Может ли фотолюминесценция заменить аварийное освещение?

Технология фотолюминесценции для аварийной эвакуации

Для работы технологии фотолюминесценции происходят три фотофизических процесса: поглощение света, накопление энергии и послесвечение (световое излучение после выключения источника). В технологии фотолюминесценции используются специально разработанные люминофоры, способные поглощать фотоны как искусственного, так и естественного света. Это поглощение приводит к возбуждению люминофоров и их переходу в состояние с более высокой энергией. В этом состоянии люминофоры «захватываются» кристаллической решёткой, где энергия сохраняется в течение длительного времени. Когда источник света удаляется, накопленная энергия постепенно высвобождается, но уже в виде излучения с меньшей энергией — то есть происходит свечение. По мере релаксации кристаллической решётки происходит испускание света. Технология алюмината стронция превосходит технологию сульфида цинка как по продолжительности свечения в режиме послесвечения, так и по интенсивности излучаемого света. Испускание света является полностью пассивным процессом, то есть на него не подаётся (и не генерируется) никакая внешняя энергия, а техническое обслуживание не требуется. Следовательно, свет от фотолюминесцентных материалов будет излучаться даже при отключении электропитания. В случае аварийного отключения электроэнергии такие материалы обеспечат освещение эвакуационных путей, тогда как другие источники света перестанут функционировать.

Долговременная люминесценция (LPL) — это термин, используемый для фотолюминесцентных технологий, применяемых в маркировке для аварийного руководства, поскольку она соответствует нормативным требованиям к яркости. Стандарт ISO 16069 определяет минимальное требование к яркости, которое должно поддерживаться в функциональных аварийных условиях: 0,02 кд/м² в течение не менее 60 минут. Материалы, соответствующие требованиям LPL и обладающие гарантированными эксплуатационными характеристиками, прошли испытания в соответствии со стандартом ISO 16069.

Эксплуатационный параметр Требование по ISO 16069 Практическое значение

Яркость Длительность ≥60 минут видимости Обеспечение непрерывной навигации в условиях продолжительных чрезвычайных ситуаций

Контрастное отношение 10:1 относительно фона Повышенная видимость в задымлённых или малоконтрастных условиях

Время зарядки <15 минут при освещённости 50 лк Быстрое повторное включение после кратковременного воздействия фонового света

Маркировка технологии LPL, предназначенная для нанесения в определенных местах, направляет пользователей правильным образом, а маркировка на кромках ступеней позволяет людям безопасно ориентироваться и подниматься или спускаться по лестнице. Маркировка LPL устанавливается в соответствии с требованиями стандарта ISO 16069 и, следовательно, обеспечивает аварийную эвакуационную маркировку без использования электричества.

Эффективность фотолюминесцентных аварийных систем в условиях эксплуатации

Фотолюминесцентные системы в зданиях с высокой степенью заполняемости после издания 2018 года стандартов IBC и NFPA 101

С обновлениями 2018 года в Межгосударственном строительном кодексе (IBC) и стандарте NFPA 101 должностные лица начали рассматривать фотолюминесцентные аварийные знаки выхода/путей эвакуации как альтернативу аварийным знакам выхода/путей эвакуации, освещённым электрическими лампами, в соответствии с требованиями нормативных документов. В результате эти изделия получили быстрое распространение в больницах, аэропортах и других зданиях с высокой степенью заполняемости. Согласно отчёту «Обзор безопасности объектов» (2023 г.), доля применения этих технологий в новом строительстве выросла на 57 %. Следующие факторы способствовали такому стремительному внедрению:

- Полная независимость от электроснабжения во время отключений электроэнергии
- На 80 % более низкая стоимость жизненного цикла по сравнению с проводной системой
- Более простая модернизация в зданиях со сложным архитектурным решением

Транспортные узлы стали первыми из недавно регулируемых объектов, внедривших эти технологии, поскольку фотолюминесцентные маркировки обеспечивают высокую видимость сквозь дым, отличаются экологичностью и соответствуют нормативным требованиям, подтверждающим их применение в качестве обязательного компонента современных систем обеспечения безопасности жизни.

Стандарты, ориентированные на человека: способность соответствовать требованию к яркости 60 мин / ≥0,02 кд/м² в стрессовых ситуациях.

Исследования потребностей эвакуируемых подтверждают, что в чрезвычайной ситуации человек не паникует и сохраняет ориентацию в системе эвакуационных выходов, если он получает минимальную яркость 0,02 кд/м² в течение 60 минут; это требование достигнуто с использованием новых продуктов на основе стронциевого алюмината. Те же самые продукты в ходе контролируемых стресс-симуляций продемонстрировали следующее:

Влияние факторов эксплуатации на яркость

Амбиентная зарядка (≥50 лк): 0,032–0,045 кд/м²

Температура ниже нуля: снижение выходной яркости ≤15 %

Старение материала (5+ лет): снижение выходной яркости менее чем на 10 % при использовании современных сплавов

Исследования показали, что фотолюминесцентные маркировки обеспечивают повышение скорости эвакуации на 22 % в условиях задымления по сравнению с другими системами, поскольку такая система обеспечивает непрерывное визуальное руководство от края до края. Кроме того, применение фотолюминесцентных изделий в лестничных клетках в соответствии с рекомендациями NFPA по эргономическому проектированию позволило сократить количество падений на 31 %, когда фотолюминесцентная полоса использовалась для чёткого обозначения края ступени.

Фотолюминесценция против традиционного аварийного освещения. Значительные компромиссы

Анализ надёжности: независимость от электропитания против чувствительности к внешним факторам (освещённость, температура, старение)

Фотолюминесцентные системы полностью независимы от источников питания: для их работы требуется только воздействие окружающего света, электрическое подключение не нужно, а резервные аккумуляторы не требуются. Это устраняет большинство случаев отказов сетевого или аккумуляторного питания, ответственных за прекращение работы 27 % традиционных аварийных светильников (NFPA 2023). Тем не менее, при отсутствии окружающего света система также теряет работоспособность:

Термин: Фотолюминесцентные системы — Традиционные аварийные светильники
Источник питания: Полностью пассивный (окружающий свет) — Зависимый от электросети и/или аккумулятора/генератора
Чувствительность к освещённости: Требуется предварительное облучение при освещённости ≥25 лк в течение ≥60 минут — Не зависит от предшествующих условий освещения
Работа при различных температурах: Эффективность снижается на 15–40 % при температуре <5 °C или >40 °C (согласно испытательным протоколам ISO 16069) — Современные компоненты обеспечивают минимальное влияние
Старение вносит еще одно ключевое различие: фотолюминесцентные материалы, как правило, теряют около 20 % яркости каждые 5–7 лет из-за молекулярной усталости, тогда как хорошо обслуживаемые светодиодные аварийные светильники сохраняют стабильную световую отдачу в течение 10 и более лет. Однако если у объекта установлены хорошо обслуживаемые аварийные светильники, то решения о сроке службы оборудования могут основываться на экономии средств за счёт применения фотолюминесцентных элементов — до 150–400 долларов США ежегодно на единицу за счёт энергозатрат и технического обслуживания, хотя их замена может потребоваться раньше. При этом их надёжность зависит от условий (например, во время шторма), а эффективность эвакуационного освещения определяется уровнем освещённости и условиями окружающей среды.

Часто задаваемые вопросы

Что позволяет некоторым материалам светиться дольше, чем их аналогам?

Эти материалы состоят из соединений, содержащих стронций-алюминат, которые значительно превосходят устаревшие материалы на основе сульфида цинка по продолжительности и интенсивности свечения.

Что определяет стандарт ISO 16069 для фотолюминесцентных систем?

ISO 16069 устанавливает руководящие принципы по продолжительности светимости, времени, необходимому для зарядки, и контрастному соотношению фотолюминесцентных систем, чтобы они могли эффективно функционировать в качестве систем ориентирования при эвакуации в чрезвычайных ситуациях.

Ухудшается ли производительность фотолюминесцентных систем в определённых условиях окружающей среды?

Да, если присутствуют такие явления, как предварительное освещение и резкие перепады температуры, их производительность может существенно снижаться.

Чем фотолюминесцентные системы отличаются от других систем аварийного освещения?

Эти системы более надёжны, поскольку не зависят от перебоев в электроснабжении, требуют меньших затрат на техническое обслуживание, однако более чувствительны к условиям окружающей среды, а также к предварительному освещению и воздействию. Другие системы менее надёжны, поскольку требуют подачи электроэнергии.