【节能学院】浅谈GB51309实施后对于消防应急照明和疏散指示系统在城市隧道应用中的影响

【摘要】：应急照明和疏散指示系统被广泛运用于城市隧道、楼宇建筑、地下管廊等各个方面。当隧道这类特殊建筑内出现火灾或事故时，可靠的应急照明和疏散指示系统对于人员的安全逃生有着重要的作用。随着gb51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（以下简称“新规”）的实施，对以往的设计方案有着较大的影响，须要进行较大的调整改动。本文以新规实施前后的两个隧道案例（以下简称“a隧道”、“b隧道”）为例，通过对两种方案的优缺点进行对比，剖析新规在城市隧道中的应用。
【关键词】：应急照明；疏散指示；集中电源；集中控制；城市公路隧道
1、前言
交通隧道作为城市交通的重要组成部分，在火灾或事故发生时，具有人员疏散时间短和疏散路径少，疏散难度与隧道长度成正比的特点。城市隧道内上下班高峰期人员及车辆较多，除隧道两端的进出口外，无其他出口。当隧道内发生火灾或事故时，人们往往因处于半封闭空间产生的恐慌感已经不能及时判断安全疏散路线等因素，造成人员及车辆疏散困难，甚至会产生人员伤亡或二次事故等。
“新规”从隧道的供配电系统、系统控制方式、集中电源的选择、应急灯具的选择与布设等各个方面，对应急照明和疏散指示系统进行了更加合理和详细的规定，对于城市隧道这类特殊建筑，如何在兼顾节约投资、减少施工难度、保持系统稳定性等方面的前提下，将新规的各项标准落实到实际的隧道应急照明和疏散指示系统设计工作中，是工程设计人员及建设各方面都应面对的挑战。
2、新规对隧道设计的主要影响
“新规”能更好地保护疏散及消防人员的人身安全，以及合理地减少事故过程中发生二次电气灾害的因素，要求设置在距地面8m及以下的灯具应选择a型灯具，并规定a型灯具的工作电压均不大于dc36v；同时，为了减少因集中电源出现故障，出现大范围的应急灯具无法工作，要求集中电源额定输出功率不应大于5kw。
城市隧道作为城市交通的重要组成部分，相对于楼宇等建筑，隧道具有规模大、线路长、地质环境复杂、人流车流量大，且受地形气候影响大等特点。如何在这些前提下保障集中电源的寿命、控制路线压降、减少增设的设备对隧道主体的影响等问题，均需在设计过程中统筹考虑。
3、新规执行前后，城市隧道应急照明方案分析
新规执行前，城市隧道应急照明方案
a隧道为四洞双向两车道，平均洞长500m，隧道机动车道采用沥青路面，路面宽度11.75m，属于二类隧道。本隧道于“新规”执行前实施，隧道应急照明灯具及疏散指示标志均采用ac220v的b型灯具，其中，应急照明灯具采用led30w灯具，疏散指示标志灯具采用led5w，应急系统启动或主电电源断电后，由隧道洞口配电房内b型集中电源eps供电。在常规工况下，应急照明灯具兼作普通照明，当正常照明出现故障时兼作备用照明，当应急系统启动时作为应急照明。应急照明灯布设位置及方式与普通照明一致，普通照明每7m布设一组，应急照明每35m布设一组。应急照明灯具与疏散指示标志灯具由隧道主体内低压配电洞处，内设双切开关的应急照明配电箱供电。应急照明配电箱的两路电源，分别引自市电1和市电2变压器后对应的0.4kw母线。当市电电源或线路故障时，改由配电房处集中电源eps作为应急照明电源，为应急照明和疏散指示标志灯具供电。该隧道全线设洞口配电房1座，并设1组10kw集中电源eps于配电房内。
根据以上方案可知，统一采用ac220v的led灯具，并由隧道内eps作为应急照明集中电源，此方案的主要优点有：
（1）采用220v电压等级，同等电压损失情况下，电缆配电距离长、供电半径大，可达500-600m；
（2）采用统一的电压等级，应急照明灯具在非应急情况下，可兼作其他照明灯具功能，灯具预埋及安装方式统一，减少施工难度；
（3）同一配电房供配电区间内，应急照明eps设于配电房内，方便管理。而且对于一些湿度较高的区域，配电房空间相对充足，有条件可共享或单独设置除湿设备，以延长电池寿命。
当然，此方案也存在一些明显的缺点：
（1）均匀度低：考虑应急灯具在正常工况下须兼作普通照明灯具，布灯方式及功率宜与普通照明灯具保持统一性，因此应急照明灯具选择的单灯功率相比单独设置应急照明灯时更大，其布灯间距也更远，应急照明均匀度相对低；
（2）故障面影响广：集中电源供电半径大，火灾发生时，若出现电源或配电线路故障，应急照明故障面影响较广；
（3）易发生触电事故：应急灯具及末端路线电压均为ac220v，当发生事故时，疏散及消防人员碰触漏电线路及设备时，发生触电事故概率高。
新规执行后，城市隧道应急照明方案
b隧道四洞双向两车道，平均洞长582m，机动车道采用沥青路面，路面宽度14.5m，为二类隧道。交通隧道中的短隧道、中隧道配电房一般设于隧道的井出口处，长隧道及超长隧道配电房设于隧道内横洞配电所及洞口配电房，隧道的消防控制室，位于配电房内。根据隧道配电房、配电洞分布情况，以及隧道的供配电方案，结合新规关于设置消防控制室的场所应选择集中控制型系统，灯具应选择a型灯具等相关规定，交通隧道应急照明和疏散指示系统新方案采用集中控制型系统，应急照明控制器安装于配电房消防控制室内，在隧道各个配电洞室处，设置a型应急照明集中电源，当应急系统启动后，统一为隧道应急照明灯具和疏散指示标志灯具提供dc36v电源。
在a型应急照明集中电源内应设置电压转换模块，同时应能实现对应急照明灯具正常状态与火灾状态及其他非正常状态下节电模式与应急照明模式的切换。应急照明集中电源配置通讯接口，数据与控制器进行联动，实现对主电源、电池组、应急灯具的监测、控制以及试验等功能。a型应急照明集中电源220v进线电源引自带双切开关的消防负荷配电箱出线回路，消防负荷配电箱内设的双切开关电源分别取自市电1和市电2变压器后对应的0.4kw母线。当市电电源或线路故障时，主电电源被切断，改由集中电源eps为应急照明和疏散指示标志灯具供电。该隧道全线设洞口配电房1座，并设12组1kw集中电源eps于隧道各分区配电洞内，dc36v集中电源配电分区处供电半径约138m。
产品选型：
根据新规调整方案后，该系统的优点有：
（1）应急照明单独设置，灯具功率小，布灯密度更大，照明均匀度高，且eps不受备用照明限制，容量需求更小；
（2）集中电源供电半径小，火灾发生时，若出现电源或配电线路故障，应急照明故障面影响较小；
（3）应急灯具及末端线路均为dc36v，合理地避免了人员触电事故的发生。
同时，该方案也存在一些新的问题出现：
（1）施工难度增加：应急照明单独设置后，隧道顶至灯具的纵向穿管增加，灯具安装点增加，施工难度增加的同时，也增加了附属设施对隧道内衬结构的影响；
（2）维护难度增加：受隧道配电方案及线路压降限制，集中电源容量减少，但数量增加较多，且位置由配电房处统一设置变为按照分区配电洞单独设置，增加了后期电源检修和维护的难度；
（3）防护性能要求增加：南方气候相对潮湿，单独设置于空间较为有限的配电洞内，对集中电源电池的防潮、防腐、防尘等性能要求更高，需进一步加强设备采购时对电源质量的管控。
4、结束语
“新规”的出现，是以往的问题反馈与工程实践的重要成果，它结合了国内外的先进做法、标准与理念，经统合、协定后编制而成。规范和标准会一直随着科技的进步、社会的变化而进行调整和变化，持续保持与时代的同步性，提高其实践性与综合性。作为工程设计人员，应积极学习各阶段颁布的新规范、新标准，结合自身所学理论与工程设计实践经验，学习和汲取其中的知识，能更快的适应市场需求的改变，将新的规范和标准尽快运用于工程实践中。