高层住宅正常和应急两用LED灯具及系统*王立光1,王 梓2,柳 晔1 (1.吉林建筑大学, 吉林 长春 130118;2.国网吉林省电力有限公司 长春供电分公司, 吉林 长春 130021) 摘 要：为了满足高层住宅正常照明和消防应急照明的功能需求,介绍了一种新型灯具及系统,由照明控制器、若干个正常和应急两用LED灯具组成,解决了两种功能灯具合用带来的相关问题,扩展了灯具控制功能,且能充分发挥自身及相关系统的功效。 关键词：高层住宅; 正常照明; 消防应急照明; 照明控制器  王立光(1972—),男,副教授,研究方向为建筑智能化。 0 引 言随着城市建设用地的减少,我国城市中建设的住宅项目从当初的多层为主,逐步发展成高层住宅占绝大多数的现状。根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》[1]的规定,建筑高度不小于27 m的高层住宅的楼梯间和前室等场所需要设置消防应急照明。 1 目前的设计方案及存在的问题:正常照明与消防应急照明的区别主要有以下方面: (1) 功能和控制要求不同。正常照明在正常情况下使用,在火灾情况下不使用,可以采用手动、声光、红外等控制方式实现灯具的点亮和熄灭;消防应急照明在火灾情况下使用,在正常情况下不使用,仅接受火灾自动报警系统的控制,得到命令后强制点亮。无论何时,二者均不同时使用。 (2) 照度要求不同。正常照明,照度一般要求不小于50 lx;消防应急照明,照度一般要求不小于5 lx,相差10倍。因楼梯间和前室等场所往往空间狭窄,正常照明和消防应急照明均需设置1套灯具,满足照度需求。 (3) 对供电电源要求不同。消防应急照明要求用蓄电池作应急电源,蓄电池容量应能满足所带灯具工作时间不小于90 min。另外,根据GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》[2]的规定,作为消防电源的蓄电池,电压情况要受消防电源监控系统的监测;正常照明无此要求。 因此,在实际工程应用中一般采用以下设计方案: (1) 2套完全独立的系统,各自独立完成,互不影响,但是投资大,而且在一个狭小的空间内采用2套灯具也不美观。 (2) 1套系统实现上述两种功能,可以采用灯具自带蓄电池,或由集中设置的蓄电池组统一供电,即采用EPS系统。由于合用灯具,无法调光,灯具功率必须按照正常照明要求配置,则蓄电池容量需提高10倍,投资增大。 另外,以上两种方式均须外配消防电源监控系统来监测蓄电池的电压情况,而且不能充分发挥蓄电池在非火灾事故时的功效。 2 新型灯具及系统正常照明和消防应急照明都是通过控制灯具供电回路上的电源来实现灯具的点亮和熄灭,称为硬控。随着灯具的合用,再加上控制功能要求的增加,硬控方式显得无能为力。为此,研制了一种新型灯具及系统,灯具内部增设单片机来控制灯具的点亮和熄灭,称为软控。采用新型灯具的照明系统组成如图1所示。  图1 采用新型灯具的照明系统组成 整套系统由照明控制器和若干个正常和应急两用LED灯具组成。 (1) 正常和应急两用LED灯具。主要由单片机模块、整流模块、蓄电池模块、电源切换模块、LED驱动模块、LED灯组模块、电压采集模块、红外感应模块、CAN总线接口模块组成。 ① 整流模块。负责将配电回路提供的交流220 V电源整流后变为低压的直流电源,一方面供电给蓄电池模块,另一方面供电给电源切换模块。 ② 蓄电池模块。负责给蓄电池充电,根据需要,再放电给电源切换模块。 ③ 电源切换模块。接收单片机模块指令,选择整流模块和蓄电池模块其中之一的电源,供电给LED驱动模块。 ④ LED驱动模块。接收单片机模块指令,控制LED灯组模块的部分灯珠点亮或全部灯珠点亮。 ⑤ LED灯组模块。由多个灯珠组成,根据需要部分点亮或全部点亮。 ⑥ 电压采集模块。负责采集整流模块和蓄电池模块的电压信号,并将采集到的信息传送给单片机模块。 ⑦ 红外感应模块。负责采集人员是否进入照明场所的信息,并将此信息传送给单片机模块。 ⑧ CAN总线接口模块。通过CAN总线与照明控制器的通信连接。 ⑨ 单片机模块。整个灯具的控制核心是通过红外感应模块接收来自照明场所的现场控制信息;接收照明控制器传来的远端消防控制信息;根据电压采集模块送来的市政电源和蓄电池电源的电压信息,按照事先设定的控制策略,输出控制命令给电源切换模块和LED驱动模块。另外,将2个电源的电压信息通过CAN总线上传给照明控制器。 (2) 照明控制器。主要由CAN总线接口模块、计算机、照明控制软件组成。一方面接收来自各个灯具电源的电压信息,执行消防电源监控系统的相应功能;另一方面接收来自火灾自动报警系统的火警信息,按照事先设定的控制策略,输出控制命令给相应灯具。 3 可以解决的问题(1) 由于LED光源由多个灯珠组成,通过控制不同个数灯珠点亮就可调节灯具亮度。这就为同一灯具满足两种照度要求提供了方便条件,所以灯具内蓄电池容量就可以只按照满足应急照明要求的容量配置,再加上LED节能光源,可以大大减少蓄电池的容量,节省投资。 (2) 灯具内自配蓄电池电压检测装置,通过CAN总线将监测信息上传给照明控制器,实现消防电源监控系统的功能要求。 (3) 火灾自动报警系统不必再通过多个输入/输出模块控制应急照明配电箱,只需将火情信息告知给照明控制器,由照明控制器去控制相应灯具,减轻了火灾报警控制器的工作量,符合火灾自动报警系统的发展趋势。 (4) 采用单片机控制,不仅可以满足正常情况下和火灾情况下的常规控制要求,而且可以扩展控制功能: ① 在正常情况下,市电正常时,通过正常的控制方式实现全部灯珠的点亮和熄灭。电源由市电提供,可以满足正常照明的照度要求。 ② 在火灾事故下,市电断电时,灯具通过CAN总线接收照明控制器的控制信息,控制部分灯珠的强制点亮。电源由蓄电池提供,可以满足应急照明的照度要求。 ③ 在正常情况下,市电断电时,通过正常的控制方式实现部分灯珠的点亮和熄灭。电源由蓄电池提供,可以额外提供非火灾断电事故时的照度应用,从而发挥蓄电池的功效。 ④ 在火灾事故下,市电正常时,灯具通过CAN总线接收照明控制器的控制信息,控制全部灯珠的强制点亮。电源由市电提供,可以额外提供火灾事故时的照度应用,有利于人员疏散。 4 结 语介绍了高层住宅中正常和应急两用LED灯具及系统,由照明控制器、若干个正常和应急两用LED灯具组成,在灯具内部增设单片机来实现对灯具的控制,可以满足正常情况下和火灾情况下的常规控制要求,而且可以扩展控制功能。 参考文献： [1] 建筑设计防火规范:GB 50016—2014 [S]. [2] 火灾自动报警系统设计规范:GB 50116—2013 [S]. Normal and Emergency Dual-use LED Lamps and System in High-rise Building WANG Liguang1,WANG Zi2,LIU Ye1 (1.Jilin Jianzhu University, Changchun 130118, China;2.Changchun Branch of Jilin Electric Power Co., Ltd., State Grid, Changchun 130021, China) Abstract：In order to meet the functional requirements of normal lighting and fire emergency lighting in high-rise building,this paper introduced a new type of lamps and system which was composed of normal and emergency dual-use LED lamps.It not only solves the related problems of two functional lamps,but also expands the control function of lamps,which can give full play to the efficacy of itself and related systems. Key words：high-rise building; normal lighting; fire emergency lighting; lighting controller 王 梓(1984—),男,工程师,从事继电保护方面的工作。 柳 晔(1990—),女,硕士研究生,研究方向为建筑智能化。 *基金项目：吉林省教育厅“十三五”科学技术研究规划项目(吉教科合字[2016]第142号) 中图分类号：TU 88 文献标志码：B 文章编号：1674-8417(2017)02-0026-03 DOI：10.16618/j.cnki.1674-8417.2017.02.006 收稿日期：2016-05-03 |
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