Figur 1: Utrymningsbelysning i vägtunnlars trafikutrymme kan utformas med så kallade ljusmarkörer.
Artikelförfattare: Karl Fridolf, WSP Sverige AB
Möjligheterna till utrymning vid brand påverkas främst av egenskaper hos personerna i byggnaden, byggnaden i sig samt branden och dess konsekvenser. Ett exempel på en byggnadsberoende egenskap är hur belysning i byggnaden utformats och är tänkt att fungera vid en brand. En låg belysningsnivå gör det svårare att hitta samtidigt som personer rör sig långsammare och att risken för kollisioner och fallskador ökar. I vissa situationer kompletteras därför den ordinarie belysningen, det vill säga allmänbelysningen, med nödbelysning i form av en utrymningsbelysning för att möjliggöra en säker utrymning även när allmänbelysningen inte längre fungerar. För att utrymningsbelysningen ska få den positiva effekt på utrymningsförloppet som den syftar till är det viktigt att ta hänsyn till både förväntade brandförlopp och utrymningsförlopp vid dimensioneringen. De flesta forskningsinsatser gällande belysning och utrymning har skett för situationer som kan förväntas uppstå i byggnader. Kan dessa resultat också användas för dimensionering av utrymningssäkerheten i väg- och järnvägstunnlar, eller riskerar belysningen då att inte fylla någon funktion när den behövs som mest?
När möjligheterna till utrymning vid brand ska bedömas, till exempel vid analytisk dimensionering av en byggnads brandskydd, utgår bedömningen vanligen från en jämförelse av tiden för utrymning och tiden till dess att kritisk påverkan från branden uppstår. Villkoret för en godtagbar situation är att den tillgängliga tiden är längre än den totala utrymningstiden. Förflyttningstiden, det vill säga tiden som det tar för personer i en byggnad att förflytta sig till en säker plats, utgör en central del av denna jämförelse och beror i stor utsträckning på de utrymmande personernas hjälpbehov och gånghastighet. Förflyttningstiden beror också på vilken väg de utrymmande personerna väljer att utrymma, det vill säga hur de agerar i utrymningssituationen.
En viktig faktor som påverkar såväl agerandet som förmågan till förflyttning är belysningsnivån. Normalt är alla byggnader försedda med allmänbelysning som ger en tillräcklig belysningsnivå även vid en utrymning. Ett strömavbrott till följd av en brand som medför att allmänbelysningen släcks riskerar dock att leda till att personer i största allmänhet påverkas negativt eftersom de inte kommer att kunna röra sig ohindrat på samma sätt som i en vanlig situation. Med andra ord kan deras gånghastighet och förmåga i övrigt förväntas att påverkas negativt. Det gäller särskilt för personer med nedsatt rörelse- eller orienteringsförmåga. Vid ett bortfall av den ordinarie belysningen riskerar dessutom mindre attraktiva utrymningsvägar än huvudentréer och andra in- och utgångar som används till vardags att användas i mycket liten utsträckning helt enkelt på grund av att de inte längre syns eller upplevs som alltför osäkra. Därför utformas vissa byggnadsverk med kompletterande nödbelysning.
Vad är utrymningsbelysning?
Figur 2: Olika kategorier av nödbelysning, såsom de beskrivs i SS-EN 1838:2013 om nödbelysning. I andra sammanhang och tilllämpningar kan dock såväl begreppsapparat som kategorisering se något annorlunda ut.
Nödbelysning är den belysning som ska ersätta allmänbelysningen i en byggnad om den upphör att fungera. Termen nödbelysning är ett samlingsnamn för minst två typer av belysning: reserv- och utrymningsbelysning, se figur 2. Utrymningsbelysning är den överordnade funktion som ska tillgodose belysningsbehovet för personer som tvingas utrymma en byggnad när den normala strömförsörjningen faller bort. I begreppet utrymningsbelysning ingår även belysning av säkerhetsskyltar, såsom hänvisningsskyltar för utrymning, vilka bidrar till att utrymningsvägar kan hittas och användas. De beskrivs dock inte närmare i denna artikel. Reservbelysning är en mer direkt ersättningsbelysning till allmänbelysningen, utformad för att möjliggöra att normala aktiviteter kan fortsätta i stort sett oförändrade, om än ofta med något lägre belysningsstyrka. Det övergripande målet med utrymningsbelysningen är att möjliggöra för utrymmande personer att hitta en säker väg ut, och att möjliggöra för en säker förflyttning i riktning mot utrymningsvägarna.
Eftersom utrymningsbelysningen ska kunna fungera vid ett eventuellt strömavbrott innebär det att den behöver utformas med en separat eller egen strömförsörjning. Då strömavbrott även kan orsakas av brand behöver utrymningsbelysningen också utformas så att den fungerar i en sådan nödsituation. Utrymningsbelysningens funktion behöver med andra ord kunna upprätthållas även i det eller de brandförloppsscenarier som kan antas bli dimensionerande för den aktuella byggnaden. Vid dimensioneringen av utrymningsbelysningen är det alltså nödvändigt att reda ut om utrymning kan förväntas ske i rökfyllda miljöer eller inte. Röken kommer att påverka både förmågan att förflytta sig och förmågan att hitta vägen ut.
Utformning av utrymningsbelysning i byggnader
Byggnaders brandskydd projekteras, utformas och verifieras normalt med ett skydd mot utveckling och spridning av brand och brandgas så att spridningen av rök begränsas till en eller i värsta fall ett fåtal brandceller (brandtekniskt avskilda utrymmen). Det betyder, för de flesta byggnader, att de utrymningsförlopp som blir dimensionerande kännetecknas av att de utrymmande kommer att utrymma i rökfri miljö. Utrymningsbelysning i byggnader har därför traditionellt utformats med en belysande funktion, närmare bestämt så att utrymningsvägar (och vägar dit) lyses upp. Röken förväntas med andra ord inte att utgöra ett stort hinder då spridningen begränsas av brandcellskonstruktioner.
Målet att möjliggöra för utrymmande personer att hitta en säker väg ut, och att möjliggöra för en säker förflyttning i riktning mot utrymningsvägarna har således satts i relation till utrymningsbelysningens kapacitet att belysa olika delar i en byggnad i rökfri miljö. I vissa forskningssammanhang har kvaliteten på begreppet utrymningsbelysning beskrivits som en kombination av; 1) medelbelysningsstyrkan (infallande ljusflöde per ytenhet,) 2) skillnader eller variationer i belysningsstyrka och 3) ljusstyrkan från enskilda armaturer (då i huvudsak med avseende på bländning). Dessa egenskaper var också de huvudsakliga som utvärderades i en rad empiriska forskningsinsatser som genomfördes mellan år 1970 och 1990. Vanligen undersöktes hur egenskaperna för belysningen påverkade försökspersoners möjlighet att förflytta sig utan att kollidera med hinder, deras förflyttningshastighet eller totala utrymningstid. Därtill ingick ofta subjektiva bedömningar som en del av utvärderingsunderlaget.
I slutet av 1980-talet publicerades en genomgång av den vid tidpunkten genomförda forskningen om utrymningsbelysning, i vilken följande kunde konstateras [1]:
Vid belysningsstyrkor högre än 0,5 lux minskar antalet kollisioner kraftigt, men avvaktande eller tvekande förflyttningsmönster är vanligt förekommande.
Människors gånghastighet vid be-lysningsstyrkor lägre än 300 lux reduceras enligt följande (i förhållande till gånghastigheten vid 300 lux): 12 procent vid 5 lux, 20 procent vid 1 lux och 30 procent vid 0,2 lux för en yngre population och 20 procent vid 5 lux, 31 procent vid 1 lux och 50 procent vid 0,2 lux för en äldre population.
Den upplevda nöjdheten med en viss utformning/belysningsstyrka korrelerar väl med gånghastighets-reduktionen; 1–3 lux anges som en lägsta nivå för belysningsstyrkan då utrymmande i allmänhet ger uttryck för en tillfredställande ut-formning av utrymningsbelysning.
Med detta som utgångspunkt rekommenderades en belysningsstyrkenivå motsvarande 5 lux i genomsnitt längs med en utrymningsväg (dock lägst 0,5 lux). Siffran kan sättas i relation till observationer som gjorts i enstaka studier, där till exempel gånghastigheten konstaterats avta signifikant vid lägre belysningsstyrkor än 1 lux för en yngre försöksgrupp, och 2 lux för en äldre försöksgrupp [2]. Det bör i sammanhanget noteras att ovan rekommendationer och slutsatser baseras på försök genomförda i rökfria byggnadsmiljöer.
Ovan nämnda rekommendationer kan även sättas i relation till de som förekommer i gällande regelverk, standarder, etc. I Boverkets byggregler rekommenderas, där nödbelysning är ett krav, till exempel en lägsta belysningsstyrka motsvarande 1 lux längs med utrymningsvägens centrumlinje och 5 lux i trappors gånglinjer samt att utformningen i övriga tillämpliga delar, såsom med avseende på bländning, bör följa SS-EN 1838. En liknande rekommendation ges i Arbetsmiljöverkets föreskrifter om arbetplatsens utformning samt allmänna råd om tillämpningen av föreskrifterna (AFS 2009:2). Med en sådan utformning är det troligt att utrymningsbelysningen möjliggör för personer att hitta och säkert förflytta sig mot utrymningsvägar vid ett strömavbrott i en byggnad, dock inte lika snabbt och ohindrat som under normala belysningsförhållanden.
Utformning av utrymningsbelysning i andra anläggningar än byggnader
Figur 3: I tunnelmiljöer är risken för omfattande rökspridning vid brand större än i byggnader. Människors behov av utrymningsbelysning kan därför förväntas se annorlunda ut än vid utrymning i byggnader. Foto: Karl Fridolf
Rekommendationerna som nämndes i föregående avsnitt kan säkerligen fungera väl för situationer som är relevanta vid byggnadsbränder där spridningen av rök begränsas till en liten del av byggnaden. Av naturliga skäl är det svårare att bygga till exempel väg- och järnvägstunnlar med samma skydd mot spridning av brand och brandgas. Kilometerlånga tunnlar, som för järnvägstunnlar dessutom kan ansluta till undermarksstationer, ingår inte sällan i en och samma brandcell. Även om åtgärder, såsom brandgasventilation, vidtas för att minska konsekvenserna av en brand, kan det inte uteslutas att utrymmande personer tvingas att utrymma i rök. Människors behov av belysning vid utrymning i tunnelmiljöer kan därför förväntas se annorlunda ut än vid utrymning i byggnader, vilket kanske inses när figur 3 betraktas.
I syfte att utröna utrymmande personers behov av utrymningsbelysning vid utrymning i tunnelmiljöer, liksom hur utrymningsbelysningen bör utformas för att tillgodose dessa behov, genomfördes år 2017 en förstudie på uppdrag av Trafikverket. I förstudien ingick bland annat ett mindre laboratorieförsök, i vilket utformningen av olika utrymningsbelysningsarmaturer utvärderades i en både rökfri och rökfylld tunnelmiljö (två av armaturerna visas i figur 4 och figur 5). Såväl traditionella så kallade punktbelysningsarmaturer och modernare ljuslistarmaturer undersöktes med avseende på hur bland annat ljus- och belysningstekniska egenskaper bidrog till de funktioner som utrymningsbelysning, mot bakgrund av det aktuella forskningsläget om människors beteende i bränder, bör uppfylla vid en utrymning av en tunnel.
Figur 4: Exempel på en punktbelysningsarmatur avsedd att utgöra en del av utrymningsbelysningen i en tunnelmiljö. Foto: Håkan Frantzich
Resultatet av förstudien är att utrymningsbelysning i tunnlars trafikutrymmen inte bara behöver fylla en belysande funktion (av vägen till en utrymningsväg). Det är också nödvändigt att den har en orienterande funktion (för de utrymmande) för att möjliggöra för personer att hitta och säkert förflytta sig mot utrymningsvägar på ett tillfredsställande sätt. Den tillkommande orienterande funktionen är nödvändig för att utrymmande personer överhuvudtaget ska kunna hitta en väg ut att följa. Den bidrar dessutom till en psykologisk trygghetskänsla, ett behov som kan förväntas vara större i en mörk och/eller rökfylld tunnel med avsevärt mycket längre avstånd till utrymningsvägen än i en motsvarande byggnad.
Slutsatsen om att utrymningsbelysning i tunnlars trafikutrymme behöver fylla såväl en belysande som en orienterande funktion verifierar innehållet i SS-EN 16276:2013 om utrymningsbelysning i vägtunnlar. I standarden uttrycks att belysning, i de nödsituationer då utrymning till fots är nödvändigt, ska bidra dels med vägledning/vägvisning (guidance), dels med sikt (visibility). Därför föreskrivs så kallade ljusmarkörer (evacuation route marker lights) i vägtunnlar längre än 500 meter i syfte att vägleda (provide guidance) samt underlätta (facilitate) utrymning från vägtunnelns trafikutrymme till utrymningsväg, till exempel en dörr till ett parallellt tunnelrör. Dessa ljusmarkörer ska, enligt standarden, utföras så att ljusstyrkan (ljusflödet i en viss riktning; ej att förväxla med belysningsstyrkan) uppgår till minst 1 candela i alla riktningar som kan ses från en utrymmande person.
Figur 5: Exempel på en ljuslistarmatur avsedd att utgöra en del av utrymningsbelysningen i en tunnelmiljö. Foto: Håkan Frantzich
I den nyligen avslutade förstudien kunde det konstateras att kravet på ljusstyrka i SS-EN 16276:2013, i kombination med att inget krav ställs på belysningsstyrka i en rökfylld tunnelmiljö, inte är tillräckligt för att ljusmarkörerna ska kunna uppfylla de funktioner som utrymmande personer behöver i en utrymningssituation. Det konstaterades också att traditionella punktbelysningsarmaturer i vissa avseenden kan ha svårt att uppfylla båda funktionerna (belysande och orienterande). I en fortsättningsstudie som bedrivs inom ramen för Tunnel and Underground Safety Centre (TUSC, tidigare SP Tunnel) kommer därför arbetet med att definiera explicita kravnivåer på ljus- och belysningsstyrka och med att utreda hur utformningen av armaturerna bör placeras att fortsätta.
Sammanfattande slutsats
Utrymningsbelysning ska, när kravet ställs, tillgodose belysningsbehovet för personer som tvingas utrymma ett byggnadsverk när den normala strömförsörjningen faller bort. Eftersom ström-avbrott kan orsakas av bränder behöver utrymningsbelysningen utformas så att dess funktion kan tillgodoses även i en sådan nödsituation. En belysande funktion av utrymningsvägar, liksom vägen dit, möjliggör för personer att hitta och förflytta sig till dessa i rökfria miljöer, såsom i de flesta delar av en byggnad vid brand. Oftast är denna kravnivå tillräcklig eftersom utrymningen kan förväntas ske i en förhållandevis rökfri miljö.
För exempelvis väg- och järnvägstunnlar, där utrymning genom rök sannolikt inte kan undvikas, finns ytterligare ett krav på utrymningsbelysningen, närmare bestämt på en orienterande funktion. Därtill är behovet av högre belysningsstyrkenivåer, liksom ljusstyrka, i sådana miljöer större i för-hållande till i byggnader. Just denna situation utgör ett outforskat område och det saknas råd och rekommendationer om lämpliga lägstanivåer som kan tilllämpas i dimensioneringssammahang för att tillgodose människors behov vid utrymning i rök. Rekommendationer som tagits fram för byggnadsbränder bör inte direkt överföras på en tunnelmiljö då de utrymmande personerna både ska hitta och förflytta sig till utrymningsvägarna i röken på ett tillfredsställande sätt.
I sammanhanget vill författaren passa på att tacka FoI-portföljens ledamöter i allmänhet, och ordförande Jan Ekström i synnerhet. Därtill vill författaren tacka Henric Modig och Petter Hafdell som agerade Trafikverkets handläggare, och därtill bidrog till projektets genomförande. Avslutningsvis vill författaren klargöra att de slutsatser och rekommendationer som uttrycks i denna artikel är författarens egna, och attde inte nödvändigtvis speglar Trafikverkets uppfattning.
Referenser:
[1] Oulette, M. J., & Rae, M. S. (1989). Illuminance Requirements for Emergency Lighting. Journal of the Illuminating Engi-neering Society, 37–42. [2] Jaschinski, W. (1982). Conditions of emergency lighting. Ergonomics, 25(5), 363–372.
