消防应急照明和疏散指示系统在综合管廊的应用

【摘要】：结合GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》和工程案例，从系统形式、照度计算及灯具布置、供电容量、配电回路要求、设备选型及敷设等方面探讨综合管廊的管廊层和设备层的消防应急照明系统设计方案，使应急照明系统更加安全、合理。
【关键词】：综合管廊；应急照明系统；照度计算；灯具布置；集中电源；集中控制；供电容量；配电回路

0.引言
  随着经济的快速发展和城市化进程的推进，市政地下空间管线越发的多样和复杂，综合管廊应运而生。综合管廊作为全地下空间构筑物，防火分区较长，疏散通道复杂，当发生火灾时，疏散困难，严重威胁检修运维人员人身安全。合理地设计消防应急照明和疏散指示系统显得尤为重要。下面将结合工程实际情况，简析综合管廊应急照明系统设计做法，供业内同行参考。

1.系统设计步骤
  综合管廊分为管廊层和设备层。管廊层即放置各种市政管线的隧道空间，内设疏散通道；设备层位于管廊层正上方，用于放置电气、通风设备，其一般结合逃生口、进风口设置，并在管廊层和设备层同一位置垂直设置防火分隔；管廊防火区间一般不超过200m。
  综合管廊的消防应急照明系统设计包括：系统类型的选择、消防应急照明灯具及疏散指示灯具的选择、系统配电设计、系统控制设计等。主要设计分为以下几个步骤：①确定系统架构及系统配置。②按消防应急照明照度要求进行照度模拟计算，结合综合管廊功能特点确定灯具容量及布置方式。③确定疏散指示灯具布置原则。④确定供电及回路设置要求。⑤确定设备、线路、敷设等选型及要求。⑥确定系统控制要求。

2.系统形式
  综合管廊是将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体的城市地下隧道空间。根据GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》第7.5.7条，干线、支线综合管廊含电力电缆的舱室应设置火灾自动系统。根据GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》第3.1.2条，设有消防控制室的消防应急照明系统应选择集中控制型系统。由于管廊内应急照明及疏散指示灯数量较多，同时其内环境潮湿，分散设置自带蓄电池灯具，不便于检修，系统可靠性差，为便于运营检修维护，一般采用集中电源集中控制型应急灯具。
  综合管廊应急照明用电负荷等级为二级负荷，一般由双回市政电源供电。根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》（2018年版）10.1.8条和GB 51309-2018第3.8.2条，应急照明系统应设置双电源切换箱，由切换箱供电至专用集中电源箱，再由电源箱供电至各舱室应急照明灯具。燃气舱和非燃气舱应分别设置集中电源箱。
集中电源设置在管廊设备层，按照防火分区设置；应急照明控制器设置于综合管廊监控室（或分控室）。典型综合管廊应急照明系统示意图详见图1.

图1 管廊防火分区典型应急照明系统示意
 

综合管廊高度一般均不超过8m，根据GB51309-2018第3.2.1条第4款，应急照明灯具应选择A型灯具。

3.照度计算及灯具布置
  以成都市东部新区东一线南延线综合管廊为例，该管廊设计为四舱（如图2所示），分别为综合舱、高压电力舱、输水舱、燃气舱。综合舱净尺寸为B（宽）×H（高）=3.0m×3.8m，高压电力舱净尺寸为B×H=2.8m×3.8m，输水舱净尺寸为B×H=4.2m×3.m，燃气舱净尺寸为B×H=1.8m×3.8m。管廊总长4.16km，共设26个防火分区（如图3所示），3座地下变电所，并附设一座综合管廊分控室。

图2 管廊标准横断面

图3 管廊典型防火分区平面
 

  综合管廊内各个舱室两侧一般均有管道、支架或支墩，其内净高一般为3~4m。应急照明灯具及疏散指示灯具均安装于舱室侧壁或支架上，应急照明灯具和出口疏散指示灯具的安装高度一般为2~2.5m；方向疏散指示灯具安装高度一般＜1m，也可采用管吊方式安装在管廊顶部。消防应急灯具安装见图4。

图4 管廊消防应急灯具布置横断面
 

3.1管廊层应急照明设计
  成都市东部新区东一线南延线综合管廊根据不同舱室，宽度为1.8~4.2m不等，高度均为3.8m，疏散通道为狭长型，按常规选择了光通量为 900 lm、10 W 应急照明灯，按照 10 m 布置间距，模拟计算结果见表 1。

表1 模拟低照度计算结果

  可以看出，按照新标准要求 10 m 间距布置灯具，常规的 10 W 应急灯能满足 GB 50838 - 2015 对管廊内疏散应急照明低照度 5 lx 的要求。
3.2设备层应急照明设计
  设备层主要放电气设备及通风设备，其应急照明分为备用照明和消防应急照明。根据GB51309-2018第3.2.5条及第3.8.1条的要求，配电室等发生火灾时仍需工作、值守的区域低照度值为1.0lx，同时按照正常照明100%照度值设计备用照明。设备层备用照明采用正常照明灯具，在火灾时保持正常照度；对于消防应急照明，常规设备层建筑面积约100~120m²，采用光通量为 900 lm、10 W 应急照明灯，只需设置2盏应急照明灯具，低照度值即可＞1. 0 lx。设备层应急照明布置见图 5。

图5 典型管廊设备层应急照明灯具布置平面

3.3疏散指示系统设计
  根据GB 51309-2018第3.2.9条要求，当方向标志灯的标志面与疏散方向平行时，灯具的设置间距不应大于10m。根据GB51309-2018第3.2.1条第6款要求，管廊内出口疏散指示灯建议采用中型标志灯，方向标志灯采用小型标志灯。
  管廊层内方向标志灯具采用小型标志灯，布置间距为10m。在疏散口、逃生口及人行出入口等设置疏散出口指示灯具，安装于防火门上时，底边距门框0.2m壁装；安装于逃生孔时，底边距地2.5m管吊。
  管廊设备层因其面积小（＜120m2），单个房间的长宽均小于10m，一般不设置方向标志灯具；设备层朝向地面的疏散通道一般为人员逃生孔，需在逃生孔处安装出口疏散指示灯具，可在逃生孔下壁装或管吊安装。
  考虑管廊作为纯地下构筑物，防火分区及逃生通道距离较长，具备双向疏散的可能，为了使检修人员明确所处的位置，并及时了解与疏散出口的间距，建议采用带有米标的方向标志灯。管廊内消防应急灯具布置见图6.

图6 管廊应急照明及疏散指示灯具平面布置

4.系统供电容量
  根据GB 51309-2018第3.3.8条的要求，集中电源额定输出功率不应大于5kW，集中电源输出回路不应超过8路；第3.3.6条要求，配接灯具的额定功率总和不应大于配电回路额定功率的80%，A型灯具配电回路的额定电流不应大于6A。GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》第6.2.2条要求，EPS的额定输出功率不应小于所连接的应急照明负荷总容量的1.3倍。
  综上，在满负荷时，综合管廊每套集中电源配接灯具额定容量上限为：S灯具≤S总回路×80%=36V×8×6×0.8≈1.38kW。每套集中电源的额定输出容量上限为：S电源≤1.38×130%≈1.79kW。
  按照常规综合管廊防火分区间距不超过200m考虑，每个舱室设置20盏10W应急照明灯具及22盏1W疏散指示灯具，设备层设置2盏10W应急照明灯具及4盏1W疏散指示灯具。则非燃气舱集中电源配接灯具容量为S=3×（20×10+22×1）+2×10+4×1=690W，集中电源的额定输出容量为897W；燃气舱集中电源配接灯具容量为S=1×（20×10+22×1）+2×10+4×1=246W，集中电源的额定输出容量320W。单回路额定电流为：（10×10+2×10）/36=3.33A。根据各防火分区实际所接灯具情况，每套非燃气集中电源容量建议为0.9kW，在人行出入口和车行出入口等特殊防火分区可相应大电源容量。
  另外，根据GB50838-2015第7.4.1条第2款要求，集中应急照明电源持续供电时间不应小于60min。
5.配电回路要求
综合管廊应急照明系统配电回路要求如下：
a.疏散灯具应按照防火分区、管廊层、设备层等为基本单元设置配电回路。
b.应急照明灯和疏散标志灯不宜接在同一回路出线上。
c.应急照明配电电压推荐采用36V。
  综合管廊按照防火分区配电，供电回路较长，采用36V以下（如24V）电源供电，不易于控制线路末端压降。回路带载能力需考虑电源输出额定电流、线缆直径、末端压降等因素的影响，考虑到工地现场实际安装情况，电缆长度还需留有余量。根据国标图集19D702-7《应急照明设计与安装》第21页，消防应急灯具端子处电压偏差允许值可为额定电压+20%，-20%。
按照供电半径200m考虑，电缆电压降百分数计算公式如下：
Δu%=2ρθ×P×L×100/（U2×S）
式中：Δu%——电压降百分数；
ρθ——工作温度θ℃时导线电阻率；
P——线路功率，W；
L——线路长度，m；
U——标称电压，V；
S——线路截面，mm2。
当配电电压采用DC24V时，S≥2×0.0172×120×200×100/（24×24×20）=7.17mm2，需采用10mm2导线。当配电电压采用DC36V时，S≥2×0.0172×120×200×100/（36×36×20）=3.19mm2，采用4mm2导线即可满足要求。
综上建议管廊应急照明配电电压采用DC36V，配电线采用4mm2，单回路大容量不超过150W。

6.设备选型及敷设要求
a.应急照明回路馈出线缆选用电压等级不低于300/500V铜芯耐火导线，控制通信线路采用耐火线缆或耐火光纤。
b.综合管廊应急照明系统馈出线缆宜采用穿钢管或封闭式金属线槽明敷方式，钢管和金属线槽应涂刷防火涂料；当采用暗敷时，应穿钢管敷设，并暗敷在不燃烧体结构内，保护层厚度应≥30mm。
c.控制通信回路可与电源线穿同一保护管或金属线槽敷设，控制方式可采用链式总线通信，也可采用光纤通信。
d.综合管廊应急照明系统设备应满足地下环境的使用要求，防护等级不应低于IP54。
e.燃气舱内应采用防爆应急照明灯具和电气设备，并满足相关的设备保护级别要求。

7.控制要求
  综合管廊应急照明系统采用集中控制型，应急照明控制器一般放置在管廊监控内的消防控制室中。正常情况下，综合管廊内的应急照明灯具为关闭模式；在非火灾状态下，系统主电源断电后，应急照明灯具转入应急点亮模式；当火灾确认后，应急照明控制器应能按预设逻辑手动、自动控制系统的应急启动，根据火灾发生位置启动相应防火分区及相邻防火分区内的应急照明灯具转入应急点亮模式。

8.安科瑞应急疏散对应选型
  综合以上设计与要求，我司对应产品选型如下：
 

9.结束语
  本文通过综合管廊工程设计实例对应急照明设计进行了研究，提出了适用于综合管廊的应急照明设计做法，为管廊应急照明设计提供参考。

参考文献：
[1]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.
[2]GB50116-2014《建筑设计防火规范》[S].
[3]GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》[S].
[4]GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》[S].
[5]GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》[S].
[6]GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》[S].
[7]GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》[S].
[8]刘丽萍. 地铁车站设计如何合理执行新规范 —— 《消防应急照明及疏散指示系统技术标准》.
[9]杜成煌. 集中控制消防应急照明和疏散指示系统设计简析.
[10]卢洲、陈峰、杜毅威.《综合管廊消防应急照明系统设计简析》