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甲类生产厂房应急照明和疏散指示系统的设计问题解析

更新时间:2023-05-30      点击次数:352
【摘要】:文章结合电气设计项目实践经验,分析了甲类生产厂房消防应急照明和疏散指示系统设计中照明灯和标志灯的设置、疏散走道和疏散通道的规划、集中控制型系统类型的选择、电压等级的选择中存在的问题,总结了相关经验,可以为同类工程提供参考。
【关键词】:甲类生产厂房;消防应急照明和疏散指示系统;防爆
1 引言
       《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB51309—2018)[1](以下简称“《应急照明标准》")实施至今已经有3年多的时间。在这期间,设计人员和审图专家按照新标准,同时结合其他现行规范和标准,对实际项目中的消防应急照明和疏散指示系统(以下简称“消防照明指示系统")进行设计和图审,但仍然有存疑的地方。文章结合实际参与电气设计的项目的经验对相关问题展开研究。
1研究背景
1.1工艺流程
       酒石酸/磷酸泰乐菌素提取车间(以下简称“提取车间")以酒石酸/磷酸泰乐菌素发酵液为原料,经酸化过滤、萃取、反萃、精制中和、喷雾干燥得到酒石酸/磷酸泰乐菌素产品。提取车间溶媒介质为醋酸丁酯,醋酸丁酯属于酯类且为甲B类可燃液体,醋酸丁酯的爆炸性混合物分级和分组见《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058—2014)[2]附录C表C,
如表1所示。
 
1.2建筑概况
       提取车间于2019年10月进行电气设计。建筑面积为6027.45㎡,地上4层,建筑总高度为23.8m,整个建筑物分为3个防火分区,火灾危险性为甲类生产厂房。建筑环境为中等腐蚀性环境和爆炸危险环境2区,主要爆炸危险介质为醋酸丁酯(ⅡA,T2),提取车间为非人员密集生产场所。
2主要设计内容和存在的问题
2.1照明灯和标志灯的设置
        对于实际项目中消防照明指示系统的照明灯和标志灯(出口、方向、楼层)的设置,设计人员和审图专家都有自己的见解。部分设计人员认为应该参考《建筑设计防火规范(2018年版)》(GB50016—2014)[3](以下简称《火规》),而结合实际应该参考《应急照明标准》,理由如下:
       (1)在修订和实施时间上,后者较新。
       (2)在照明灯和标志灯的设置上,《火规》中列出了大的框架但范围不明晰,让设计人员不能明确领会。
例如,《火规》第10.3.1条规定:“民用建筑、厂房和丙类仓库的下列部位应设置疏散照明",第10.3.5条规定“高层厂房(库房)和甲、乙、丙类单、多层厂房,应设置灯光疏散指示标志"。此两条的条文解释提到“对于本规范未明确规定的场所或部位,设计师应根据实际情况,从有利于人员安全疏散需要出发考虑设置疏散照明"“具体设计还可结合实际情况,在规范规定的范围内合理选定安装位置"。《应急照明标准》的表3.2.5和第3.2.8~10条中关于照明灯和标志灯的设置相对详细且明确,设计人员按规范要求执行即可。规范的不严谨、不明晰会让设计人员、审图专家和业主三方产生不必要的困扰。本着“预防为主,防消结合"的消防工作方针,设计人员和审图专家按照规范和条文解释的要求,根据项目的实际情况,从有利于人员安全疏散需要出发设置的疏散照明的范围,但这大概率会超出规范要求,这会让业主误认为设计人员过度解读规范从而过度设计,更会因为经济造价的问题提出异议。而当规范严谨且明晰时,三方可就规范论事,能很大程度上避免以上问题。
提取车间为非人员密集生产场所,依据《应急照明标准》表3.2.5中Ⅱ-1、Ⅳ-1、Ⅳ-6和第3.2.8~10条,需要在车间内相应位置设置照明灯、出口标志灯、方向标志灯、楼层标志灯;车间内疏散走道照度设计值不低于1lx,疏散楼梯间照度设计值不低于5lx。
2.2疏散走道和疏散通道的规划
       因工艺流程的复杂性、连贯性,提取车间内设备的数量和种类繁多、布置紧凑(提取车间西侧一层布置64个储罐、38台机泵、10台离心机;东侧一~四层通高布置2台喷雾干燥塔,其中二层布置4个储罐、2台机泵)。
按照《应急照明标准》的要求,需要在疏散走道和疏散通道设置照明灯和标志灯。工业建筑生产场所内的疏散走道和疏散通道的规划是一个难点,电气设计人员不能仅凭建筑、工艺条件,结合自己的主观猜想进行规划,这是不严谨的。电气设计人员需要和建筑专业、工艺专业、业主充分沟通,合理规划疏散走道和疏散通道,在合适的位置设置照明灯和标志灯。
2.3集中控制型系统类型的选择
       《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116—2013)[4]第3.4.1条规定:“具有消防联动功能的火灾自动报警系统的保护对象中应设置消防控制室"。提取车间是厂区中的一个单体,需要将整个厂区视为一个保护对象,故在厂区中设置消防控制室,在提取车间内不再设置。又因提取车间火灾危险性为甲类生产厂房,故在车间内设置火灾自动报警系统。
《应急照明标准》第3.1.2.2条规定:“设置火灾自动报警系统,但未设置消防控制室的场所宜选择集中控制型系统",国家建筑标准设计图集《应急照明设计与安装》(19D702-7)第5页第2段提及:“消防控制室所管辖范围内且设置火灾自动报警系统的建筑均应采用集中控制型系统",故提取车间选择集中控制型系统。集中电源集中控制型系统、分区集中电源集中控制型系统和自带电源集中控制型系统的系统框图可参考国家建筑标准设计图集《应急照明设计与安装》(19D702-7)第15、16、19页。
2.3.1集中电源集中控制型系统
       (1)将集中电源设置于配电室或消防控制室,因厂区占地面积大、车间多、配电线路的供电距离较长、压降损耗大,为保证配电线路末端灯具电压正常,需增大配电线路线径,这会导致工程中部分耗材增加,造价增高。
       (2)《应急照明标准》第3.3.8条规定:“集中电源额定输出功率不应大于5kW"“输出回路不应超过8路"。厂区车间不仅数量多,而且每个车间的使用功能、工艺流程和建筑概况均有不同,各车间内设置的应急照明灯和标志灯的数量也不相同,因此各个车间需要由配电室或消防控制室引入的配电线路回路数不同。但可以肯定的是,配电线路回路数肯定不少,这意味着配电室或消防控制室内设置的集中电源数量较多,配电室或消防控制室的面积需要加大,这会引发一个新的问题:集中电源的自备电源大部分是锂电池或铅酸蓄电池,需要确定配电室或消防控制室是否同时也为蓄电池室。如果同时也为蓄电池室,该功能房间电气专业需按照《电力工程直流电源系统设计技术规程》(DL/T5044—2014)(以下简称“《直流电源规程》")设计。《直流电源规程》第8.1.4条规定:“蓄电池室内的照明灯具应为防爆型,且应布置在通道的上方,室内不应装设开关和插座。蓄电池室内的地面照度和照明线路敷设应符合现行行业标准《发电厂和变电站照明设计技术规定》DL/T5390的有关规定",这无疑提高了该功能房间的设计标准。
       (3)集中电源集中控制型系统可靠性差,若配电室或消防控制室内集中电源因故障不能工作,整个厂区的集中控制型系统会随之故障。可以将集中电源设置在消防控制室内或有人值班的场所,在日常管理和维护检修上比较便利。
综上,集中电源集中控制型系统不适合提取车间,提取车间并未采用此系统。
2.3.2分区集中电源集中控制型系统
       相较于集中电源集中控制型系统,分区集中电源集中控制型系统除了日常管理和维护检修上不能集中在一个场所,操作有不便之处外,当用于正常环境的车间时没有其他明显缺点。然而,提取车间于2019年10月进行电气设计时,《应急照明标准》刚刚实施不久,市场上还没有成熟的用于爆炸环境的防爆A型应急照明集中电源,虽然有一些厂家生产了防爆A型应急照明集中电源,但大多数没有经过3C认证,只是过渡型产品,出于安全考虑,提取车间没有采用此系统。
2.3.3自带电源集中控制型系统
       相较于集中电源和分区集中电源型两种系统,自带电源集中控制型系统除了日常管理和维护检修上不能集中在一个场所,操作有不便之处外,没有其他明显缺点。
通过以上对比,提取车间选择自带电源集中控制型系统,按照《应急照明标准》第3.3.7条规定,提取车间共设置7个A型应急照明配电箱(隔爆型),3个防火分区及4个封闭楼梯间各设置1个;依据《应急照明标准》表3.2.5中相应条款,在提取车间对应的位置设置自带蓄电池照明灯(隔爆型)和自带蓄电池标志灯(隔爆型)。
目前,市场上已经有成熟的用于爆炸环境的防爆A型应急照明集中电源,提取车间及其他甲类生产厂房可选择分区集中电源集中控制型系统。分区集中电源集中控制型系统和自带电源集中控制型系统不管从使用成本还是使用功能上并没有明显的优劣势之分,电气设计人员可任选其一,也可根据业主的需要选择相对应的方案。
2.4电压等级的选择
依据《应急照明标准》相关规定,A型应急灯具的额定工作电压不应大于DC36V。常见的A型应急灯具工作电压以DC24V和DC36V为主。电压等级的选取,需从实际项目出发,计算相关出线回路的电压损失是否满足规范要求。提取车间中,*不利电压损失的应急照明回路长度为95m,负载功率为77W,线路统一采用2.5m㎡耐火型BV铜导线。依据国家建筑标准设计图集《应急照明设计与安装》(19D702-7)第21页相关计算公式,当选择DC36V的工作电压偏差9.32%<20%, 选择24V时偏差为20.97%>20%.电压损失为根据以上计算,当选择DC24V的工作电压时,无法满足规范规定的电压损失允许值(±20%);当选择DC36V工作电压时,可满足规范要求。
对于小型厂房而言,消防照明指示系统的电压等级选择DC24V或DC36V的区别不大,但对于中大型厂房,其出线线路越长,线路负载越大,不同电压等级引起的电压损失会越明显。如果选择较低的系统电压等级(DC24V),为了保证电压损失满足规范要求,需要将线缆截面放大一级甚至两级,这显然不符合经济合理原则。事实上,目前市面上的隔爆型A型应急灯具和集中电源的额定电压以DC36V为主。不同电压等级的产品在生产成本上无较大差别,但在适用范围上,DC36V有更大优势。
 
3 安科瑞选型产品
综合以上设计与要求,我司产品选型如下:
 
应急照明控制器
 
注:安装在本项目的消防控制室内
 
应急照明配电箱
      
 
应急灯具
 
 
注:非集中电源方案用在本项目的提取车间
 
应急照明集中电源
应急灯具
 
注:集中电源方案用在本项目的其他防爆区域
 
4 结束语
       工业建筑生产厂房工艺流程复杂、多样,需要从安全角度出发,认识消防照明指示系统的重要性。作为设计人员,除了按照规范设计项目之外,在设计中遇到问题也需要思考和总结,力求更准确、更全面、更完善地进行设计。
 
参考文献
[1].GB50016-2014建筑设计防火规范[S].
[2].GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》[S].
[3].GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》[S].
[4].GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》[S].
[5].《甲类生产厂房消防应急照明和疏散指示系统的设计问题分析》 付佳楠
[6].安科瑞电气股份有限公司产品选型手册
[7].安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版

作者简介:
张心志,男,就业与安科瑞电气股份有限公司。

安科瑞电气股份有限公司
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