幼儿园电气设计要点分析

高 云 飞

(北京市建筑设计研究院有限公司,北京 100045)

0 引 言

随着人们对幼儿教育事业的重视程度不断加大,其建设标准也在不断提高。为了给幼儿提供一个安全、舒适、健康的生活环境,幼儿园建筑需全面考虑照明、插座、通风、空调、监控等电气设施的合理设计,必须遵循“安全至上,实用为先”的设计理念。

1 相关设计标准规范

目前,已出版发行并实施的国家及行业标准中,幼儿园建筑电气设计的相关标准规范较少,主要有GB/T 29315—2012《中小学、幼儿园安全技术防范系统要求》、JGJ 39—2016《托儿所幼儿园建筑设计规范》(2019年版)、建标175—2016《幼儿园建设标准》等[1-3]。

另外,部分省市实行中的地方标准主要有DB 31/539—2011上海市《中小学校及幼儿园教室照明设计规范》、DB31/T 329.6—2006《重点单位重要部位安全技术防范系统要求 第6部分:学校、幼儿园》(上海)、DG/TJ 08-45—2005《普通幼儿园建设标准》(上海)、DB51/T 2118—2016《中小学校及幼儿园教室照明设计规范》(四川)、DB44/T 834—2010《中小学校和幼儿园安全防范工程技术规范》(广东)、DB 12/428—2010《中小学校和幼儿园安全防范技术规范》(天津)。

2 供配电系统设计

为防止幼儿触摸插座,JGJ 39—2016第6.3.5条规定:“托儿所、幼儿园的房间内应设置插座……插座应采用安全型,安装高度不应低于1.8 m”。所有的插座回路均应做好接地保护,并加装剩余电流保护装置,同时对一些安装高度低于2.4 m的照明灯具加装保护线(PE线),对幼儿能够接触到的装饰灯具宜加装剩余电流保护装置[4]。对有戏水池或游泳池的幼儿园,应根据GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[5]的要求,对戏水池或游泳池做局部等电位联结,并应根据规范要求,游泳池各场所的电器设备安装要选择合适的安全电压及合适的场所。选择的剩余电流保护装置剩余电流不应大于30 mA,以确保人身安全。

3 照明系统设计

3.1 正常照明

幼儿的眼睛正处于发育期,不适宜的照明会对幼儿眼球发育及视力造成影响。因此,幼儿活动场所的照明应给予特别重视。

(1)有些LED灯具可能存在严重的“频闪”问题,眼晴长期暴露在这种环境下会造成头痛和眼疲劳,引发光敏性癫痫病,导致视力下降和注意力分散等问题。因此,针对幼儿眼睛特点,幼儿活动场所的光源选择应特别注意避免频闪问题。JGJ 39—2016第6.3.1条规定:“活动室、寝室、图书室、美工室等幼儿用房宜采用细管径直管形三基色荧光灯,配用电子镇流器,也可采用防频闪性能好的其他节能光源”。另外JGJ 39—2016第6.3.1条条文解释中“LED等新型节能光源也可采用。”

绝对意义上的无频闪光源并不存在,而是在一定高频下已经超过人眼神经反应速度,不会对眼球有损害。不同光源频闪程度如表1所示。频闪百分比为一个开关周期内最大光输出与最小光输出之差除以最大光输出与最小光输出之和。频闪指数为一个开关周期内超过平均光输出的量除以全部光输出。

表1 不同光源频闪程度

由表1可以看出,直流LED的频闪程度较低,但在实际应用时应选用优质LED光源及驱动器件,劣质器件同样会引起严重的频闪,影响幼儿身心健康。

IEEE在2015年所发布文件中将频闪风险分为几个等级。IEEE Std 1789—2015标准中频闪风险等级如图1所示。低风险区域、无危害区域波动深度限值分别如表2和表3所示。

图1 IEEE Std 1789—2015标准中频闪风险等级

表2 低风险区域波动深度限值

表3 无危害区域波动深度限值

在交流电50 Hz频率下,国内一般灯具频闪频率为100 Hz,则灯具频闪百分比低于3.2%,属于无频闪危害的限值范围。故只要频闪百分比在8%的低风险范围内,灯具频闪属于安全范围,若高于8%,该照明产品不安全。

3.2 紫外线杀菌灯

幼儿园常采用紫外线杀菌灯对幼儿活动场所进行杀菌消毒。JGJ 39—2016第6.3.3条(强制性条文)规定:“托儿所、幼儿园的紫外线杀菌灯的控制装置应单独设置,并应采取防误开措施。”此处“单独设置”应理解为与正常照明开关分开设置,两者之间要间隔一定距离,并在开关旁注明“紫外线杀菌灯”等字样,以免在打开正常照明时误将紫外线杀菌灯同时打开。

紫外线杀菌灯的开关还应防止幼儿误开,目前可采用做法有:将开关设计在幼儿难以触摸到的高处;配备统一带锁的电源控制开关箱,由专人对紫外线灯的电源进行统一控制;采用专用回路并集中控制,在确定室内无人后由控制室值班人员或采用智能控制器开启;采用安全型移动式紫外线杀菌消毒设备,在房间内人员全部离开后由专人负责杀菌消毒工作。

紫外线杀菌灯开启后应将房间门窗锁闭,有条件的可在房间门口配备同步显示警示灯,开启时同亮,以防止有人误入房间,造成伤害。

对于紫外线杀菌灯使用,2018年11月19日印发了《中小学幼儿园紫外线消毒灯安全使用管理办法》中指出:学校教室、活动室一般采用打开门窗通风换气,不推荐使用紫外线灯进行空气消毒。当有传染病疫情发生时,在相关专业技术人员指导下,合理使用紫外线灯进行消毒。

3.3 疏散照明

3.3.1 照度确定

对于疏散通道的照度,GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018年版)第10.3.2条强制性条文规定:“建筑内疏散照明的地面最低水平照度应符合下列规定:对于疏散走道,不应低于1.0 lx。对于人员密集场所、避难层(间),不应低于3.0 lx。对于楼梯间、前室或合用前室、避难走道,不应低于5.0 lx;对于人员密集场所……的楼梯间、前室或合用前室、避难走道,不应低于10.0 lx。”另外,该条条文解释中还指出,本条规定设置消防疏散照明场所的照度值,参考了美国、英国等国家的相关标准,但较这些国家的标准要求仍低,因此有条件的要尽量增加该照明的照度,从而提高疏散的安全性。

考虑到幼儿逃生意识、逃生能力远不及成人,当发生火灾,正常照明电源被切断后,疏散通道照度较低,容易造成幼儿恐慌,不但增大逃难度,还有可能发生碰撞、踩踏等事件。因此适当提高疏散应急照明的照度值,可以大大提高幼儿的疏散速度和安全疏散条件,有效减少火灾发生时的幼儿伤亡。

GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》表3.2.5中II-4条指出:寄宿制幼儿园和小学的寝室……等需救援人员协助疏散的区域,地面水平最低照度不应低于5.0 lx。

3.3.2 疏散指示标志的选择与安装

安装于墙壁的发光疏散指示标志对幼儿来说可能具有较强吸引力。由于幼儿行为的不可预见性,有些幼儿可能会上前触摸,甚至向标志灯倒水。GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》第3.2.1条第7款规定:“在室外或地面上设置时,灯具防护等级不应低于IP67。”

火灾时烟雾温度较高,烟雾飘浮于房间上部,因此为保证疏散标志灯在火灾发生后不被烟雾遮挡,灯具通常设置于走廊下部墙面上。标准GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》第3.2.9条规定:“方向标志灯的设置应符合下列规定:有维护结构的疏散走道、楼梯应设置在走道、楼梯两侧距地面高度1 m以下的墙面、柱面上。”

4 智能化系统设计

4.1 室内环境监测

室内环境对幼儿的健康有直接影响。有条件的幼儿园建议设置室内环境监测系统,对室内温度、湿度、空气质量等进行实时监测,根据监测数据通过建筑设备监控系统调整空调、采暖、新风、加湿器等设备的运行,实时调节室内环境。

4.2 安全防范系统

国务院办公厅在2017年4月28日颁布了《关于加强中小学幼儿园安全风险防控体系建设的意见》,指出各级人民政府教育督导机构要将学校安全工作作为教育督导的重要内容,进一步完善学校的人防、物防、技防等措施,推动各地尽快做好风险预防、管控、事故处理和风险化解等各项工作。

对于幼儿园的安全问题,除配备相应安保人员、加强外来人员管控外,一套行之有效的安全防范系统既能在事件发生前防患于未然,也能在事后提供相关线索及音视频资料[5-6]。

(1)视频监控系统。视频监控系统除满足相关设计规范外,对幼儿活动区域及其他幼儿可到达的公共区域,应做到无死角监控,有条件的可增加录音功能;对各主要出入口进行人脸识别,在陌生人闯入时可发出声光报警;实施明厨亮灶工程,对厨房操作间、储存间等重点部位进行监控并实时显示或实时上传至网络,增加食品安全问题的可溯源性。系统的音视频资料存储30天以上,有条件的可增加网络实时传输功能;对幼儿家长开放权限,家长可通过手机、电脑等设备随时查看幼儿情况,实现互联网+安防。互联网+安防系统架构如图2所示。

图2 互联网+安防系统架构

(2)入侵报警系统。JGJ 39—2016第6.3.7条第2、第3款规定:幼儿园周界宜设置入侵报警系统、电子巡查系统;厨房、重要机房宜设置入侵报警系统。周界入侵报警系统目前主要有红外(激光)入侵报警、脉冲电子围栏入侵报警、振动传感光缆入侵探测、埋地泄漏电缆入侵探测、微波传感入侵探测报警等。几种周界入侵报警系统比较如表4所示。

表4 几种周界入侵报警系统比较

4.3 公共广播系统

幼儿园通常设置一套智能广播系统来代替其他校园中的教学电铃。广播扬声器可设置于活动教室、楼道、室外广场等区域。系统可根据需要定时播放音乐、故事、儿歌等节目。系统末端扬声器应分组设置,系统采用多通道主机,可根据需要对不同教室、室外广场、楼道等区域播放不同内容。广播扬声器同时也可作为消防广播使用,在火灾发生时应能强制切换至应急广播。

5 结 语

幼儿园电气设计由于目标人群的特殊性,安全是设计的重中之重。电气设计人员要从多方面提高幼儿活动的安全性,从多角度预防安全事故的发生,同时还要兼顾教师、办公人员的日常需求。