综合管廊舱室消防应急照明系统设计研究

徐 超, 蔡道萌, 孙 科, 孙曦冉, 刘可凡

(中国船舶工业系统工程研究院, 北京 100094)

0 引 言

综合管廊就是在城市地下建造一个隧道空间,将电力、通信,燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、统一设计、统一建设和管理,是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”[1]。综合管廊是城市工程管线的载体,其运营管理对于保障“城市生命线系统”的安全运行起到至关重要的作用。综合管廊内有发生火灾、管线泄漏、供电系统断电等各种突发安全事故的可能[2-3]。此外,综合管廊在地下建设,这无疑为人员逃生增加了难度。因此,为保证廊内运维管理人员在发生突发事件时安全撤离,综合管廊舱室内需设置消防应急照明系统。综合管廊工程需要根据自身工程特点、安全需要设置合理的消防应急照明系统,并确保在火灾情况下与火灾自动报警系统联动开启。

1 应急照明系统组成

综合管廊应急照明系统包括疏散照明系统、备用照明、安全照明。综合管廊的疏散照明系统是在火灾等紧急状态下,包括普通照明在内的三级负荷被切除后仍需继续提供照明和逃生疏散指示的系统。进排风机房逃生通道、变配电所、主管廊舱室、支管廊舱室、人员出入口等场所均需要设置疏散照明系统,以保证紧急状态下人员疏散。疏散照明照度不低于5 lx[4-7]。备用照明、安全照明可以使用普通照明灯具,但需确保供电的可靠性。当正常照明失效后,这部分照明应能继续发挥作用。综合管廊的变电所机房、具备消防作用的进排风机房、燃气舱进排风机房、具备消防作用的弱电机房等需要设置消防备用照明、安全照明。一般通过设置双电源切换箱为备用照明灯具、安全照明灯具等二级负荷供电。

在综合管廊中,消防应急灯具为消防作业和人员疏散提供照明。综合管廊应急照明灯具通常安装于距地面8 m以下。因此综合管廊舱室、机房宜采用A型应急照明灯具,即工作电压不大于直流36 V的消防应急灯具。在综合管廊机房内设应急照明A型集中电源统一为消防应急灯具供电。DC 36 V线路电压损失百分数如表1所示。

表1 DC 36 V线路电压损失百分数

2 供电系统方案

综合管廊应急照明灯具供电方式可分为集中电源供电和灯具自带蓄电池供电。应急照明灯具布置于综合管廊舱室以及机房内。舱室内的疏散照明灯具以一定间距布置,数量较多,采用灯具自带蓄电池的供电方式具有经济性较差、运维不便等特点。综合管廊工程一般采用集中电源供电的方案,集中电源提供主电源及蓄电池电源。应急照明集中电源的供电按照二级负荷的供电方式,即采用双电源供电。考虑到供电可靠性,应急照明系统供电方案一如图1所示,可在每个防火区间机房引入两路400 V电源。动力照明总配电柜为所有三级负荷供电,从综合管廊变电所接入一路普通电源。双电源切换箱为所有二级负荷供电,从综合管廊变电所接入两路消防电源[8]。此外,应急照明系统供电方案二如图2所示,二级负荷也可以采用一路消防电源+EPS/UPS的供电方式,但此方案可靠性相对较低。

图1 应急照明系统供电方案一

图2 应急照明系统供电方案二

综合管廊工程中供电单元一般按照防火区间进行划分,一个配电机房为一个防火区间内所有设备供电[9]。这样设计供电单元同时也可以保证低压供电线路的电压降满足规范要求。综合管廊舱室的防火区间一般不超过200 m,即一个供电单元包括机房以及200 m左右的舱室。机房及舱室内的应急疏散照明由应急照明集中电源供电,A型应急照明灯具可采用功率9 W、电压36 V的单管荧光灯或筒灯。GB 51309—2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》中规定,A型灯具配电回路的计算电流不应大于6 A。19D702-7《应急照明设计与安装》中阐明了消防应急灯具端子处的电压偏差允许值为±20%额定电压[4-7]。当以综合管廊舱室的一个防火分区作为应急照明的配电单元时,即配电单元长度为200 m左右,应急照明回路计算电流、电压损失可能超过规范要求。为满足照度要求,应急照明灯具在断面宽度为3 m左右的舱室内为6～10 m的间距布置。一个防火分隔内应急照明灯具总计算功率为180～300 W,回路计算电流为5.00～8.25 A。综上所述,参考表1中的线路电压降数据,200 m的配电单元内,应急照明回路长度宜为100 m。因此,采用应急照明集中电源为左、右两边各100 m舱室内的应急照明灯具供电方案可以保证供电可靠性,设计人员需在机房两侧预留穿线孔洞。综合管廊舱室应急照明系统布线示意图如图3所示。

图3 综合管廊舱室应急照明系统布线示意图

3 集中控制系统方案

应急照明控制系统的作用主要是接收火灾报警控制器或消防联动控制器的信号,通过集中电源控制灯具应急启动。应急照明控制器能接收、显示、保持火灾报警控制器的火灾报警输出信号;并能接收、显示、保持其配接的灯具、集中电源或应急照明配电箱的工作状态信息[10]。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。综合管廊工程中一般配备专门的监控中心和消防监控平台,设有火灾自动报警系统等监控系统,统一监控管理廊内及机房的监控与报警情况。为更有效地监控应急照明系统的运行情况、保证内部环境安全,多数综合管廊工程消防应急灯具的控制方式采用集中控制型。应急照明集中控制系统主要由控制主机、区域控制器和集中电源组成[11]。

以某综合管廊工程为例,综合管廊应急照明集中控制系统架构如图4所示。

应急照明集中控制系统实现总分架构,设备设置原则为:在监控中心内设应急照明集中控制器主机,集中显示消防应急照明系统工作状态;在部分进排风机房节点设置区域应急照明控制器,集中控制该区域内应急照明集中电源;在配电单元节点设置集中控制A型集中电源为该单元内应急照明供电。应急照明控制器主机与区域应急照明控制器之间通信采用耐火单模四芯光纤。区域应急照明控制器与集中电源、灯具之间采用通信总线NH-RVS,数据传输距离建议小于500 m。集中电源设置于综合管廊的各配电单元内,通过多个回路的通信线和电源线与各个舱室、节点内的应急照明灯具连接。集中电源的供电方式如上所述。区域应急照明控制器服务范围需要考虑到所带灯具监控点位的限制以及布线的经济性,可与分变电所的供电范围一致。

4 结 语

科学合理的消防应急照明系统是综合管廊安全稳定运行的基础。本文对综合管廊内的应急照明系统的设置原则、供电系统、控制系统方案进行了探讨。综合考虑经济性和合理性,本文提出了采用A型应急照明灯具,以及集中电源、集中控制系统的设计方案。该方案安全可靠,运维人员可以远程集中监控应急照明系统的运行状况。除了与火灾自动报警系统联动开启外,运维人员也可以远程控制应急照明系统的开启。