淺談甲類生產廠房應急照明和疏散指示系統的設計問題解析

更新時間：2023-05-04 　點擊次數： 860次

【摘要】：文章結合電氣設計項目實踐經驗，分析了甲類生產廠房消防應急照明和疏散指示系統設計中照明燈和標志燈的設置、疏散走道和疏散通道的規劃、集中控制型系統類型的選擇、電壓等級的選擇中存在的問題，總結了相關經驗，可以為同類工程提供參考。

【關鍵詞】：甲類生產廠房；消防應急照明和疏散指示系統；防爆

引言

《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》（GB51309—2018）[1]（以下簡稱“《應急照明標準》"）實施至今已經有3年多的時間。在這期間，設計人員和審圖專家按照新標準，同時結合其他現行規范和標準，對實際項目中的消防應急照明和疏散指示系統（以下簡稱“消防照明指示系統"）進行設計和圖審，但仍然有存疑的地方。文章結合實際參與電氣設計的項目的經驗對相關問題展開研究。

1、研究背景

1.1 工藝流程

酒石酸/磷酸泰樂菌素提取車間（以下簡稱“提取車間"）以酒石酸/磷酸泰樂菌素發酵液為原料，經酸化過濾、萃取、反萃、精制中和、噴霧干燥得到酒石酸/磷酸泰樂菌素產品。提取車間溶媒介質為醋酸丁酯，醋酸丁酯屬于酯類且為甲B類可燃液體，醋酸丁酯的爆炸性混合物分級和分組見《爆炸危險環境電力裝置設計規范》（GB50058—2014）[2]附錄C表C，如表1所示。

1.2 建筑概況

提取車間于2019年10月進行電氣設計。建筑面積為6027.45㎡，地上4層，建筑總高度為23.8m，整個建筑物分為3個防火分區，火災危險性為甲類生產廠房。建筑環境為中等腐蝕性環境和爆炸危險環境2區，主要爆炸危險介質為醋酸丁酯（ⅡA，T2），提取車間為非人員密集生產場所。

2、主要設計內容和存在的問題

2.1 照明燈和標志燈的設置

對于實際項目中消防照明指示系統的照明燈和標志燈（出口、方向、樓層）的設置，設計人員和審圖專家都有自己的見解。部分設計人員認為應該參考《建筑設計防火規范（2018年版）》（GB50016—2014）[3]（以下簡稱《火規》），而結合實際應該參考《應急照明標準》，理由如下：

（1）在修訂和實施時間上，后者較新。

（2）在照明燈和標志燈的設置上，《火規》中列出了大的框架但范圍不明晰，讓設計人員不能明確領會。

例如，《火規》第10.3.1條規定：“民用建筑、廠房和丙類倉庫的下列部位應設置疏散照明"，第10.3.5條規定“高層廠房（庫房）和甲、乙、丙類單、多層廠房，應設置燈光疏散指示標志"。此兩條的條文解釋提到“對于本規范未明確規定的場所或部位，設計師應根據實際情況，從有利于人員安全疏散需要出發考慮設置疏散照明"“具體設計還可結合實際情況，在規范規定的范圍內合理選定安裝位置"?！稇闭彰鳂藴省返谋?.2.5和第3.2.8～10條中關于照明燈和標志燈的設置相對詳細且明確，設計人員按規范要求執行即可。規范的不嚴謹、不明晰會讓設計人員、審圖專家和業主三方產生不必要的困擾。本著“預防為主，防消結合"的消防工作方針，設計人員和審圖專家按照規范和條文解釋的要求，根據項目的實際情況，從有利于人員安全疏散需要出發設置的疏散照明的范圍，但這大概率會超出規范要求，這會讓業主誤認為設計人員過度解讀規范從而過度設計，更會因為經濟造價的問題提出異議。而當規范嚴謹且明晰時，三方可就規范論事，能很大程度上避免以上問題。

提取車間為非人員密集生產場所，依據《應急照明標準》表3.2.5中Ⅱ-1、Ⅳ-1、Ⅳ-6和第3.2.8～10條，需要在車間內相應位置設置照明燈、出口標志燈、方向標志燈、樓層標志燈；車間內疏散走道照度設計值不低于1lx，疏散樓梯間照度設計值不低于5lx。

2.2 疏散走道和疏散通道的規劃

因工藝流程的復雜性、連貫性，提取車間內設備的數量和種類繁多、布置緊湊（提取車間西側一層布置64個儲罐、38臺機泵、10臺離心機；東側一～四層通高布置2臺噴霧干燥塔，其中二層布置4個儲罐、2臺機泵）。

按照《應急照明標準》的要求，需要在疏散走道和疏散通道設置照明燈和標志燈。工業建筑生產場所內的疏散走道和疏散通道的規劃是一個難點，電氣設計人員不能僅憑建筑、工藝條件，結合自己的主觀猜想進行規劃，這是不嚴謹的。電氣設計人員需要和建筑專業、工藝專業、業主充分溝通，合理規劃疏散走道和疏散通道，在合適的位置設置照明燈和標志燈。

2.3 集中控制型系統類型的選擇

《火災自動報警系統設計規范》（GB50116—2013）[4]第3.4.1條規定：“具有消防聯動功能的火災自動報警系統的保護對象中應設置消防控制室"。提取車間是廠區中的一個單體，需要將整個廠區視為一個保護對象，故在廠區中設置消防控制室，在提取車間內不再設置。又因提取車間火災危險性為甲類生產廠房，故在車間內設置火災自動報警系統。

《應急照明標準》第3.1.2.2條規定：“設置火災自動報警系統，但未設置消防控制室的場所宜選擇集中控制型系統"，國家建筑標準設計圖集《應急照明設計與安裝》（19D702-7）第5頁第2段提及：“消防控制室所管轄范圍內且設置火災自動報警系統的建筑均應采用集中控制型系統"，故提取車間選擇集中控制型系統。集中電源集中控制型系統、分區集中電源集中控制型系統和自帶電源集中控制型系統的系統框圖可參考國家建筑標準設計圖集《應急照明設計與安裝》（19D702-7）第15、16、19頁。

2.3.1集中電源集中控制型系統

（1）將集中電源設置于配電室或消防控制室，因廠區占地面積大、車間多、配電線路的供電距離較長、壓降損耗大，為保證配電線路末端燈具電壓正常，需增大配電線路線徑，這會導致工程中部分耗材增加，造價增高。

（2）《應急照明標準》第3.3.8條規定：“集中電源額定輸出功率不應大于5kW"“輸出回路不應超過8路"。廠區車間不僅數量多，而且每個車間的使用功能、工藝流程和建筑概況均有不同，各車間內設置的應急照明燈和標志燈的數量也不相同，因此各個車間需要由配電室或消防控制室引入的配電線路回路數不同。但可以肯定的是，配電線路回路數肯定不少，這意味著配電室或消防控制室內設置的集中電源數量較多，配電室或消防控制室的面積需要加大，這會引發一個新的問題：集中電源的自備電源大部分是鋰電池或鉛酸蓄電池，需要確定配電室或消防控制室是否同時也為蓄電池室。如果同時也為蓄電池室，該功能房間電氣專業需按照《電力工程直流電源系統設計技術規程》（DL/T5044—2014）（以下簡稱“《直流電源規程》"）設計。《直流電源規程》第8.1.4條規定：“蓄電池室內的照明燈具應為防爆型，且應布置在通道的上方，室內不應裝設開關和插座。蓄電池室內的地面照度和照明線路敷設應符合現行行業標準《發電廠和變電站照明設計技術規定》DL/T5390的有關規定"，這無疑提高了該功能房間的設計標準。

（3）集中電源集中控制型系統可靠性差，若配電室或消防控制室內集中電源因故障不能工作，整個廠區的集中控制型系統會隨之故障。可以將集中電源設置在消防控制室內或有人值班的場所，在日常管理和維護檢修上比較便利。

綜上，集中電源集中控制型系統不適合提取車間，提取車間并未采用此系統。

2.3.2 分區集中電源集中控制型系統

相較于集中電源集中控制型系統，分區集中電源集中控制型系統除了日常管理和維護檢修上不能集中在一個場所，操作有不便之處外，當用于正常環境的車間時沒有其他明顯缺點。然而，提取車間于2019年10月進行電氣設計時，《應急照明標準》剛剛實施不久，市場上還沒有成熟的用于爆炸環境的防爆A型應急照明集中電源，雖然有一些廠家生產了防爆A型應急照明集中電源，但大多數沒有經過3C認證，只是過渡型產品，出于安全考慮，提取車間沒有采用此系統。

2.3.3 自帶電源集中控制型系統

相較于集中電源和分區集中電源型兩種系統，自帶電源集中控制型系統除了日常管理和維護檢修上不能集中在一個場所，操作有不便之處外，沒有其他明顯缺點。

通過以上對比，提取車間選擇自帶電源集中控制型系統，按照《應急照明標準》第3.3.7條規定，提取車間共設置7個A型應急照明配電箱（隔爆型），3個防火分區及4個封閉樓梯間各設置1個；依據《應急照明標準》表3.2.5中相應條款，在提取車間對應的位置設置自帶蓄電池照明燈（隔爆型）和自帶蓄電池標志燈（隔爆型）。

目前，市場上已經有成熟的用于爆炸環境的防爆A型應急照明集中電源，提取車間及其他甲類生產廠房可選擇分區集中電源集中控制型系統。分區集中電源集中控制型系統和自帶電源集中控制型系統不管從使用成本還是使用功能上并沒有明顯的優劣勢之分，電氣設計人員可任選其一，也可根據業主的需要選擇相對應的方案。

2.4 電壓等級的選擇

依據《應急照明標準》相關規定，A型應急燈具的額定工作電壓不應大于DC36V。常見的A型應急燈具工作電壓以DC24V和DC36V為主。電壓等級的選取，需從實際項目出發，計算相關出線回路的電壓損失是否滿足規范要求。提取車間中，*不利電壓損失的應急照明回路長度為95m，負載功率為77W，線路統一采用2.5m㎡耐火型BV銅導線。依據國家建筑標準設計圖集《應急照明設計與安裝》（19D702-7）第21頁相關計算公式，當選擇DC36V的工作電壓偏差9.32%<20%, 選擇24V時偏差為20.97%>20%.電壓損失為根據以上計算，當選擇DC24V的工作電壓時，無法滿足規范規定的電壓損失允許值（±20%）；當選擇DC36V工作電壓時，可滿足規范要求。

對于小型廠房而言，消防照明指示系統的電壓等級選擇DC24V或DC36V的區別不大，但對于中大型廠房，其出線線路越長，線路負載越大，不同電壓等級引起的電壓損失會越明顯。如果選擇較低的系統電壓等級（DC24V），為了保證電壓損失滿足規范要求，需要將線纜截面放大一級甚至兩級，這顯然不符合經濟合理原則。事實上，目前市面上的隔爆型A型應急燈具和集中電源的額定電壓以DC36V為主。不同電壓等級的產品在生產成本上無較大差別，但在適用范圍上，DC36V有更大優勢。

3、安科瑞選型產品

綜合以上設計與要求，我司產品選型如下：

應急照明控制器