超长的消防应急照明时间如何设计和执行？

最近，有几位客人来电向笔者咨询某某超高层建筑消防应急照明产品的超长后备应急时间问题如何解决。

大家知道，按照国标GB51309-2018要求：老弱病残场所、隧道/地铁项目、大型地下项目、超高层建筑等特定应用场所的消防应急照明产品初装应急后备时间应不低于180分钟、270分钟（即铅酸蓄电池末端应急时间60分钟、90分钟的三倍）。

但问题来了，厂商的集中电源和消防灯具产品送检和产品检测报告（依据GB16348-2021），多数都是标注90~100分钟的常规后备应急时间（历史沿袭≥90分钟，现实也没必要额外去普遍送检其它应急时间产品而付出多余代价），怎么办？

面对行业的这个困惑，笔者从以下三个方面来解析。

一、自电集控型产品目前不适合做超长应急时间的设计应用

自电集控型产品在超长应急后备时间的大型综合应用中，与集中电源类型相比较，存在先天不足。

因为一个大型项目中采用的集控型消防灯具款式种类往往较多（包括标志灯和应急照明灯），而现实厂商的自电集控类灯具产品检测报告几乎均为初装应急时间90分钟（仅个别厂商的个别产品具有初装180分钟型号），不可能都再去以120、180、270分钟等普遍送检拿证（代价太大）。

更主要的原因是：在大型项目的超长应急时间应用中，相对集中电源与灯具的灵活应急时间匹配关系（即通过调整集中电源型号大小来调节应急时间），自电集控类产品没有优势。

因此，行业的目前阶段，设计院（设计单位）不应以自电集控型产品设计应用于超长应急后备时间的大型工程项目（譬如超高层建筑、地铁项目、老弱病残等应用场所），后续行业的自电集控型灯具可以采用大号蓄电池电源的加挂替换式设计（即采取增设副型方式）。

目前，行业一些超长应急时间的自电自控型照明灯具产品一般仅设计用于灯具款式相对单一的地下场所、隧道场所、配电室等（非集控类型的应用）。

二、集中电源的应急后备时间到底按什麽验收执行？

说人会说，你这提问不是废话麽？按集中电源产品检测报告上标注的那（90分钟）时间哈！你还真别急，焦点在于产品检测报告上的这“90分钟”不是消防验收时的那“90分钟”！这是怎么回事呢？

问题在于：产品检测报告上的这“90分钟”是国家产品检测机构依据国标GB16348-2021《国家消防电子产品严酷环境试验检测标准》要求，集中电源带载120%条件下的后备应急时间，确切说是破坏性超载试验检测性质。而消防验收时的后备应急时间是按国标GB51309-2018规范要求带载率不超过80%条件下的后备应急时间，而且实际上绝大多数的设计院均是以最佳带载率60%~70%执行设计（因还需考量集中电源的可靠度和长期使用寿命等综合因素）。这样，就形成了检测报告上集中电源带载率（120%）与现实设计/应用带载率（60%）相差近一倍的事实。譬如检测报告上500VA集中电源带载灯具120%是600W（注：直流电不考虑功率因数），后备应急时间是90分钟；而现实设计/应用的带载灯具功率一般只有300~400W（即GB51309-2018规范为80%以下），则后备应急时间就可能达到180分钟。集中电源带载功率越小，其后备应急时间就越长，我们从极限角度可以更好理解：假设仅带载一盏灯具，这台500VA集中电源的后备应急时间也许可以持续好几天甚至更长。

国标GB51309-2018解读版规范的第3.7.1.4条文：《技术标准》GB51309-2018和新修订的产品标准GB17945均允许特定规格型号的集中电源，通过降低其实际配接功率来延长系统的持续应急工作时间。逻辑上同理：在实际配接灯具功率一定的情况下，可以通过增大集中电源功率来延长系统的持续应急工作时间（参考如下截图）。

集中电源与其后端消防灯具的功率匹配关系，决定了集中电源的后备应急时间的长短。在消防灯具总功率一定的情况下，灯具的后备应急时间一般是由集中电源的型号（功率）大小来决定的，这是因为：

（1）按照消防规范的产品一致性要求（即送检产品的样品必须与实际销售产品一致），集中电源内置的蓄电池不得随便增大改变。

（2）如果灯具工作的应急时间不够，完全可以增大集中电源的功率（型号）等级来实现（其内置蓄电池的容量同步增大），譬如以300VA换成500VA，往往应急时间可增大近一倍（注：蓄电池容量与放电时间的扩增换算不是简单的线性倍数关系）。

国标GB17945-2010和GB51309-2018规范中，明确规定了集中电源消防验收的后备应急时间：在项目实际设计和验收中，集中电源的后备应急时间是以具体带载率情况下的灯具实际应急持续时间为准。正如前述，检测报告上500VA集中电源（120%带载条件下的应急时间≥90分钟），现实设计带载灯具功率如果是300W（即60%带载率），则后备应急时间就可能达到180分钟，即多一倍。

行业中的个别企业，其个别集中电源型号早期确实送检过120分钟或180分钟后备应急时间的检测报告。也因此，这家企业经常在一些特定工程项目中忽悠不明事理、不了解国标规范的甲方业主（譬如地铁项目的招标方、超高层建筑的业主等），即以本文开头所述的那样，以检测报告上破坏性试验性质的这种应急时间不合理地写入技术招标文件而排斥其它投标人。当然，检测报告120分钟或180分钟的集中电源型号，其支持的后备应急时间更长，但在实际的多数应用情况下根本没有必要，因为本质上其只是增大了蓄电池电源。而采取增大集中电源型号的方式，则不仅增大了蓄电池电源，而且增大集中电源功率，因此，其可靠性、耐用性更高。更重要的是：此两种方式并不是行业的最佳解决方案，欲知为何？请再往下看。

三、消防应急照明的超长应急时间如何设计和解决？

对于超高层建筑、老弱病残、隧道/地铁、大型地下场所等的超长应急时间解决方案。前面介绍过：集中电源检测报告之应急时间（120%带载率）与工程项目验收（譬如60%带载率）的应急时间是完全不同，而且往往存在一倍以上的后备时间差异。这样，虽然在一些老弱病残等180分钟初装应急长时间的应用场所，现行检测报告90分钟应急时间（120%带载率）的集中电源能满足其实际现场180分钟的验收时间（即带载率60%）要求。但是对于超高层建筑的270分钟（即铅酸蓄电池末端时间90分钟的三倍）的初装应急长时间来说，现行检测报告90分钟应急时间的集中电源往往不能满足其实际现场超长应急时间（270分钟）的验收要求，怎么办？

基于行业集中电源检测报告几乎均为初装时间90分钟的现实，为了满足初装应急时间270分钟甚至更长应急时间（譬如叠加30分钟事故应急照明时间）的规范要求，设计者需要“双管齐下”从以下两方面来进行优化设计：

（1）加大集中电源的功率（型号）等级：在灯具总功率不变的条件下，加大集中电源的功率（型号）等级，则集中电源内置的蓄电池（组）容量相应变大，因此后备应急时间就延长。如果后备应急时间还是不够，则再加大一个等级。譬如200VA不够，可以加大到300VA，500VA，1KVA等。

（2）减小集中电源输出回路中的灯具功率：减小带载灯具功率，则集中电源的后备应急时间就大大延长。减小灯具功率的优化设计最大焦点在于消防灯具的发光效率（简称光效），超高的光效设计可以大幅降低灯具的功率。降低灯具的总功率可以通过以小换大（即小功率灯具替换大功率灯具而亮度不减少），或减少灯具数量（即选择高亮度/更宽光束角的灯具来增大灯具之间的设计间距）方式来实现。譬如某品牌3W消防照明灯的光通量（亮度）高达508流明，完全可以替代行业低光效的5W甚至7W的照明灯产品（350~450流明）；或使灯具设计间距的原来5米加宽到8米，从而减少灯具数量。再譬如，其0.25W的中型标志灯具完全可以替代行业低光效的1W同型产品。超高光效的消防灯具具有六大应用优势，其在应对超高层建筑、老弱病残等超长应急延时应用设计中的优势，就是其中之一，往往可以延长集中电源一倍以上的后备应急时间。另外，超高光效的消防灯具更节能省电，更经久耐用，使用寿命更长，而且可以大大节省灯具前端的集中电源功率、造价。因此，设计院应更多采用灯具超高光效的这种更优设计方案。

最后需要说明的是：“双管齐下”的前、后端功率匹配优化设计，对消防灯具后备应急时间的延长效应是乘数倍率关系。譬如：

（1）如果集中电源的设计容量/功率不变（设计院按集中电源的最佳带载率60%设计），消防灯具功率减小一半，则消防灯具后备应急时间的延长是：2倍×2倍=4倍以上（即集中电源的带载率由120%优化变为了30%），即90分钟×4倍=360分钟以上。

（2）如果集中电源的设计容量/功率增大一倍，同时消防灯具功率减小一半，则消防灯具后备应急时间的延长是：4倍×2倍=8倍以上，即90分钟×8倍=720分钟以上。这样，就能满足GB51309-2018规范中的超高层建筑等初装270分钟甚至更长后备应急时间的设计所需。

注：本文中的应急备用时间均指集中电源的初装应急备用时间。