体存在,独立型应急标志灯由于其本身电器上的特性,存在着诸多不完善的地方。
(1)疏散指示方向固定,容易把人员引向火场。火灾发生时由于烟雾及各种障碍物的影响,被疏散的人们不能准确地判断出火灾发生的具体位置。传统的疏散指示标志在设计施工中已经确定了指向,因此在火灾发生时无法根据火灾发生的位置来合理地调整疏散方向,甚至还有可能把被困人员引向火场,造成更严重的后果。
(2)现代建筑灭火的形式主要还是以水为主,电压为 220V。火灾时消防水易伤及消防人员。大型建筑设计中,自动喷淋系统、消火栓系统的,火灾发生,这些系统发挥作用的同时,会产生大量的流水,再加上消防人员自带的消防车内的水,灭火时建筑内消防水四溢。另外,火灾发生时,火灾自动系统会强制切除非消防电源,但消防应急疏散照明系统作为火灾时仍需坚持工作的系统,不能被切除,而水又是电的优良导体,因此对消防人员造成潜在的危险。
(3)疏散指示标志灯在烟雾状态下透光性不高。传统的消防安全疏散标志灯使用的是传统光源,标志灯表面的平均照度为10 -34 ed/m。火实发生时会产生大量的烟雾,传统光源的透光性不高,距离远一点就有可能看不清疏散指示标志的方向。
(4)疏散指示灯故情况下无检修提示目前,电光源型消防安全疏散指示标志安装验收合格后,一般要求每月做一次视觉检查。现代建筑规模大,功能复杂,疏散指示灯其数量庞大,传统的消防疏散指示标志灯采用一般的电气回路连接,所有灯具都需要用肉眼去仔细检查,且不能保证火灾发生时每个疏散指示标志都能起作用,影响火灾时的消防疏散。
(5)系统不节能。传统疏散指示灯具的光源为传统光源,达不到绿色照明的标准。
由此可见,改进现有消防应急照明疏散指示系统,*大限度地减少人员伤亡与降低财产损失，实现安全逃生势在必行。智能型应急照明疏政指示系统正是在此背景下研发出来的,该系统符合相关标准和技术要求,解决了上述独立型应急疏散照明系统存在的问题。
2.智能应急照明疏散指示系统概况
2.1 智能应急照明疏散指示系统介绍
智能应急照明疏散指示系统采用集中监控方式,通过信息技术、计算机技术和自动控制技术对楼宇内的消防安全通道进行实时监控,以达到智能化安全疏散的目的。它将以往传统应急疏散照明系统”就近引导逃生”的理念转化为安全引导逃生”。该系统 24 h不间断地对设备进行巡检,保证整个系统在*佳状态,避免火实发生时的逃生盲区。此外,通过和消防设备的联动,获悉现场火警信息,动态调整逃生方向,使逃生人员安全、准确、迅速地选择安全通道逃生。该方式下引导人员逃生,避免进人烟雾弥漫的区域,使整个疏散系统逃生通道选择有章可循。
该系统与消防系统联动,借助消防系统感烟探测器探测火灾信息,对底层设备进行控制、发送指令、实施额闪、语音、光流闪动等动作。
2.2 智能应急照明疏散指示系统的组成
智能消防应急疏散照明指示系统主要由智能监控主站、智能中央电池主站、智能控制器分机和集中电源式点式监控型标志灯、照明灯四部分组成。
(1)智能监控主站由监控主机、消防联动控制及反悔信号转换箱、计算机(终端显示监控器)及通信模块组成,是全系统设置、显示、控制、储存、打印及与外部进行信息交换的中心设备。
(2)智能中央电池主站每个输出干线单元(模块)均有地址码、状态接收监视。
(3)智能控制器分机设于防火分区内,作为通信及配电设备给末端集中电源式灯具供电及控制。智能控制器分机每个输出模块均有地址码、状态接收监视与控制。
(4)集中电源式点式监控型标志灯、照明灯,本体由微处理器(包括算术逻辑部件寄存器、控制电路、时钟发生器、存储器、输人/输出模块、辅助电路及内部总线)、电子变压恒流控制器、LED光源及传感器组成。每个灯输人电压DC24 V.灯内不带蓄电池组均带地址编码及传感器,可实现点式故障。标志灯可编程序点式控制,非持续持续工作模式定义;执行频闪调向强迫点灯,定时程序控制模式;地面集中电源式点式监控型标志灯可设为地面导光流,在疏散状态流动指向时使用。
2.3 智能应急疏散照明指示系统主要特性
(1)管理特性。为便于业主进行管理及节能而设。例如可对系统预设8:00 开机.17:00关机。
(2)监视及可靠性特性(运行状态监视功能)D被动静态监视功能:自动地对(直流)电池主站、控制器分机、灯的状态进行实时监控及故障记录;2主动动态监视:24 h一次可编程序执行功能测试计划,对系统进行动态功能性测验,给出故障记录,确保 100% 的灯具无任何故障(100% 的可靠性);3可编程序电池应急持续时间测试计划(3 个月一次):是为确保蓄电池容量能保证规范要求的应急时间。
(3)控制特性。D 强迫点灯功能:一旦火灾发生,消防联动信号送入,全系统所有灯进入全部点亮状态,形成一条完整的疏散照度线;2可编程疏散导向功能:预设疏散软件方案,统一据着火位置进行引导,对指向标志灯进行左向右向指令调整,着火位置的出口标志灯关闭在复杂的疏散区间中,尽量避免人员误入着火区域或无序转向,而导致无法找到真正出口的情况发生;3可编程序强迫频闪/流动:可预设或手动对标志灯进行频闪/流动控制。
(4)安全特性(火灾状态下安全的保证功能)。D火灾状态下 DC 24 V 安全电源及 DC216V隔离电源的运行模式,既要避免触电事故产生，又尽可能地保证疏散应急照明之供电;2火灾状态下DC24 V安全电源及 DC216V 隔离电源的运行模式主要是考虑切断疏散应急照明电源与电网电源或发电机组电源的关联,以形成区域子电网独立工作。DC24 V的抗串火性远远强于AC 220 V。DC 216 V切后与大地网隔离运行,形成悬浮工作状态,以避免短路冲闸,影响消防动力电源正常使用,确保消防灭火救援工作得以顺利进行。
(5)电源特性。D智能中央电池主站内的智能应急联络通道的建立是为可互为备用、交替运行的电池电源提供保障。
(6)灯具光源特性。D 灯具及光源符合宽电压点亮原则(50% 电压下灯的亮度不变);2灯具及光源符合快速点亮原则(ms 级相对而言荧光灯管是 s 级);3灯具及光源符合长寿原则(≥50 000 h);灯具及光源具备可测控性。
(7)环保与资源节俭特性。D 智能应急疏散照明系统光源采用LED 光源。LED 被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长等特点;2智能应急疏散照明系统较采用传统EPS应急照明电源系统蓄电池容量一般下降40倍以上;资源节俭;对减少蓄电池中铅间接造成的环境污染。一般蓄电池按寿命,每3-5年一换。例如400 kW/90 min 的EPS应急照明电源系统,蓄电池的费用是100 万元,这个维护代价是巨大的,而对智能应急疏散照明系统(10 kW/90 min)蓄电池的费用是2.5万元,维护代价相对要低得多。
3 智能应急疏散照明指示系统在医院建筑设计中的应用
3.1 工程概况
某215医院为三级甲等医院，地上12F,地下 2F。其中地下2F为汽车库和部分库房;地下1F北侧主要是设备用房,包括水泵房,直燃机房,变配电所等,南侧为直线加速器,模拟定位等医技用房;地上南侧 1F4F为门诊楼，5F~12F为A区病房楼，其中4F与5F间设有管道夹层:;地上北侧 1F~5F 为医技楼6F~12F为B区病房楼，其中5F与6F 间设有管道夹层,屋顶为电梯机房、水箱间等。建筑高度为49.90m,总建筑面积为98 351m,地上74505m地下23 846m床位数1132张年门急诊量约为30 万人次。由于建筑功能较复杂人员密集,就诊人员不熟悉疏散路线,火灾时对疏散照明的依赖性较大，设计选用了E-Bus/10智能应急疏散照明指示系统,与火灾自动系统联网运行,预置各种应急方案,保证火灾疏散的安全性,同时疏散照明系统具备的监控功能很大地减少了日常维护工作量,明显降低了运行成本。
3.2系统配置
该工程在地下车库、楼梯间、所有走廊及公共场所采用 E-Bus/10智能应急疏散照明指示系统,系统由智能监控主站、智能中央电池主站、智能控制器分机和集中电源点式监控型标志灯、照明灯组成。所有设备及灯具均具有唯地址并带传感器,控制器的主电源由消防电源供电。
智能监控主站设在首层消防控制室，一台监控主站*多可配出1~8路通信线,每路通信线可接32台设备(电池主站及控制器分机)。智能电池主站选用UBS216V -512M/ELS-32N10系列,其中两台10kVA·h 电池站设置在消防控制室,为地上部分的智能疏散照明灯具供电。由于地下面积大,灯具设置比较分散,布线距离比较远,则选用了4台3 kVA·h 电池主站,分别设在地下2F的4 个竖井中,为地下的智能疏散照明灯具供电。电池主站电源输人为单路三相四线AC380V输出干线模块(回路)4或8路不可任意增减。
工程共采用了 62 台控制器分机,控制器分机分别设置在各层强电竖井内,每台控制器分机是标准的4或8路输出,*多可配带(32个地址)25个安全电压型灯(但对设为导光流的地面标志灯可接人64个),即1台控制器分机一般可带100~200个灯。
疏散指示灯具设置在门诊大厅、出入院大厅、急诊门厅、候诊室、走廊、楼梯间、餐厅等公共位置。门诊大厅、出入院大厅等人流聚集场所在地面设置可变方向的疏散指示灯具,间距不大于10m。沿疏散通道设置的疏散指向标志灯,设置在疏散走道及其转角处距地面高度1.0m 以下的墙面上。在疏散通道的任一位置至少有 1个疏散指向标志在视觉范围内,并保证导向的连续性疏散标志灯相互间距不大于20 m;对于袋形走道,不大于10 m;在走道转角区,不大于1.0 m。出口标志灯安装在安全出口和疏散门的正上方标志的下边缘距门的上边缘不大于 30 cm。为保证照度,走道、消防设备用房和公共区域增设集中电源点式监控型照明灯,以上灯具均采用 LED 光源,具有巡检、频闪功能。当发生火灾时,系统根据火灾系统的联动信息,通过发送开灯指令打开应急照明灯;通过发送频闪及改变指示方向等指令动态调整标志灯具的疏散指示方向,能在混乱的火灾现场为逃生人员指出一条安全、快捷、有效的逃生路径。疏散照明的照度值要求为:一般通道不低于0.51.散楼梯及人员密集场所不低于5l。
3.3 系统的管线要求系统管线的要求为:
(1) 安全电压类集中电源点式监控型标志灯/照明灯的电源线及通信线同管敷设采用WDZ-BYJ(F)2x4+ZR-RVS2x1.5穿钢管敷设,当使用其他敷设方式时,通信线改为带屏蔽双绞线。
(2)E-Bus 总线采用 WDZ-BYJ(F)2 x25+ZR-RVS2x1.5穿钢管敷设，当使用其他敷设方式时,通信线改为带屏蔽双绞线。
(3)智能电池主站至智能控制器分机的电源线采用 WDZ-BYJ(F)3x4穿钢管敷设。
3.4系统基本功能
系统的基本功能为:
(1)可通过日常OFF/ON程序预设管理及手动管理功能设置系统运行时段,便于业主管理,以达到节能的目的。
(2)监控主站系统自动对下层设备及灯具进行实时监测,发生故障时可发出声光。声可手动解除,光排除故障后才能解除。
(3)系统自动执行每24 h一次的功能性测试计划程序;每3个月一次的放电性测试计划程序提示,由此保证在灾难发生前系统及每一个灯具均处于完好状态。
(4)火灾发生时,智能监控主站接收到火灾信号立刻按照着火位置启动相应程序,智能电池主站、智能控制器分机及消防灯具均在5s内完成预设动作,全楼应急照明灯点亮,疏散标志灯按程序完成指向调整,并执行频闪动作。
(5)火灾后期通信中断后,系统能保持*后一次指令动作状态。
3.5系统与传统应急照明疏散指示系统的投资成本分析
构建应急照明疏散指示系统有以下几种方案:
(1)以自带电源型照明灯 +自带电源型标志灯为主体,简称A系统
(2)以EPS+通用照明灯+自带电源型标志灯为主体,简称B系统。
(3) 中央电池型智能控制式(照明灯 +标志灯)系统,简称C系统。
系统初次投资成本概算如表1所示(只列出直接及关联的主要设备材料参考成本)
表1系统初次投资成本概算
由表1可知,系统的初次投资成本比传统投资成本要高,但从系统长期维护成本照明节能减排、环保与资源节俭级别等方面看其*性是传统系统无法比的。表2给出了不同系统的4 年维护成本,其中包括4 年(一个周期)光源、镇流器、电池更换材料成本费,以及设备更换人工管理费等,而智能应急照明疏散指示系统的灯具都是全寿命免维护的。
4.安科瑞消防应急照明和疏散指示系统选型方案
4.1系统概述
消防应急照明和疏散指示系统主要由应急照明控制器、消防应急照明集中电源或应急照明配电箱、消防应急灯具等几部分组成。该套系统可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台或火灾自动系统等进行数据交换和共享。
该系统配合火灾控制器使用时，在平时对系统内的设备进行实时的监视和控制，便于日常的管理和维护，保障系统的稳定运行。基于此保证在火灾发生时，能够准确改变消防应急标志灯具的指示方向，点亮消防应急照明灯，帮助建筑内的人群选择逃生疏散路线，指引安全的逃生方向，保障群众的人身安全，为各类用户担心的安全问题解决了后顾之忧。
4.2应用场所
适用于住宅、酒店、办公楼、商城综合体、医院、隧道管廊、轨道交通、地库、仓库、工厂等各行业的消防应急照明和疏散指示系统。
4.3系统结构
4.4系统功能
4.4.1系统运行主界面
包含工具栏、平面展示、图层列表、状态栏，可以直观的查看监控设备的运行状态，并根据状态栏的现实内容直接切换至故障具体位置。
4.4.2灯具配置界面
可以查看所有灯具状态与数量。
4.4.3信息界面
可查看历史操作、故障、事件信息、可按日期进行查询。
4.4.4权限管理界面
主要由应急启动、应急停止与手动火警组成，应急启动与停止用来测试设备应急功能是否正常，手动火警测试再具体着火点下系统的启动情况。
4.5系统硬件配置
4.5.1应急照明控制器选型
| 产品名称 | 产品型号 | 规格描述 | 防护等级 | 实物图示 | 尺寸（H*W*D/Φ*H mm) | 安装方式 | 备注 |
| 应急照明控制器 | A-C-A100 | 控制器通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示好的疏散路线。安装地点：消控室 | IP30 |
| 1300*550*560 | 琴台式 | 可支持图层显示，协议联动 |
| 应急照明控制器 | A-C-A100/B3 | IP30 |
| 400*300*160 | 壁挂式 | 仅支持开关量联动 |
4.5.2 应急照明集中电源
| 产品名称 | 产品型号 | 规格描述 | 防护等级 | 实物图示 | 尺寸（H*W*D/Φ*H mm) | 安装方式 | 备注 | ||||||||
| 消防应急灯具电源 | A-D-0.2KVA-A200L | 当建筑物发生紧急情况时，应急电源可以为消防标志灯、照明灯提供应急供电，保证消防应急照明和疏散指示灯正常工作，共有4个回路，单个回路不超100W，总功率不超额定功率。安装地点：配电间 | IP33 |
| 500*400*200 | 壁挂式 | |||||||||
| 消防应急灯具电源 | A-D-0.3KVA-A200FP | 当建筑物发生紧急情况时，应急电源可以为消防标志灯、照明灯提供应急供电，保证消防应急照明和疏散指示灯正常工作，共有8个回路，单个回路不超100W，总功率不超额定功率。安装地点：配电间 | IP33 |
| 750*600*280 | 壁挂式 | |||||||||
| 消防应急灯具电源 | A-D-1KVA-A200L | IP33 |
| 750*600*280 | 壁挂式 | ||||||||||
| 消防应急灯具电源 | A-D-0.3KVA-A200L | IP65 |
| 500*400*200 | 壁挂式 | ||||||||||
| 消防应急灯具电源 | A-D-0.5KVA-A200L | IP65 |
| 600*480*230 | 壁挂式 | ||||||||||
| 4.5.3 防爆应急照明集中电源 | |||||||||||||||
| 产品名称 | 产品型号 | 规格描述 | 防护等级 | 实物图示 | 尺寸（H*W*D/Φ*H mm) | 安装方式 | 备注 | ||||||||
| 消防应急灯具电源(防爆) | A-D-0.3KVA-A200EX | 当建筑物发生紧急情况时，应急电源可以为消防标志灯、照明灯提供应急供电，保证消防应急照明和疏散指示灯正常工作，共有8个回路，单个回路不超100W，总功率不超额定功率。安装地点：配电间 | IP43 |
| 904*702*220 | 壁挂式 | |||||||||
| 消防应急灯具电源(防爆) | A-D-1KVA-A200EX | 当建筑物发生紧急情况时，应急电源可以为消防标志灯、照明灯提供应急供电，保证消防应急照明和疏散指示灯正常工作，共有8个回路，单个回路不超100W，总功率不超额定功率。安装地点：配电间 | IP43 |
| 1354*702*220 | 壁挂式 | |||||||||
4.5.4 A型集中电源集中控制灯具选型
| 产品名称 | 产品型号 | 规格描述 | 防护等级 | 实物图示 | 尺寸（H*W*D/Φ*H mm) | 安装方式 |
| 超薄单面 | A-BLJC-1LROXEII1W-A431B | 实时上报工作状态，远程控制频闪、方向调整功能 | IP30 |
| 128*355*9 | 壁挂式 |
| 亚克力疏散指示灯 | A-BLJC-2LROEI1W-A430Y | 实时上报工作状态，远程控制频闪、方向调整功能 | IP30 |
| 189*361*5 | 吊装式 |
| 高防护单面疏散指示灯 | A-BLJC-1LROEII1W-A431H | 实时上报工作状态，远程控制频闪、方向调整功能，IP等级67 | IP67 |
| 145*400*15 | 壁挂式 |
| 不锈钢地埋疏散指示灯 | A-BLJC-1LREI1W-A5155S | 实时上报工作状态，远程控制频闪、方向调整功能 | IP67 |
| Φ155*H37 | 地埋155mm |
| 不锈钢地埋疏散指示灯 | A-BLJC-1LREI1W-A5180S | 实时上报工作状态，远程控制频闪、方向调整功能 | IP67 |
| Φ180*H37 | 地埋180mm |
| 防爆疏散指示灯 | A-BLJC-1LROEI1W-A431EX | 实时上报工作状态，远程控制频闪功能，防爆等级:Exde II C T6 Gb/ Ex tD A21 IP66 T80℃ | IP65 |
| 165*375*65 | 壁挂式 |
| 嵌顶照明灯 | A-ZFJC-E X W-A631 | 实时上报工作状态，开启点亮、关闭功能 | IP30 |
| Φ120*H57 | 嵌顶式 |
| 壁挂照明灯 | A-ZFJC-E X W-A630B | 实时上报工作状态，开启点亮、关闭功能 | IP30 |
| 119*209*75 | 壁挂式 |
| 吸顶照明灯 | A-ZFJC-E X W-A803 | 实时上报工作状态，开启点亮、关闭功能 | IP30 |
| Φ101.7*H 46.7 | 吸顶式 |
| 人体感应吸顶照明灯 | A-ZFJC-E X W-A633GY | 实时上报工作状态，开启点亮、关闭功能,人体感应 | IP30 |
| Φ255*H70 | 吸顶式 |
| 圆形高防护照明灯 | A-ZFJC-E X W-A603HC | 实时上报工作状态，开启点亮、关闭功能，IP67，圆形 | IP67 |
| Φ175*H 60 | 壁挂/吸顶式 |
| 椭圆高防护照明灯 | A-ZFJC-E X W-A603HE | 实时上报工作状态，开启点亮、关闭功能，IP67,椭圆 | IP67 |
| 198*98*55 | 壁挂/吸顶式 |
5.结语
智能应急疏散照明指示系统具有诸多技术特点和优势,充分弥补了现有应急照明疏散指示系统的不足。随着科技的进步,该系统在具体应用中会不断地推陈出新,凭借其自身的品质和开放的技术平台,顺应市场需求,在现代建筑的应急逃生领域中发挥至关重要的作用。
参考文献
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[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.