杨容
上海水业设计工程有限公司 上海市 200092
本文以现行设计标准及实际工程案例为依据，对净水厂（以下简称“水厂”）应急照明系统的设计思想进行了详细说明。同时，针对水厂的具体情况，对应急照明系统在水厂设计中的应用进行了简要介绍，内容涵盖控制系统、应急电源以及应急照明灯具等方面。
关键词：水厂；应急照明；疏散指示；集中控制
0 引言
2019年3月，我国正式实施了《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（通称“标准”），标志着应急照明系统从分散的非系统模式转变为集中管理的统一系统模式。紧接着，2019年9月，国家标准的图集《应急照明设计与安装》（简称“图集”）发布，它补充了《标准》中未能明确表述的部分做法和说明，为我们的设计人员提供了一系列可供选择的参考方案。2020年8月，《民用建筑电气设计标准》（通称“民标”）正式实施，对消防应急照明系统的设计进行了相应的补充，在原则上确保与该《标准》的一致性。
1 应急照明和疏散指示系统概述
《标准》与《图集》对消防应急照明进行了重新界定，消防应急照明包括消防备用照明、消防疏散指示照明以及消防应急照明本身。其目的是确保在火灾或事故发生时，建筑内的人员能够迅速撤离至安全地带。该系统由应急照明灯具、疏散指示标志灯具、应急照明控制器、集中电源以及应急照明配电箱等组成。
2 应急照明和疏散指示系统设计
2.1控制系统的选择
应急照明系统依据其控制方式，可分为集中式与分散式控制两种类型。在水厂中，对于应急照明系统的选型，具体情形如下：
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中大型水厂通常占据较大面积，包含众多单体，分布范围广泛。若某个单体中的应急照明系统出现故障，往往容易被忽视。从水厂运维管理的角度出发，若水厂已实施集中控制系统，则建议将未配备报警系统的建筑内应急照明系统也纳入集中控制体系，从而实现全厂灯具的统一管理、实时监控，以及故障的及时发现与维修。
2.2 应急电源选择
（1）供电形式
应急照明灯具的供电系统由主电源和蓄电池组共同构成，其中主电源为市电。主电源部分使用的是消防专用电源，而蓄电池组则可以采用集中供电模式，或者直接集成在灯具内部。这两种蓄电池组的配置各有其利弊，具体如下表所示：
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根据水厂的特点进行选择：
小型水厂由于单体数量不多，结构相对简单，主要以单层建筑为主，且大多数建筑内部并未配备配电间或强电井。因此，可以采用灯具自带的蓄电池供电方式。在这种条件下，应急照明配电箱可以放置在现场或公共区域，无需额外增设配电间或强电井。通常情况下，这种配置下的应急照明数量相对较少，且维护和更换工作也相对便捷。
中大型水厂通常单体数量众多，占地面积较大，建筑结构以单层和多层建筑为主，同时也有少量高层建筑。在这种情况下应急照明和疏散照明，应急照明灯具的数量总体上较多。如果采用灯具自带的蓄电池供电，一旦蓄电池出现故障或者达到使用周期需要更换，那么更换和维护的工作量将会非常庞大。中型及大型水厂更倾向于实现智能化与无人化操作，鉴于此，集中供电方式对于水厂的管理与维护显得尤为适宜。
（2）蓄电池时间
应急照明系统的蓄电池容量必须确保在火灾发生时，灯具能够持续运作的时间（t1），以及非火灾状态下出现故障或事故时，应急照明仍需维持的时间（t2）。这意味着蓄电池需要提供总供电时间t，即t等于t1与t2之和；t1的确定依据建筑特性，如水厂等建筑通常设定不低于1小时；t2的取值范围在0到0.5小时之间，规范并未规定具体选择时间的原则，《图集》仅提供了住宅和一类高层的推荐值供参考；我个人认为，综合楼和人员密集区域可选取30分钟，而水厂的生产性建筑和辅助建筑由于人员滞留较少，可选择10至20分钟，同时考虑到全施工的统一性和产品选择的多样性，故统一选取30分钟，因此集中电源蓄电池的持续供电时间t为1小时加上0.5小时，即1.5小时。
2.3灯具电压等级的选择
灯具依照电源的额定工作电压等级可划分为A类灯具（电压不超过直流36伏）和 B类灯具（电压超过直流36伏或交流36伏），而在水厂内配置的应急照明设备普遍采用的是A类灯具。依据《图集》中的说明，消防应急照明灯具在端子处的电压波动范围允许达到额定电压的正负20%。至于电压降的百分比，我们可以通过一个简化的计算公式来进行估算。
在公式中，P代表线路的功率，以瓦特（W）为单位；L表示线路的长度，以米（m）计量；U是线路的标称电压，以伏特（V）计；S则是线路的截面，以平方毫米（mm²）为单位。
线路功率为120W，其中包括应急照明和疏散指示的总功率；线路长度为100米；标称电压为DC36V，也可选择DC24V；线路截面为2.5 mm2，若使用4mm2截面；计算时采用了70℃铜芯导线，具体结果详见表格。
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中型水厂的制水车间、超滤膜车间、地下管廊以及拥有4台或更多水泵的一级泵房、二级泵房和反冲洗泵房，其建筑单边长度可能达到50米，甚至更长的100米（长度会随着水泵数量的增加而增长）。通常，这类建筑物的配电间位于建筑物的末端，因此，应急照明供电线路的长度可能在60至120米之间。从满足规范和整体性的角度考虑，水厂应急照明灯具使用DC36V电源更为适宜。
2.4灯具选择
在一般情况下，应急照明灯具和疏散指示标志多采用金属材质的外壳制造；户外安装的灯具其防护等级应达到IP67标准，而在地下管廊、泵房、水池管廊等湿度较高的区域，灯具的防护等级至少应为IP65。在综合制水车间、超滤膜车间、一二级泵房等宽敞空间设置吊装标志灯时，应选用大型标志灯。
在特定场合，例如综合加药间的氨加注区域及氨气储存库、氯酸钠和亚氯酸钠的储存库、高锰酸钾存放室、粉末活性炭添加区域等存在爆炸风险的场所，必须使用防爆灯具。在加药系统中，矾（聚合氯化铝）、三氯化铁、氨（硫酸铵）等物质所处的环境呈酸性，而氯（次氯酸钠）、高锰酸盐（高锰酸钾）、石灰等物质所处的环境则呈碱性，这些区域均具有腐蚀性。因此，应急照明灯具的所有外露金属部分都应使用耐腐蚀材料，或者进行防腐蚀处理，同时，灯具的电缆线路接口处应使用密封胶进行密封处理。
2.5 备用照明
备用照明分为消防备用照明和重要场所非消防备用照明。水厂内配备火灾报警系统的综合楼内，包括变配电间、消防控制室、消防水泵房以及柴油发电机房等区域的备用照明，系专为消防应急而设；而水厂总变配电间、生产性建筑如一级泵房、二级泵房等，以及与之配套的低配中心、配电间、变频器室、电容器室、软启动室、变压器室、中心控制室、调度室和弱电机房等区域的备用照明，则属于非消防应急状态下的备用照明设施。非消防场合的备用照明设备，其供电可以由两路电源进行切换以供灯具使用，或者通过一路电源配合灯具自带的蓄电池供电；而在消防情况下，备用照明则由一路常规电源和一路专门的消防电源回路进行切换供电。所有的备用照明灯具都具备常规照明和备用照明的双重功能，而在消防使用时，则需使用带有耐火保护罩的灯具。
3 应急照明系统水厂设计中的应用
本次研究选取了宜兴市某水厂项目作为实例，对其中应急照明系统的设计方案及其应用进行了简要阐述。
3.1 项目介绍：
该水厂整体规模达到每日处理30万立方米，涵盖了预处理、常规处理以及排泥水处理等多个环节，占地大约180亩。其核心设施包括：预臭氧接触池、平流层沉淀池、综合加药间、清水池、二级泵房、臭氧发生器间、污泥平衡池和进料泵房、办公化验楼以及食堂（统称为综合楼）、鼓风机房和反冲洗泵房等。
3.2 系统设计与应用
（1）系统设计：
本水厂项目在综合楼内部配备了火灾报警系统和消防控制室，因此选用了集中电源集中控制系统。在消防控制室内，安装了一台壁挂式的应急照明控制器，该控制器负责管理全厂共计278盏灯具。应急照明控制器能够接收火灾报警系统发出的启动指令，并能与火灾相关区域的集中电源实现联动，持续点亮直至火灾报警系统取消启动指令。控制器的主电源来源于消防控制室的消防电源，而内部配备的蓄电池电源则确保了在主电源断电的情况下，控制器仍能维持运作，持续供电长达3小时。
（2）控制要求设计：
在火灾未发生的情况下，系统处于常规运作状态，此时集中电源利用主电源，即市电，为照明设备提供电力，同时指示灯持续以节能模式闪烁，而应急照明设备则处于关闭状态。
当火灾尚未发生，若集中电源的主供电（即市电）出现断电情况，应急照明灯具将自动点亮，指示标志亦会从节能模式切换至应急照明模式。待主电源恢复供电或蓄电池供电持续30分钟后，集中电源便会自动切换回主电源供电，并向控制器报告主电源的运行状态。
在火灾尚未发生的情况下，一旦正常照明因停电而失去电力，市电监测信号便会消失。此时，集中电源控制应急照明灯具会自动点亮，同时，控制指示标志会从节能模式切换至应急点亮模式。这一状态将持续至正常照明恢复供电，随后，联锁控制灯具将自动回归到常规的工作模式。
火灾确认后，火灾报警系统向应急照明控制器发送启动指令，该控制器在接收到这一指令后，能依据既定程序自动启动，或者通过手动操作，使集中电源点亮应急照明及疏散指示标志。
（3）应急照明灯具设置
二级泵房、冲洗泵房等区域所用的灯具需选用IP65等级，而室外安装的灯具则需达到IP67标准。在综合加药间中，粉炭区和高锰酸钾区使用的灯具必须是防爆防腐型的，其他加药系统则应选用防腐型灯具，其他区域则普遍采用金属材质。综合加药间的应急照明灯具需采取防腐措施进行保护。无论是应急照明灯具的点亮还是熄灭，其时间均应控制在5秒以内。综合楼中的配电间、消防控制室以及消防水泵房等区域，均配备了专用的应急照明疏散指示标志，这些设施通过独立的回路进行供电。此外，每部封闭楼梯间也配备了独立的供电回路。
（4）备用照明设置：
二级泵房配备了高压配电间、变频器室、低压配电室、软启动室，以及生产单体低压配电室，这些区域均安装了非消防备用照明。备用电源由单灯蓄电池提供，其供电时间可达一小时。而在综合楼的消控室、消防水泵房和配电间应急照明和疏散照明，则配备了消防备用照明，这些照明系统通过两路消防电源的切换供电，灯具外罩采用耐火材料进行保护。
4.结束语
本文对净水厂应急照明系统的设计及其实际应用进行了探讨，依据水厂的具体特性，严格遵循《标准》、《民标》以及相关图集的规定进行设计工作。虽然水厂的应急照明系统在总体上与民用住宅和办公商业的照明系统相似，但在具体细节上仍存在一些差异，尤其是在生产性建筑方面。智慧水厂的推广使得水厂管理逐渐向少人化乃至无人化转变，因此，具备智能化、易于维护以及安全可靠的应急照明系统将成为未来发展的必然趋势。
